Размещено на http://www.allbest.ru/

Астраханский государственный университет

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Динамика изменений почвено-растительного покрова Северной части Волго-Ахтубинской поймы

25.00.26. Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

Шарова Ирина Сергеевна

Астрахань 2011

Работа выполнена на кафедре экологии, природопользования, землеустройства и безопасности жизнедеятельности Астраханского государственного университета

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор Александр Николаевич Бармин

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Александр Михайлович Луговской

кандидат географических наук, доцент Канищев Сергей Николаевич

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации РАСХН

Защита состоится «16» декабря 2011 г. в 14⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.04 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, ул. Шаумяна, д. 1, ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Астраханского государственного университета

Автореферат разослан 2011 г.

Отзыв на автореферат (2 экземпляра, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, АГУ, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.009.04

Факс (8512) 52-49-92, E-mail: miolin76@mai.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук, доцент М.М. Иолин.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Волго-Ахтубинская пойма - часть долины р. Волги, расположенная за плотиной Волжской гидроэлектростанции. Северная часть Волго-Ахтубинской поймы представляет собой мозаичную структуру различных ландшафтов, включающую пойменные луга, дубравы, ильмовые рощи, водно-болотные угодья, имеющие большую ценность. Существование в долине Нижней Волги азональных сообществ с луговой, болотной и лесной растительностью, обусловлено в настоящее время регулярными специальными попусками воды в нижний бьеф Волгоградского гидроузла. Эти попуски имитируют естественные половодья. Характер растительного покрова северной части, как и всей Волго-Ахтубинской поймы, его продуктивность и динамика, в основном зависят от гидрологического фактора. Волго-Ахтубинская пойма является миграционным коридором орнитофауны, территорией с большим биотическим разнообразием. В последнее время возросла рекреационная нагрузка на ресурсы Волго-Ахтубинской поймы. Из-за неконтролируемого потока туристов происходит деградация растительных, земельных, а так же водных ресурсов северной части Волго-Ахтубинской поймы.

Территория северной части, как и вся Волго-Ахтубинская пойма, используется для сельскохозяйственной деятельности. Нерациональное использование земельных ресурсов поймы, ведет к их истощению и пастбищной дигрессии.

В виду этого, значительный интерес представляет периодическая оценка изменений растительности Волго-Ахтубинской поймы под воздействием антропогенных и природных факторов, проводимая с 1959 года.

Для сохранения уникальной природной среды севера Волго-Ахтубинской поймы необходимо проводить мониторинговые исследования всех компонентов экосистемы.

Цель и задачи исследования. Целью работы является выявление закономерностей динамики изменений земельных и растительных ресурсов северной части Волго-Ахтубинской поймы под влиянием природно-антропогенных факторов.

Для достижения этой цели сформулированы и в логической последовательности решались следующие задачи:

1. проанализировать состояние и использование земельного фонда северной части Волго-Ахтубинской поймы;

2. определить воздействие зарегулированного водного стока и зональных условий увлажнения на динамику растительного покрова северной части Волго-Ахтубинской поймы;

3. установить степень нарушения и деградации природного комплекса северной части Волго-Ахтубинской поймы на геоботанических трансектах и мониторинговых участках;

4. оценить разногодичную изменчивость и сукцессионную динамику растительности северной части Волго-Ахтубинской поймы за пятидесятилетний период наблюдения.

В качестве объекта исследования выбраны основные, важнейшие компоненты аридных экосистем северной части Волго-Ахтубинской поймы - почвы и растительность. Предметом исследования является пространственно-временная динамика почвенно-растительного покрова при изменении условий среды.

Методы исследования. Использовались методы полевых и стационарных исследований, а также методы математической статистики, картографирования с применением ГИС-технологий.

Научная новизна результатов исследования.

1. впервые установлена связь между вертикальными деформациями русла Волги, ксеротифизацией и рудерализацией растительности северной части Волго-Ахтубинской поймы;

2. выявлена современная динамика антропогенных воздействий на почвено-растительный покров экотона севера Волго-Ахтубинской поймы;

3. комплексно установлены сукцессионные изменения продуктивности фитомассы и состава травяных сообществ пойменного экотона за период увеличения водного стока;

На защиту выносятся:

1. ксерофитизация и рудерализация растительности северной части Волго-Ахтубинской поймы из-за вертикальной деформации русла реки, связанной с внутригодовым перераспределением стока воды;

