Введение к работе
Благодаря богатым природным ресурсам дельты рек имеют важнейшее экологическое и экономическое значение. Здесь богатейшие ресурсы пастбищных земель, водно-болотные угодья являются естественными нерестилищами для рыб. Но, как переходные от реки к морю природные объекты, дельты обладают большой экологической уязвимостью (Михайлов, 19S6).
Речные дельты аридных регионов недостаточно изучены с точки зрения протекающих процессов почвообразования, и еще менее освещены вопросы, связанные с физическими свойствами почв, зависящими от процессов почвообразования и паводкового режима.
Дельта Волги является одной из самых крупных голоморфных провинций в мире. История развития экосистем дельты Волги связана с колебаниями уровня Каспийского моря, вызывающими динамические изменения в почвенно-растигельном покрове. В сложной дельтовой экосистеме почва является одним из важнейших компонентов функционирования водно-болотных нерестовых угодий, дающих основную часть кормов для животноводства и являющихся местом нереста и нагула ценных пород рыб. Здесь же формируется большая часть первичной продукции водоемов, являющейся основной пищей цепи ихтиофауны. Под влиянием постоянно меняющегося гидрологического режима в течение последних 50 лет трансформировались многие почвенные свойства, в том числе и физические. Трансформации физических свойств почвы незамедлительно сказываются на структуре и продуктивности травостоя, что приводит к перестройке всей экосистемы в целом.
Актуальность исследования. Российская наука обладает определенным приоритетом в исследовании дельтовых территорий (Самойлов, 1952; Михайлов и др., 1986; Коротаев, 1992; Михайлов, 1997; Ковда, 1951; Летунов 1941, 1968; Владыченский, 1953, 1954, 1958; Корнеева, 1958 и др.). Выстраивается научно обоснованная теория закономерностей формирования дельт разного типа. Но реакция дельтовых территорий на естественные и антропогенные изменения стока рек и уровня морей, глобальная роль самих дельт остаются недостаточно ясными. Исследования по состоянию и режимам почвенного покрова, и особенно его физическим свойствам, практически отсутствуют. Между тем почвы определяют биопродуктивность и любые изменения, происходящие в почвенном покрове, незамедлительно сказываются на состоянии и функционировании биоценозов. В этом смысле почвенный покров аридных дельтовых пространств и особенно его физические свойства остаются «белым пятном». Детальные исследования почвенного покрова аридных дельтовых территорий, включающие оценку современного физического состояния почв и характеристику их пространственной вариабельности на настоящий момент практически отсутствуют. Однако экологическая роль физических свойств почвы в меняющихся почвенно-зкологических условиях и возросшего антропогенного пресса является одной из самых значимых. Изменения природной среды Северного Прикаспия, приведшие к значительным сдвигам в дельтовых экосистемах, обусловливают актуальность и необходимость детального обследования современного физического состояния почвенного покрова аридных дельтовых территорий.
Цель и задачи исследования. Цель исследований - изучение физических її водных свойств основных типов почв дельтовых аридных территорий на примере дельты Волги, выявление закономерностей их пространственной вариабельности, как конкретного примера проявления общих законов поименно-дельтового почвообразования в аридных регионах.
Для достижения цели исследования решались следующие задачи:
1. изучение почвенного покрова типичных ландшафтов дельты Волги;
2. изучение и оценка современного физического состояния почв на характерных для волжской дельты ландшафтах, включающих различные геоморфологические объекты и типы почв, в комплексе с условиями их развития;
3. выявление факторов и своеобразия дифференциации почвенного покрова и физических свойств дельтовых ландшафтов в комплексе с растительными ассоциациями и структурой растительного покрова;
4. исследование закономерностей пространственной вариабельности физических свойств в почвенном покрове, почвах и горизонтах типичных ландшафтов волжской дельты;
5. изучение взаимосвязи физических свойств (водопроницаемости, электрического сопротивления, плотности, сопротивления пенетрации и влажности) почвы на буграх Бэра и их зависимости от глубины залегания солевого горизонта;
6. оценка экологической роли физических свойств почв в формировании структуры растительного покрова типичных бугровых ландшафтов дельты
Волги;
7. анализ возможных путей эволюции аридных дельтовых территорий при изменении почвенно-климатических условий (резкая смена водного режима, переувлажнение, остепнение).
Научная новизна. Впервые проведена оценка почвенного покрова дельты Волги на основе комплексного изучения физических и водных свойств почв основных дельтовых ландшафтов; выявлены закономерности пространственной изменчивости физических свойств в пределах конкретного ландшафта в зависимости от геоморфологических и гидрологических условий- Впервые предложены подходы для установления границ переходов между почвенными разностями разной степени засоления и растительными ассоциациями на основе изменчивости физических и водных свойств почвы; дана оценка экологической роли физических свойств почв на фоне специфических почвенно-климатических условий региона; предложен комплексный подход для изучения почвенного покрова с учетом соответствующих растительных ассоциаций, предполагающий использование траншейного и профильного методов. Впервые для аридных дельтовых территорий выявлены закономерности пространственной вариабельности физических свойств в почвенном покрове, почвах и горизонтах, что позволяет оценить современный этап эволюции и предсказать дальнейшие пути трансформации почвенно-растительного покрова при смене почвенно-климатических условий. Впервые показано, что пространственная изменчивость почвенно-физических свойств меняется в зависимости от гидрологии и паводкового режима дельтовых районов, что является основой для оценки и прогноза природного разнообразия.
