сотрудник
г. Москва и Московская область, Россия
Россия
Россия
С целью изучения пространственного распределения биологических и экологических закономерностей на территории Поволжья проводилась геоботаническая индикация затопления, подтопления и засоления земель этого региона. Геоботаническая индикация используется при изучении, оценке, картографировании и мониторинге территориальных комплексов и их компонентов и базируется на анализе взаимосвязей географической оболочки как единого целого. Статья является результатом многолетних междисциплинарных исследований. Она основана как на данных, полученных авторами в результате агроландшафтно-экологического районирования и в ходе полевых экспедиционных исследований, так и на анализе долговременных рядов статистической информации и литературных источников. Интенсивная хозяйственная деятельность, требующая использования больших объемов водных ресурсов, на фоне современных климатических изменений, приводит к возникновению переувлажнения на обширных территориях. Ослабление или прекращение хозяйственной деятельности, снижение используемых объемов водных ресурсов при определенных условиях ведет к распространению засоления земель. Затопление, подтопление и засоление засушливых земель вблизи водоемов, каналов, объектов мелиорации, функционирующих и заброшенных полей орошения и др. занимают значительные площади и имеют большое значение как экологические проблемы в Поволжье. Наиболее динамичным и быстро реагирующим на возникновение затопления, подтопления и засоления земель биотическим компонентом экосистем является растительность. Авторами установлены геоботанические индикаторы затопления, подтопления и засоления земель Поволжья, которые включают основные показатели (основные фитоценозы, основные растения, увлажнение и засоление почв по шкалам Л.Г. Раменского).
Поволжье, геоботаническая индикация, затопление, подтопление, засоление земель
С целью изучения пространственного распределения биологических и экологических закономерностей на территории Поволжья проводилась геоботаническая индикация затопления, подтопления и засоления земель этих регионов. Геоботаническая индикация используется при изучении, оценке, картографировании и мониторинге территориальных комплексов и их компонентов и базируется на анализе взаимосвязей географической оболочки как единого целого.
Статья является результатом многолетних междисциплинарных исследований. Она основана как на данных, полученных авторами в результате агроландшафтно-экологического районирования и в ходе полевых экспедиционных исследований, так и на анализе долговременных рядов статистической информации и литературных источников.
Вода является одним из важнейших компонентов биосферы, необходимым ресурсом для существования человека и всех живых организмов. Вода необходима при осуществлении хозяйственной деятельности в сельском хозяйстве, промышленности, энергетике, обеспечении бытовых потребностей.
Интенсивная хозяйственная деятельность, требующая использования больших объемов водных ресурсов, на фоне современных климатических изменений, приводит к возникновению переувлажнения на обширных территориях. Ослабление или прекращение хозяйственной деятельности, снижение используемых объемов водных ресурсов при определенных условиях ведет к распространению засоления земель.
С другой стороны, использование воды может приводить к возникновению «водных экологических проблем», негативных последствий для жизнедеятельности человека и устойчивого ведения хозяйства.
Биотические компоненты экосистем своими ответными реакциями на изменение количества и качества водных ресурсов позволяют обнаружить пространственное распределение водных экологических проблем.
Затопление, подтопление и засоление засушливых земель вблизи водоемов, каналов, объектов мелиорации, функционирующих и заброшенных полей орошения и др. занимают значительные площади и имеют большое значение как экологические проблемы в Поволжье.
Наиболее динамичным и быстро реагирующим на возникновение затопления, подтопления и засоления земель биотическим компонентом экосистем является растительность.
За длительный период исследований накоплен обширный объем информации по вопросу воздействия водохранилищ, природных водоемов, каналов, объектов мелиорации, полей орошения на окружающую среду. Она получила достаточно полное освещение в научных публикациях [1–7].
Определяющими факторами воздействия среды на растительность являются следующие: местоположение в рельефе, почвенные и гидрологические условия. Они в свою очередь являются производными климатических условий, рельефа, материнской породы, растительного и животного мира окружающих территорий, непосредственного воздействия на растительность животных и человека [8–13].
