Особенности формирования деградированных пастбищ на фоне климатических изменений в Западном Прикаспии

Введение

Основным условием стабильного функционирования почвенного покрова является сбалансированное взаимодействие почвообразующих факторов, определяющих продукционный потенциал почв, усиление влияния одного из факторов влечет за собой соответствующие изменения в первую очередь в почвах и в растительности. Для равнин Западного Прикаспия в последние 25 лет таким фактором является климатический: наблюдаются положительные тренды осадков, среднегодовых температур, гидротермического коэффициента (рис.).

Рис. Динамика гидротермического коэффициента (по Селянинову).

Кочубей, Тарумовский район.

Подобное ослабление аридизации способствует оптимальным изменениям экосистем с умеренной антропогенной эксплуатацией, улучшению состояния почвенно-растительного покрова. При повышенном антропогенном прессинге в случае с засоленными почвами происходит «торможение» процессов оптимизации водно-солевого баланса почв [3].

Условно использование региона можно разделить на два периода: до 50-х годов XX в., когда в регионе еще соблюдался осенне-зимний режим использования, позволявший степи «отдохнуть», и после
50-х гг., когда содержание скота стало круглогодичным. Несоразмерная нагрузка мелкого рогатого скота негативно сказалась на производительности сенокосов и пастбищ [9].

В 60—80-е гг. сократилось количество крупного рогатого скота, лошадей, верблюдов, овцепоголовье увеличилось до 1—5 условных голов на гектар [8], с 2001 по 2010 гг. поголовье овец и коз выросло с 2,8 до 4,4 млн. [1], к 2016 г. прогноз составил 5,1 млн. [17].

Вследствие перевыпаса произошло ухудшение физико-химических свойств почв, деградировал почвенный покров. Повысилась сложность почвенного покрова [6], снизилась контрастность [16], выросла доля деградированных ареалов почв на подчиненных элементах рельефа по отношению к доминирующим [4].

Цель исследования 

Дать оценку влияния климата на пастбища на примере светло-каштановых, луговых солончаковых почв и растительности.

Объекты и методы

Значительная часть территории изучаемого региона приходится на Терско-Сулакскую низменность, дельту Терека и Терско-Кумскую низменность. Почвы дельты Терека в данной работе не рассматриваются, т.к. ее хозяйственное использование заметно отличается. Для Терско-Сулакской низменности данные приводятся с 50-летним, для Терско-Кумской низменности – с 20-летним интервалами.

Отбор образцов, описание разрезов были проведены по общепринятой методике [19]. Таблицы результатов сокращенной водной вытяжки для 2013 и 2015 года составлены на основании Отчета о НИР… [18 (аналитик П.А. Абдурашидова)].

Таксономическая принадлежность почв определялась по Классификации и диагностике почв СССР [13]. Образцы отбирались летом (июль), одновременно проводились описания растительности.

Почвенно-растительный покров пастбищ Терско-Сулакской низменности

Целинных почв и естественных фитоценозов на низменности почти не осталось, все они преобразованы в агроценозы (орошаемые пашни, сенокосы, рисовники и выгоны). Длительное воздействие на пастбищные экосистемы природных и антропогенных факторов привели к существенным изменениям коренных луговых и лугово-степных сообществ данного региона.

На почвах, вовлеченных в сельскохозяйственный оборот, отмечается высокий уровень минерализованных грунтовых вод, выражены процессы вторичного засоления, ухудшение почвенного плодородия, низкое содержание гумуса.

За последние 50 лет повысился уровень грунтовых вод (УГВ): в середине 50-х гг УГВ составлял от 2—2,5 м [21] – до 3,7 м [11], в 2013 – 1,03 м, в 2015 – 1,2 м, в 2016 – 1,43 м. С 2013 г. УГВ начинает снижаться, но все еще остается высоким. Высокий УГВ негативно отражается на состоянии почвенного и растительного покрова и приводит к деградационным процессам в виде вторичного засоления, дегумификации и пр. Общий гумус на светло-каштановых почвах снизился с 1,3—3,2 % [10] до 1—1,5 % [14], на луговых солончаковых почвах – от 1,18—6,98 % [11] до 4 %, что к 2012 г. составило максимальное значение под луговыми сообществами [14].