Совместные исследования почвенно-генетических особенностей комплекса «бурые пустынные почвы - засоленные бурые пустынные - солончаки» и физических свойств (плотность, влажность, водопроницаемость, сопротивление пенетрации, электропроводности почв и почвенных паст) впервые позволили выделить характерные особенности формирования указанного комплекса почв в специфических дельтовых ландшафтах.
Положения, выносимые на защиту:
L Структура почвенного покрова и особенности морфологического строения почв основных ландшафтов дельты Волги.
2. Современное физическое состояние и закономерности пространственной вариабельности физических свойств почв в почвенном покрове, почвах и почвенных горизонтах типичных ландшафтов дельты Волги.
3. Оценка экологической роли физических свойств почвы, определяющих состояние почвенного покрова и условия функционирования дельтовых биоценозов,
4. Возможные пути эволюции почвенного покрова типичных дельтовых ландшафтов при изменении гидрологического режима в зависимости от уровня Каспийского моря.
Практическая значимость. Проведенные исследования позволили оценить физическое состояние и предсказать агрохозяйственный потенциал всей территории волжской дельты. Результаты работы могут быть использованы при оценке почвенного покрова Астраханской области, проведении агротехнических и мелиоративных мероприятий, при интенсификации сельскохозяйственного производства (орошение, дренирование и пр.), т.е. при научно-обоснованном управлении природными ресурсами Астраханской области. В рамках программ UNESCO (2003-2004 и 2005-2006 гг.) основные результаты диссертационного исследования использованы при оценке степени влияния зарегулирования стока реки Волги на пойменные и дельтовые экосистемы. Настоящая работа поддержана грантами РФФИ №№ 03-04-48246а, 06-04-48297 и Ро-собразования № 414Л.1.05. Основные положения диссертации послужили основой для двух монографий. Результаты исследования используются при чтении лекдионных курсов по дисциплинам «Почвы Астраханской области», «Физика почв», «Агроэкологическая оценка почв», «Почвешю-экологический мониторинг» и ряду других для студентов биологического и аграрного факультетов Астраханского государственного университета.
Личный вклад автора. Диссертационная работа основана на свежем экс периментальном полевом и лабораторном материале и анализе литературных данных. Все полевые исследования проводились при непосредственном участии автора. Лабораторные исследования физических свойств почв и обработка результатов проведены непосредственно автором в лабораториях Астраханского государственного университета и кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. Апробация. Основные результаты диссертационного исследования доложены на международных конференциях по проблемам Волжского региона и Северного Прикаспия (Астрахань, 1998, 2002, 2003, 2004, 2005); стран Каспийского бассейна (Иран, 2003); «Россия и Восток» (Астрахань, 2005); «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2005); «Мониторинг экосистем» (Италия, 2003, 2005); «The Science: theory and practice» (Praha, Czechia, 2005); международном экологическом форуме «Сохраним планету Земля» (Санкт-Петербург, 2004); IV съезде Докучаевского общества почвоведов, (Новосибирск, 2004); XII, XIII школах «Экология и почвы», (Пущино, 2003, 2005); Всероссийских научных конференциях «Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов» (Казань, 2003); «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации», (Москва, 2003); «Биосферные функции почвенного покрова», (Пущино, 2005); «Экология речных бассейнов», (Владимир, 2005); «Почвоведение и агрохимия в XXI веке» (СПб, 2006); научной сессии по фундаментальному почвоведению (Москва, 2004) и др.
В целом диссертация доложена на расширенном научном семинаре кафедр ботаники, почвоведения и экологии Астраханского государственного университета (Астрахань, 2006).
Публикации. Всего автором опубликовано 75 работ из них по теме диссертации — 45, в том числе 2 монографии (одна в соавторстве), 10 статей в центральных журналах и 33 публикации в виде материалов и тезисов докладов международных и всероссийских конференций.
Структура работы. Диссертация изложена на 252 страницах текста, содержит 74 рисунка, 15 таблиц и список используемой литературы, включающий 377 источников на русском и иностранных языках. Состоит из введения, 7 глав, выводов и приложения.
Экспедиционные работы проводились автором совместно с преподавателями Астраханского государственного университета д.б.н., проф. В.Н. Пили-пенко, доц. Л.В. Яковлевой, к.с/х.н., С.Н. Переваловым и к.б«н., доц. АЛ. Сальниковым. Автор выражает им глубочайшую признательность и благодарность, а также заведующему кафедрой физики и мелиорации почв МГУ им. М.ВЛомоносова Шсину Е.В. за неоценимую помощь, замечания и пожелания при работе над диссертацией.
