Основные типы почв прибрежных ландшафтов терско-кумской низменности : изменение их при динамике гидрологического режима и антроп о генного во з действия

На правах рукописи

АСГЕРОВА ДИАНА БИЙБОЛАТОВНА

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПОЧВ ПРИБРЕЖНЫХ ЛАНДШАФТОВ Терско-кумской низменности: ИЗМЕНЕНИЕ ИХ ПРИ ДИНАМИКЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА И АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

специальность 03.02.13 – почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Астрахань – 2012

Работа выполнена в лаборатории почвенных и растительных ресурсов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Прикаспийского института биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН.

Научный руководитель:

Залибеков Залибек Гаджиевич, доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Кумахов Владимир Исмагилович доктор биологических наук, профессор, кафедра земледелия, почвоведения и агрохимии ФГОУ ВПО «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В.М. Кокова» Сорокин Андрей Павлович кандидат биологических наук, доцент кофедры ботаники, почвоведения и биологии экосистем ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

Ведущая организация:

Южный Федеральный университет, г. Ростов на Дону

Защита диссертации состоится «06» апреля 2012г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.10. при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, ЕИ АГУ.

Тел./факс: (8512) 51-82-64

E-mail: sovetei@rambler. ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан «_____»________________ 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор

Федотова А.В.

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. Прогрессирующее повышение уровня Каспийского моря, начавшееся с 1978 г., представляет собой экологическую проблему, затрагивающую многие сферы хозяйственной и социальной жизни Прикаспийского региона площадью более 1 млн. кв. км и населением около 10 млн. человек. Особую актуальность имеет изучение влияния этого фактора на экосистемы прибрежной зоны, находящейся в прямом и косвенном влиянии морских вод. По общности признаков и характеру использования, рассматриваемый регион выделяется в качестве самостоятельной таксономической единицы, где одновременно проявляются процессы затопления, подтопления с одной стороны и опустынивания – аридизации с другой.

Предоставляется возможность изучить влияние новых факторов, обусловленных морской водой и циклов затопления и иссушения на почвообразование в прибрежной полосе, изучить общие черты изменения условий – полупустынный климатический режим, бессточность рельефа. Актуальность также связана с определением площадей затопляемых почв и потерей почвенных ресурсов. По содержанию гумуса и тонкодисперсных частиц предоставляется возможность определить развитие современных процессов соленакопления.

Важное значение имеют выявленные параметры характеризующие взаимосвязь процессов засоления и гумусового состояния тонких частиц ( < 0,01 мм) в определении генетической природы дельтово-аллювиального почвообразования.

Циклический характер смены затопления и иссушения, последующее воздействие сухого климата и активная солнечная радиация, формируют особый тип экосистем, не изученных до настоящего времени.

Цель работы – Изучение влияния уровенного режима Каспия на почвенный покров прибрежной зоны Терско-Кумской низменности, физико-химических свойств почв и закономерностей изменения их в зависимости от стадий развития процессов аридной деградации.

Задачи исследований:

1. Провести крупномасштабное картографирование почв прибрежных ландшафтов и выявить закономерности пространственной смены их по циклам затопления иссушения. Определить параметры дисперсности и гумусности основных типов почв Терско-Кумской низменности. Выявить закономерности динамических отношений и методологию анализа полидисперсной ситемы почв.

2. Дать количественные характеристики и параметры изменений, происходящих в содержании гумуса и легкорастворимых солей в основных типах почв исследуемой территории. Охарактеризовать изменение свойств основных типов почв в цикле: затопление – высвобождение восстановление.

3. На основании обзора литературы и собственных исследований оценить влияние естественных и антропогенных факторов на генезис почв Терско-Кумской низменности.

Научная новизна исследований.

1. Впервые проведен количественный анализ и выявлены закономерности соответствия по химическим и морфологическим свойствам затопленных и высвободившихся от затопления почв, на фоне разных временных периодов затопления.

2. Впервые исследовано содержание гумуса и солей в тонкодисперсных частицах гидроморфных почв. Выявленная зависимость является приоритетной.

3. Обоснованы критерии корреляции и правомочность изменения почвенных контуров при крупномасштабном картировании в зоне неустойчивого гидрологического режима.

4. Установлено, что с увеличением глубины залегания грунтовых вод и уменьшением продолжительности циклов затопления усиливаются (развиваются) процессы, тяготеющие к сухостепному и степному типам почвообразования.

Практическая значимость исследований.

1. При затоплении морской водой почва подвергается дополнительному воздействию этого фактора почвообразования. Необходимо оценить негативные изменения в химическом составе почвы, происходящие в процессе иссушения.

2. Определены основные свойства кратковременно функционирующих почв и непочвенных образований при разных сроках затопления, а также возможности их вовлечения в фонд охраняемых почвенных объектов.

3. Получены в процессе исследования почв площади и характер перехода границ почвенных контуров, и площади, отводимые для заповедного режима, хозяйственного использования с градацией ограниченного всестороннего использования.

Апробация результатов исследований. Материалы диссертации были представлены на III съезде Докучаевского общества почвоведов (Суздаль,2001); на Всероссийской научной конференции «Биологическое и почвенное разнообразие аридных экосистем в южных регионах России» (Махачкала, 2001); на международной научной конференции посвященной 75-летию ДГУ (Махачкала, 2006); на Всероссийской научной конференции «Почвенные и растительные ресурсы южных регионов России, их оценка и управление с применением информационных технологий» (Махачкала, 2007); на международной научной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа» (Грозный, 2008); на V Всероссийском съезде общества почвоведов им. В.В.Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы рационального использования природных ресурсов и охрана окружающей среды»(Махачкала, 2009); на V Международной конференции «Эволюция почвенного покрова: история идей и методы, голоценовая эволюция, прогнозы» (Пущино, Московская область, 2009); на XII Международной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа» (Махачкала,2010)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ. Из них четыре в центральных рецензируемых журналах.

