О функционально-компактных пространствах

УДК 631.445.5: 631.485

Е.Н. Смоленцева

ИПА СО РАН, Новосибирск

МЕХАНИЗМЫ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В ИНТРАЗОНАЛЬНЫХ ГЕОСИСТЕМАХ КУЛУНДИНСКОЙ РАВНИНЫ

Изучены изменения почвенного покрова в интразональных природнотерриториальных комплексах (ПТК) Кулундинской равнины Западной Сибири под влиянием климатических флуктуаций и антропогенных нагрузок. Выявлены два основных механизма деградации почвенного покрова: абразионный

педогенез и галогидрогенная трансформация, а также взаимосвязь между ними. Установлены отдельные звенья абразионно-эволюционного направления педогенеза на этой территории. Изучены основные типы элементарных почвенных ареалов и почвенных комбинаций галоморфных почв и их взаимосвязь с механизмами деградации почвенного покрова интразональных ПТК.

E.N. Smolentseva

Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Institute of Soil Science and Agrochemistry,

Novosibirsk, Russian Federation

DEGRADATION MECHANISMS OF SOIL COVER IN THE INTRAZONAL ECOSYSTEMS

Changes of a soil cover in intrazonal geosystems Kulundinsky plain of Western Siberia under the influence of climatic fluctuations and anthropogenous loadings are studied. Two basic mechanisms of a soil cover degradation are revealed: the abrasion pedogenesis and halohydrogenous transformation, and also interrelation between them.

Для оптимизации процессов природопользования и уменьшения негативного влияния антропогенных нагрузок на почвенный покров (ПП) в степном биоме Западной Сибири на его территории проводилось изучение механизмов деградации почв. Так ранее было установлено, что несмотря на недостаточное климатическое увлажнение и слаборасчленённый рельеф, в интразональных природно-территориальных комплексах (ПТК) с естественной растительностью развивается водная эрозия [1]. С целью изучения влияния водной эрозии на 1111 нами были обследованы интразональные ПТК Кулундинской равнины, приуроченные к озёрным котловинам. Для диагностики и характеристики почв использовалась новая классификация почв России [2].

Согласно проведённым исследованиям, почвенный покров интразональных ПТК представлен различными типами солонцов, галоморфными почвами (солончаками), засолёнными гумусово - и перегнойно-квазиглеевыми почвами, реже чернозёмами квазиглееватыми и каштановыми квазиглееватыми и засолёнными. Наиболее распространёнными почвами являются солонцы. В северной и северо-восточной частях равнины - это солонцы тёмногумусовые и тёмные. В более аридных условиях развиваются солонцы светлогумусовые и светлые. Все солонцы характеризуются коротким профилем, средняя мощность которого составляет для тёмных и тёмногумусовых солонцов 55 см, для светлых и светлогумусовых - 38 см. Содержание органического углерода в этих горизонтах невысокое, а в светлогумусовом - очень низкое (2,5% и 0,5% соответственно). Аккумулятивно-карбонатный горизонт выделяется по содержанию СаСОЗ. Все солонцы засолены, иногда с поверхности, но чаще всего в срединном горизонте. Степень засоления варьирует от слабой до сильной. Преобладают соли натрия, часто присутствуют в значительных количествах и соли магния. Во всех солонцах присутствует сода (Na2CO3).

Проведённые ландшафтные исследования на ключевых участках показали, что изменения компонентного состава ПП интразональных ПТК обусловлены двумя группами причин: климатическими и антропогенными. Так, согласно А.В. Шнитникову [3], последние 100-120 лет происходит общее потепление климата, сопровождающиеся обсыханием озёр. После частичного или полного высыхания озера образуются солончаки соровые (сульфидные) или квазиглеевые. Они представляет собой озёрные отложения, засолённые в результате осаждения солей из воды и дальнейшей их гидрогенной аккумуляции из грунтовых вод за счёт выпотного режима. Например, в результате мониторинга на основе ДДЗЗ установлено, что за семилетний период (2001 - 2008), соответствующий аридной климатической фазе, площадь солончаков на одном из эталонных полигонов увеличилась на 16,7 кв.км, что составляет 35,4% от их общей площади.

Таким образом, климатически обусловленный механизм деградации ПП интразональных ПТК- это увеличение доли солончаков в составе ПП за счёт высыхания озёр при аридизации климата, поскольку солончаки являются низко продуктивными почвами и не используются в сельскохозяйственном производстве.