2. перераспределение земель в Ахтубинском административном районе на севере Волго-Ахтубинской поймы привело к нарушению устойчивости сельскохозяйственного землепользования, что послужило причиной снижения эффективности сельскохозяйственного производства и, как следствие - пастбищной дигрессии.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Материалы исследования имеют важное значение для решения экологических проблем северной части Волго-Ахтубинской поймы, оптимизации здесь экологической ситуации. Диссертационные материалы могут найти применение с учетом местных условий в организации мониторинга растительности и почв в других районах. Результаты исследования послужили основой для разработки проектов модернизации рекреации Астраханской области. Полученные выводы использовались Комитетом по земельным ресурсам и землеустройству Астраханской области, Министерством сельского хозяйства Астраханской области, местными областными органами управления. Результаты исследования могут войти в основу учебно-методических пособий для школ, ВУЗов, а так же для разработки курсов лекций для студентов высших учебных заведений.

Фактический материал и личный вклад автора. Работа выполнена на основе исследований автора, проведенных им, будучи студентом (2008 г.), а затем - аспирантом Астраханского государственного университета (2009-2011 гг.). Исследования проводились по гранту Российского Фонда Фундаментальных Исследований «Динамика почвенного и растительного покрова долины Нижней Волги», проект 09-05-00183-а, где автор являлся исполнителем. Также был поддержан грант Российского Фонда Фундаментальных Исследований на участие автора в 18-м Международном рабочем совещании «Обзор европейской растительности» в Риме, проект 09-04-09221-моб_з. В работе были использованы опубликованные фондовые материалы Астраханского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, данные Каспийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства, Госкомэкологии Астраханской области, Комитета по земельным ресурсам и землеустройству по Астраханской области. Экспедиционные исследования проводились с 2008 по 2011 гг. Автором были использованы 300 полных геоботанических описаний, сделанных в северной части Волго-Ахтубинской поймы. Для оценки изменения почвенно-растительного покрова северной части Волго-Ахтубинской поймы диссертантом использовались аэрофотоснимки, архивы Прикаспийской экспедиции МГУ (1954-1955 гг.), Всесоюзного аэрогеологического треста (1958-1961 гг.), личные архивы Голуба В.Б. (1959-1987 гг.), хранящиеся в Институте экологии Волжского бассейна РАН.

Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены: на Международной научно-практической конференции «Туризм и рекреация: инновации и ГИС технологии», (Астрахань, 2009, 2010, 2011), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы дендроэкологии и адаптации растений» (Уфа, 2009), 18^th International Workshop of European Vegetation Survey «Thermophilous vegetation» (Roma, Italia, 2009), 19-th EVS Workshop «Flora, vegetation, environment and land-use at large scale». ( Pecs, Hungary,2010), Четвертой Российско - Польской школе молодых экологов (г. Тольятти, 2010)

Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 научных работ, из них 4 работы, опубликованные в журналах из перечня периодических изданий, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 122 страницах печатного текста, содержит 17 таблиц, 29 рисунков и приложений. Структурно работа состоит из введения, 4 глав, заключения, список цитированной литературы включающего 234 наименований, в том числе 5 на иностранных языках.

1. Природные условия северной части Волго-Ахтубинской поймы

По литературным источникам рассмотрены природные условия северной части Волго-Ахтубинской поймы: географическое положение, геологическое строение, геоморфология, климат и гидрография, почвено-растительный покров.

Северная граница района поймы находится на территории Волгоградской области, и начинается за плотиной Волжской гидроэлектростанции. Южная - выделяется по линии Черный Яр - Ахтубинск (Волынкин И.Н., 1997), (рис. 2, 3).

Среди факторов, влияющих на динамику почвенно-растительного покрова северной части Волго-Ахтубинской поймы можно выделить несколько ведущих, которые определяют основные особенности и динамику почвенно-растительного покрова (рис.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Эколого-антропогенные факторы, влияющие на почвенно-растительный покров северной части Волго-Ахтубинской поймы

Дана характеристика метеорологических и гидрологических условий с 1946 г. по настоящее время. Было выявлено увеличение среднегодовых температур на 1^оС и увеличение количества осадков за период с температурами больше 10^оС (табл. 1).