Структура и объем диссертации. Объем диссертации 117страниц. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы. Список литературы включает 133 наименования, в том числе 9 на иностранном языке.

Выражаю благодарность за научное руководство д.б.н. З.Г. Залибекову, а также д.б.н. профессору В.С. Крыщенко (кафедра почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ г. Ростов на Дону) за поддержку и контроль всех этапов работы над диссертацией. Автор благодарен за оказанную в процессе работы помощь сотрудникам Лаборатории почвенных и растительных ресурсов Прикаспийского института биологических ресурсов ДНЦ РАН.

Работа выполнена при финансовой поддержке программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биологическое разнообразие», а также в рамках научной школы № НШ-2225.2012.4

Содержание работы

Глава 1. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

Терско-Кумская низменность расположена на севере Дагестана и входит в Тарумовский и Ногайский административные районы Республики Дагестан общей площадью более 1,5 млн. га. В физико-географическом отношении территория находится в пределах юго-западного сектора Прикаспийской низменности с абсолютными отметками высот от 20 до 28 м ниже уровня мирового океана. В ландшафтном отношении представляет типичную пустыню занятую сильно изреженной растительностью с преобладанием солянок, полыней и эфемеровыми сообществами. В восточной части низменности, прилегающей к Каспийскому морю приморская полоса подвержена затоплению, иссушению под влиянием изменяющегося уровненного режима Каспия. На севере граничит с Черными землями Калмыкии, на западе – со Ставропольской возвышенностью, на юге с Терско-Сулакской низменностью.

Основными речными бассейнами являются бассейны рек Терека и Кумы. Наиболее многоводной рекой района является Терек. Гидрологический режим Терека характеризуется зимней меженью и летним половодьем, что объясняется ледниковым и атмосферным питанием. Половодье продолжается с конца марта до сентября.

В формировании гидрографической сети важное значение имеют подземные запасы артезианских вод, аккумулирующие большие запасы пресных, слабоминерализованных вод. В настоящее время насчитывается более 3000 артезианских скважин, что уже привело к истощению вековых запасов, частичному прекращению самоизлива и ухудшению качества. (Курбанов, 1998).

Согласно геоботаническому районированию (Шифферс,Чиликина Суховерко, 1960; Яруллина, 1983), Терско-Кумская низменность относится к району распространения эфемерово-полынно-многолетнесолянковых, эфемерово-полынных, белополынных, эфемерово-петросимониево многолетненесолянковых ассоциаций. В растительном покрове региона значительное место занимают разнотравно-злаковые степи, в составе которых отмечаются ковыль волосатик, ковыль Иоанна, люцерна серповидная, василек солнечный. под влиянием антропогенных факторов.

Под влиянием антропогенных факторов разнотравно-злаковые степи переходят в настоящие ковыльные степи (ковыль волосатик, типчак, тонконог стройный, люцерна синяя).

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Почвенный покров приморской полосы Терско-Кумской низменности, находится под влиянием уровенного режима Каспия как фактора почвообразования.

Тестовые полигоны для исследования закладывались на территории, обеспеченной картографическим материалом (почвенная карта, М - 1:200 000;). Полевые исследования проводились закладкой геоморфологических профилей, на территории опытного участка заложены 5 разрезов(№ 102, 202,500,501,502), охватывающие основные типы почв и элементы рельефа. Закладка почвенных разрезов осуществлена с отбором образцов почв, пород и грунтовых вод. Для изучения морфологических, физических, физико-химических свойств почв применены общепринятые методы:

– морфологическое описание почвенных профилей по отдельным горизонтам (Б.Г. Розанов, 1987);

– гранулометрический состав по Н.А.Качинскому с обработкой почвы пирофосфатом натрия;

– валовой гумус по И.В. Тюрину;

– содержание и качественный состав легкорастворимых солей по методу изложенному Е.В. Аринушкиной (1978);

– определение углекислоты карбонатов при помощи кальциметра (газоволюметрический метод);

– оценка соотношения гранулометрических масс по методике В.С. Крыщенко (2006).

Полигон располагается на территории Кочубейской экспериментальной базы Прикаспийского института биологических ресурсов ДНЦ РАН. Он расположен в юго-восточной части Терско-Кумской низменности, в 25 км. северо -западнее пос. Кочубей Тарумовского района Республики Дагестан. Удаленность от Каспийского моря составляет 30-40 км. Территория используется, как зимнее пастбище и представлена аккумулятивно-морской равниной, с незначительным уклоном на восток и северо-восток, соответственно в сторону Каспийского моря и Кизлярского залива. Отдельные формы рельефа имеют субширотную ориентацию по розе ветров с востока на юго-запад. Чередование грив и межгривных пространств является характерной особенностью рельефа. Абсолютная высота грив и увалистых возвышенностей -18,6-20,0 м при крутизне их склонов 1-3о.

Природные условия региона рассматриваются в порядке их оценки и характера влияния с учетом затопления-иссушения.

Таблица 1

Разнообразие почвообразующих пород

Название пород	Происхождение	Приуроченность по высотным отметкам, м
Дельтово-аллювиальные	Речные, морские	-26,0 – 22,0
Аллювиальные	Морские	-23,0 – 20,0
Песчаные седиментационные	Материковые	-18,0 – 15,0
Современные речные, озерные	Наносы рек	+5,0 до -2,6
Антропогенные (трансформированные)	Нарушенные земли разработками полезных ископаемых земли	Повсеместно
Однородные, элювиальные	Элювий предгорий	0 – 5,0

Характерной чертой является различие в геоморфологии центральной и приморской частей, вызванные господством факторов рельефообразования. Гидрологическая сеть региона слагается бассейнами рек Терека и Кумы, а так же подземными запасами артезианских вод. Общей чертой климата является континентальность, степень ее выраженности усиливается с юго-востока на северо-запад. Терско-Кумская низменность сложена мощной толщей осадочных пород от палеозойских до современных включительно.