Изучение компонентов природных комплексов на участках, испытывающих разное воздействие (заливание и подтопление и оценка глубины и степени произошедшего изменения в направлении гидроморфизации), осуществляется на основе применения системы показателей и критериев и специально разработанных шкал. Также как и на участках с засоленными грунтовыми водами и (или) засоленными почво-грунтами в засушливых условиях, где наблюдается засоление территорий [14–18].
В арсенале геоботанической индикации важную роль играет оценка экологических условий по растительности, проведенная нами с использованием экологических шкал Л.Г. Раменского. В экологических шкалах Л.Г. Раменского за основу принята реакция растительности и отдельных растений на изменение почвенных, гидрологических и других условий их местообитания. Эта реакция находит свое выражение в смене растительных сообществ и изменении обилия каждого растения в зависимости от изменения (нарастания или уменьшения) степени выраженности экологического фактора [19].
Выявленные закономерности взаимосвязей растительности с другими компонентами биогеоценоза (природно-территориального комплекса) позволяют по растительной ассоциации, как одному из компонентов, определять другие составляющие его компоненты.
В результате геоботаническая индикация обеспечивает возможность познания целого комплекса явлений, их физико-географическое содержание. Благодаря этому можно достаточно точно оценить практическое значение земель, целесообразное их использование и улучшение.
Для управления экосистемами необходимо также получать информацию не только о внутренних взаимосвязях абиотических, биотических и антропогенных компонентов, но также и об их внешних связях с другими экосистемами (природными и антропогенными), создающими внешнюю среду.
В результате изучения пространственного распределения биологических и экологических закономерностей на территории Поволжья авторами установлены геоботанические индикаторы затопления, подтопления и засоления земель этих регионов.
Геоботанические индикаторы затопления, подтопления и засоления земель включают следующие основные показатели (таблица):
- основные фитоценозы,
- основные растения,
- увлажнение и засоление почв по шкалам Л.Г. Раменского.
Таблица. Геоботаническая индикация затопления, подтопления
и засоления земель Поволжья
|
Объекты индикации |
Геоботанические индикаторы |
||
|
Основные фитоценозы |
Основные растения |
Увлажнение и засоление почв по шкалам Л.Г. Раменского |
|
|
1. Земли с эпизодическим затоплением атмосферными и натечными водами, постоянным и слабопеременным увлажнением, с суглинистыми солонцеватыми почвами |
Белополынные, белополынно-злаковые, белополынно-ромашниковые |
Полыни белая и австрийская, житняк пустынный, типчак, ковыль волосатик, осока узколистная, ромашник тысячелистниковый, клоповник пронзеннолистный, бурачок пустынный |
Увлажнение полупустынное, пустынно-степное (18–30), почвы слабо- и среднесолончаковатые (17–21) |
|
2. Земли с эпизодическим затоплением атмосферными и натечными водами, постоянным и слабопеременным увлажнением, с суглинистыми сильносолонцеватыми почвами и солонцами |
Чернополынные, белополынные, полынно-злаковые, полынно-прутняковые, камфоросмовые, полынно-камфоросмовые, полынно-биюргуновые |
Полыни черная и белая, камфоросма, прутняк, типчак, острец, анабазисы безлистный и солончаковый, однолетние солянки, петросимонии, клоповник пронзеннолистный |
Увлажнение полупустынное (17–29), почвы слабо-, средне-, и сильносолончаковатые (17–23) |
|
3. Земли с эпизодическим и кратковременным затоплением атмосферными водами, слабопеременным увлажнением, солончаковатыми почвами и солонцами |
Солянковые, солончаковополынные, солончаковополынно-злаково-солянковые |