В почвенных толщах повысилось содержание солей: в два-три раза в профиле светло-каштановой почвы, в два-пять раз в профиле луговой солончаковой почвы (табл. 1). В составе солей существенно выросла доля сульфатов.

Таблица 1. Результаты анализа сокращенной водной вытяжки почв.

Терско-Сулакская низменность.

Наблюдается укорочение горизонта А с 30 до 17 см на светло-каштановых почвах, с 30 до 19 см – на луговых солончаковых почвах.

Ожидаемой оптимизации водно-солевого баланса вследствие ослабления аридизации не произошло, чему способствовало интенсивное освоение низменности: строительство коллекторно-дренажных систем в 50-е годы ХХ века, насыщенная оросительная сеть, несовершенные способы полива значительно изменили свойства почв. На низменности построено много объектов: дороги, элеваторы, газораспределительные станции, теплицы, расширились площади жилых поселений.

Отчуждение территорий под техногенные объекты привело в свою очередь к сокращению площадей высокопродуктивных почв [7], что косвенно способствовало повышению поголовья скота на единицу площади до 5 голов/га. С 60-х гг. функционирует коллекторно-дренажная сеть.

На светло-каштановых почвах предгорной части низменности ослабление аридизации климата вызвало появление в составе растительности ковылей (ковыль кудряш), что свидетельствует об остепнении территории и соответствует цикличности растительных ассоциаций: в 30-е гг. А.А. Михеевым [15] в составе ценной в кормовом отношении житняково-камфоросмово-полынной ассоциации отмечалось до трех видов житняка. В конце 50-х гг. преобладали менее ценные в кормовом отношении разнотравно-полынно-злаковые ассоциации (полынь австрийская, житняк, ячмень заячий, тысячелистник мелкий) [10]. В настоящее время растительность представлена разнотравно-полынно-злаковой ассоциацией с участием бобовых (житняк, ковыль, мортук, мятлик, виды полыни, мышиный горошек, люцерна, ромашка, чертополох, единично однолетняя солянка, зопник, осот, тысячелистник), проективное покрытие (ПП) 75—85 %.

В растительных ассоциациях наблюдается сокращение числа видов ценных в кормовом отношении житняков. Восстановление пастбищ происходит в основном за счет ковылей, имеющих большую массу и ареалы распределения: вероятно, увеличение плохопоедаемой фитомассы является своеобразной защитной реакцией экосистемы на постоянное стравливание пастбищ.

Изучение космических снимков выявило связь геоморфологического фактора с формированием деградированных почвенных ареалов (ДПА) – повышение доли ДПА, индицируемых по приросту светлых пятен в пределах подчиненного ландшафта, что подтверждает более высокую динамичность почвенного покрова относительно доминирующего ландшафта, где также наблюдается деградация почвенного и растительного покрова. Оценка антропогенной нагруженности в виде выгонов для крупного рогатого скота, рисовых чеков показала их максимальную сосредоточенность на пониженных элементах рельефа, на повышенных – имеются объекты в основном транзитного характера: дороги, оросительные каналы. В весенний период в составе полынно-солянково-злаковых группировок у оросительных каналов вследствие боковой фильтрации пресной воды наблюдаются эпизодические «вспышки» нетипичной растительности, характерной для других природных зон таких, как володушка, клевер белый, гвоздика.

В результате антропогенной деятельности отмечается повсеместная нарушенность растительного покрова равнинных территорий. В составе фитоценозов преобладают сорно-полевые растения. Луговые и лугово-степные сообщества со временем трансформировались в злаково-солянково-полынные, эфемерово-полынные и полынные сообщества с преобладанием сорно-полевых сообществ.

Почвенно-растительный покров пастбищ Терско-Кумской низменности

Территория Терско-Кумской низменности интенсивно используется для хозяйственных нужд: здесь добывается нефть  и газ, возделываются сельскохозяйственные культуры, низменность  используется в качестве сенокосного фонда, разводится преимущественно мелкий рогатый скот. Пастбищное скотоводство в регионе практикуется в течение длительного периода, но в конце XIX в. возникла проблема перевыпаса. До этого нагрузка на степь определялась продуктивностью [22].