Одним из главных факторов разнообразия почв и ландшафтов является пестрота и частая сменяемость почвообразующих пород в пространстве (табл.1).

Колебания уровня Каспийского моря основной фактор, влияющий на динамику изменения поверхности, компонентов экосистем и факторов почвообразования.

Поверхность представлена слабонаклонной на восток равниной, где мелкие озера появляющиеся в результате подъема уровня Каспия, чередуются с обширными площадями заболоченных территорий и песков. Спецификой территории является равнинный характер – наличие микроповышений в сочетании с элементами понижений вытянутых в северном направлении. Для изучаемой территории основными почвообразующими породами являются современные каспийские отложения, отличающиеся большой пестротой состава и свойств.

Глава 3. ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ

Почвенный покров Терско-Кумской низменности формирует аллювиальные карбонатные разновидности с современным или реликтовым гидроморфизмом. Их отличительная особенность – наряду с типовым разнообразием – стадийность формирования и эволюционная сопряженность. В основу классификации почв были заложены эколого-генетические принципы, основанные на том, что главной особенностью экологических условий формирования, определяющей классификационное положение почв, является степень их гидроморфизма (Зонн, 1932, 1933, 1978; Добровольский, 1964, 1978; Добровольский и др., 1967, 1975; Классификация и диагностика почв СССР, 1977).

Зональными в равнинной зоне являются каштановые почвы, представленные в исследуемом регионе подтипом светло-каштановых почв, формирующихся в условиях отсутствия грунтового и поверхностного увлажнения. Согласно имеющимся данным (Зонн 1940, Акимцев 1958, 1978, 1983; Солдатов 1956, 1959; Керимханов 1976; Мирзоев 1978; Залибеков 1991, 1995) каштановые почвы представляют дальнейшую стадию остепнения луговых, лугово-степных комплексов и представлены в данном регионе подтипом светло-каштановых почв.

Общей чертой почвенного покрова территории является пестрота и комплексность по степени засоления солонцеватости и слитизации (табл.2).

Засоленные почвы занимают обширные пространства в регионе, с тенденцией дальнейшего расширения их площадей. Другую особенность представляет комплексность, аридизация почвенного покрова, выражающаяся в частой смене на небольшом расстоянии разновидностей почв, отличающихся по гранулометрическому составу и продуктивности.

Преобладающими почвами в районе исследований являются луговые солончаки и лугово-болотные почвы, светлокаштановые карбонатные, солонцеватые, лугово-каштановые карбонатные.

Небольшими участками представлены песчаные почвы. Общей чертой почвенного покрова территории является высокое содержание солей в верхнем метровом слое, (солевые профили) что обусловлено неоднократным наступлением вод Каспия в четвертичную эпоху.

Таблица 2

Систематический список почв региона

	Тип	Подтип	Род	Вид	Разновидность
	Каштано-вые (светло-каштано-вые)	1.Каштано-вые 2.Светло-каштановые	1.Обычные 2.Карбонатные 3.Солонцеватые 4.Солончаковые 5.Солончаковатые 6.Осолоделые 7.Примитивные	1.По мощности гумусовых горизонтов А+В 2.По степени эродированности (слабо, средне и сильно)	По гранулометри-ческому составу
Лугово-каштано-вые		1.Лугово-каштановые. 2.Луговато-каштановые.	1.Обычные 2.Карбонатные 3.Солонцеватые 4.Солончаковые 5.Солончаковатые 6.Слитые 7.Примитивные	-//-	-//-
Луговые		1.Луговые-поверх-ностно грунтового увлажнения 2.Луговые грунтового увлажнения	1.Обычные 2.Карбонатные 3.Солонцеватые 4.Солончаковые 5.Солончаковатые 6.Слитые	-//-	-//-
Лугово-болотные		1.Лугово-болотные перегнойные 2.Лугово-болотные иловатые	1.Обычные 2.Карбонатные 3.Солонцеватые 4.Солончаковые 5.Солончаковатые	-//-	-//-
Солонча-ки		1.Типичные. 2.Луговые 3.Соровые	По глубине залегания солевого горизонта	По характеру засоления: 1.Смешанного засоления 2.Хлоридного 3.Сульфатного	-//-

Источником накопления солей являются также засоленные новокаспийские отложения глинисто-суглинистого гранулометрического состава и минерализованные грунтовые воды на глубине 1-1,5 м. значительная роль в накоплении солей и их перераспределении принадлежит климату, характеризующемуся острым дефицитом осадков, значительной величиной испарения и высокими показателями среднемесячных температур летнего периода. Разнообразие засоленных почв исследуемого региона обуславливается преимущественно хлоридно-сульфатным, хлоридным и сульфатными типами засоления при незначительной роли сульфатно-содового и содового засоления. На солевых профилях исследованных почв (рис. 1) изображены изменения содержания суммы солей и отдельных их ионов с глубиной. Разнообразие солевого состава по горизонтам показывает полигенетическое происхождение засоленных почвообразующих пород, которое сказывается в процессах соленакопления. Скачкообразные изменения и смена горизонтов говорят о циклическом характере прошедших в прошлом процессов рассоления – засоления.

