Пространственно-временная динамика процессов соленакопления в почвах прибрежной полосы Северо-Западного Прикаспия

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

специальность 03.02.13 - почвоведение

Пространственно-временная динамика процессов соленакопления в почвах прибрежной полосы Северо-Западного Прикаспия

Биарсланов Ахмед Бийсолтанович

Астрахань 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Прикаспийском институте биологических ресурсов Дагестанского научного центра Российской академии наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Залибеков Залибек Гаджиевич

Официальные оппоненты:

Яковлева Людмила Вячеславовна доктор биологических наук, профессор кафедры ботаники, почвоведения и биологии экосистем, Астраханский государственный университет

Крыщенко Владимир Стефанович доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов Южного федерального университета, г. Ростов на Дону

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Дагестанская государственная сельскохозяйственная академия им. М.М. Джамбулатова

Защита состоится «06» апреля 2012 г. в 12-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.10 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, ЕИ АГУ

Тел./факс: (8512) 51-82-64

e-mail: sovetei@rambler.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета

Автореферат разослан «___»________________2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, профессор Федотова А.В.

1. Общая характеристика работы

Актуальность исследований. Одной из основных проблем охраны продуктивного состояния почвенных ресурсов является познание закономерностей динамики процессов соленакопления и степени влияния на формирование первичной биологической продуктивности. Решение этих вопросов связано с объективной оценкой и прогнозом пространственно-временной изменчивости процессов засоления и их последствий в формировании биологической продуктивности. Важное значение имеет использование накопленного материала в целях создания электронной базы данных засоления и повышения эффективности их использования с применением ГИС-технологий.

Цель исследований: Создание системы анализа пространственно-временной динамики процессов соленакопления в почвах прибрежной полосы Северо-Западного Прикаспия.

Основные задачи: 1. Разработать закономерности изменения солевого состава почв по периодам, определить пространственные изменения в ареалах и составе засоленных почв в зависимости от продолжительности затопления-иссушения.

2. Провести анализ вертикальной миграции солей по периодам и выявить временные интервалы процессов засоления-рассоления почв и непочвенных образований.

3. Разработать основу для перевода фондовых и экспериментальных данных, находящихся на бумажных носителях в электронные. Составление почвенной карта-схемы полигона с применением методов и технологий данных дистанционного зондирования (ДДЗ) и геоинформационных систем (ГИС). соль почва затопление зондирование

Научная новизна работы. Впервые осуществлен комплексный анализ пространственно-временной динамики процессов соленакопления в почвах прибрежной полосы Северо-Западного Прикаспия, проведено картирование и оценка с применением методов и технологий ДДЗ и ГИС.

Выявлены закономерности миграции легкорастворимых солей в почвах под влиянием процессов затопления-иссушения;

Определен таксономический уровень изменений, формирующихся в почвах прибрежной полосы, при сезонно-нагонных и стабильно-циклических трансгрессиях Каспия.

На защиту выносятся: 1. Общие закономерности современных процессов соленакопления при сезонно-нагонных явлениях, пестроты по засолению, заболачиванию при стабильно-трансгрессивной деятельности Каспия. Обоснована роль уровенного режима Каспия, как регионального фактора почвообразования.

2. Периодизация процессов миграции солей по профилю в вертикальном и горизонтальном направлениях. Отличия сезонной миграционной динамики почв от процессов, связанных с регрессивно-трансгрессивной деятельностью Каспия.

3. Технология комплексного использования ГИС и данных дистанционного зондирования для анализа хранимой информации, характеризующей изменчивость, динамичность, цикличность почвенных процессов.

Практическое значение. Составленные электронные почвенные карты и рекомендации могут быть использованы при размещении и планировании охраняемых земель, где формирующиеся почвы с новыми свойствами, развиваются под влиянием увлажнительного эффекта, создаваемого морской водой. Для использования в картографических, землеустроительных работах важное значение имеют предлагаемые методы перевода данных, полученных наземными почвенными исследованиями в электронную базу, что обеспечивает гарантию долговременной их сохранности.

Апробация результатов исследований. Материалы диссертации докладывались на международной научной конференции «Современные проблемы адаптации и биоразнообразия» (Махачкала, 2006); Всероссийской научной конференции «Почвенные и растительные ресурсы южных регионов России, их оценка и управление с применением информационных технологий» (Махачкала, 2007); V съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); Всероссийской научной конференции «Методическое обеспечение мониторинга земель сельскохозяйственного назначения» (Москва, 2009); Совместной научной сессии ПИБР и ГорБС ДНЦ РАН (Махачкала 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в т.ч. 3 в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК.

Объем и структура диссертации. Общий объем диссертации 110 страниц машинописного текста. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения; содержит 25 таблиц и 15 рисунков. Список литературы включает 110 наименований, из них 3 на иностранных языках.