Полынь солончаковая, острец, бескильница, однолетние солянки, петросимонии, сведы |
Увлажнение пустынно-степное, сухостепное (22–37), почвы средне-, сильно-, и резкосолончаковатые (20–24) |
|
4. Земли с кратковременным затоплением атмосферными и натечными водами, почвы и воды не засолены |
Житняковые, типчаковые, пырейные, злаковые, злаково-разнотравные, злаково-полынные |
Житняк гребенчатый, типчак, пырей ползучий, тонконог стройный, ковыли волосатик и Лессинга, осока узколистная, полынь австрийская, ясменник цепкий |
Увлажнение сухостепное, лугово-степное (30–52), почвы незасоленные или слабосолончаковатые (14–19) |
|
5. Земли с кратковременным затоплением атмосферными и натечными водами, неподтопленные или слабоподтопленные с пресными или солоноватыми грунтовыми водами на глубине 2–5 м, слабосолонцеватыми почвами |
Солодковые, солодково-злаково-разнотравные |
Солодка голая, пырей ползучий, житняк гребенчатый, лапчатка вильчатая |
Увлажнение степное, лугово-степное (40–50), почвы незасоленные или слабосолончаковатые (14–19) |
|
6. Земли с кратковременным затоплением атмосферными и натечными водами, неподтопленные или слабоподтопленные с пресными и солоноватыми (редко солеными) грунтовыми водами на глубине 2–7 (10) м, слабосолонцеватыми, иногда засоленными почвами |
Джантаковые, джантаково-злаково-разнотравные, джантаково-полынковые |
Джантак (верблюжья колючка), пырей ползучий, острец, осока узколистная, лапчатка вильчатая, полынь австрийская |
Увлажнение сухостепное, среднестепное (25–39), почвы слабосолончаковатые (16–18) |
|
7. Земли с умеренным затоплением атмосферными и натечными водами, слабо-, или среднеподтапливаемые пресными или солоноватыми грунтовыми водами с устойчивым, слабо-, иногда среднепеременным увлажнением, с солончаковатыми, иногда глееватыми почвами |
Пырейные, вейниковые, пырейно-осоковые, вейниково-осоковые |
Пырей ползучий, вейник наземный, тростник обыкновенный, ситник Жерарда, болотница обыкновенная, осока черноколосая |
Увлажнение влажнолуговое (64–70), почвы незасоленные и слабосолончаковатые (12–19) |
|
8. Земли с длительным и постоянным затоплением и (или) сильноподтопленные, со слабопеременным увлажнением. Грунтовые воды пресные или солоноватые. Почвы оглеены, не засолены или слабозасолены |
Тростниковые, бекманниевые, тростниково-осоково-разнотравные, |
Тростник обыкновенный, бекманния обыкновенная, ситник Жерарда, |
Увлажнение сыролуговое (77–88), почвы незасоленные и слабосолончаковатые |
|
9. Земли с кратковременным или умеренным затоплением, слабо- или среднеподтопленные. Увлажнение средне- и сильнопеременное. Почвы засолены. |
Пырейные, пырейно-злаково-разнотравные |
Пыреи ползучий и удлиненный, бескильницы свернутолистная и расставленная, кермек Гмелина |
Увлажнение сыролуговое (77–88), почвы среднесолончаковатые (19–21) |
|
10. Земли с кратковременным и умеренным затоплением (и) или слабо- и среднеподтопленные. Увлажнение средне- и сильнопеременное. Почвы сильно засолены |
Ажрековые, бескильницевые, злаково-разнотравные |
Ажрек (прибрежница солончаковая), бескильница свернутолистная, полынь солончаковая, кермек Гмелина |
Увлажнение влажно- и сыролуговое (70–83), почвы средне- и сильносолончаковатые (20–22) |
|
11. Земли с кратковременным и умеренным затоплением и (или) слабо- и среднеподтопленные. Увлажнение сильнопеременное. Почвы сильно и очень сильно засолены и солонцеваты |
Солончаковополынные, обионовые, обионово-полынные, обионово-злаковые, татарсколебедовые |
Полынь солончаковая, обиона (лебеда бородавчатая), лебеда татарская, прибрежница солончаковая, бескильница свернутолистная, кермек Гмелина |
Увлажнение сухо-, и свежелуговое (53–63), почвы сильносолончаковатые и солончаковые (21–25) |
|