Морфолого-генетические свойства исследуемых почв представлены в виде отдельной таблицы. 3, где отмечается угасание признаков лугового, болотного режимов с переходом к светлокаштановым и лугово-каштановым почвам. Кроме того, с ослаблением лугового режима и понижением уровня грунтовых вод формируются гумусовые горизонты с резким переходом в нижние горизонты и признаки солонцового процесса в средней части профиля. Характеризуемые почвы легкого гранулометрического состава, (табл. 4), преимущественно супесчаные, реже легкосуглинистые. Повышение количества мелкопылеватых и илистых частиц в нижних горизонтах подтверждает аллювиальный характер почвообразующих пород. У супесчаных разновидностей исследованных почв в профиле из всех гранулометрических фракций преобладает мелкий песок (частицы диаметром 0,25-0,05 мм).

Рис. 1. Солевые профили

Таблица 3

Главные морфолого-генетические признаки почв

Терско-Кумской низменности

Показа- тели	Светло- каштано-вые супесча-ные	Лугово- каштановые солонча-ковые средне- суглинистые	Луговые карбонатные средне- суглинистые	Лугово- болотные карбонатные тяжело- суглинистые	Солончак легко- суглинистый
Окраска верхних горизон-тов, см	Темно-палевая с серым оттенком	Неравномерный, темно-бурый	Серая с грязно- бурым оттенком	Темно-бурая неравно-мерная	серый с бурым оттенком
Мощ-ность гумусо-вых горизон-тов, см А+В	0-40	0-35	0-56	0-52	0-60
Струк-тура гори-зонта А	крупно-пылеватая	непрочно-глыбистая	глыбистая, пылевато-глыбистая	глыбистая	мелко-глыбистая, прочная
Струк-тура горизон-та В	непрочно-комкова-тая	неясно-глыбистый, уплотнен-ный	глыбистое	непрочно-глыбистое	непрочно-глыбис тое
Сложение Горизонт В	слабо уплотнен-ное	уплотнен ное	плотное	слабо-уплотнен-ное	слабоуплотненное
Начало залегания карбона-тов, см, вскипа-ние от 10% НCl	поверхнос-ти	с поверх-ности	с поверх-ности	с поверх-ности	с поверх-ности
Признаки переувлажнения	Отсутству.ют	увлажненный 35-60см	в средней степени	ржавые пятна 75-115см	отсут-ству ют

Таблица 4

Гранулометрический состав и содержание гумуса в исследованных почвах Терско-Кумской низменности

№ разреза	Почва	Горизонт	глуб в см.	гумус,%		содержание (%) и размер фракций, мм
				в почве	в физ.гл.	1,00 -0,25	0,25 -0,05	0,05 -0,01	0,01 -0,005	0,005 -0,001	<0,001	<0,01
Р. 202	cветлкаштан.	А ВС1	0-10 14-20	1,46 1,18	2,32 2,12	- 1,5	25,6 17,1	46,3 57,2	8,1 6,5	11,3 9,5	8,7 8,2	28,1 24,2
Р.102	лугово-каштан.	А В1	0-10 25-35	1,50 1,32	5,71 3,37	5,2 2,0	28,2 29,7	55,2 50,7	2,9 5,2	5,4 5,7	3,1 6,7	11,4 17,6
Р. 502	луговая	А В	0-10 15-25	2,53 1,60	6,32 3,77	1,7 1,0	29,0 32,0	52,5 50,0	4,6 6,1	9,0 7,8	3,2 3,1	16,8 17,0
Р. 501	лугово-болотная	А В В1С	0-10 15-25 35-45	1,99 1,06 0,78	3,85 2,00 2,30	1,0 1,0 2,2	16,3 17,0 12,0	61,5 55,6 68,6	6,2 7,9 3,9	7,3 10,0 5,0	7,7 8,5 8,3	21,2 26,4 17,2
Р. 500	солончак	А В В1С	0-10 15-25 30-40	2,85 2,25 0,51	5,80 4,52 6,87	2,5 3,5 3,0	35,7 39,6 37,1	42,1 36,4 56,0	5,1 3,2 0,6	7,0 7,7 2,9	7,6 9,6 0,4	19,7 20,5 3,9

Из таблицы 4 видно, что максимальное количество гумуса в физической глине обнаруживается в лугово-каштановых и луговых почвах. Здесь же следует отметить положительную роль увеличения продолжительности периода зонального почвообразования в накоплении гумуса во фракциях физической глины.

На уровень содержания гумуса, его качественный состав в зональных и интрозональных почвах влияние оказывает климат и рельеф. В равнинных условиях на первое место выходят антропогенные факторы: вид землепользования и тип агроценоза.

Содержание гумуса (табл.4) в исследуемых почвах варьирует в широких пределах в зависимости от гранулометрического состава – от 1,0% до 2,8% в верхних горизонтах, с глубиной его величина закономерно уменьшается вниз по профилю. По результатам наших исследований и других авторов (Бабаева, 2005) среднее содержание гумуса в светлокаштановых почвах Терско-Кумской низменности в горизонте А составляет 1,46%. В нижележащих горизонтах количество гумуса менее 1%. В лугово-каштановой почве 1,50%, в луговой немного выше - 2,53%, В лугово-болотной в слое 0-10см содержится 1,99%.

Более высокий процент содержания гумуса в изученных солончаках - 2,85%, объясняется, видимо особенностями их образования в результате эволюции лугово-болотных и луговых почв в солончаки.

Глава 4. ВЗАИМОСВЯЗЬ ДИСПЕРСНОСТИ И ГУМУСНОСТИ В ПЕСЧАНЫХ И СУПЕСЧАНЫХ ПОЧВАХ ТЕРСКО-КУМСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

4.1.Понятие о полидисперсной системе почв и формализация

ее отношений.