Приношу благодарность научному руководителю доктору биологических наук, профессору зав. кафедрой почвоведения ДГУ З.Г. Залибекову, коллективу лаборатории почвенных и растительных ресурсов ПИБР ДНЦ РАН.

2. Содержание работы

1. Условия почвообразования

В первой главе рассматриваются факторы почвообразования с учетом особенностей региона расположенного в активной зоне затопления суши морем.

Объектом исследования являются почвы прибрежной полосы Терско-Кумской низменности, расположенной в прилегающей части к Кизлярскому заливу в пределах Северо-Западного Прикаспия.

По местоположению исследованная территория дифференцируется как Приморская часть, подверженная затоплению - иссушению под влиянием изменяющегося уровня морской воды. Расположена в виде расширяющейся полосы, начиная от уреза воды вглубь материка 8-20 км и протяженностью до 45 км.

По рельефу представляет плоскую аккумулятивно-морскую равнину с абсолютной высотой минус 22,4-27,6 м. Имеет слабый уклон (0,0003-0,0005) на северо-восток, а местами ближе к урезу воды уменьшается до минимума.

Климатические особенности характеризуются засушливостью и высокой обеспеченностью теплом более 40000, со среднегодовой температурой воздуха плюс 11,20, годовым колебанием температур 26,4-28,00, средней температурой января минус 2-30, июля плюс 24,40. Гидротермический коэффициент в интервале 0,4-0,6.

Растительные сообщества представлены полынно-солянковыми группировками с участием эфемеров и солянки древовидной, а в прилегающей части к береговой линии тростниково-бескильницевыми и солодково-пырейными ассоциациями с участием злаков, бобовых и разнотравья.

Уровенный режим Каспия играет важную роль в почвообразовательном процессе. В рассматриваемом регионе этот фактор является одним из основных оказывающих влияние на почвенный покров в его динамике и эволюции.

В истории развития Каспийского моря необходимо выделить четыре крупные трансгрессии - бакинскую, хазарскую, хвалынскую и новокаспийскую. (Рычагов, 1977). Во время регрессии с 1883 по 1977 годы уровень моря снизился почти на 4,0 м, а с 1930 по 1977 годы упал до отметки -29,0. Начиная с 1978 года по 1995 год он непрерывно повышался. В настоящее время уровень Каспийского моря стабилизировался на отметках минус 26,0-28,0 м.



Рис. 2 Прибрежная полоса Северо-Западного Прикаспия. Фрагмент почвенной карты Республики Дагестан, М. 1:200000, 2005 г. Составители: З.Г. Залибеков, М.А. Баламирзоев, Э.М.-Р. Мирзоев

Хозяйственная деятельность человека в почвообразовании проявляется: выпас скота; приемы мелиорации; удобрения и агротехники, отчуждение земельных участков для размещения промышленных объектов, населенных пунктов, прокладка грунтовых дорог, силовых линий, открытых разработок полезных ископаемых и др. (Залибеков 1995, 1996).

2. Основные типы почв

Во второй главе рассматриваются основные типы почв и общая их характеристика с использованием литературных, фондовых источников и собственных исследований автора.

2.1. Общая характеристика почвенного покрова

Для характеристики основных типов почв использованы данные по генетическим и мелиоративным свойствам, с выделением пространственных параметров, согласно прилагаемой карты (рис. 2).

Основными являются лугово-каштановые, луговые, лугово-болотные и солончаки подробно изученные С.В. Зонном (1933, 1934), В.В. Акимцевым (1957), Г.В. Добровольским и др. (1975), Н.В. Стасюк (2006), З.Г. Залибековым, М.А. Баламирзоевым, Э.М.-Р. Мирзоевым (1999, 2010). Лабораторные анализы выполнены сотрудниками ПИБР ДНЦ РАН З.Д. Бийболатовой, П.А. Абдурашидовой, П.А. Батырмурзаевой, В.А. Желноваковой, С.А. Желноваковой по общепринятым методам.

2.2. Лугово-каштановые почвы. В современных условиях формирование их идет за счет остепнения луговых почв - с одной стороны и олуговения светло-каштановых почв - с другой стороны.

Приурочены к повышенным элементам рельефа прибрежной полосы Северо-Западного Прикаспия. Глубина залегания грунтовых вод более 2,0-2,5 м. Аналитическая характеристика (табл. 1, 2, рис. 3) иллюстрирует значительное содержание гумуса - 3,55% в слое 0-10 см и резкое уменьшение с глубиною. Величина сухого остатка солей составляет 1,180% с заметным увеличением в породе до 1,860%, тип засоления хлоридно-сульфатный.