12. Земли с кратковременным и умеренным затоплением. Подтопленные в разной степени. Увлажнение сильнопеременное. Солончаки |
Сочносолянковые, татарсколебедовые, солеросовые, сведовые, сарсазановые, обионовые |
Солянки однолетние, петросимонии, лебеда татарская, сведы, солерос травянистый, сарсазан, обиона, франкения |
Увлажнение от полупустынного до свежелугового (16–60), почвы сильно- и резкосолончаковатые и солончаковые (23–28) |
|
13. Земли с эпизодическим и кратковременным затоплением. Слабоподтопленные. Почвы незасоленные или слабозасоленные |
Житняковые, типчаковые, злаково-полынные |
Житняк гребневидный, типчак, пырей ползучий, мятлик узколистный, вейник наземный, полынь австрийская, лапчатка вильчатая |
Увлажнение лугово-степное (47–52), почвы не засолены (10–16) |
|
14. Земли с кратковременным и умеренным затоплением. Слабо- и среднеподтопленные. Увлажнение среднепеременное. Почвы не засолены или слабо засолены |
Пырейные, пырейно-разнотравные, солодковые, солодково-разнотравные |
Пырей ползучий, солодки голая и ежовая, кострец безостый, зубровка душистая, крестовник Якова, подмаренник настоящий, лапчатка двухвильчатая |
Увлажнение лугово-степное (47–52), почвы не засолены (13–16) |
|
15. Земли с кратковременным и умеренным затоплением. Слабоподтопленные. Почвы засолены |
Ажреково-мортуковые с солянками |
Ажрек (прибрежница солончаковая), мортуки восточный и пшеничный, однолетние солянки, петросимонии, сведы |
Увлажнение сухо- и среднестепное (35–46), почвы слабо- и среднесолончаковатые (17–22) |
|
16. Земли с кратковременным и эпизодическим затоплением. Неподтопленные или слабоподтопленные. Почвы засолены |
Джантаковые, джантаково-полынные |
Верблюжья колючка, пырей ползучий, полынь солончаковая |
Увлажнение сухо- и среднестепное (38–47), почвы среднесолончаковатые (19–22) |
|
17. Земли с кратковременным затоплением пойменными водами. Слабоподтопленные. Увлажнение переменное. Почвы слабозасолены |
Пырейные, бескильницевые, свиноройные, злаково-разнотравные |
Пырей ползучий, бескильница расставленная, свинорой пальчатый, вейник наземный, солодка голая, латук татарский ситник Жерарда, полынь солончаковая, кермек Гмелина |
Увлажнение луговостепное и сухолуговое (47–63), почвы слабосолончаковатые (16–20) |
|
18. Земли с умеренным и длительным затоплением. Среднеподтопленные. Увлажнение переменное. Почвы не засолены |
Пырейные, вейниковые, кострецовые, злаково-разнотравные |
Пырей ползучий, кострец безостый, вейник наземный, тростник обыкновенный, девясил британский, крестовник Якова, алтей лекарственный, ситняг болотный |
Увлажнение влажнолуговое (64–67), почвы слабосолончаковатые (14–16) |
|
19. Земли с длительным затоплением. Сильнодтопленные. Увлажнение постоянно устойчивое или слабопеременное. Почвы не засолены |
Бекманниевые, канареечниковые, крупнозлаковые, осоковые, осоково-злаковые, осоково-разнотравные, ситняговые |
Бекманния, канареечник, осоки черноколосая и стройная, клубнекамыш морской, ситняг болотный, луговой чай, чистец болотный, дербенник обыкновенный |
Увлажнение сыролуговое (77–83), почвы не засолены (10–14) |
|
20. Земли с умеренным и длительным затоплением, средне-, и сильноподтопленные. Увлажнение слабо- и среднепеременное. Почвы засоленные |
Бескильницевые, бескильницево-разнотравные, тростниково-скрытницевые |
Бескильница расставленная, ажрек, тростник обыкновенный, вейник наземный, скрытницы камышевидная и колючая, клубнекамыш морской, ситник Жерарда
|
Увлажнение влажно- и сыролуговое (64–80), почвы средне- и сильносолончаковатые (20–24) |
|
21. Земли с умеренным и длительным затоплением, средне- и сильноподтопленные. Увлажнение слабо- и среднепеременное. Почвы очень сильно засолены |
Солеросовые, солеросово-злаково-разнотравные |