Таблица 1 Среднемноголетние показатели экологических факторов для северной части Волго-Ахтубинской поймы

Годы	Средняя сумма осадков, мм	Средне-годовая температура, tєС	Среднегодовая сумма tєС более 10єC	Гидротермический коэффициент по Г.Т. Селянинову	Объем водного стока в створе Волгоградской ГЭС, км3	Поголовье скота, тыс. условных голов крупного рогатого скота
	за год	за период с tC более 10єC
						за год	за второй квартал
1946-1955	288	122	8.1	3349	0.37	263	148	400
1962-1971	386	148	8.1	3621	0.46	237	104	540
1973-1982	413	211	8.0	3197	0.66	233	92	570
1999-2008	377	191	9.2	3398	0.56	262	109	320

Примечание. Температуры и осадки приводятся по данным метеостанции в г. Волгограде

Особое внимание уделено анализу гидрологического режима. Проанализирован гидрологический режим северной части Волго-Ахтубинской поймы р. Волги при естественном и зарегулированном стоке.

После сооружения Волжской ГЭС произошло значительное внутригодовое перераспределение стока воды. При существующем режиме пропусков в нижний бьеф Волгоградского гидроузла половодье стало начинаться раньше, а его средняя продолжительность сократилась до 74 суток (против 80-90 суток при естественном стоке). При этом подъем, и спад половодья стал более резким. Анализ картографического материала, литературных данных и полевых исследований показал сложную динамику русловых вертикальных деформаций. Наиболее ярко они проявились на участках спрямления излучин, где в результате формирования и развития спрямляющих проток произошло резкое увеличение уклонов водной поверхности (Рычагов Г.И., Коротаев В.Н., 2002). Это повлекло за собой снижение продолжительности и уменьшение глубины затопления поймы, ослабление или прекращение подпитки водой второстепенных пойменных проток и снижение уровня грунтовых вод.

Одним из основных антропогенных факторов является выпас скота. Отмечено и уменьшение поголовья скота, как во всей Волго-Ахтубинской пойме, так и в северной ее части (табл. 1). Поголовье скота в 1999-2008 гг. было минимальным за последние 60-70 лет.

2. История исследований, методы и объекты исследования

История исследования. Первые исследования в Волго-Ахтубинской пойме касались изучения флоры (Foster, 1768; Клаус, 1852; Коржинский, 1882), а также вопросов произрастания и возобновления лесов (Заусницкий, 1850; Перкин, 1861; Афаносович, 1873; Конардов, 1892; Лакин, 1900, 1915). Первые обстоятельные описания растительности поймы были даны Л.Г. Раменским (1930) и А.Д. Фурсаевым (1934, 1939, 1940, 1954). В связи с развернувшимся в пятидесятых годах широким гидро- и мелиоративным строительством в зоне Нижней Волги велись исследования (Цаценкин, 1955, 1965, 1962). ахтубинский природный сукцессионный

Первые сведения о почвах начали поступать с конца 19 века (Костенков, 1868; Бородин, 1891; Мушкетов, 1884, 1885, 1894; Костычева, 1885; Рисположенский, 1893, 1894, 1896; Остряков, 1901; Гордеев 1902; В.И. Искюля, 1906; Докучаева, 1908). В начале 20 века появляются работы, посвященные почвам края (Скалов 1909, Чаянов, 1911; Бессонов, 1912; Тамашевский, 1914; Соколов, 1916). В 1933 г. Плюсниным Н.И. и Зольниковым была составлена первая агропочвенная карта. Так же выходят две крупные работы Плюснина Н.И. (1938), где анализируются особенности формирования почв в условиях поймы и дельты. В 50-60-е гг. опубликовано значительное количество работ по изучению почв региона и сельскохозяйственному использованию земель (Ковда, 1950, 1951; Гудков, Михайлов, 1951; Кувшинов, 1952; Владычевский, 1952, 1953; Шеппель, 1957, Егоров и др., 1962; Попов, 1963; Соседенко, 1967). В 80-90-е годы, в связи с увеличением водного стока и возникшими проблемами подтопления побережья Каспия, велись работы по почвенному мониторингу и динамике почвенного покрова поймы и дельты (Шеппель, 1986; Басманов 1995; Бармин, 1996; Бармин, Нидзий 1996; Карабаева, 1996; Бармин, 1997, 1998; Бармин, Иолин, 1998, 1999; Бармин, Кушнеревич 1998, 1999; Карабаева 1999а, 1999б; Бармин, Гусев 2000; Попович, и др. 2000; Бармин 2002, 2008, 2009).

Методы и объекты исследования. Объектом исследований являлся почвенно-растительный покров северной части Волго-Ахтубинской поймы, изучение которого проводилось на профилях и стационарных участках, заложенных в 1955 г. Прикаспийской экспедицией Московского государственного университета в районе г. Ленинска Волгоградской области и г. Капустин Яр Астраханской области. Трансекта у г. Ленинска претерпела изменения. К 1971 г. часть поймы, пересекаемая трансектой (3 км), была обвалована и переведена в орошаемую пашню. Кроме того, в результате эрозионной деятельности р. Волги и смещения ее основного русла к востоку было разрушено и смыто 0,4 км трансекты в юго-западной ее части, примыкающей к реке (рис. 3, 4).

