Природно-климатические и почвенные индикаторы опустынивания в иордании
На правах рукописи
ХАЛИЛЬ ИСМАИЛ МОХАММАД
ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ И ПОЧВЕННЫЕ ИНДИКАТОРЫ ОПУСТЫНИВАНИЯ В ИОРДАНИИ
03.00.27 – почвоведение
03.00.16 – экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой
степени кандидата биологических наук
Ростов-на-Дону
2009
Работа выполнена на кафедре промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Волгоградского государственного технического университета
Научный руководитель доктор биологических наук, доцент
Околелова Алла Ароновна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Вальков Владимир Федорович
доктор биологических наук, профессор
Залибеков Залибек Гаджиевич
Ведущая организация ФГОУ ВПО “Новочеркасская
государственная мелиоративная академия”
Защита состоится «30» июня 2009 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.16 по биологическим наукам в Научно-исследовательском институте биологии Южного федерального университета (344090, г. Ростов-на-Дону, проспект Стачки, 194 /1, кафедра почвоведения, конференц зал), ([email protected], факс: (863) 263-87-23).
С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Южного Федерального университета по адресу: 34006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148
Автореферат разослан «__» мая 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук, доцент Н.Е. Кравцова
Общая характеристика работы
Актуальность исследований. Опустынивание как проблема биосферного уровня впервые была рассмотрена в 1972 г. на международном географическом конгрессе в Канаде. На своей очередной 58-й сессии Генеральная ассамблея ООН объявила 2006 год Международным годом пустынь и опустынивания.
Долголетние исследования почв Аравийского полуострова – заслуга ряда ученых: И.П. Герасимова, 1966-1977, М.А. Глазовской, 1973, 1983, Г.В. Добровольского, И.С. Урусевской, 2004, И.С. Зона, 1969, В.А.Ковды, Б.Г. Розанова, 1983, Е.В. Лобовой, А.В. Хабаровой, 1983, Л.И. Прасолова, 1978, 1999, А.А. Роде, В.Н. Смирнова, 1972, Н.Н. Розова, М.Н. Строгановой, 1979, B. Kasaplagil (1956), А. Zohary (1962, 1973), F. Dajani (1964), D. Al-Eisawi (1985), А. Mahasneh (1998), М.О. Abu-Dalbuh (2003), M.Х. Alfrehat (1995-2009).
Министерство экологии Иордании считает, что проблемы опустынивания и деградации земель необходимо рассматривать как национальный приоритет, а также отмечает затруднение в оценке опустынивания из-за отсутствия системы индикаторов (Ministry of Environment, 2006).
Цель работы – выявление природно-климатических и почвенных информативных показателей и диагностических признаков стадий опустынивания, его региональных и провинциальных особенностей.
Задачи исследования:
- Исследовать динамику изменения метеорологических показателей во всех биоклиматических областях страны для выявления региональных отличий и выбора информативных индикаторов стадий опустынивания.
- Установить провинциальные и региональные особенности почвообразования в коричневых засушливых почвах, вертисолях, литосолях и регосолях.
- Определить наиболее информативные показатели, характеризующие изменения свойств почв, разработать почвенные индикаторы оценки стадий опустынивания.
Положения, выносимые на защиту.
- Диагностическими параметрами проявления различных стадий опустынивания являются климатические и почвенные показатели (гидротермический показатель, содержание в почвах карбонатов кальция и легкорастворимых солей).
- Гидротермический показатель (ГТП) объективно оценивает изменения климата и может служить интегральным показателем и информативным индикатором оценки стадий опустынивания. В результате проявления опустынивания природно-климатические области Иордании различаются по значениям ГТП. Наименее подвержена опустыниванию Средиземноморская область (г. Рас Муниф), наиболее – Суданская (Субтропическая), г. Акаба.
- Устойчивая провинциальная характеристика почвообразования проявляется в особенностях карбонатно-кальциевой системы. Основные ее показатели – карбонатность профиля почв, преобладание кальция в составе растворимых и обменных катионов, преобладание бикарбонат иона в составе растворимых ионов. Специфическим параметром карбонатно-кальциевой системы является кальциевое число – отношение кальция к сумме катионов легкорастворимых солей (КЧлр) и к сумме обменных катионов (КЧоб).
- В результате проявления опустынивания в почвенном покрове Иордании выявлены следующие закономерности: коричневые засушливые почвы более засолены, больше содержат карбонатов кальция и менее гумусированы по сравнению с литосолями, вертисолями и регосолями. Наиболее подвержены опустынивания коричневые засушливые почвы, по сравнению с литосолями, вертисолями и регосолями. Диагностическими почвенными параметрами проявления различных стадий опустынивания являются карбонатность почв и содержание легкорастворимых солей.