Проблема изучения полидисперсной системы почвы актуальна и в настоящее время. От гранулометрического состава зависят многие свойства почв: физико-химические, физико-механические, водный, воздушный а также тепловой режимы. Для выявления закономерных динамических отношений необходимо использовать методологию системного анализа в исследовании полидисперсной системы почв.

Согласно работы, (Крыщенко и др., 2006) z – содержание частиц менее 0,01 мм (физическая глина). В ее состав входит наиболее активная часть почвы, а именно – частицы менее 0,001 мм, именуемых илистой фракцией. По свойствам это коллоидная и предколлоидная масса, состоящая из тонкодисперсных глинистых минералов смектитовой группы и тонкодисперсного органического вещества фульватного типа. Эта масса гидрофильная и способна к реакциям эквивалентного обмена с жидкой фазой. Частицы илистой фракции на своей поверхности имеют возможность к поглощению и закреплению на активной поверхности минералов органического вещества и катионов, с образованием глино-металло-органических комплексов. Частицы фракции пыли (0,001-0,01 мм) обозначим. Как правило, эта фракция микроагрегатов имеет гидрослюдистый состав и гумус гуматного типа. Это биокосное образование очень устойчиво. Между частицами ила и пыли имеет место равновесный процесс.

Наряду с активной массой в почвах имеется некоторая переменная часть индифферентного вещества, это частицы крупнее 0,01 мм, именуемые физическим песком (). Он состоит преимущественно из кварца и небольшого количества амфиболов и полевых шпатов. Эта масса в почвах выступает как «механический» разбавитель концентрации тех веществ, которые преимущественно сосредоточены во фракциях менее 0,01 мм. Это свойство полидисперсной системы полярно дифференцировать характеристики по гранулометрической массе, как правило, не учитывается. Все показатели, характеризующие систему, рассчитываются на 100г почвы, т.е. без учета соотношения активной и индифферентной масс. Поэтому используем методику определения констант равновесия (Крыщенко и др., 2006), складывающиеся между гидрофильной, гидрофобной и индифферентной массами.

Общее содержание гумуса в разновидностях почв всецело определяются соотношением в почвах физического песка/физической глины и пыли/ила. Эта закономерность не зависит ни от кислотности, карбонатности, щелочности, ни от характера растительности.

Почти весь гумус и глинистые минералы сосредоточены во фракциях физической глины, а фракции физического песка не содержат гумуса. И поэтому, можно считать, что содержание гумуса на 100 грамм почвы – есть концентрация гумуса физической глины, разбавленной в n раз безгумусовой массой почвы. x – концентрация гумуса в физической глине, т.е.

x = y ·K (табл.5)

Приведение всех характеристик полидисперсной системы почв к сопоставимым условиям сравнения и соединения их коэффициентами открывает путь к исследованию структурной организации полидисперсной системы почв.

Содержание гумуса в целом в исследуемых почвах представлены в графе 10, а расчетное содержание гумуса в физической глине, например в разрезе № 202 горизонта А: хP =1.50·2.53=3.79%.(табл. 5).

При одном и том же содержании физической глины в почве изменения в ней соотношения ила/пыли сказывается на концентрации гумуса в физической глине. Снижение насыщенности физической глины илом сопровождается увеличением массы пылеватых фракций и наблюдается уменьшение концентрации гумуса в физической глине. В таблице 5 представлены гидроморфные почвы Терско-Кумской низменности республики Дагестан, в которых доминируют фракции пыли, но в некоторых почвенных профилях (разрез № 202) внутри одного профиля мы наблюдаем смену иловатости и пылеватости, в этом случае каждый раз мы рассчитываем степень насыщенности физической глины илом /пылью по преобладающей фракции. Разберем на примере разреза № 202. В горизонте А преобладающей фракцией является фракция пыли (0,001-0,01) =20.0%, тогда степень насыщенности физической глины пылью V%=100· /z, V=100·20.0/4.7=72.8%. В горизонте С1 происходит смена преобладающей фракции. В этом горизонте преобладает фракция ила = 3.1, тогда степень насыщенности физической глины илом V%=l00·/z, V=100·3.1/4.7=64.2%.

Расчет константы равновесия по горизонту А в разрезе №202 вычисляется по формуле , так как система перенасыщена пылью и степень насыщенности физической глины илом/пылью – 72.8%, т.е.

Коэффициент корреляции между расчетными показателями содержания гумуса в физической глине и аналитическими определениями содержания гумуса на 100г. физической глины равен 0.9881. Это указывает на высокую детерминированность (распознаваемость) дисперсности почв и их свойств.

4.2.Генетическая интерпритация показателей полидисперсной системы исследованных почв.

Существенное влияние на закрепление гумуса и накопление солей в почвах Терско-Кумской низменности оказывает их гранулометрический состав (табл.5), и показателей дисперсности почвенной системы. Дисперсность характеризуется не только по содержанию физической глины, но и соотношением в ней илистой и пылеватой составляющих.Учитывая эти характеристики, все исследуемые почвы разделены на две различные группы - это почвы, формирующиеся на двучленных отложениях (разрезы 202 и 500) и на одночленных (разрез 102,502 и 501).

В первой группе почв отмечается закономерность накопление солей в средней части профиля, маркирующие контакт перехода песчаной массы нижней части профиля (гор.С1С2) в более тяжелую почвенную массу (легкосуглинистую) верхних горизонтов в (ВС1 и А). В связи с этой двучленностью профиля и спецификой соленакопления, отмечается сопряженное увеличение значений констант равновесия (К=3,18-2,53) и сопряженное с этим относительное увеличение доли ила в физической глине, по отношению к нижней части почвенного профиля. Параллельно с этим отмечается увеличение содержания гумуса как для почвы в целом (1,5-2,8%), так и на 100г физической глины(5,7-5,8%).