На ландшафтные процессы, вызванные естественными климатическими флуктуациями, накладываются процессы антропогенной трансформации. Они связаны с пастбищной нагрузкой, в результате которой также происходит деградация почвенно-растительного покрова. Во-первых, это механические нарушения, возникающие в результате выпаса в сырых и влажных местообитаниях (приозёрные и приболотные микропояса). Их можно охарактеризовать как зоогенные нарушения. Они приводят к разрушению верхнего почвенного горизонта или его перемешиванию с нижележащими горизонтами. Вследствие этого формируются турбированные подтипы различных почв, чаще всего солонцов, которые являются преобладающим компонентом ПП. При подобных нарушениях изменяются морфологические

признаки почв. Значительных изменений других свойств почв чаще всего не происходит.

Во-вторых, это нарушения связанные с проявлением водной эрозии. Эрозионные процессы особенно интенсивны в пределах ПТК, литогенная основа которых имеет супесчаный и песчаный гранулометрический состав. Проведённые исследования показали, что нарушенные водной эрозией почвы Кулунды относятся к отделу абразёмов. Свойства абразёмов зависят от свойств эродированных почв, из которых они образуются. Так, например, абразёмы солонцовые, сохраняют высокое содержание натрия (30-40 % от суммы катионов) в составе почвенно-поглощающего комплекса (табл. 1). При интенсивном развитии водной эрозии, профили почв разрушаются полностью до почвообразующей породы. В результате возникают «очаги» обновлённого субстрата, на котором происходит первичное почвообразование. Однако оно развивается по деградационному типу, так как сопровождается интенсивным гидрогенным засолением верхней толщи (10-20 см) субстрата. Это препятствует формированию нормального растительного покрова, а соответственно тормозит и реградационные процессы почвообразования.

Солончаки слаборазвитые, образующиеся на обновлённом в результате эрозии субстрате, характеризуются высоким (более 1%) содержанием водорастворимых солей во всех горизонтах профиля. На поверхности солончаков образуется солевая корка, содержание токсичных солей в которой более 1%. В составе солевой корки обнаружены большие количества солей натрия. Преобладает хлорид натрия, есть также сульфат и сода. Реакция среды (по рН водной суспензии) сильно щелочная (табл. 1).

Таблица 1. Основные свойства нарушенных почв интразональных ПТК

Горизонт рН (Н2О) Поглощенные катионы мг-экв на 100 г почвы о4 и Л о О О4 О о сЗ и Физ. гл., % Сумма солей, %

Са2+ Mg2+ Ш+ £

Разрез 515. Солонец тёмный засолённый турбированный

ASNs,tu 9,6 1,0 1,4 14,0 16,4 0,77 2,7 39,7 0,48

ВSNs 10,2 0,1 0,9 19,3 20,3 0,21 1,7 41,6 0,62

Qs 10,1 0,1 1,3 10,2 11,6 0,10 0,8 32,0 0,65

Разрез 550. Гумусово-квазиглеевая засоленная аб эадированная

AUs,pb 8,4 7,6 4,9 0,6 13,1 1,09 7,3 33,9 0,24

Q 8,4 5,5 2,5 0,2 8,2 0,41 3,0 30,7 0,11

Разрез 16. Абразём солонцовый темный засолённый

ASNs 9,9 0,1 0,9 15,7 16,7 0,37 4,8 30,4 0,73

S[BSN] 10,4 0,1 0,7 20,3 21,1 0,09 7,5 39,0 1,01

Разрез 10-12. Солончак вторичный

S [ЛІ] 8,3 7,6 4,9 0,6 13,1 2,31 16,83 10,1 3,62

S[Bq] 8,9 5,5 2,5 0,2 8,2 0,53 5,25 12,8 2,65

CQ 8,7 8,5 3,7 0,2 12,4 0,20 6,12 11,4 1,55

Разрез 501. Солончак вто ричный

Корка 10,1 н/о н/о н/о н/о н/о н/о 27,8 15,77

S[ASN] 9,9 0,1 0,8 3,2 4,1 0,36 10,7 35,5 2,45

BCAs 9,6 0,2 3,0 2,8 6,0 0,23 19,3 48,6 0,68

CQs 9,5 0,5 2,2 2,1 4,8 0,10 18,4 36,7 0,50

Таким образом, часть солончаков является конечной стадией деградации почвенного покрова интразональных ПТК степного биома ЗС. Увеличение доли

солончаков в составе ПП интразональных комплексов происходит как за счёт высыхания озёр при аридизации климата, так и в результате антропогенно обусловленных деградационных процессов. А дальнейшая деградация ПП заключается в том, что как зоогенные, так и абразионные нарушения растительного покрова и горизонтов почв всегда сопровождаются гидрогенной аккумуляции в верхнем горизонте почв водорастворимых солей из грунтовых вод за счёт выпотного режима. Следовательно, можно утверждать, что абразионные процессы активизируют галогидрогенную трансформацию почвенного покрова Кулундинской равнины.