Научная новизна исследований. Впервые изучена динамика многолетнего изменения метеорологический показателей территории. Впервые произведена оценка атмосферного увлажнения и теплового режима. Усовершенствован способ расчета гидротермического коэффициента с учетом региональных особенностей, предложена его модификация – гидротермический показатель (ГТП) и способ его расчета. Обосновано введение гидротермического показателя как индикатора интенсивности проявления процесса опустынивания. Показана возможность определения степени засоления почв по соотношению растворимых ионов и обменных катионов. Дана оценка провинциальным особенностям формирования карбонатного режима почв. Впервые определены различия в проявление опустынивания в зависимости от типа почв (коричневые засушливые почвы, вертисоли, литосоли, регосоли). Предложены почвенные индикаторы оценки стадий опустынивания – содержание карбонатов кальция и легкорастворимых солей.
Практическая значимость исследований. Предложенный природно-климатический параметр (ГТП) может быть использован для оценки стадий проявления процессов опустынивания и разработки мероприятий по его предотвращению. ГТП можно использовать при организации мониторинга и контроля за динамикой метеорологических элементов. Выявленные показатели, характеризующие степень и химизм засоления почв, кальциевое
число, можно применять при оценке качества почв, прогноза их рационального использования. Карбонатность почв и содержание легкорастворимых солей характеризуют различные типы почв и также могут служить информативными почвенными индикаторами оценки стадий опустынивания, провинциальными и региональными характеристиками почвообразования, использоваться для разработки мероприятий по мелиорации почв, предотвращению их деградации. Проведенные исследования и полученные результаты могут быть использованы в учебно-методической работе.
Личный вклад автора. Автору принадлежит постановка проблемы, разработка теоретических положений, оценка проявления стадий опустынивания. Анализ фондовых материалов, обобщение полученных научных материалов и экспериментальных данных выполнены лично автором. Основные положения, выносимые на защиту, сформулированы лично автором.
Апробация результатов исследования. Материалы и результаты работы были представлены на научных конференциях аспирантов и молодых ученых ВолгГТУ (2007-2009 гг.), доложены и обсуждены на научных конференциях и съезде почвоведов: Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы геологии, охраны окружающей среды и управления качеством экосистем» (Оренбург, 2006); Международная научная конференция «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007); региональная научно-практическая конференция «Музей как центр экологического просвещения: опыт инноваций» (Волгоград, 2007), ХVІІІ и ХІХ краеведческие чтения (Волгоград, 2008, 2009); Первый международный экологический конгресс «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT (Тольятти, 2007); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование» (Оренбург, 2008); V съезд Всероссийского общества почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008); ІІ межрегиональная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы государственной молодежной политики», (Волгоград, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, объемом в 3,58 п. л., в том числе и в издании, рекомендованном ВАК-1. Доля участия автора в публикациях составляет 60 %.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 142 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводы и предложения, содержит 49 таблиц и 39 иллюстраций, в том числе в Приложении – 12 таблиц и 7 иллюстраций. Список литературы включает 145 работ, в том числе 41 – иностранных.
Содержание работы
Глава 1. Оценка интенсивности опустынивания
«Естественная природа Аравийского полуострова в большей мере изменена в результате длительного пастбищного использования территории кочевниками и полного уничтожения растительности песков, суглинистых равнин, холмов и склонов. Особенно это усилилось в ХІХ-ХХ веках с приходом в арабские страны колонизаторов и коммерсантов», – писал В.А. Ковда (1984). Опустынивание – обобщающее название комплекса причин и процессов, которые приводят к потере продуктивности и часто необратимой деградации почв. Опустынивание является одним из основных почвообразовательных процессов. Особенность этого процесса в том, что изначально он носит региональный, подчас локальный характер.
Глава 2. Объекты и методы исследования
Для получения климатических характеристик были использованы данные температуры и осадков за 30 лет (с 1976 по 2005 гг.) во всех биоклиматических областях страны: Средиземноморская (гора Рас Муниф в окрестностях г. Ажлон, г. Амман – Средиземноморская на границе с Ирано-Туранской областью, Ирано-Туранская область – г. Эт-Тафила, Суданская (Субтропическая) область – г. Акаба, Сахаро-Аравийская область – г. Сафави.
Почвенные исследования проводили в Средиземноморской области. Объекты исследования: коричневые засушливые почвы (4 разреза), вертисоли (8 разрезов), литосоли (7 разрезов), один разрез регосолей. Мощность гумусового горизонта коричневых засушливых почв составляет 12-36 см, вертисолей – 10-30 см, литосолей 10-15 см, а регосолей – 30 см. Коричневые засушливые почвы наиболее каменистые. Вертисоли отличаются наличием кремнистых горизонтов Вsi, литосоли – отсутствием иллювиальных горизонтов. Все описанные почвы вскипают, каменистые, почвообразующие породы представлены карбонатами кальция (Rса).