Вторая группа почв (лугово-каштановые и луговые болотные) на одночленных отложениях имеет свои закономерности соле- и гумуса накопления и высокую насыщенность физической глины пылеватыми фракциями (более 65%). Как следствие этого отмечается малое содержание гумуса во фракциях физической глины. Оно почти в два раза ниже чем для почв первой группы.

Кроме того, соленакопление (разрезы 102 и 502) ярко выражено в нижней части профиля (гор. С1,С2) в связи с утяжелением гранулометрического состава.

В дисперсности почв Терско-Кумской низменности, в этом случае, значительно возрастает степень насыщенности физической глины пылеватыми фракциями, а доля ила снижается до 28-35%. В анализе изменения свойств почв важно знать не только количество физической глины, а наиболее значимо учитывать количественно, (через V1% и К) соотношение в ней иловатой (гидрофильной) и пылеватой (гидрофобной) составляющих. По приведенным данным содержание гумуса и соленакопление в исследованных почвах получают объективную генетическую интерпретацию.

В лугово-болотной почве разрез № 501 выражено соленакопление в верхнем гор. А. Вниз по профилю количество солей снижается. Здесь наблюдается закономерная синхронность: чем выше солончаковость почвы, тем больше физическая глина насыщена пылеватыми фракциями (64-68%) по отношению к гор. С, и наоборот, снижение количества солей сопровождается увеличением доли ила в физической глине.

Для выявления соотношений в физической глине ила/пылью и интеграцию показателей полидисперсной системы почв,

Таблица 5

Анализ взаимосвязи засоления и гумусового состояния в гидроморфных почвах Терско-Кумской низменности Республики Дагестан

Горизонт	Глубина взятия образца, см	Содержание частиц, %						Насыщен. Физ. гл. ил/пылью		Константы равновесия	Гумус, %					Сухой остаток %	Сумма солей %
		<0,01 мм	<0,001 мм		0,001-0,01	Базовое значение					Почвы в целом	физич.глины
						ила	пыли					аналитич.		расчет.
						t	t	V1%		К	у	х		хр
1	2	3	4		5	6	7	8		9	10	11		12		13	14
Светло-каштановая супесчаная р – 202
А	0-10	28,1	8,7		20,0	7,9	20,2	72,8		2,53	1,50	5,71	3,79		0,197		0,208
ВС1	14-20	24,2	8,2		16,0	5,8	18,4	61,9		2,75	1,32	3,37	3,61		1,240		1,137
С1	30-40	4,7	3,1		1,6	2,2	2,5	64,2		1,40	0,86	2,12	1,40		0,918		0,921
С2	50-60	3,8	2,8		1,0	0,14	3,6	–		–	–	–
Лугово-каштановая солончаковая среднесуглинистая р – 102
А	0-10	11,4		3,1	8,3	1,3	10,1		69,0	1,44	1,46	2,32	2,11		1,180		1,628
В1	14-20	–		–	–	–	–		66,0	1,55	1,18	2,12	1,78		1,030		1,182
С1	30-40	17,6		6,7	10,9	3,1	14,5		65,9	3,51	0,33	2,80	1,6		1,380		1,414
С2	50-60	17,9		6,4	11,5	3,2	14,7		73,68	3,36	0,30	3,08	1,08		1,690		1,764

Продолжение таблицы 5

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Луговая карбонатная среднесуглинистая р – 502
А	0-10	16,8	3,2	13,6	2,8	14	80,9	1,24	2,53	6,32	3,12	1,884	1,773
В	15-25	17,0	3,1	13,9	2,9	14,1	81,7	1,22	1,60	3,77	2,00	1,996	1,885
С1	45-55	16,0	3,8	12,2	2,5	13,5	76,2	1,31	0,80	2,15	1,04	2,426	2,331
Луговая болотная солончаковая р-501
А	0-10	21.2	7.7	13.5	4.4	16.8	63.6	1.582	1.99	3.85	3.15	2.658	2.474
В	15-25	26.4	8.8	17.9	7.0	19.4	67.8	1.474	1.06	2.00	1.56	1.666	1.687
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
В1С	35-45	17.2	8.3	8.9	3.0	14.2	52.8	1.893	0.78	2.30	1.45	1.136	1.254
Солончак легкосуглинистый р-500
А	0-10	19.7	7.6	12.1	3.8	15.9	61.4	1.628	2.85	5.80	4.64	2.886	3.004
В	15-25	20.5	9.6	10.9	4.2	16.3	53.1	1.883	2.25	4.52	4.23	3.284	3.536
ВС1	30-40	3.9	0.4	3.5	0.15	3.75	89.1	1.122	0.51	6.87	0.60	3.112	3.368
С2	50-60	1.1	0.4	0.7	0.01	1.09	63.6	1.572	0.28	2.95	0.44	1.382	1.216

определена насыщенность физической глины илом/пылью (V1 %) и константа динамического равновесия гранулометрических масс. Последняя характеристика подчеркивает, что два почвенных образца, которые имеют одинаковые значения констант равновесия практически не существует. Это важное свойство полидисперсной системы почв – иметь множество состояний динамического равновесия. Свойство уникальности полидисперсной системы почв рекомендовано в электронной базе данных почв для распознавания (идентификации) индивидуальных почвенных образцов.

Глава 5. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПАСТБИЩНЫХ ЭКОСИСТЕМ

Одно из проявлений антропогенных процессов опустынивания Терско-Кумской низменности возникает как правило, из-за высоких пастбищной и техногенной нагрузок. Стадия пастбищной дигрессии и характер ее распространения на данной территории отличаются комплексностью, из-за неравномерного распределения нагрузок наблюдаются различные стадии и явления пастбищной дигрессии. Основной причиной варьирования величины пастбищных нагрузок является неравномерное распределение овцепоголовья по хозяйствам и районам.