Высокий прессинг способствовал формированию деградированного почвенного покрова в сочетании с разветвленной сетью полевых дорог и котловин выдувания. Особенностью дорожных сетей является то, что они формируются не только под воздействием технических средств передвижения, но и частичного их использования для передвижения скота. В свою очередь дороги косвенно влияют на повышение нагрузки пастбищ.

Сопоставление особенностей рельефа территории и дорожной экосистемы показало, что значительная доля ДС и ДПА приходится большей частью на элементы рельефа с вогнутыми склонами: лощины, микрозападины и седловины.

Негативный вклад дорог проявляется в снижении продуктивности растительного покрова, обеднении видового состава, усилении дефлируемости почв в 2—3 раза. По деградированной поверхности в составе дефлированного материала переотлагается до 2 % гумуса. В настоящее время содержание гумуса в профилях светло-каштановых почв низкое – 2,8—3,4 % [14], на луговых почвах с 1976 по 2010 гг. общий гумус снизился с 1,5—8 % [12] до 4,9 % [20]. С 1966 г. по 2005 г. доля почвенных ареалов с низким содержанием гумуса выросла с 41,3 % до 69,4 % [20].

Для реабилитации деградированных пастбищ в регионе с 60-х гг. XX в. проводятся мероприятия по лесоразведению и фитомелиорации, пескозакрепительные посадки в Ногайском районе Дагестана. Положительные результаты по созданию кустарниково-пастбищных фитоценозов были получены на Кизлярских пастбищах [2, 23]. Проведены исследования по культивированию лесополосы в условиях орошения артезианской водой, отмечены как положительные, так и негативные последствия орошаемого лесоразведения в аридных условиях [5].

Смягчение климата способствовало некоторой оптимизации состава солей в верхних почвенных толщах на доминирующих элементах эоловых бугров (табл. 2).

Таблица 2. Результаты анализа сокращенной водной вытяжки.

Терско-Кумская низменность.

В верхней 28-см толще вследствие большего количества осадков произошло некоторое снижение содержания солей от 0,462—0,364 % до 0,300—0,360 % сухого остатка. На луговой солончаковой почве содержание солей повысилось в пять раз в горизонте А, и почти в три раза в горизонте В, что соотносится с повышением УГВ. Соотношение солей в обоих случаях сместилось в сторону сульфатов.

На луговой солончаковой почве полынно-солянково-злаковая ассоциация (ажрек, полынь, петросимония, солянка красная, тамарикс)  с ПП – 40 % сменилась полынно-злаково-солянковой ассоциацией (полынь в угнетенном состоянии, ажрек, петросимония, солянка красная, тамарикс) с ПП – 40 %.

На светло-каштановой почве злаково-полынно-разнотравная (полынь, камфоросма, мятлик, жабница) с ПП –  40 % сменилась полынно-злаково-разнотравной (полынь, мятлик, камфоросама, жабница) с ПП – 45—50 %.

На деградированных участках легко- и среднесуглинистых светло-каштановых почвах отмечается прирост однолетнесолянковых группировок и эфемеров. На «разбитых» почвах супесчаного и песчаного состава наблюдается самомелиорация: в заброшенных неиспользуемых колеях, котловинах выдувания застревает и распадается на ветошь курай («перекати-поле»), создавая защитный покров от ветра, ослабляя дефляцию.

В злаково-полынных ассоциациях повысилось долевое участие ковылей, и ценной в кормовом отношении камфоросмы.

Заключение

Общая тенденция климатического потепления в Западном Прикаспии способствовала ослаблению аридизации.

На Терско-Сулакской низменности подъем уровня грунтовых вод вызвал увеличение содержания солей в профилях луговых солончаковых почв и светло-каштановых почв. Длительное воздействие в течение 50 лет на пастбищные экосистемы природных и антропогенных факторов привели к существенным изменениям коренных луговых и лугово-степных сообществ. В составе растительных ассоциаций отмечается рост доли плохо поедаемых ковылей, но дающих большую массу, уменьшилось число видов ценных в кормовом отношении житняков.