Для решения поставленных задач применяли методы математического анализа, компьютерные (программные) и экспертные способы контроля. Проведена статистическая обработка информации. В работе использован метод оценки пространственно-временной динамики, основанный на сравнении результатов наблюдений между выбранными объектами. Графическую часть работы выполняли с помощью прикладных программ Microsoft office Word, Microsoft office Excel, Microsoft office Power point, CorelDraw, Photoshop. Отбор почвенных образцов проведен М. Abu-Dalbuh. Лабораторные исследования выполнены с использованием общепринятых в экологии и почвоведении с участием М. Abu-Dalbuh.
Глава 3. Природные условия и ресурсы Иордании
Иордания, Иорданское Хашимитское Королевство (Аль-Мамляка аль-Урдуния аль-Хашимия), государство в Западной Азии площадью приблизительно 88 778 км2. Свыше 80 % территории страны являются засушливыми и получают менее 200 мм осадков за год. Их количество уменьшается с севера на юг, с запада на восток. На основании климатических отчетов Метеорологического департамента (2005) были выделены четыре биоклиматические области. Средиземноморская область ограничена горной местностью, с интенсивностью осадков от 300 до 600 мм, среднегодовая температура – 13оС. Ирано-Туранская область окружает Средиземноморскую область с трех сторон кроме севера, интенсивность осадков – от 100 до 300 мм, среднегодовая температура – 16 оС. Характерное ее расположение по периметру Средиземноморской области определяет буферную роль этой зоны, которая заключается в сохранении природного равновесия Средиземноморской области. Сахаро-Аравийская область распространена на большей части страны. Осадков менее 100 мм, среднегодовая температура – 20 оС. Суданская (Субтропическая) область характеризуется количеством осадков не больше 50 мм, среднегодовая температура – 23 оС.
Первые исследования почвенного покрова Иордании были проведены в 1955-1959 гг. в Восточной части страны (F. Nооrmаn, 1959). Он выделил сероземы, желтоземы и коричневые почвы. Легенда к Карте почв, изданная ФАО ЮНЕСКО в 1970 г., указывает на наличие в Иордании литосолей, вермисолей, ксеросолей, камбисолей, ареносолей, регосолей, вертисолей, рендзины и флювиосолей. В.А. Ковда, Е.В. Лобова (1975) и М.А. Глазовская, В.М. Фридланд (1982) в Иордании выделили также солончаки.
В 1985 году была издана карта почв Иордании, в которой обозначены аридосоли, ентисоли, альфисоли, вертисоли. В 1995 году Королевский Иорданский Географический Центр совместно с Министерством сельского хозяйства издали почвенную карту Иордании. В обеих почвенных картах выделены красноземы, желтоземы, сероземы, литосоли, рендзины, аллювиальные почвы и их комплексы с регосолями и литосолями. В карте, вышедшей в свет в 1995 году, обозначены также средиземноморские красноземы и желтоземы, солончаки, пески и кромозоли. Исследования последних лет выявили в северо-западной части Иордании коричневые засушливые почв (М. Abu-Dalbuh, 2003). Изучая проблему диагностики почв, О. С. Безуглова описывает коричневые почвы и указывает, что на Почвенной карте мира они названы «окрашенные камбисоли», в Международной классификации нитисоли, в США – красновато-каштановые (2008).
Вертисоли на Почвенной карте мира (1983) и в русской методической литературе они названы слитоземами. В субтропиках у них есть местные названия – смолницы и тирсы (А.Н. Геннадиев, М.А. Глазовская, 2005). Очевидны достаточно серьезные разночтения в диагностике почв.
Глава 4. Природно-климатические индикаторы опустынивания
Основные метеоэлементы, влияющие на процессы формирования почв, растительности, ландшафтов и экосистем в целом, это температура приземного слоя воздуха и атмосферные осадки. В практике оценок увлажнения распространены комплексные показатели, учитывающие соотношение между осадками, испаряемостью, температурой. Впервые для оценки интенсивности опустынивания в Иордании был рассчитан
гидротермический коэффициент (ГТК). Для Средиземноморской области (г. Амман) этот коэффициент определяли за период с 1976 по 2005 гг. Его значения не превышали 0,39. Согласно существующей градации при величине ГТК 0,4 состояние территории оценивают как очень засушливую (А.А. Исаев, 2003). Это не позволяет объективно оценить засушливость климата по этому параметру.
Нами были рассчитаны и другие параметры увлажнения – индекс аридности (IA) и нормализованный индекс аридности (NIA) для г. Аммана. Получены значения этих величин, не превышающие единицы, интервал их изменений сопоставим с ошибкой измерения. Это не позволяет выявить закономерности, определить тенденции изменения климата, сделать прогноз. Ситуация вызывает необходимость введения других оценок атмосферного увлажнения.
Коэффициент – это безразмерная величина, выражающая относительные соотношения, динамику или частоту процесса, степень проявления конкретного признака. А соотношение ГТК имеет размерность. Предлагаем новый параметр – «гидротермический показатель (ГТП)», и формулу его определения:
ГТП = 1000 r/ t, где (1)
r – сумма осадков за год, мм; t – сумма среднесуточных температур за год. В формулу вводим коэффициент, равный 1000. Сумму температур за год определяют по формуле:
t = tn1 +…+ tn12* 365, где (2)
tn1 – среднесуточная температура в январе, tn12 – в декабре, 365 – число дней в году.