Рис. 3. Обвалованная часть профиля у г. Ленинск

Рис. 4. Часть профиля смытого р. Волга у г. Ленинск

Изучение динамики фитоценозов проводились прямым методом исследования смен (Александрова, 1964; Миркин, 1984); происходило сопоставление описания растительности, сделанного до зарегулирования речного стока и в начальный период его зарегулирования (1954-1955, 1958-1961 гг.) с описанием растительности на тех же площадках в 1971-1973, 1981-1982, 1998-1999, 2008-2009 гг. При оценке изменений растительности и среды местообитаний на профиле и стационарных участках проводился сравнительный анализ флористического состава, состава растительных сообществ, увлажнения и засоления почвы по шкалам Л.Г. Раменского.

Для расчета экологических ступеней по шкалам Л.Г. Раменского использовалась компьютерная программа EcoScaleWin с применением «метода пересечения большинства материалов» (Зубкова и др., 2008). Дополнительно для выявления направления изменений в растительности применяли DCA-ординацию геоботанических описаний из пакета программ CANOCO 4.5 с установленными по умолчанию параметрами и с понижением веса редких видов (Ter Braak C. J. F., 2002).

Состав растительных сообществ устанавливался и сравнивался с помощью программы TWINSPAN в среде JUICE (Hill, 1979; Tiсhy, 2002).

3. Структура и динамика землепользования в северной части Волго-Ахтубинской поймы

В главе рассматривается состояние земельного фонда северной части Волго-Ахтубинской поймы. Земельный фонд северной части Волго-Ахтубинской поймы составляет около 300 тыс. км². Распределение земель по категориям показывает, что большая часть земель находится в категории земель сельскохозяйственного назначения (около 40%). Земли промышленности, транспорта и обороны занимают 35% земельного фонда, так как здесь находятся военные объекты Министерства обороны Российской Федерации.

Таблица 2 Распределение земель северной части Волго-Ахутбинской поймы по категориям на 1 января 2010 года

№ п/п	Категории земель	Площадь, га	Процент, %
1	Земли сельскохозяйственного назначения	318,91	41,02
2	Земли населенных пунктов	14,12	1,82
3	Земли промышленности, энергетики, транспорта, связи	289,12	37,00
4	Земли особо охраняемых территорий и объектов	18,63	2,38
5	Земли лесного фонда	25,71	3,29
6	Земли водного фонда	24,62	3,15
7	Земли запаса	90,13	11,01
8	Земли рекреационного назначения	0,07	0,01
9	Всего	781,00	100,00

Остальные земли находятся в категориях лесного, водного и природоохранного фонда (табл. 2). Анализ изменений площадей основных категорий земель свидетельствует, что с 1996 г. наблюдается тенденция к существенному уменьшению площади земель сельскохозяйственного назначения (на 8%) (рис. 7).

Территория северной части, как и вся Волго-Ахтубинская пойма, используется для сельскохозяйственной деятельности. Земли в пользовании сельскохозяйственного назначения на данной территории выделены под сенокосы, пашни и пастбища. С 50-х гг. начинаются мелиоративные работы в Волго-Ахтубинской пойме. Увеличивается доля пашни, где практикуется использование земель с обвалованной территорией. Было распахано около 50 тыс. га земельных угодий, из них половина - это орошаемая пашня. В настоящее время 84% пашни обваловано и заброшено, на этих территориях не происходит естественного затопления площадей во время весенне-летних половодий и восстановление лугово-болотной растительности. Данные территории характеризуются нестабильностью.

Динамика использования сельскохозяйственных земель представлена на рис. 5. Их использование снижалось до 2002 г. и, лишь начиная с 2003 г., шло медленное увеличение использования сельскохозяйственных земель.

Рис. 5. Динамика земель сельскохозяйственного назначения

Использование сенокосов на территории северной части Волго-Ахутбинской поймы давало до 80% всех расходуемых кормов для животноводства. Начиная с 2000 г. происходит неуклонное снижение использования площадей сенокосов и заготовок сена (рис. 6). Это связано с экономическим кризисом в сельском хозяйстве России начавшемся в конце 90-х гг.