2.3. Луговые почвы занимают пониженные элементы микро-мезорельефа полосы, прилегающие к прибрежным ландшафтам. В зависимости от условий формирования луговые почвы дифференцируются по степени засоления. Отличаются увеличением содержания сухого остатка солей в слое 0-10 см до 1,85%. Данная величина остается стабильной по всему профилю, иллюстрируя наличие удовлетворительного оттока грунтовых вод.

Таблица 1 Химический состав лугово-каштановой среднесуглинистой почвы

Разрез	Горизонт, глубина, см	Гумус, %	Подвижные мг на 100 г. почвы	Поглощенные основания мг на 100 г. почвы	СО2	рН
			N	P2O5	K2O	Ca	Mg	Na
102	А 0-10	3.35	3.31	0.98	26.2	19.4	7.1	2.31	0.88	7.3
	В 25-35	1.37	1.26	0.47	25.1	19.0	7.0	2.05	1.35	7.4
	ВС 50-60	0.29	0.39	не опр.	24.7	16.5	4.3	1.44	0.39	7.4
	С1 80-90	0.30	не опр.	-//-	19.3	17.0	4.1	не опр.	2.01	7.2
	С2 130-140	не опр.	-//-	-//-	18.8	не опр.	не опр.	-//-	3.59	7.8

Таблица 2 Результаты анализа водных вытяжек из лугово-каштановых почв

Разрез	Глубина, см	Сухой остаток, %	НСО3- мг/экв %	Cl- мг/экв %	SO42- мг/экв %	Ca2+ мг/экв %	Mg2+ мг/экв %	K+ и Na+ мг/экв %
Р - 102	0-10	1.180	0.48 0.029	12.60 0.443	12.85 0.617	3.50 0.070	3.50 0.042	18.45 0.424
	25-35	1.030	0.36 0.021	10.60 0.371	8.12 0.390	3.50 0.070	2.50 0.030	13.08 0.300
	50-60	1.380	0.34 0.020	13.20 0.462	9.42 0.452	3.00 0.060	3.50 0.042	16.46 0.378
	80-90	1.690	0.30 0.018	18.20 0.637	10.70 0.518	3.50 0.070	6.00 0.072	19.70 0.453
	130-140	1.903	0.32 0.019	9.60 0.336	5.12 0.246	1.50 0.030	3.50 0.042	10.04 0.230



Рис. 3 Содержание воднорастворимых солей в лугово-каштановой почве

Рис. 4 Содержание воднорастворимых солей в солончаке луговом легкосуглинистом

Таблица 3 Результаты анализа водных вытяжек из солончака лугового легкосуглинистого

Разрез	Глубина, см	Сухой остаток, %	Содержание гумуса, %	НСО3- мг/экв %	Cl- мг/экв %	SO42- мг/экв %	Ca2+ мг/экв %	Mg2+ мг/экв %	K+ и Na+ мг/экв %
Р - 500	0-10	2.886	2.40	0.60 0.036	7.00 0.245	22.10 1.061	2.00 0.040	1.50 0.018	26.20 0.602
	15-25	3.284	1.65	0.28 0.017	14.60 0.511	39.24 1.884	10.50 0.210	8.00 0.096	35.60 0.818
	30-40	3.112	0.35	0.22 0.012	28.20 0.978	25.87 1.242	8.00 0.160	8.00 0.096	38.29 0.880
	50-60	1.382	0.11	0.24 0.014	6.80 0.238	11.72 0.563	2.50 0.050	2.00 0.024	14.26 0.327
	75-85	3.428	0.10	0.08 0.004	7.60 0.266	45.68 2.193	6.50 0.130	4.00 0.048	42.86 0.985
	105-115	4.812	-	0.28 0.017	19.60 0.686	57.04 2.740	9.00 0.180	7.00 0.084	60.92 1.401

2.4. Лугово-болотные почвы характеризуются ограниченным распространением и формируются в условиях избыточного поверхностного и грунтового увлажнения в понижениях вдоль прибрежной полосы Каспийского моря. Засолены в разной степени, хлоридно-сульфатного типа соленакопления с признаками прогрессирующего засоления.

2.5. Солончаки распространены по пониженным депрессионным элементам рельефа и приурочены к береговой полосе, при непосредственном влиянии минерализованных грунтовых вод.

Высокое содержание легкорастворимых солей по всему профилю характеризует солончаки луговые, как представителей приморских ландшафтов. Содержание солей видно из графического изображения и таблицы, где отмечается общая тенденция увеличения солей с глубиною (табл. 3, рис. 4). Засоление смешанное хлоридно-сульфатное, причем содержание хлоридов с глубиною увеличивается. Из особенностей солевого состава следует отметить содержание гидрокарбонатов в верхней полуметровой толще, что указывает на высокую щелочность и аридизацию условий.