На Терско-Кумской низменности повышение количества осадков в течение 20 лет способствовало оптимизации светло-каштановых почв, расположенных на доминирующих элементах рельефа, в верхней толще снизилось содержание солей.  На деградированных участках легко- и среднесуглинистых светло-каштановых почв отмечается прирост однолетнесолянковых группировок и эфемеров. В злаково-полынных ассоциациях повысилось долевое участие ковылей, ценной в кормовом отношении камфоросмы. В Терско-Кумской низменности на эродированных участках наблюдается «самомелиорация»: в заброшенных колеях дорог и котловинах выдувания скапливается «перекати-поле», где распадается на ветошь, создавая противодефляционный покров. На луговых солончаковых почвах повысилось содержание солей почти в пять раз. В растительных ассоциациях выросла доля однолетних солянок.

Несмотря на ослабление аридизации для реабилитации почвенно-растительного покрова Западного Прикаспия остаются актуальными защитные мероприятия: снижение поголовья скота, оптимизация режимов использования, подсев трав с высокими кормовыми качествами, создание кустарниково-пастбищных фитоценозов.

Список литературы

1. Агропромышленный комплекс Республики Дагестан. 2013. URL: http://kk.convdocs.org/docs/index-272665.html
2. Гасанов Г.Н., Абасов М.М., Мусаев М.Р., Абдурахманов Г.М., Аджиев М.М. Магомедов Н.Р., Гамидов И.Р. Экологическое состояние и научные основы повышения плодородия засоленных и подверженных опустыниванию почв Западного Прикаспия. М.: Наука, 2006.  264 с.
3. Гасанова З.У., Абдурашидова П. А., Желновакова В.А., Исламгереева З.А. Почвы аридных регионов Северо-Западного Прикаспия разновременных режимов заповедования // Вестник Дагестанского Научного центра РАН, 2013. № 48. С. 38—44.
4. Гасанова З.У. Взаимодействие ландшафтов как фактор формирования природных и антропогенных комплексов // Биологическое разнообразие и управление биологическими ресурсами экорегиона Восточного Кавказа. Махачкала: ДНЦ РАН, 2010. 176 с. С. 64-66.
5. Гасанова З.У., Курбанова Л.М., Желновакова В.А. Светло-каштановые почвы Терско-Кумской низменности в условиях орошаемого лесоразведения // Тр. Ин-та геологии ДНЦ РАН. Вып. 61. Махачкала: АЛЕФ, 2012. С. 118—122.
6. Добровольский Г.В., Федоров К.Н., Стасюк Н.В., Можарова Н.В., Быкова Е.П. Об особенностях структуры почвенного покрова равнинного Дагестана // Экологические проблемы Прикаспийско низменности. – Махачкала: Даг. ФАН СССР, 1991.  С. 12—24.
7. Залибеков З.Г. Анализ антропогенного использования почвенных ресурсов Дагестана // Почвоведение.  1979.  № 5.  С. 18—27.
8. Залибеков З.Г. Процессы опустынивания и их влияние на почвенный покров.  М.: ДНЦ РАН, 2000.  219 с.
9. Зонн С.В. Вопросы преобразования почв Дагестана в связи с интенсификацией их освоения // Биологическая продуктивность дельтовых экосистем Прикаспийской низменности Кавказа. Махачкала: Даг. ФАН СССР, 1978.  С. 13—18.
10. Истомина А.Г. К характеристике почв каштанового типа предгорной части Терско-Сулакской низменности // Тр. Отдела почвоведения Дагестанского филиала АН СССР / Гл. редактор Солдатов С.А.  Махачкала: Типография Даг. ФАН СССР, 1959.  Т. IV. 323 с.  С. 200—233.
11. Капустянская Н.Г. Характеристика главнейших почв междуречья Акташ-Сулак // Тр. Отдела почвоведения Дагестанского филиала АН СССР / Гл. редактор Солдатов С.А. Т. IV. Махачкала: Типография Даг. ФАН СССР, 1959.   С. 153—199.
12. Керимханов С.У. Почвы Дагестана. Краткая характеристика и использование.  Махачкала: Даг. кн. изд-во, 1976.  120 с.
13. Классификация и диагностика почв СССР.  М.: Колос, 1977.  223 с.
14. Котенко М.Е., Зубкова Т.А. Почвы и фитоценозы подгорно-приморских равнин Западного Прикаспия Республики Дагестан.  Махачкала: ДГТУ, 2012.  176 с.
15. Михеев А.А. Естественные кормовые угодья Северного Кавказа (в связи с массивами дикорастущих кормовых трав и семенным вопросом). Пятигорск: Севкавгиз, 1935. 143 с.
16. Можарова Н.В., Гельцер Ю.Г., Залибеков З.Г., Гасанова З.У. Антропогенная динамика структуры почвенного покрова пастбищных экосистем // Структура почвенного покрова. М.: 1993. С. 274—276.
17. Об утверждении ведомственной целевой программы «Развитие овцеводства и козоводства в Республике Дагестан на 2014—2016 годы». 2016. URL: http://dagestan.regnews.org/doc/vq/ek.htm
18. Отчет о научно-исследовательской работе по плановой теме № 54. № ГР 01201361829 «Мониторинг пространственно-временных изменений разнообразия почв и растительных сообществ под влиянием естественных и антропогенных факторов в условиях аридного почвообразования» / Биарсланов А.Б. и др. Фонды ФГБУН Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН. 2016. 49 с.
19. Почвенная съемка. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 346 с.
20. Саидов А.К. Опустынивание почв водно-аккумулятивных равнин аридных областей Юга России (на примере Кизлярских пастбищ Дагестана). Махачкала: Изд-во Наука-Махачкала, 2010.  262 с.
21. Солдатов А.С. Почвы Дзержинской оросительной системы в связи с их засолением // Тр. Отдела почвоведения Дагестанского филиала АН СССР / Гл. редактор Солдатов С.А. Махачкала: Типография Даг. ФАН СССР, 1959.  Т. IV. С. 5—96.
22. Шарашова В.С. Устойчивость пастбищных экосистем. М.: Агропромиздат, 1989. 240 с.
23. Яруллина Н.А., Хлопков П.Я., Загидова Р.М. Первичная биологическая продуктивность эфемерово-белополынной ассоциации Терско-Кумской низменности и пути ее улучшения // Биологическая продуктивность ландшафтов равнинной зоны Дагестана.  Вып. II.  Махачкала: 1978. С. 34—43.