Солерос, сведы, скрытницы камышевидная и колючая, астра солочаковая, лебеда татарская и бородавчатая |
Увлажнение влажно- и сыролуговое (68–80), почвы сильно-, резкосолончаковые и солончаковатые (22–26) |
|
22. Земли длительного затопления, сильноподтопленные. Увлажнение слабо- и среднепеременное. Почвы слабо- и среднезасолены |
Двукисточниково-ситняговые, ситнягово-пырейные, клубнекамышово-ситняговые |
Двукисточник, ситняги болотный и одночешуйный, клубнекамыш морской, пырей ползучий, камыш озерный, осока черноколосая, спаржа лекарственная, частуха подорожниковая, чистец болотный |
Увлажнение сыролуговое (77–88), почвы слабо- и среднесолончаковатые (17–21) |
|
23. Земли постоянного затопления, сильноподтопленные. Увлажнение постоянно устойчивое или слабопеременное. Почвы не засолены или слабозасолены |
Тростниковые, рогозовые, камышовые, осоковые, ежеголовниковые, злаково-разнотравные |
Тростник, рогозы, камыш озерный, клубнекамыш морской, ежеголовник, осоки острая, стройная, двукисточник тростниковый, сусак зонтичный, стрелолист, дербенник лозный, чистец болотный, частуха подорожниковая |
Увлажнение болотнолуговое и болотное (89–103), почвы не засолены и слабосолончаковаты (8–19) |
Геоботаническая индикация процессов затопления, подтопления и засоления территорий Поволжья необходима для управления экосистемами, подверженными их воздействию.
Преимущества геоботанической индикации процессов затопления, подтопления и засоления территорий — простота и надежность в использовании, экономичность и эффективность контроля состояния и динамики развития этих процессов.
Вывод земель из сельскохозяйственного оборота, вызванный подтоплением и засолением почв, является важнейшей экологической и экономической проблемой в растениеводстве и орошаемом земледелии. Природные условия территорий, которые представляют опасность для развития негативных процессов при орошении: равнинный рельеф, слабая дренированность, лёссовидные, глинистые засоленные морские отложения, превышение испарения над увлажнением. Антропогенными опасными причинами деградации земель являются избыточные нормы полива, приводящие к подъему уровня грунтовых вод, подтоплению прилегающих земель и засолению почв.
Выводы. Интенсивная хозяйственная деятельность обусловила возникновение переувлажнения на обширных территориях. Развитие засоления, сопутствующего увлажнению, обусловило потерю плодородия почв и вывод земель из сельскохозяйственного оборота. Эти процессы — основная причина современных водных экологических проблем Поволжья.
Переувлажнение и часто сопутствующее ему засоление почв становятся причиной деградации и вывода земель из сельскохозяйственного оборота, что снижает эффективность хозяйственной деятельности человека в агроландшафте.
Геоботаническая индикация позволяет своевременно получать информацию о затоплении, подтоплении и засолении земель для оперативного управления экосистемами.
1. Климат, экология, сельское хозяйство Евразии : материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. Секция «Охрана и рациональное использование животных и растительных ресурсов». - Иркутск : Иркутский ГАУ им. А.А. Ежевского, 2018. - 260 с.
2. Новикова Н.М., Конюшкова М.В., Уланова С.С. Межкомпонентные экологические взаимосвязи в солонцовом природном комплексе Северной Сарпинской равнины (республика Калмыкия) // Аридные экосистемы. - 2017. - Т. 23, № 4 (73). - С. 11-21.
3. Новикова Н.М., Волкова Н.А. Структура флоры побережий в зоне влияния водохранилищ на юге европейской части России // Аридные экосистемы. - 2016. - Т. 22, № 4 (69). - С. 52-63.
4. Николаева О.Н. Картографическое обеспечение рационального природопользования региона : монография / Сибирский государственный университет геосистем и технологий. - Новосибирск, 2018. - 170 с.