3. общие закономерности динамических изменений в почвах

По общности признаков и характеру распространения почв рассматриваемый регион выделяется в качестве территориальной единицы, где одновременно проявляются процессы затопления, подтопления, с одной стороны, и опустынивания, аридизации - с другой. Ведущее значение имеет изменение высотных отметок, создавая различия в условиях естественного дренажа. Предлагаемая градация (табл. 4) отражает характер смены типов почв, подверженных затоплению-иссушению. Наиболее важными из динамических изменений являются смена циклов трансгрессии, регрессии Каспия, степень влияния которых на прибрежную территорию зависит от высотных отметок. Уровенный режим морской воды выступает в качестве регионального фактора почвообразования, отражая смену типов по градиенту высотных отметок от минус 1 до 6 метров. Исключения составляют солончаки луговые, приуроченные к отрицательным элементам рельефа с застойным характером грунтовых и поверхностных вод.

Таблица 4 Смена типов почв по продолжительности циклов затопления-иссушения

Типы почв	Высотные отметки, м	Продолжительность циклов	Трансформация
Лугово-каштановые	-20,0 - (-26,0)	многолетняя	Лугово-каштановые в луговые солончаковатые слабо-среднезасоленные
Луговые	-26,0 - (-27,0) повсеместно	многолетняя	Луговые солончаки в лугово-болотные
Лугово-болотные	-27,0 - (-27,5)	среднегодовая от 3-5 лет	Лугово-болотные в болотные
Болотные	-27,0 и ниже	сезонная	Маршевые (собственно болота)
Солончаки	повсеместно	многолетняя	-

3.1. Современные процессы соленакопления и региональные их особенности

Засоленные почвы региона по содержанию легкорастворимых солей в метровом слое подразделены на 5 групп: меньше 0,2% относятся к незасоленным, от 0,25 до 0,5% - к слабозасоленным, от 0,5 до 0,7% - к среднезасоленным, от 0,7 до 1,5% - к сильнозасоленным, при содержании солей от 1,5 до 2% и более - к солончакам. Исследуемый регион относится к району повышенного накопления солей водно-аккумулятивных морских равнин.

3.2. Сезонная динамика засоления почв

Для изучения сезонной динамики солей и ее влияния на степень засоления проведены режимные исследования в весенний, летний и осенний периоды.

Весенняя миграция солей в засоленных почвах приводит к снижению содержания токсичных солей до минимума, что объясняется выносом значительной части хлористых солей из поверхностного горизонта. Уменьшение содержания солей по хлор-иону до 0,45 мг-экв (табл. 5) в поверхностном слое связано с миграционными процессами в луговых солончаковых почвах. Засоленность верхнего слоя (0-10 см) луговой солончаковой почвы в летний период увеличивается в 2 раза, а в отдельных случаях накопление солей достигает очень сильной степени, где суммарный эффект по хлор-иону достигает 5-11 мг-экв. Для осеннего периода характерно максимальное увеличение солей в поверхностном слое - 0-20 см, где их содержание достигает максимума - 4,8-5,5 мг-экв. Наиболее характерные изменения происходят в качественном составе солей, начиная со слоя 40-50 см и глубже, где значительно уменьшается содержание хлор-иона и общее количество солей.

Полученные данные свидетельствуют о наличии устойчивых изменений, главным из которых является значительное рассоление поверхностного горизонта под влиянием позднеосенних, зимних и ранневесенних осадков.



Рис. 5 Годовая динамика миграции солей а-1987 г., б-2001 г.

Таблица 5 Сезонная динамика содержания солей в луговой солончаковой почве за 1978 и 1987 гг.

Год	Глубина, см	Сухой остаток, %	Хлор-ион, мг/экв	Сульфат-ион, мг/экв
		В	Л	О	В	Л	О	В	Л	О
1978	0-10	0.128	0.448	0.557	3.20	1.49	-	2.55	4.80	-
	20-30	0.256	0.556	0.991	3.10	4.63	-	6.47	-	-
	90-100	0.952	0.998	1.001	6.20	10.11	-	16.11	-	-
1987	0-10	0.220	0.694	0.696	3.45	1.50	0.40	2.34	3.21	0.98
	20-30	0.228	0.200	0.786	2.25	0.40	0.88	2.88	1.95	10.20
	90-100	0.704	1.140	0.423	3.00	5.70	2.80	9.41	12.30	4.70