 Spisok literatury

1. Agropromyshlennyj kompleks Respubliki Dagestan. – 2013. – URL: http://kk.convdocs.org/docs/index-272665.html
2. Gasanov G.N., Abasov M.M., Musaev M.R., Abduraxmanov G.M., Adzhiev M.M. Magomedov N.R., Gamidov I.R. E'kologicheskoe sostoyanie i nauchnye osnovy povysheniya plodorodiya zasolennyx i podverzhennyx opustynivaniyu pochv Zapadnogo Prikaspiya. M.: Nauka, 2006. – 264 s. – S. 173-180.
3. Gasanova Z.U., Abdurashidova P.A., Zhelnovakova V.A., Islamgereeva Z.A. Pochvy aridnyx regionov Severo-Zapadnogo Prikaspiya razvnovremennyx rezhimov zapovedovaniya // Vestnik Dagestanskogo nauchnogo centra RAN, 2013. – # 48. – S. 38-44.
4. Gasanova Z.U. Vzaimodejstvie landshaftov kak faktor formirovaniya prirodnyx i antropogennyx kompleksov // Biologicheskoe raznoobrazie i upravlenie biologicheskimi resursami e'koregiona Vostochnogo Kavkaza. Maxachkala: DNC RAN, 2010. – 176 s. – S. 64-66.
5. Gasanova Z.U., Kurbanova L.M., Zhelnovakova V.A. Svetlo-kashtanovye pochvy Tersko-Kumskoj nizmennosti v usloviyax oroshaemogo lesorazvedeniya // Tr. In-ta geologii DNC RAN. – Vyp. 61. – Maxachkala: ALEF, 2012. – 272 s. – S. 118-122.
6. Dobrovol'skij G.V., Fedorov K.N., Stasyuk N.V., Mozharova N.V., Bykova E.P. Ob osobennostyax struktury pochvennogo pokrova ravninnogo Dagestana // E'kologicheskie problemy Prikaspijskoj nizmennosti. – Maxachkala: Dag. FAN SSSR, 1991. – S. 12-24.
7. Zalibekov Z.G. Analiz antropogennogo ispol'zovaniya pochvennyx resursov Dagestana // Pochvovedenie. – 1979. – # 5. – S. 18-27.
8. Zalibekov Z.G. Processy opustynivaniya i ix vliyanie na pochvennyj pokrov. – M.: DNC RAN, 2000. – 219 s.
9. Zonn S.V. Voprosy preobrazovaniya pochv Dagestana v svyazi s intensifikaciej ix osvoeniya // Biologicheskaya produktivnost' del'tovyx e'kosistem Prikaspijsko nizmennosti Kavkaza. – Maxachkala: Dag. FAN SSSR, 1978. – S. 13-18.
10. Istomina A.G. K xarakteristike pochv kashtanovogo tipa predgornoj chasti Tersko-Sulakskoj nizmennosti // Tr. Otdela pochvovedeniya Dagestanskogo filiala AN SSSR / Gl. redaktor Soldatov S.A. – 1959. – T. IV. 323 s. – S. 200-233.
11. Kapustyanskaya N.G. Xarakteristika glavnejshix pochv mezhdurech'ya Aktash-Sulak // Tr. Otdela pochvovedeniya Dagestanskogo  filiala AN SSSR / Gl. redaktor Soldatov S.A. – 1959. – T. IV. 323 s. – S. 153-199.