На основании полученных результатов разработаны схемы трансформации почв и эволюционно-деградационные почвенные ряды. Под влиянием естественных климатических изменений (при аридизации) в ПТК озёрных котловин Кулундинской равнины происходят следующие превращения: озеро (вода) ^ донные отложения (суша) ^ солончаки сульфидные (соровые) ^ солончаки квазиглеевые. Под влиянием антропогенных нагрузок, в частности нерегулируемого выпаса, почвы деградируют так (на примере солонцов): солонцы ^ солонцы турбированные ^ абразёмы солонцовые ^ солончаки слаборазвитые.

Изучены также изменения структуры ПП, которые обусловлены пространственными особенностями галоморфных почв. Были диагностированы основные типы элементарных почвенных ареалов (ЭПА) и почвенных комбинаций (ПК) слабонарушенных ПТК и антропогенно трансформированных. В результате полевых исследований установлено, что геометрия ЭПА и ПК напрямую зависит от механизма их образования. Галоморфные почвы уверенно распознаются на космических снимках различного пространственного разрешения. Солончаки, возникающие в результате высыхания озёр, образуют два типа структур: кольцевые и массивные ЭПА и ПК. Кольцевые - это микропояса солончаков, обрамляющих озёра. Массивные возникают на месте высохших озёр. В результате абразионного педогенеза и последующей галогидрогенной трансформации геометрия ЭПА галоморфных почв и образуемых ими ПК существенно меняется. Преобладающими становятся линейные типы структур. Они образуются по эрозионным промоинам и струйчатым размывам. Линейные формы очень типичны и хорошо распознаются на космических снимках.

Таким образом, изучение почвенного покрова интразональных ПТК Кулундинской равнины позволило выявить некоторые механизмы его изменения под влиянием климатических флуктуаций и антропогенных

нагрузок, а также взаимосвязь между этими механизмами. Установлено, что в настоящее время распространённым процессом, связанным с климатическими изменениями, является увеличение доли солончаков в составе ПП за счёт высыхания озёр, широко распространённых на территории равнины.

Под влиянием антропогенных нагрузок в почвенном покрове интразональных ПТК происходят следующие деградационные процессы. Начальной стадией деградации здесь являются зоогенные нарушения, в результате чего образуются турбированные почвы. Вторая стадия - это абразионный педогенез, в результате которого возникают различные подтипы абразёмов. Конечной стадией абразионного педогенеза в этих условиях является выход на поверхность субстрата, незатронутого почвообразованием. И точечные нарушения почвенного покрова, и абразионный педогенез сопровождаются гидрогенным засолением остаточного почвенного профиля или обновлённого субстрата. В силу интенсивного гидрогенного засоления слабозасолённые почвы превращаются в сильно засолённые, а затем - в солончаки. Таким образом, абразионный педогенез завершается галогидрогенной трансформацией почв, а абразионные процессы активизируют галогидрогенную трансформацию ПП интразональных ПТК Кулундинской равнины. В результате этих процессов площадь солончаков дополнительно увеличивается. Таким образом, увеличение доли солончаков в составе ПП интразональных комплексов происходит как за счёт высыхания озёр при аридизации климата, так и в результате антропогенно обусловленных деградационных процессов.

Полученные результаты позволят дополнить систему индикации изменений свойств почв и на их основе проводить мониторинг и оценку динамических и эволюционных трансформаций почвенного покрова в степном биоме Западной Сибири в условиях антропогенных нагрузок и климатических флуктуаций.

Работа проводилась при финансовой поддержке проекта № 14 «Разработка системы комплексной индикации процессов опустынивания для оценки современного состояния экосистем Сибири и Центральной Азии, создание на ее основе прогнозных моделей и системы мониторинга» подпрограммы «Проблемы опустынивания» программы РАН № 16.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Е.Н. Смоленцева, Б.Х. Майер. Почвенные и гидрологические индикаторы опустынивания // Ноосферные изменения в почвенном покрове / Мат-лы Международной научно-практической конференции. - Владивосток: Изд-во Дальневост-го ун-та, 2007. - С. 301-305.

2. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов и др. -Смоленск: Изд-во Ойкумена, 2004. - 342 с.

3. Шнитников А.В. Внутривековые колебания уровня степных озёр Западной Сибири и Северного Казахстана и их зависимость от климата / Тр. лаб. озёроведения АН С ССР, т.1, 1950. - 185 с.

© Е.Н. Смоленцева, 2011