Подробному изучению подвергнуты светло-каштановые карбонатные легкосуглиснистые почвы, занимающие более 30% территории региона. При перевыпасе скота в почвах пастбищ могут развиваться: сбитость, пастбищное уплотнение, вытоптанность, уменьшение проективного покрытия растительного покрова и снижение биологической продуктивности почв.

Вытаптывание (выбивание) почв в связи с увеличением поголовья выпасаемого скота оказывает большое влияние на пастбища. Умеренное вытаптывание может быть благоприятным для почвенного и растительного покрова, вызывая разрушение растительного войлока, разрыхление верхнего слоя почвы, заделку в нее семян. И, наоборот, чрезмерное вытаптывание сельскохозяйственными животными является губительным для почвенного покрова. При перевыпасе скота изменяется структурное состояние, приводящее к заметному уплотнению почвы, снижению ее плотности, уменьшению ее водопроницаемости.

По данным анализов отмечается увеличение гумуса при переходе от автоморфных почв(светло-каштановых) к гидроморфным (луговым) который связан с изменением пастбищных нагрузок. Минимальное количество гумуса содержится в физической глине светло-каштановых почв, подверженных использованию при высоких нагрузках 3,0-4,0 овцы/га. При переходе от светло-каштановых почв к луговым нагрузки уменьшаются до 1,0-2,0 овцы/га, содержание гумуса в физической глине соответственно характеризуется 2,37% и 3,77% (табл. 3, 4). Можно полагать, что пастбищные нагрузки оказывают существенное влияние на содержание гумуса в почвах и в отдельных фракциях гранулометрического их состава.

Глава 6. ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО РАЗНООБРАЗИЯ

На исследованной территории преобладает пустынная и полупустынная растительность. Наибольшую площадь здесь занимают полынно-солянковые и солянковые ассоциации; из травянистых растений отмечаются: петросимония, житняк, мятлик луковичный, кермек, кохия и различные виды полыней.

В почвенном покрове площади луговых карбонатных и луговых слабо засоленных почв подвергаются сокращению с переходом в лугово-каштановые, сильно засоленные – лугово- карбонатные и солончаки луговые. Динамика свойств почв четко иллюстрирует общую аридизацию условий сопровождаясь процессами дегумификации, вторичного засоления, слитости и солонцеватости.

Приморская равнина с затопленными, заболоченными ландшафтами представляет особый интерес для изучения наземной и морской фауны, болотной и лугово-болотной растительности и динамики взаимодействия наземных и водных экосистем. Сюда включена территория, охватывающая прибрежную полосу, подверженную затоплению, заболачиванию.

Учитывая интенсивное воздействие антропогенных факторов, радикальные изменения в составе, структуре почвенного покрова аридных экосистем, в качестве первоочередной задачи выдвигается разработка предложений по охране биоразнообразия путем проведения организационных мероприятий:

– включение в состав Дагестанского заповедника Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РД рассмотренных почвенных комплексов со статусом самостоятельности и возложением на них функций охраны и воспроизводства объектов живой природы с последующей их инвентаризацией;

– определение статуса подразделений, входящих в состав Дагестанского заповедника на региональном, федеральном, международном уровнях;

– ходатайствовать перед соответствующими организациями о включении исследуемой территории в состав международной сети охраняемых территорий, функционирование которых осуществляется по линии МПОС;

– создание на базе лаборатории почвенных и растительных ресурсов ПИБР и кафедры почвоведения Даггосуниверситета Международного биосферного полигона с возложением функций проведения фундаментальных и прикладных исследований по проблемам освоения и рационального использования почвенных ресурсов.