В выбранных объектах, на основании тридцатилетних данных были рассчитаны значения ГТП (табл. 1.) Характеристика климата Иордании рассчитанная по предлагаемой нами формуле приведена на рис. 1.
Значения ГТП для Рас Муниф от 3,80 до 19,42, Аммана – в интервале от 1,20 до 6,30, Эт -Тафилы – в пределах от 1,15-5,95, Сафави – изменяется от 0,13 до 2,48, в Акабе – от 0,02 до 0,56. Выявлена закономерность – снижение средних значений ГТП от Рас Муниф к Амману и Эт -Тафила, от них к Сафави и Акаба: 9,70 3,32 2,83 0,83 0,25.
Таблица 1.Значения гидротермического показателя, ГТП
| Характеристика ГТП | Рас Муниф | Амман | Эт- Тафила | Сафави | Акаба |
| Диапазон: Макс/Мин | 19,42/3,80 | 6,34/1,20 | 5,95/1,15 | 2,48/0,13 | 0,56/0,02 |
| Средний за 30 лет | 9,70 | 3,32 | 2,83 | 0,83 | 0,25 |
Рис. 1. Средние значения ГТП за период с 1976 по 2005 гг
Предлагаем ориентировочную оценочную шкалу динамики основных метеоэлементов по величине гидротермического показателя (табл. 2.). Согласно предложенной градации, климатическая зона Рас Муниф приближается к «области благополучия», Аммана и Эт-Тафила – имеют близкие показатели и характеризуются нормальным состоянием, Сафави находится в диапазоне толерантности, а значит, на пределе выносливости и устойчивости экосистем. Состоянием экстремума оценивается климатическая зона Акабы, то есть это самая уязвимая для опустынивания территория Иордании.
Таблица 2. Оценочная градация величины ГТП
| ГТП | Оценка состояния |
| 10 | Область благополучия |
| 1– 10 | Область нормального состояния |
| 0,5–1,0 | Диапазон толерантности |
| 0,5 | Экстремум |
Согласно предложенной градации, климатическая зона Рас Муниф приближается к «области благополучия», Аммана и Эт-Тафила – имеют близкие показатели и характеризуются нормальным состоянием, Сафави находится в диапазоне толерантности, а значит, на пределе выносливости и устойчивости экосистем. Состоянием экстремума оценивается климатическая зона Акабы, это самая уязвимая территория Иордании.
Глава 5. Почвенные индикаторы опустынивания
При изучении анионного состава водной вытяжки в почвах Иордании выявлено преобладание бикарбонат-ионов по сравнению с суммой хлоридов и сульфатов (табл. 3). Самое высокое соотношение НСО3/(C1+SO4) ( 2) характеризует сульфатно-содовый тип засоления. В коричневых засушливых почвах это отношение изменяется в интервале от 2,88 до 11,40, в регосолях – от 7,00 до 7,85, в вертисолях – в диапазоне от 0,44 до 47,00.
Таблица 3. Характеристика засоления по отношению водорастворимых солей
| Почва | НCO-3 Cl- + SO42- | Cl- SO42- | Ca+2 Mg+2+Na++K+ |  солей, % |
| Коричневые засушливые | 6,14 | 1,38 | 0,87 | 1,83 |
| Вертисоли | 9,77 | 0,68 | 1,42 | 1,18 |
| Регосоли | 7,43 | не опред. | 3,05 | 1,22 |
Анализ анионного состава выявил преобладание бикарбонат-иона: средние значения НСО3/(C1+SO4) меньшие в коричневых засушливых почвах (6,14), в регосолях составляют 7,43 и существенно возрастают в вертисолях – до 9,77 (табл. 3.). Значительное преобладание бикарбонат иона – особенность анионного состава почв и может служить характеристикой провинциальных особенностей почвообразования. Среднее соотношение C1/SO4 изменяется с 1,38 в коричневых засушливых почвах до 0,68 – в вертисолях.
В составе катионов четко прослеживается преобладание катиона кальция. В исследуемых почвах отношение кальция к сумме других катионов Са / (Mg + Na + K) (средние значения) возрастает втрое в ряду от коричневых почв (0,87) к вертисолям (1,42) и регосолям – 3,05 (рис. 2.).
Рис. 2. Отношение кальция к сумме других растворимых катионов
Са / (Mg + Na + K)
Выявленная закономерность позволяет предложить данное отношение в качестве параметра условий почвообразования, предлагаем назвать его кальциевым числом.
Больше всего легкорастворимых солей в коричневых засушливых
почвах (1,83 %), в регосолях и вертисолях их содержание составляет соответственно 1,22 и 1,18. Повышенная солонцеватость коричневых засушливых почв согласуется и с большим содержанием в них легкорастворимых солей. «Увеличение концентрации легкорастворимых солей в почве является суровым фактором опустынивания», – убежден Б.В. Виноградов (1993).