12. Kerimxanov S.U. Pochvy Dagestana. Kratkaya xarakteristika i ispol'zovanie. - Maxachkala: Dag. kn. izd-vo, 1976. – 120 s.
13. Klassifikaciya i diagnostika pochv SSSR. – M.: Kolos, 1977. – 223 s.
14. Kotenko M.E., Zubkova T.A. Pochvy i fitocenozov podgorno-primosrkix ravnin Zapadnogo Prikaspiya Respubliki Dagestan. – Maxachkala: DGTU, 2012. – 176 s.
15. Mixeev A.A. Estestvennye kormovye ugod'ya Severnogo Kavkaza (V svyazi s massivami dikorastushhix kormovyx trav i semennym voprosom). – Pyatigorsk: Sevkavgiz, 1935. – 143 s.
16. Mozharova N.V., Gel'cer Yu.G., Zalibekov Z.G., Gasanova Z.U. Antropogennaya dinamika struktury pochvennogo pokrova pastbishhnyx e'kosistem // Struktura pochvennogo pokrova. – M.: 1993. – S. 274-276.
17. Ob utverzhdenii vedomstvennoj celevoj programmy «Razvitie ovcevodstva i kozovodstva v Respublike Dagestan na 2014-2016 gody». – 2016. – URL: http://dagestan.regnews.org/doc/vq/ek.htm
18. Otchet o nauchno-issledovatel'skoj rabote po planovoj teme # 54. # GR 01201361829 «Monitoring prostranstvenno-vremennyx izmenenij raznnobraziya pochv i rastitel'nyx soobshestv pod vliyaniem estestvennyx i antropogennyx faktorov v usloviyax aridnogo pochvoobrazovaniya» / Biarslanov A.B. i dr. - Fondy FGBUN Prikaspijskij institut biologicheskix resursov DNC RAN. – 2016. – 49 s.
19. Pochvennaya s"emka. – M.: Izd-vo AN SSSR, 1959. – 346 s.
20. Saidov A.K. Opustynivanie pochv vodno-akkumulyativnyx ravnin aridnyx oblastej Yuga Rossii (na primere Kizlyarskix pastbishh Dagestana). – Maxachkala: Izd-vo Nauka-Maxachkala, 2010. – 262 s.
21. Soldatov A.S. Pochvy Dzerzhinskoj orositel'noj sistemy v svyazi s ix zasoleniem // Tr. Otdela pochvovedeniya Dagestanskogo filiala AN SSSR / Gl. redaktor Soldatov S.A. – Maxachkala: Tipografiya Dag FAN SSSR, 1959. – T. IV. – 323 s. – S. 5-96.
22. Sharashova V.S. Ustojchivost' pastbishhnyx e'kosistem. – M.: Agropromizdat, 1989. – 240 s.
23. Yarullina N.A, Xlopkov P.Ya., Zagidova R.M. Pervichnaya biologicheskaya produktivnost' e'femerovo-belopolynnoj associacii Tersko-Kumskoj nizmennosti i puti ee uluchsheniya // Biologicheskaya produktivnost' landshaftov ravninnoj zony Dagestana. – Vyp. II. – Maxachkala: 1978. – 111 s. – S. 34-43.