Рис. 6. Динамика площадей сенокосов и объема заготовки сена в северной части Волго-Ахтубинской поймы

Начиная с 70-х годов 20 века территория северной части Волго-Ахутбинской поймы приобрела статус рекреационного центра, что привело к деградации растительного покрова на больших площадях поймы в связи с резким увеличением неконтролируемых туристических потоков.

4. Анализ динамики растительности северной части Волго-Ахтубинской поймы

Флористический состав. Анализировалось 63 вида, встречаемость которых, хотя бы в один из годов наблюдений превышала 15%. В большинстве случаев колебания значений их представленности можно квалифицировать как флуктуирующие. Однако существуют изменения встречаемости ряда таксонов, которые можно трактовать как отражающие долговременные направленные изменения.

- Увеличение к 2008 г. доли рудеральных видов: Conyza canadensis, Chenopodium album, Cannabis sativa, Sonchus arvensis, Lactuca serriola, Cichorium intybus, таксонов секции Polygonum. Причем L. serriola, C. intybus не были отмечены в 1955 г. В то же время следует подчеркнуть, что максимум встречаемости таких типичных пастбищных растений как Artemisia austriaca и Taraxacum officinale был установлен в 1982 г., хотя к 2000 г. они практически выпали.

- Уменьшение к 2008 г. представленности гигрофитов (Sagittaria sagittifolia, Carex acuta, Lythrum salicaria) с одновременным увеличением встречаемости таксонов более мезофитной ориентации (Lythrum virgatum, Carex praecox).

- Распространение адвентивных видов Fraxinus pennsylvanica, Bidens frondosa, Amorha fruticosa.

- Появление в 2008 г. 2-4-летних экземпляров дуба семенного происхождения, которые в 1971 и 1982 гг. не наблюдались.

Анализ состава доминантов растительных сообществ, встречаемых хотя бы в один год наблюдений более чем в 10% описаний, показал, что это Bromus inermis, Eleocharis palustris, Carex acuta, Calamagrostis epigejos. Среди них только для Carex acuta было характерно направленное изменение встречаемости (в %): 1955 г. - 14, 1971 г. - 11, 1982 г. - 8, 2008 г. - 7. У остальных этот показатель флуктуировал. В число более редких видов-доминантов теперь чаще входит фанерофит - Fraxinus pennsylvanica.

Показатели шкал Л.Г. Раменского. Сопоставление распределения описаний по ступеням увлажнения шкал Л.Г. Раменского показало, что достоверно, по критерию Манна-Уитни они отличались лишь между годами: 1955 и 2008 гг., а также 1982 и 2008 гг. В сумме в 1955 г. - болотно-луговые, болотные и прибрежно-водные местообитания составляли 31% всех геоботанических площадок, а в 2008 г. - 14% (рис. 9 a). За счет сокращения количества этих местообитаний возросло их число, относящееся к сыролуговому увлажнению: в 1955 г. их было 28%, в 2008 г. - 36%. Мало менялась во все годы встречаемость площадок с влажнолуговым увлажнением: она колебалась от 27% (2008 г.) до 31% (1982 г.). По сравнению с 1955 г. в 2008 г. увеличилась представленность местообитаний свежелугового - сухолугового, лугово - степного и среднестепного - сухостепного увлажнения. Эти три группы местообитаний соответственно были представлены в 1955 г. (в процентах от общего числа) - 2, 1, 9; в 2008 г. - 4, 4, 16. В целом можно сказать, что к 2008 г. произошло заметное иссушение пойменных местообитаний северной части Волго-Ахтубинской поймы, остепнение ее растительности.

Достоверных различий распределения совокупности описаний по шкале богатства-засоления почвы по данным теста Манна-Уитни обнаружено не было. Во все годы наблюдений основную массу составляли местообитания с богатыми и довольно богатыми почвами (рис. 9 b).

По шкале пастбищной дигрессии достоверными оказались различия совокупности распределений описаний между теми же парами лет, что и по шкале увлажнения: 1955 и 2008, 1982 и 2008 гг. (рис. 9 с) Наименьшая представленность участков, на которых влияние выпаса было отчетливо выражено (от умеренного до сбоя), была в 1955 г. - 7%, максимальная - в 2008 г. - 29%.

Интересно отметить, что в 1955 г. отсутствовала корреляция между ступенями увлажнения и пастбищной дигрессии, т. е. зависимости между этими экологическими параметрами среды не было. В 2008 г. эта связь была достоверна (r = - 0.41). Чем суше были местообитания, тем сильнее была выражена пастбищная дигрессия.