3.3. Годовая динамика засоления почв

В качестве общей закономерности динамики засоления-рассоления почв при неустойчивом уровенном режиме Каспия выступает динамическое состояние, тяготеющее к накоплению солей и образованию щелочного резерва почв, обусловленного увеличением карбонатов и сульфатов щелочных и щелочноземельных металлов (рис. 5 а,б). Высокая летняя температура и острый дефицит атмосферной влаги способствуют развитию испарительного осаждения прибрежных морских вод, способствуя засолению почв приморских ландшафтов (табл. 5). Годовая миграция солей показывает относительное их увеличение по сухому остатку за десятилетний период 1978 г. - 0,428%, 1987 г. - 0,698%. Этот процесс связан с накоплением хлоридов и в меньшей степени сульфатных соединений. Характерная черта миграционных процессов - увеличение солей в слое 0-10 см, представляя толщу, подверженную воздействию высоких летних температур. При углублении по профилю миграционные процессы, подвергаются воздействию грунтового увлажнения, при заметном снижении роли температурного фактора. Можно полагать - накопление солей в поверхностном слое в значительной степени связано с наметившейся тенденцией уменьшения атмосферных осадков и повышения температуры воздуха.

4. Основные принципы применения ГИС В картографии почв

4.1. Применение географических информационных систем и данных дистанционного зондирования при картографии почв

Применение ГИС-технологий дает возможность использования множества информации в виде тематических слоев - один слой карты содержит данные о гумусовом слое почв, второй - о породе, третий - о ландшафтах и т.д. Параметры отдельных типов почв обрабатываются: а) величиной контуров и характером сменяемости их в пространстве; б) аналитическом плане - показателей физико-химических свойств в количественном их выражении.

При использовании ГИС систем и многозональных космоснимков в комплексе с данными полевого дешифрирования увеличивается достоверность и точность исследований. Состояние изучаемой территории в начале периода повышения уровня Каспия характеризуется материалами космической съёмки, полученными сканирующей системой MSS (Multi-Spectral Scanner) со спутника серии LANDSAT 8 июня 1978 г. Это многозональное изображение имеет пространственное разрешение 80 метров (рис. 6А).



Рис. 6 Многозональные космоснимки полученные со спутников серии Landsat (А - 08.06.1978 г., Б - 26.07.1987 г., В - 21.07.2000 г., Г - 23.06.2007 г.)

Снимок за 26 июля 1987 г. был сделан сканирующей системой более высокого разрешения TM (Thematic Mapper) со спутника системы Landsat в пределах видимого ближнего и средних инфракрасных зонах, 120 м, в тепловом диапазоне, с разрешением 30 м (рис. 6Б).

За 21 июля 2000 и 23 июня 2007 гг. получены снимки выполненные новой системой ETM+(Enhanced Thematic Mapper Plus), которая обеспечивает съемку земной поверхности в шести каналах с разрешением 30 м, в одном ИК канале с разрешением 60 м и одновременную панхроматическую съемку с разрешением 15 м при ширине полосы обзора для всех каналов около 185 км (рис. 6В, Г).

4.2. Описание космоснимков по почвенным признакам

Сравнительный анализ контуров почв, приведенных в материалах съемок 1978 года с 2000 годом, показывает поведение почв, направленное на уменьшение контрастности по степени развития лугового режима, где четко выделяются выравнивание границ и ареалов болот и лугово-болотных почв.

Пестрота почвенного покрова в 1978 г. связана с многофакторной ролью наземного почвообразования, где ведущая роль принадлежит уровенному режиму Каспия и другим факторам. Контуры здесь имеют неправильно очерченную расплывчатую с запада на восток узко-вытянутые прерывающиеся полосы. Особенностями являются тон и яркость изображения, они ниже по сравнению с последующими снимками, что говорит о присутствии в почвах гумусовых веществ и окислов железа. Темно розовый тон говорит о преобладании хлорофилл содержащей растительности, что говорит о тяготении большинства почв к луговому режиму. В то же время в центральной части на пониженных участках рельефа отмечаются белые пятна, что указывает на формирование солончаков.

В 1987 г. темно-розовые оттенки сменяются на светло-серые и белые выцветы, что свидетельствует о повышении засоления. Грязно-розовые и красные оттенки остается в местах постоянного поверхностного увлажнения, создаваемого артезианскими источниками и морскими сгонно-нагонными явлениями.

С 1987 по 2000 гг. уровень Каспийского моря претерпел существенное повышение, в результате чего образовалась вытянутая с юго-запада на северо-восток открытая водная поверхность на пониженных участках рельефа, ограниченная с одной стороны болотными почвами, а с другой - лугово-болотными сообществами прибрежной полосы. Границы почвенных ареалов, на космических снимках за этот период, резко очерчены, где дифференцирующим фактором выступает водный режим, являющийся наиболее изменчивым признаком процессов затопления-иссушения. Деление почвенных границ на стабильные и нестабильные (современные), с применением космических снимков, выступает в качестве важного преимущества дистанционных исследований.