По результатам анализа выявлена закономерность: среднее содержание кальция возрастает от 70,19 в коричневых почвах, до 82,44 – в вертисолях, 84,64 – в литосолях и 87,94 – в регосолях (табл. 4).
Таблица 4. Среднее содержание обменных катионов, %
| Почвая | Ca2+ | Mg2+ | Na+ | K+ | Na++Mg2+ | Ca+2 Mg+2+Na++K+ |
| Коричневые засушливые | 70,19 | 21,46 | 4,78 | 3,59 | 26,24 | 2,61 |
| Вертисоли | 82,44 | 13,21 | 1,48 | 2,88 | 14,69 | 5,71 |
| Литосоли | 84,64 | 11,14 | 1,50 | 2,66 | 12,64 | 6,53 |
| Регосоли | 87,94 | 7,06 | 1,65 | 3,66 | 8,71 | 7,32 |
Особенности состава обменных катионов в исследуемых почвах проявились в высокой величине отношения Са : Мg. Типичное соотношение Са : Мg = 5:1. Если она возрастает, то поглощенный Мg поддерживает свойства солонцеватости почв (В.Ф. Вальков и др., 2001).
Нами проведен расчет отношения поглощенных катионов Са : Мg. В литосолях это отношение достигает 25,06. В вертисолях средние величины равны 10,09, максимальные – 22,17. В коричневых засушливых почвах среднее значение составляет 3,66, максимальное – 6,22. В регосолях средняя величина – 12,45.
Результаты свидетельствуют об участие обменного магния в осолонцевании почв. Предлагаем солонцеватость исследуемых почв определять по сумме катионов натрия и магния (табл. 5., рис. 3.). По предлагаемой градации коричневые засушливые почвы можно отнести к сильносолонцеватым.
Рис. 3. Сумма обменных катионов натрия и магния
Таблица. 5. Оценка степени солонцеватости почв по сумме обменных катионов натрия и магния
| Na+ Mg, % от ЕКО | Оценка солонцеватости почв |
| 5 | Несолонцеватая |
| 5-10 | Слабосолонцеватая |
| 10-20 | Солонцеватая |
| 20 | Сильно солонцеватая |
«C биосферной точки зрения следует рассматривать явления опустынивания и почвенного засоления как глобальную экологическую проблему мирового значения», – писал В.А. Ковда (1984).
Средние величины соотношения обменных Са /(Mg + Na + K) возрастают почти втрое в ряду от коричневых почв (2,61) к вертисолям (5,71), к литосолям (6,53) и регосолям – 7,32 (рис. 4.). Преобладание кальция в составе обменных катионов позволяет рекомендовать для оценки провинциальных условий почвообразования величину Са /(Mg + Na + K).
Предлагаем и за этим отношением закрепить термин «кальциевое число». Чтобы не было разночтений в понятиях целесообразно обозначать это отношение аббревиатурой КЧ с индексами, соответственно КЧлр, (катионов легкорастворимых солей) и КЧоб (обменных катионов). Аналогично КЧлр происходит возрастание КЧоб в ряду почв и тоже в три раза (рис. 2,4).
Рис. 4. Средние величины соотношения обменных катионов
Са /(Mg + Na + K)
Карбонатные профили, как почвенно-генетические образования, адекватны временной и биоклиматической обстановке (В.Ф. Вальков и др. 2007). В качестве устойчивой провинциальной особенности почвообразования можно отметить роль карбонатно-кальциевой системы в почвообразовании, которая проявляется в следующем: преобладание карбоната кальция в твердой фазе, обменного кальция и катиона кальция в составе водной вытяжки, бикарбонат-иона (табл. 6).
Исследуемые почвы в небольших количествах содержат гипс до 2,52 %. Существенный процесс гипсонакопления не выявлен и не является характерным признаком почвообразования.
Таблица 6. Химические показатели исследуемых почв, средние значения
| Почва | рН | СаСО3, % | CaSO4,, % | Гумус, % |
| Коричневые засушливые | 8,69 | 12,54 | 0,84 | 1,09 |
| Вертисоли | 8,36 | 12,62 | 0,03 | 1,33 |
| Литосоли | 8,35 | 14,45 | 0,05 | 2,66 |
| Регосоли | 8,43 | 35,86 | 0,08 | 1,72 |
Среднее содержание гумуса нарастает в ряду от коричневых засушливых почв (1,09 %) к вертисолям (1,33), регосолям (1,72) и литосолям (2,66%).
Особенности гранулометрического состава предлагаем оценивать по величине мезоагрегатов. В коричневых засушливых почвах среднее количество мезоагрегатов составляет 2,63, в вертисолях – 3,64, в литосолях возрастает до 7,48, в регосолях равно 9,58 % (табл. 7). Их содержание отчетливо возрастает в ряду от коричневых засушливых почв и вертисолей к литосолям и регосолям.