Сообщества. Для оценки изменений представленности различных сообществ в сравнимые периоды описанные участки фитоценозов были отнесены к классам международной эколого-флористической классификации растительности, которая разработана для Волго-Ахтубинской поймы (Golub, Mirkin, 1986; Golub et al., 1991; Golub, Kuzina, 1995, 1996) (табл. 3).

Условные обозначения:

Рис. 7. Представленность различных типов местообитаний по шкалам Л.Г. Раменского (%)

Из таблицы 3 видно, что самая высокая представленность сообщества кл. Phragmitetea была в начальный период наблюдений, когда сток р. Волги был еще мало изменен и половодья отличались наибольшей длительностью и высотой подъема воды и 2008 г. В 1971-1973 гг., приходящихся на самый маловодный период р. Волги, встречаемость сообществ этого класса была наименьшей.

Таблица 3 Представленность сообществ разных классов на площадках геоботанических описаний в различные периоды на территории северной части Волго-Ахтубинской поймы, %

Классы	1954-59 гг.	1971-73 гг.	1981-82 гг.	1998-99 гг.	2008-09 гг.
Phragmitetea R. Tx. et Preising 1942	27,6	21,3	24,6	22,6	28,0
Molinio-Arrhenatheretea R.Tx. 1937	46,6	62,0	53,6	49,2	26,0
Bolboschoenetea maritime Vicherek et R. Tx. ex R. Tx. et HuJb. 1971	19,1	5,6	12,6	18,0	22,0
Glycyrrhizetea glabrae Golub 1986	1,7	3,7	4,3	4,3	9,0
Polygono-Artemisietea austriacae Mirk., Sakh. et Solm. in Mirk, et al. 1986	0,4	2,8	1,0	1,3	3,0
Querco-Fagetea Br.-BI. et Vlieger in Vlieger 1937	2,1	3,7	2,9	2,1	10,0
Сообщества прочих классов	2,5	0,9	1	2,5	2
Всего	100	100	100	100	100

Следует обратить внимание на нарастание от 50-60-х годов к 80-ым годам представленности ксерофитных пастбищных сообществ кл. Polygono-Artemisietea и резкое уменьшение встречаемости этих сообществ в 90-е гг. и вновь максимальной встречаемостью в 2008 г. Показательна динамика представленности сообществ Glycyrrhizetea glabrae. Этот класс объединяет остепненные и опустыненные фитоценозы на высоких пойменных местообитаниях часто с доминированием фреатофита - Glycyrrhizetea glabrae. Это привело к тому, что после 1959 г. встречаемость этих сообществ в Волго-Ахтубинской пойме увеличилась в пять раз. Фитоценозы наиболее распространенного в пойме кл. Molinio-Arrhenatheretea, занимающего преимущественно средний уровень, мало меняли свою представленность от начала исследований (сократились вдвое).

Результаты обработки геоботанических описаний программой TWINSPAN, расположены в таблице вдоль двух связанных между собой градиентов: увлажнения и пастбищной дигрессии. 66% описаний 1955 г. находятся слева от главного разделителя и относятся к сырым местообитаниям, 34% к сухим. В 2008 г. их соотношение оказалось почти обратное: 36% к влажным и 64% к сухим местообитаниям. Это подтверждает тот факт, что растительный покров 2008 г. был сформирован в условиях меньшего увлажнения и большей пастбищной дигрессии.

Из осей DCA-ординации хорошо интерпретировать удается только первую (рис. 10). Положение площадок геоботанических описаний вдоль этой оси как в 1955 г., так и в 2008 г., имеет достоверную корреляцию с показателями увлажнения (табл. 3). На диаграмме отчетливо виден сдвиг “облака” описаний 2008 г. вправо вдоль оси 1 по сравнению с 1955 г. В то же время, если с этой осью и пастбищной дигрессией в 1955 г. не было обнаружено связи, то в 2008 г. эта связь была достаточно хорошо выражена, причем со знаком, противоположным фактору увлажнения. Что касается оси 2, то лишь в 1955 г. фиксировалась небольшая корреляция положения геоботанических площадок вдоль нее с пастбищной дигрессией.

Нужно также отметить, что в 1955 г. отсутствовала корреляция между ступенями увлажнения и пастбищной дигрессии, т. е. зависимости между этими экологическими параметрами среды не было. В 2008 г. эта связь была достоверна (r = -0,41): чем суше были местообитания, тем сильнее была выражена пастбищная дигрессия.