Частота чередования и формы контуров в регрессивной стадии динамики Каспия образуют сплошные друг с другом соединенные в смежных условиях контуры с постепенным увеличением влияния избыточного увлажнения и переходом к лугово-болотному или болотному типам почвообразования. Космические снимки 2000 и 2007 гг. (рис. 6) показывают формирование концентрической структуры ареалов болотных почв с изобилием заболоченных участков на территории бывшей береговой акватории.

Окраска поверхности почвы, как дешифровочный показатель формирующихся почв дифференцируется: светлые тона окраски (серо-розовый, розовый, светло-серый, серый) индицируют развитие лугового, лугово-степного типов почвообразования на фоне болотного процесса. Цветное космическое изображение отражает и другие особенности внутренних свойств почв: валового состава почв, содержания карбонатов, гранулометрических фракций.

4.3. Методы дешифровки космоснимков

Для дешифрирования космоснимков и повышения их точности прокладывались маршруты по ключевым точкам, закладывались почвенные разрезы и прикопки.

Направление их примерно субмеридиональное с пересечением различных элементов рельефа и определением границ террасообразных повышений, уступов, гряд и др. В результате картографированы и описаны основные типы почв в пределах, прилегающих к акватории Кизлярского залива. Местоположение точек наблюдений и почвенных разрезов определялось с таким расчетом, чтобы иметь наиболее полную информацию об основных типах почв прибрежной полосы.

Маршрутные исследования включали в себя описание элементов экосистем в точках наблюдений, включая основные почвенные разности и растительные сообщества. По данным, полученным полевым дешифрированием (табл. 6) видно, что за период исследований усиливаются процессы засоления с нарастанием долевого участия солянковых группировок со стабилизацией проективного покрытия.

Полученные данные подтвердили дешифровочные признаки приведенные в трудах Е.И. Панкова, Д.А. Соловьева (1993), И.А. Лабутиной (2004), В.И. Кравцовой (2005) и были использованы при камеральной дешифровке, в результате котрой были уточнены почвенные карты, карта-схемы засоления, динамики береговой полосы исследуемого региона.

Таблица 6 Полевые ключевые площадки

№ ключевой площадки	Тип почвы	Гранулометрический состав	Степень засоления	Растительность	Рельеф местности
БК-10	лугово-каштановая	легкий суглинок	солонцеватая-солончаковатая	солянково-полынной группировкой с эфемеровой растительностью рост солянки красной повышенно количество надземной массы, высота солянки красной достигает 30-35 см, полынь таврическая имеет высоту 20-25 см, общий фон солянково-полынные представители	выраженное блюдцеобразное микропонижение
М-14	солончак типичный	средне-сугли-нистый	высокая стадия засоления	однолетние солянки в сочетании с полынью, присутствует полынь 20-25% выбитость высокая
135	аллювиально-луговые	-//-	-//-	эфемероидная растительность местами полынь и редко солянки	Равнинный застойный
139	осушенный участок морского дна граничит со слаборазвитыми лугово-остепняющимися почвами	-//-	-//-	полынные группировки образуют моновидовые сообщества	Равнинный с микроповышениями
203	солончак бугристый в сочетании с пухлым	легкий суглинок	очень сильное	выбитая, редко солянки, кермек однолетний, кустарник	Бугристый с высотою 30-50 см., неравномерное расположение

4.4. Динамика береговой линии. По материалам дешифрирования разновременных снимков составлена серия векторных карт прибрежной полосы на изучаемом участке (рис. 9). Сопоставительный анализ карт береговой линии позволил выявить изменения за определённый интервал времени, которые отображают динамику береговых процессов 1978-2007 гг.

Рис. 9 Карта-схема трасгрессивно-регрессивных колебаний Каспийского моря в период с 1978 по 2007 гг.

Усиление абразионной активности на некоторых аккумулятивных формах наблюдается значительное отступление берега в северной и южной частях на 1-2 км, а в центре Кизлярского залива, берег отступил более чем на 10 км. Значительное сокращение площадей луговых и лугово-болотных почв, с погружением которых появились болота и плавни.

Относительно космоснимков 2000 и 2007 гг., можно отметить, о незначительном изменении и небольшой регрессии моря, в результате которой расширились площади водной растительности всего побережья Кизлярского залива. По всей протяженности береговой линии наблюдается высвобождение суши от воды, иллюстрируя понижение уровня морской воды. 4.5. Сравнительная оценка почвенных карт, составленных с применением наземных и космических методов

Сравнительная оценка изданной почвенной карты с космическими снимками (рис. 10) свидетельствуют о более детальном и оперативном изображении почвенного покрова при использовании космических снимков.

Рис. 10 Сравнительная оценка почвенной карты и космоснимка а - космический снимок, б -почвенная карта.