Очевидна закономерность: более засолены и малогумусны коричневые засушливые почвы, они же отличаются меньшей устойчивостью к дефляции.
Таблица 7. Характеристика структурного состояния почв
| Почва | Содержание фракции, % ; размер частицы, мм | ||||||
| 1-0,25 | 0,25-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,005 | 0,005-0,001 | <0,001 | <0,01 | |
| Коричневые засушливые | 2,63 | 11,13 | 31,79 | 8,80 | 21,31 | 23,20 | 51,82 |
| Вертисоли | 3,64 | 5,47 | 20,51 | 9,79 | 22,92 | 37,55 | 69,98 |
| Литосоли | 7,48 | 14,52 | 30,69 | 7,64 | 19,32 | 20,35 | 47,31 |
| Регосоли | 9,58 | 16,47 | 20,56 | 10,61 | 23,47 | 19,32 | 53,40 |
Предлагаем градацию устойчивости почв к дефляции по содержанию мезоагрегатов (табл. 8).
Таблица 8. Градация устойчивости почв к дефляции
| Мезоагрегаты, 1-0,25 мм, % | Степень дефляции |
| 7 5-7 3-5 3 | Слабая Средняя Сильная Очень сильная |
По предложенной градации коричневые засушливые почвы подвержены очень сильной ветровой эрозии, а регосоли наиболее устойчивы к ней.
Для оценки стадий опустынивания Б.В. Виноградов и др. (1993) предлагают использовать и такие параметры, как содержание карбонатов и сульфатов кальция (табл. 9).
Таблица 9. Оценка стадий опустынивания по Б. В. Виноградову, (1993)
| Стадии | СаСО3, % | СаSO4,% |
| І, слабое ІІ, среднее ІІІ, сильное ІV, очень сильное | <1 1-2 3-5 >10 | < 10 10-20 20-40 > 40 |
Ученый предлагает совместное увеличение доли нерастворимых кальциевых солей оценивать как фактор усиления проявления опустынивания. Нами выявлена тенденция – с увеличением доли карбонатов кальция незначительно снижается сумма легкорастворимых солей. Предлагаем в качестве почвенных индикаторов стадий опустынивания долю
карбонатов кальция и легкорастворимых солей.
В отличие от градации, предложенной Б. В. Виноградовым, считаем возможным соотнести нарастание стадий опустынивания с уменьшением количества карбонатов кальция и возрастанием суммы легкорастворимых солей. Наличие СаСО3 препятствует ухудшению структуры, дефляции, накоплению легкорастворимых солей. Поэтому оценка стадий опустынивания по доле карбонатов кальция по сравнению с градацией, предложенной Б. В. Виноградовым, обратная. В качестве индикатора стадий
опустынивания предлагаем также гидротермический показатель (табл. 10).
Согласно предложенной градации по содержанию нерастворимых карбонатов кальция коричневые засушливые почвы и вертисоли больше подвержены опустыниванию, чем литосоли и регосоли. По сумме легкорастворимых солей зависимость сохраняется – наибольшее их содержание в коричневых засушливых почвах – до 2,74 %, в вертисолях – от 0,98 % до 1,40 %, в регосолях – от 1,16 % до 1,27 %.
Таблица 10. Индикаторы оценка стадий опустынивания Иордании
| Стадии | СаСО3, % | Сумма легко- растворимых солей, % | ГТП |
| І, слабое ІІ, среднее ІІІ, сильное ІV, очень сильное | >30 20-30 10-20 <10 | < 0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 > 2 | >10 1-10 0,5-1 < 0,5 |
По величине ГТП наименее подвержена опустыниванию (І стадия) окрестность г. Ажлона (Рас Муниф, Средиземноморская биоклиматическая область), средняя степень опустынивания (II стадия) проявляется на границе с Ирано-Туранской биоклиматической зоной (г. Амман) и на ее территории (г. Эт-Тафила), сильное проявление опустынивания (III стадия) – г. Сафави (Сахаро-Аравийская биоклиматическая область), наиболее затронута опустыниванием (ІV cтадия) территория г. Акаба, (Суданская, Субтропическая биоклиматическая область).
ВЫВОДЫ
- Распространенные параметры оценки увлажнения и обеспеченности теплом (ГТК, IA, NIA,) не позволяют объективно установить закономерности в изменении климата и оценить угрозу опустынивания. Показано, что развитие атмосферных процессов и связанные с ними режимы температур и осадков в рассмотренных биоклиматических зонах характеризуются гидротермическим показателем. Впервые для Иордании предложен новый параметр оценки аридности климата – модифицированный гидротермический показатель и формула его определения.
- Обоснована шкала градации динамики основных метеоэлементов по величине гидротермического показателя. Согласно предложенной градации, климатическая зона Рас Муниф оценивается как «область благополучия», Аммана и Эт-Тафила – имеют близкие показатели и характеризуются нормальным состоянием, Сафави находится в диапазоне толерантности, а значит, на пределе выносливости и устойчивости экосистем. Состоянием экстремума оценивается климатическая зона Акабы, то есть это самая уязвимая для опустынивания территория Иордании.