Рис. 8. DCA-ординация описаний 1955 г. () и 2008 г. (). Собственные значения осей, характеризующие долю общей информации: для оси 1 = 0,61, для оси 2 = 0,31; длина градиента вдоль оси 1 = 6,94, оси 2 = 3,67

Заключение

1. За последние полвека в северной части Волго-Ахтубинской поймы благодаря исследованиям выявлены следующие метео-гидрологические изменения: увеличение количества осадков за период с температурами больше 10^оС в 1,6 раза; увеличение среднегодовых температур на 1^оС; увеличение значения гидротермического коэффициента по Г.Т. Селянинову в 1,7 раза. За 1999-2008 гг. по сравнению с 1973-1982 гг. произошло увеличение водного стока во время половодий на 16%, но, несмотря на это антропогенная внутригодовая трансформация стока р. Волги продолжает нарастать. Половодье стало начинаться раньше, а его средняя продолжительность сократилось до 74 суток (против 80-90 суток при естественном стоке). Подъем и спад половодья стал боле резким. Это привело к значительным русловым вертикальным деформациям, которые оказывают влияние на продолжительность и глубину затопления пойменных участков во время половодья, ослабление или прекращение подпитки водой второстепенных пойменных проток и снижение уровня грунтовых вод.

2. Перераспределение категорий земель на севере Волго-Ахтубинской поймы (Ахтубинский административный район) привело к неэффективному использованию земель сельскохозяйственного назначения, без соблюдения принципов рационального природопользования. В категории пашни большая часть земель обвалована и заброшена, не происходит естественного затопления данных площадей во время весенне-летних половодий. С 2000 г. произошло снижение использования площадей сенокосов и заготовок сена (в 5 раз), что привело к деградационным процессам на землях северной части Волго-Ахтубинского междуречья.

3. В результате обработки геоботанических описаний растительности по шкалам Л.Г. Раменского (увлажнение, богатство-засоление почв и пастбищная дигрессия) и осям DCA-ординации за 50 лет было выявлено:

а) иссушение пойменных местообитаний северной части Волго-Ахтубинской поймы, остепнение ее растительности.

б) по шкале богатство-засоление почв различий в распределении описаний обнаружено не было.

в) произошло локальное увеличение пастбищной дигрессии.

4. Широкая вариация среды и изменения гидро-метеорологических условий за последние полвека в северной части Волго-Ахтубинской поймы привели к колебаниям значений представленности видов растительности, который можно квалифицировать как флуктуирующие. Выявлена сукцессионая динамика, которая выражена в заносе новых растений на эту территорию (Fraxinus pennsylvanica, Bidens frondosa, Amorha fruticosa).

5. Для сохранения почвенно-растительного разнообразия необходим комплексный подход. В этой связи природоохранный мониторинг должен рассматриваться как обязательная важная составная часть всего комплекса природоохранных мероприятий. На практике полученные результаты могут быть использованы для почвенно-растительного мониторинга Волго-Ахтубинской поймы, оценки эколого-экономического ущерба от антропогенного преобразования пойменного экотона.

Работы, опубликованные в журналах из перечня периодических изданий, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Старичкова, К.А. Оценка динамики растительности на трансекте в северной части Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / К.А. Старичкова, А.Н. Бармин, М.М. Иолин, И.С. Шарова, А.Н. Сорокин, Л.Ф. Николайчук, В.Б. Голуб // Аридные экосистемы. 2009. Т. 15. №. 4 (40) - С. 36-49.

2. Бармин, А. Н. Использование шкал Л. Г. Раменского и DCA-ординации для индикации изменений условий среды в Волго-Ахтубинской пойме [Текст] / А.Н. Бармин, М.М. Иолин, И.С. Шарова , К.А. Старичкова, А.Н. Сорокин, Л.Ф. Николайчук, В.Б. Голуб // Известия Самарского научного центра. 2010. Т. 12. № 1 - С. 54-57.

3. Бармин, А.Н. Геоботанический мониторинг луговых экосистем северной части Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / А.Н. Бармин, В.Б. Голуб, М.М. Иолин, И.С. Шарова //Геология, география и глобальная энергия. 2011. № 1(40) - С. 104-112.

4. Бармин, А.Н. Структура и динамика землепользования в Астраханской области [Текст] / А.Н. Бармин, М.М. Иолин, И.С. Шарова, В.Б. Голуб// Геология, география и глобальная энергия. 2011. № 3.(42) - С. 143-149.