На почвенной карте, составленной с использованием специфики наземного картографирования, выделенные контура отличаются вытянутостью форм и более крупными размерами. На космоснимке выделяются мелкие бесструктурные контуры с неопределенной формой и плавными очертаниями, сочетающиеся с участками мелкопятнистого изображения. В результате дешифрирования почвенные контура объединяются, увеличивается однородность, рисунок их приобретает геометрическую форму, характерную дельтово-аллювиальным равнинам.

Для прогноза предлагается концептуальная карта-схема развития почвенного покрова побережья Кизлярского залива до 2021 года, т.е. на 10 лет. Принципы ее построения исходят из 2-х сценариев (рис. 11):



Рис. 11 Карта-схема прогноза изменений почвенно-ландшафтного состояния прибрежной полосы Северо-Западного Прикаспия

Таблица 7 Легенда

№ п/п	Элементы наземных и морских экосистем	2010 г.
		га	%
1	Береговая акватория Каспия в районе Кизлярского залива	-	-
2	Мезопонижения с затопленными почвами	650	17,1
3	Подводные почвы с водно-болотной растительностью	355	9,0
4	Солончаки луговые под солянковой растительностью в комплексе с солончаками бугристыми в сочетании с пухлыми	1410	30,2
5	Солончаки луговые в комплексе с луговыми под лугово-болотными группировками	154	4,7
6	Луговые почвы сезонно-затопляемые под луговой растительностью	540	13,9
7	Сезонно-затопляемые лугово-болотные почвы микропонижений сводной растительностью	141	3,0
8	Лугово-каштановые под эфемерово-полынной растительностью	601	16,6
9	Болота под водно-болотной растительностью	263	5,8
10	Осушенная территория	10	2,5
	Общая площадь	4111	100,3

1 сценарий - предполагает стабильный уровень Каспия существующего в настоящее время, где отдельные типы почв занимают:

лугово-каштановые - 6,5 тыс.га;

луговые - 14,2 -//-

лугово-болотные - 8,5 -//-

солончаки (луговые) - 6,8 -//-

2 сценарий - предполагает понижение уровня морской воды ежегодно на 3-5 см. В этом случае за 10 лет понижение уровня составит 30-50 см. По картографическим расчетам каждые 10 см понижения уровня морской воды в пределах исследованной территории составляет ? 1 тыс.га осушенных участков морского дна. Из этого расчета к прогнозируемому периоду береговая полоса, т.е. суша региона, расширится до 10,0-12,0 тыс. га. Одновременно произойдет и эволюция почв и их биологических особенностей. Предполагается эволюция лугово-болотных до 50% их площади в луговые с признаками заболачивания. В абсолютных величинах это составит 16,0 тыс. га высвободившихся из под воды земель. Общая тенденция развития почвенного покрова, прогнозируемого по схеме, характеризуется последовательным переходом - заболачивания к олуговению - остепнению. Предполагаемая схема может быть изменена, но принципы сохраняются.

Выводы

1. Для прибрежной полосы Северо-Западного Прикаспия, где почвы подвержены радикальным изменениям под влиянием уровенного режима Каспия, выполнено геоинформационное картографирование и создана база данных, обеспечивающая гарантию долгосрочного использования хранимой информации по основным свойствам почв. Это является основой перевода почвенно-картографической информации из бумажных носителей в электронные и составления констант динамического равновесия.

2. Приоритетное значение имеет разработка влияния грунтового увлажнения и накопления воднорастворимых солей в условиях бессточного равнинного рельефа. Предлагаемая разработка использована в базе данных основных типов почв.

3. Представленная оцифрованная электронная почвенная карта прибрежной полосы Северо-Западного Прикаспия содержит информацию по физическим, химическим и биологическим свойствам отдельных типов почв. Степень соответствия и иерархии разных масштабов при дистанционном зондировании превышает точность более чем в 2 раза по сравнению с точностью полученной оцифровкой бумажных карт. Каждый почвенный контур электронной карты имеет географические координаты, характеризующие их как объект планетарной ориентации.

4. Выявлено закономерное увеличение степени засоления почв с утяжелением гранулометрического состава. Цикличность, создаваемая процессами затопления-иссушения, способствует стабильному гумусонакоплению, тогда как баланс солей подвергается сезонному засолению рассолению в пределах верхнего полуметрового слоя. Установлено, что уменьшение количества токсичных солей в зимний и весенний периоды до концентраций переносимых солеустойчивыми растениями характерно для разновидностей засоленных почв с содержанием солей < 2,0%, при средне- тяжелосуглинистом составе.

5. Разработаны научные и прикладные основы применения географической информационной системы для определения характера и типов засоления почв и выявления глубин с градацией содержания гумуса, питательных веществ, обменного натрия и надземной фитомассы. Составлена карта по степени засоления и определены различия в содержании ионов Сl, SO4 в зависимости от гранулометрического состава.