5. Система индикаторов и критериев оценки состояния опустынивания земель России (геоботанические, почвенные, дистанционные индикаторы) [Электронный ресурс] / И.А. Трофимов, З.Ш. Шамсутдинов, Н.С. Орловский, Л.С. Трофимова, Е.П. Яковлева, Э.З. Шамсутдинова // Адаптивное кормопроизводство. - 2010. - № 1. - С. 26-35 (URL: http://www. adaptagro.ru/).
6. Онаев М.К., Туктаров Р.Б., Тарбаев В.А., Гафуров Р.Р. Использование спутниковых методов исследований в изучении режима затопления и современного состояния растительного покрова лиманов // Успехи современного естествознания. - 2018. - № 7. - С. 183-188.
7. Новикова Н.М. Эколого-географический аспект Аральского кризиса. Часть 1. Развитие Аральской проблемы, ее изучение, оценка и разработка мероприятий // Экосистемы: экология и динамика. - 2019. - Т. 3, № 1. - С. 5-66.
8. Трофимов И.А., Кравцова В.И. Факторы и типы опустынивания. Калмыкия // Космические методы геоэкологии. Атлас. - М. : Географический ф-т МГУ, 1998а. - Л. 53.
9. Трофимов И.А., Кравцова В.И., Карпович Л.А. Хозяйственное использование земель и процессы опустынивания. Калмыкия. Карта // Космические методы геоэкологии. Атлас. - М. : Географический ф-т МГУ, 1998. - Л. 52.
10. Новикова Н.М. Современные водные экологические проблемы на суше // Водные ресурсы: новые вызовы и пути решения : сб. науч. тр., посвящ. Году экологии в России и 50-летию Института водных проблем РАН. - Новочеркасск, 2017. - С. 95-101.
11. Хитров Н.Б., Новикова Н.М., Вышивкин А.А., Волкова Н.А. Солонцовый комплекс на севере Прикаспийской низменности: фито-, педоразнообразие, взаимосвязи между почвами, микрорельефом и растительными сообществами, трансформация в условиях изменения климата и выпаса // Экосистемы: экология и динамика. - 2018. - Т. 2, № 1. - С. 34-72.
12. Новикова Н.М., Конюшкова М.В., Уланова С.С. Критерии и показатели состояния природных комплексов в постмелиоративный период // Агроэкология, мелиорация и защитное лесоразведение : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Волгоград, 2018. - С. 410-413.
13. Семенов Ю.М. Методология ландшафтоведения: современное состояние, проблемы и перспективы // Географические исследования Азиатской России и сопредельных территорий: новые методы и подходы : материалы Междунар. конф., посвящ. 70-летию географического факультета ИГУ. - Иркутск, 2019. - С. 189-193.
14. Новикова Н.М., Конюшкова М.В., Уланова С.С. Восстановление растительности на мелиорированных солонцовых почвах Приергенинской равнины (республика Калмыкия) // Аридные экосистемы. - 2018. - Т. 24, № 3 (76). - С. 67-80.
15. Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Оценка агроландшафтов, вызовы их мониторинга и управления в России // Новые методы и результаты исследований ландшафтов в Европе, Центральной Азии и Сибири : монография. В 5 томах. - Москва, 2018. - Т. IV. - С. 36-41.
16. Трофимов И.А., Косолапов В.М., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Пути повышения эффективности возделывания отечественных сортов и технологий в агроландшафтах юга России // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2015. - № 54. - С. 305-309.
17. Новикова Н.М., Волкова Н.А., Конюшкова М.В., Уланова С.С. Постмелиоративное состояние природных комплексов в аридных районах // Степи Северной Евразии : материалы VIII Международного симпозиума. - Оренбург, 2018. - С. 695-699.
18. Novikova N.M., Novikova A.F., Konyushkova M.V. Anthropogenic transformation of soil and vegetation resulting from afforestation in southern steppes // Biology Bulletin. - 2013. - V. 40, no. 10. - Pp. 832-842.
19. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. - М. : Сельхозгиз, 1956. - 472 с.