5. Бармин, А.Н. электронная база данных «Почвенный покров урбанизированных территорий» / А.Н. Бармин, М.Ж. Неталиев, Е.А. Бармина, Е.А. Колчин, И.С. Шарова, М.М. Иолин, Л. Хунас, М.Ю. Мамедов, А.В. Синцов // Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2011620388, АГУ, 2011.

Работы, опубликованные по теме диссертации в других печатных изданиях

6. Старичкова, К.А. Изменения состава лесных сообществ в северной части Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / К.А. Старичкова, И.С. Шарова // Аграрная Россия. Специальный выпуск: Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы дендроэкологии и адаптации растений», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Юрия Захаровича Кулагина (Уфа, 10-14 ноября 2009 г.). М.: Издательство «Фолиум», 2009 - С. 43.

7. Sharova, I.S. The vegetation dynamics of the northern part of the Volga-Akhtuba flood-plain / I.S. Sharova, A.N. Barmin, K.S. Starichkova, V.B. Golub// Abstrakts 18-th International Workshop of European Vegetation Survey «Thermophilous Vegetation». - Roma, 2009. P. 32.

8. Шарова, И.С. Применение ГИС-технологий и GPS-навигации при изучении рекреационного потенциала Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / И.С. Шарова, А.Н. Бармин, М.М. Иолин // Туризм и рекреация: инновации и ГИС-технологии: Материалы II Международной научно-практической конференции (г. Астрахань, 14-16 мая 2009 г).- Издательский дом «Астраханский университет», 2009 - С. 42-45.

9. Бармин, А.Н. Река Волга: краеведческий подход в изучении / А.Н. Бармин, Н.С. Шуваев, М.С. Безуглова, И.С. Шарова // Экология России: на пути к инновациям: Межвузовский сборник научных трудов. - Издательский дом «Астраханский университет», 2009 - С. 126-132.

10. Шарова, И.С. Оценка влияния рекреационной нагрузки на экосистему Волго-Ахтубинской поймы. [Текст] / И.С. Шарова, А.Н. Бармин, Г.В. Жижимова, Е.А. Колчин // Туризм и рекреация: инновации и ГИС-технологии: Материалы III Международной научно-практической конференции (г. Астрахань, 13-15 мая 2010 г). Издатель: Сорокин Р.В., 2010 - С. 110-112.

11. Бармин, А.Н. Опасные климатические явления природного происхождения как лимитирующий фактор организации рекреации и туризма на территории Астраханской области [Текст] / А.Н. Бармин, Е.А., Колчин, Н.С. Шуваев, И.С. Шарова // Туризм и рекреация: инновации и ГИС-технологии: Материалы III Международной научно-практической конференции (г. Астрахань, 13-15 мая 2010 г). Издатель: Сорокин Р.В., 2010 - С. 201-203.

12. Starichkova, K.A. Estimate of vegetation dynamics along the transect in the northern part of the Volga-Akhtuba floodplain / K.A. Starichkova, A.N. Barmin, M.M. Iolin, I.S. Sharova, L.F. Nikolaychuk, V.B. Golub // Abstrakts 19-th EVS Workshop «Flora, vegetation, environment and land-use at large scale». - Pecs, 2010 - P. 121.

13. Старичкова, К.А. Результаты многолетних наблюдений на трансекте в Волго-Ахтубинской пойме [Текст] / К.С. Старичкова, И.С. Шарова // Типы стратегий и не только…: Материалы Четвертой Российско - Польской школы молодых экологов (г. Тольятти, 6-12 сентября 2010г.) Издатель: Издательство ООО «Кассандра», 2010 - С. 59.

14. Шарова, И.С. Оценка изменений лесных сообществ севера Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / И.С. Шарова, К.А. Старичкова // Экологическая безопасность региона: Материалы III Международной научно-практической конференции (г. Брянск, 21-22 октября 2010г.) Издательство «Курсив», 2010 - С.120-121.

15. Шарова, И.С. Динамика земель рекреационного назначения Ахтубинского района [Текст] / И.С. Шарова, Н.С. Шуваев// Туризм и рекреация: инновации и ГИС-технологии: Материалы IV Международной научно-практической конференции (г. Астрахань, 13-14 мая 2011г. ). Издатель: Сорокин Р.В., 2011- С. 115-119.



Подписано в печать 11.11.11

Формат 60х84?. Бумага офсетная. Гарнитура Times.

Усл. печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ № 922

Отпечатано в ООО КПЦ «ПолиграфКом»,

414000, г. Астрахань, пл. Дж. Рида, 1.

Размещено на Allbest.ru

...