ВЫВОДЫ

1. Рассмотрены условия почвообразования с позиции оценки гидрологического режима территории и степени его влияния на почвенный покров под влиянием наметившейся тенденции климатического потепления. Дана оценка изменения свойств почв и динамики легкорастворимых солей в прибрежной полосе Каспийского моря, где непосредственное влияние оказывает уровенный режим Каспия.
2. Из особенностей структуры почвенного покрова выделяются пестрота, комплексность по степени засоления, солонцеватости. По депрессионным элементам рельефа при средне- тяжелосуглинистом гранулометрическом составе у светлокаштановых, лугово-каштановых и луговых почв появляются признаки морфологической солонцеватости: столбчатая структура, глянцевость, плотное сложение иллювиального горизонта и выщелоченность от легкорастворимых солей.
3. В почвах супесчаных и песчаных особая специфика взаимосвязи частиц различного размера. Аналитические данные содержания гумуса в физической глине и расчетные значения этих величин не совпадают. Они имеют или большее или меньшее значение, определяя полигенетичность их происхождения. В почвах более тяжелых суглинистых, глинистых, эта закономерность выражена ярко детерминантной зависимостью, так коэффициент корреляции между аналитическим и расчетными значениями содержания гумуса практически равно 1.
4. При одном и том же содержании физической глины в почве, изменения в ней соотношения ила/пыли сказывается на концентрации гумуса в физической глине.
5. Снижение насыщенности физической глины илом сопровождается увеличением массы пылеватых фракций и наблюдается нарастание концентрации гумуса в физической глине. Общей тенденцией является тесная связь между дисперсностью, накоплением солей и гумуса в физической глине. Такая зависимость связана с малым содержанием физической глины и специфичностью группового состава гумуса.
6. Влияние пастбищных нагрузок на засоление почв и распределение солей по профилю проявляется в стадии сильного засоления: при высоких нагрузках, выпас способствует накоплению хлористых солей натрия и калия в верхних горизонтах солончаков типичных и луговых солончаковых почв. В стадиях слабой и средней степени засоления пастбищные нагрузки оказывают влияние на содержание гумуса, обуславливают процессы дегумификации и развитие процессов ветровой эрозии.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Муратчаева П.М-С., Асгерова Д.Б. О влиянии заповедного режима на состояние и продуктивность зимних пастбищ Западного Прикаспия // Материалы XV научно-практической конференции по охране природы Дагестана, посвященной 75-летию Всероссийского общества охраны природы. Махачкала. 1999. С. 140-141.
2. Котенко М.Е., Асгерова Д.Б., Усманов Р.З. Изменение химических показателей светло - каштановых почв пастбищных экосистем при регулируемом выпасе // Материалы III съезда Докучаевского общества почвоведов. Суздаль.2001.кн.1. С. 90-91.
3. Котенко М.Е., Асгерова Д.Б., Усманов Р.З. Влияние антропогенных факторов на физико-химические показатели светло-каштановых почв // IV Международная конференции Владикавказ. 2001. С. 78-79.
4. Залибеков З.Г., Асгерова Д.Б., Пайзулаева Р.М. О проявлении регрессивной эволюции почв в условиях опустынивания // XVI Научно-практической конференции по охране природы. Махачкала. 2001. С. 50-51.
5. Муратчаева П. М-С, Асгерова Д.Б. Осипова С.В. О влиянии аридной деградации почвенного покрова на устойчивость и продуктивность пастбищных экосистем // Материалы Всероссийской научной конференции «Биологическое и почвенное разнообразие аридных экосистем в южных регионах России». Махачкала. 2001. С. 76-78.
6. Асгерова Д.Б. Развитие исследований по аридным экосистемам и проблемам борьбы с опустыниванием // Матеоиалы Международной научной конференции посвященной 75-летию ДГУ «Современные проблемы адаптации биоразнообразия». Махачкала, 2006. С. 120-122.
7. Крыщенко В.С., Пайзулаева Р.М., Татаринцева О.П., Асгерова Д.Б., Залибекова М.З., Ряскина И.В. Этапы системного анализа полидисперсной системы почв – поиск и использование уникальных идентификаторов почвенных образцов в базах данных // Материалы Всероссийской научной конференции «Почвенные и растительные ресурсы южных регионов России, их оценка и управление с применением информационных технологий». Махачкала. 2007.С. 42-53.
8. Пайзулаева Р.М., Залибекова М.З., Асгерова Д.Б. О функциональной структуре электронной базы данных по почвенным ресурсам аридных территорий // Материалы Всероссийской научной конференции «Почвенные и растительные ресурсы южных регионов России, их оценка и управление с применением информационных технологий». Махачкала. 2007. С. 31-36.
9. Асгерова Д.Б., Пайзулаева Р.М. Антропогенное воздействие на прибрежные ландшафты Кизлярского залива. // Материалы международной научной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа». Грозный. 2008. С.380-383.
10. Залибеков З.Г., Баламирзоев М.А., Биарсланов А.Д., Асгерова Д.Б., Залибекова М.З. О структуре вертикальной зональности почв Дагестана. // Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион. - Естественные науки, 2008. № 3, С. 96-100.
11. Пайзулаева Р.М., Залибекова М.З., Асгерова Д.Б. Почвенные критерии опустынивания и их проявления в регионах Западного Прикаспия. // Материалы V Всероссийского съезда общества почвоведов им. В.В.Докучаева. Ростов-на-Дону, 2008. С. 299. (содокладчик).
12. Асгерова Д.Б., Бийболатова З.Д. Изучение химического состава светлокаштановых почв под влиянием процессов иссушения-затопления. // Материалы V международной конференции «Эволюция почвенного покрова: история идей и методы, голоценовая эволюция, прогнозы» 2009 г. Пущино, Московская область. С.110-112.
13. Залибеков З.Г., Биарсланов А.Б., Асгерова Д.Б. О действующей системе мониторинга почв аридных территорий //Аридные экосистемы. 2009. Т. 15. № 4(40). С. 13-21.
14. Пайзулаева Р.М., Бийболатова З.Д., Батырмурзаева П.А., Асгерова Д.Б. О закономерностях формирования почвенного разнообразия Терско-Кумской низменности // Юг России: экология, развитие. 2009. №3, С.113-117.
15. Бийболатова З.Д., Асгерова Д.Б. О содержании гумуса в почвах подверженных опустыниванию в Терско-Кумской низменности // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды (экологические и правовые аспекты)» Махачкала. 2009. С. 348-351.
16. Асгерова Д.Б. Проблема использования статистических методов в исследовании почв Терско-Кумской низменности // Материалы XII Международной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа». Махачкала. 2010. С. 452-454.
17. Асгерова Д.Б., Залибекова М.З. Проблемы охраны и рационального использования почвенного разнообразия Терско-кумской низменности // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Хоперского государственного природного заповедника (пос. Варвино, Воронежская область) «Проблемы мониторинга природных процессов на особо охраняемых природных территориях». Воронеж. 2010. С. 222-224.
18. Залибекова М.З., Асгерова Д.Б., Загидова Р.М. Региональные аспекты проявления процессов опустынивания Терско-Кумской низменности // Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды (экологические и правовые аспекты)» Махачкала. 2010.С. 339-345.

19. Асгерова Д.Б., Залибекова М.З., Биарсланов А.Б. Об особенностях полидисперсной системы основных типов почв Западного Прикаспия // Аридные экосистемы, 2011. Т.17, №4. С.131-137.

20.Залибекова М.З., Асгерова Д.Б., Бийболатова З.Д. О картографии динамических свойств почв Терско-Кумской низменности с применением дистанционных методов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2011. Т.13, №1 (6).С.1330-1333.