- В составе водорастворимых анионов почвенной вытяжки преобладает бикарбонат-ион, среднее отношение НСО3/(C1+SO4) наименьшие в коричневых почвах (6,14), в регосолях составляют 7,43 и существенно возрастает в вертисолях – до 9,77. Значительное преобладание бикарбонат иона – особенность анионного типа засоления почв и может служить характеристикой провинциальных особенностей почвообразования.
- В составе растворимых катионов четко прослеживается преобладание кальция. В исследуемых почвах отношение содержания катиона кальция к сумме других катионов (средние значения) Са / (Mg + Na + K) возрастает в три раза в ряду от коричневых почв (0,87) к вертисолям (1,42) и регосолям (3,05). Большая сумма легкорастворимых солей отмечена в коричневых почвах (1,83 %), в вертисолях и регосолях она составляет соответственно 1,18 % и 1,22 %.
- Средние величины соотношения обменных катионов Са /(Mg + Na + K) возрастают почти втрое в ряду от коричневых почв (2,61) к вертисолям (5,71), литосолям (6,53) и регосолям (7,32). Преобладание кальция в составе обменных катионов позволяет рекомендовать для оценки провинциальных условий почвообразования величину Са /(Mg + Na + K).
- Установлена четкая зависимость: доля обменного натрия практически вдвое выше в коричневых засушливых почвах (4,78%) по сравнению с литосолями (1,50), вертисолями (1,48) и регосолями (1,65). Повышенная солонцеватость коричневых засушливых почв согласуется и с большим содержанием в них легкорастворимых солей.
- Исследуемые почвы сильно- и высококарбонатны. Гипсонакопление не выражено. Для исследуемых почв характерна повышенная щелочность. В верхних горизонтах исследуемых почв средние значения рН изменяются от 8,35 в литосолях и до 8,69 – в коричневых засушливых почвах. В качестве устойчивой провинциальной особенности почвообразования можно отметить роль карбонатно-кальциевой системы в почвообразовании, которая проявляется в следующем: преобладание карбоната кальция в твердой фазе, обменного кальция и катиона кальция в составе водной вытяжки, водорастворимого бикарбонат-иона. Наибольшее содержание гумуса отмечено в литосолях, средняя доля которого составляет 2,66 %, в верхних горизонтах повышается до 4,01 % (разрез 6) и до 4,32 (разрез 13). Наименьшая гумусированность выявлена в верхних горизонтах коричневых засушливых почв (1,09 %).
- Предложена оценка стадий опустынивания по природно-климатическому индикатору (ГТП) и почвенным индикаторам: содержание нерастворимых карбонатов кальция, доле легкорастворимых солей. По величине ГТП наименее подвержена опустыниванию (І стадия) окрестность г. Ажлона (Рас Муниф, Средиземноморская биоклиматическая область), средняя степень опустынивания (II стадия) проявляется на границе с Ирано-Туранской биоклиматической зоной (г. Амман) и на ее территории (г. Эт-Тафила), сильное проявление опустынивания (III стадия) – г. Сафави (Сахаро-Аравийская биоклиматическая область), наиболее затронута опустыниванием (1V cтадия) территория г. Акаба, (Суданская, Субтропическая биоклиматическая область). По почвенным индикаторам наиболее подвержены действию опустынивания коричневые засушливые почвы.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
- Для оценки интенсивности проявления опустынивания в данных природно-климатических условиях предлагаем использовать гидротермический показатель.
- Предложено оценивать засоление почв по соотношению Са /(Mg + Na + K), полученному по результатам водной вытяжки и определению обменных катионов, НСО3/(C1+SO4) – по анализу водной вытяжки. Степень солонцеватости – по сумме обменных катионов натрия и магния.
- Предложены почвенные индикаторы стадий опустынивания: доля карбонатов кальция в твердой фазе почвы, сумма легкорастворимых солей.
- Предложено за величиной Са /(Mg + Na + K) закрепить термин «кальциевое число». Для того, чтобы не было разночтений в понятиях, обозначать эту величину аббревиатурой КЧ с индексами, соответственно, КЧлр (катионов легкорастворимых солей) и КЧоб (обменных катионов).
Список публикаций
- Околелова, А.А. Природно-климатические индикаторы опустынивания в Иордании [Текст] / А.А. Околелова, И.М. Халиль // Плодородие. - 2009. - № 1. - C. 42-43 (50 %, 0,13 п. л.).
- Халиль, И.М. Климатические факторы, обуславливающие опустынивание в Иордании [Текст] / И.М. Халиль, А.А. Околелова // Известия Нижневолжск. агроуниверситетского комплекса. Серия "Наука и высшее проф. образование". - 2006. - № 4. - C. 54-56 (60 %, 0,19 п. л.).