6. Разработана методическая основа работы, состоящая в закладке геоморфологических профилей с дифференциацией компонентов экосистем на стабильные и не стабильные. Ключевые площадки описаны по маршрутам с дешифровкой данных космоснимков в полевых условиях. На площадках расположенных в прилегающей части к Северо-Западному Прикаспию определены разновозрастные дельтово-аллювиальные формы рельефа, типы почв и географические их координаты. Выделены дешифровочные показатели космоснимков по лугово-каштановым, луговым почвам и солончакам типичным.

7. Анализ и сопоставление космоснимков за 1978, 1987, 2000, 2007 годы позволили определить формы контуров, динамику границеобразования береговой линии и ареалов таксономических единиц почв разного уровня. Для карты береговой полосы представлена легенда почв с дифференциацией трансгрессивной и регрессивной стадии уровенного режима Каспия.

Рекомендации производству

1. Природоохранным и проектирующим учреждениям представлена электронная база данных, созданного почвенного мониторинга для оценки прогноза формирующихся изменений в продуктивности засоленных почв подверженных затоплению в сезонном, годовом, многолетнем аспектах.

2. Подготовлены предложения о создании особо охраняемых природных территорий (ООПТ) в прибрежной полосе, позволяющие распознавать отклики в поведении почв и почвенных образований на затопление, подтопление, иссушение.

3. Представлена образовательная программа с дифференцированной базой данных для послевузовского обучения по интегрированной информационной системе. В ней объединены картографические модели почв побережья и сценарии развития почвообразовательных процессов, на локальном и региональном уровнях.

Список опубликованных работ

1. Биарсланов А.Б., Желновакова В.А., Мурсалова П.А. О сезонном распределении и миграции солей в засоленных почвах Терско-Кумской низменности // Труды международной научной конференции «Современные проблемы адаптации и биоразнообразия». Махачкала, 2006. С. 110-112.

2. Биарсланов А.Б., Пайзулаева Р.М. О географических информационных системах в картографии почв и аридных ландшафтов // Труды международной научной конференции «Современные проблемы адаптации и биоразнообразия». Махачкала, 2006. С. 114-115.

3. Биарсланов А.Б. О принципах применения географических информационных систем в картографических исследованиях засоленных почв // Материалы Всероссийской научной конференции «Почвы аридных регионов, их динамика и продуктивность в условиях опустынивания». Москва, 2007. С. 39-41.

4. Биарсланов А.Б. Особенности составления электронной базы данных по составу и свойствам почв с использованием картографической информации // Материалы всероссийской научной конференции «Почвенные и растительные ресурсы южных регионов России, их оценка и управление с применением информационных технологий». Махачкала, 2008. С. 30-34.

5. Биарсланов А.Б. Особенности картографии почв, подверженных опустыниванию. Материалы V съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов-на-Дону, 2008. С. 246.

6. Залибеков З.Г., Баламирзоев М.А., Асгерова Д.Б., Залибекова М.З., Биарсланов А.Б. О структуре вертикальной зональности почв Дагестана // Известия Вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2008. №3. С. 96-100.

7. Залибеков З.Г., Асгерова Д.Б., Биарсланов А.Б. О действующей системе мониторинга почв аридных территорий // Аридные экосистемы, 2009. Т.15. № 4(40). С. 13-21.

8. Биарсланов А.Б., Бийболатова З.Д., Желновакова В.А. Показатели космического изображения почвенного покрова прибрежной полосы Терско-Кумской низменности. Материалы совместной научной сессии ПИБР и ГорБС ДНЦ РАН. Махачкала, 2010. С. 125-128.

9. Биарсланов А.Б., Залибекова М.З. Оценка состояния почвенного покрова прибрежной части Терско-Кумской низменности. Всероссийская научная конференция «Методическое обеспечение мониторинга земель сельскохозяйственного назначения». Москва, 2010. С. 247-250.

10. Залибеков З.Г., Баламирзоев М.А., Биарсланов А.Б. Применение информационных технологий в разработке мероприятий по управлению почвенными ресурсами южных регионов России. Сборник материалов IV Всероссийской научной конференции с международным участием. Томск, 2010. С. 96-100.

11. Залибеков З.Г., Пайзулаева Р.М., Бийболатова З.Д., Залибекова М.З., Биарсланов А.Б. Пространственная изменчивость почв и процессов засоления в прибрежной полосе Терско-Кумской низменности // Почвоведение, 2010. №4. С. 1-13.

12. Асгерова Д.Б., Залибекова М.З., Биарсланов А.Б. Об особенностях полидисперсной системы основных типов почв Западного Прикаспия // Аридные экосистемы, 2011. Т.17. № 4(49). С. 131-137.

Размещено на Allbest.ru

...