- Халиль, И.М. Опустынивание - проблема региона [Текст] / И.М. Халиль // Здоровье и экология. - 2006. - № 12. - C. 18 (100 %, 0,06 п. л.).
- Халиль, И.М. Опустынивание как угроза окружающей среды [Текст]/ И.М. Халиль // Естествознание и гуманизм: сб. науч. работ "Современный мир, природа и человек". - Томск, 2006. - Т.3, № 3. - C. 110 (100 %, 0,06 п. л.).
- Околелова, А.А. Роль геологических процессов в опустынивании Иордании [Текст] / А.А. Околелова, И.М. Халиль // Проблемы геологии, охраны окружающей среды и управление качеством экосистем: матер. Всерос. науч.-практ. конф., 23-24 ноября 2006 г. / Оренбург. гос. ун-т и др. – Оренбург, 2006. - C. 275-278 (60 %, 0,25 п. л.).
- Околелова, А.А. Влияние климатических факторов на проявление опустынивания в Иордании [Текст] / А.А. Околелова, И.М. Халиль // Изв. Пензенского гос. пед. ун-та им. В.Г. Белинского. Сектор молодых учёных. - 2007. - № 3. - C. 298-30 (50 %. 0,19 п. л.).
- Халиль, И.М. Гидротермический показатель опустынивания в Иордании [Текст] / И.М. Халиль, А.А. Околелова // Пространственно - временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты: матер. междунар. науч. конф., С.-Петербург, 1-3 марта 2007г. / С.-Петерб. гос. ун-т [и др.]. - СПб., 2007. - C. 361-363 (65 %, 0,19 п. л.).
- Околелова, А.А. Гидротермический параметр опустынивания в Иордании [Текст] / А.А. Околелова, И.М. Халиль // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. Наука и высшее профессиональное образование. - 2007. - № 1. - C. 12-16 (70 %, 0,31 п. л.).
- Халиль, И.М. Новый параметр для мониторинга окружающей среды Иордании [Текст] / И.М. Халиль // Музей как центр экологического просвещения: опыт инноваций: сб. матер. регион. н.-пр. конф., Волгоград, 27-28 сент. 2007 / Волгогр. обл. краевед. музей. - Волгоград, 2007. - C. 121-128 (100 %, 0,50 п. л.).
- Халиль, И.М. Определение степени развития опустынивания в Иордании [Текст] / И.М. Халиль, А.А. Околелова // Вестник института / Калмыцкий ин-т соц.-экон. и прав. исследований. - 2007. - № 3. - C. 44-48 (50%, 0,31п. л.).
- Халиль, И.М. Способы оценки влажности атмосферы (на примере Иордании) [Текст] / И.М. Халиль, А.А. Околелова // Альманах-2007: [сб. тр.] / Междунар. акад. авторов науч. открытий и изобретений (МААНОИ), Волгогр. отд-ние [и др.]. - Волгоград, 2007. - C. 117-122 (60 %, 0,38 п. л.).
- Халиль, И.М. Характеристика атмосферного увлажнения в Иордании [Текст] / И.М. Халиль, А.А. Околелова // Современные наукоёмкие технологии. - 2007. - №8. - C. 98-99 (50 %, 0,12 п. л.).
- Околелова, А.А. Влияние геологических процессов на развитие опустынивания в Иордании [Текст] / А.А. Околелова, И.М. Халиль // Вопросы краеведения. Вып. 11: матер. XVIII и XIX краевед. чтений / Волгогр. обл. краевед. музей [и др.]. - Волгоград, 2008. - C. 39-44 (70 %, 0,31 п. л.).
- Околелова, А.А. Гидротермический показатель, как индикатор опустынивания [Текст] / А.А. Околелова, И.М. Халиль // Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева, г. Ростов-на-Дону, 18-23 августа 2008 г. / Южный федеральный ун-т. - Ростов н/Д, 2008. - C. 298. (45 %, 0,02 п. л.).
- Халиль, И.М. Индикаторы опустынивания [Текст] / И.М. Халиль, А.А. Околелова // Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование: матер. всерос. н.-пр. конф. с междунар. участ., 13-15 марта / Оренбург. гос. ун-т, Перм. гос. ун-т [и др.]. - Оренбург; Пермь, 2008. - Ч. II. - C. 419-423 (60 %, 0,31 п. л.).
- Халиль, И.М. Новый параметр определения интенсивности опустынивания [Текст] / И.М. Халиль // Вопросы краеведения. Вып. 11: матер. XVIII и XIX краевед. чтений / Волгогр. обл. краевед. музей [и др.]. - Волгоград, 2008. - C. 31-34 (100 %, 0,25 п. л.).
Термины, сокращения, используемые в работе
ГТК – гидротермический коэффициент.
ГТП – гидротермический показатель.
КБО - Конвенция по борьбе с опустыниванием.
МГПО - Международный год пустынь и опустынивания.
ППК – почвенно-поглощающий комплекс.
ЭПО – элементарный процесс опустынивания.
