ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 6, с. 654-662
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.45(571.54)
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА СВОЙСТВ ПОЧВ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА В СВЯЗИ С ОПУСТЫНИВАНИЕМ*
© 2004 г. А. И. Куликов1, Ю. В. Абгалдаев2, М. А. Куликов3, В. С. Баженов3, Н. Б. Бадмаев1
1Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
2Бурятское предприятие "ВостсибНИИгипрозем", 670031, Улан-Удэ, Бульвар К. Маркса, 16 3Бурятская государственная сельскохозяйственная академия, 670024, Улан-Удэ, ул. Пушкина, 8
Поступила в редакцию 30.09. 2002 г.
Используется статистический анализ пространственно-временной динамики свойств почв, индуцированной процессами опустынивания. Нарушение гомеостаза почв после освоения целины проявляется в том, что их свойства начинают отличаться от исходных характером статистического распределения, высокой вариабельностью и коррелированностью. Пространственная динамика свойств происходит по одномодальной кривой, максимум которой маркирует ареал черноземов. Разработана шкала и на ее основе проведена оценка опустыненности и экологической напряженности территорий. Предложены двухфакторные модели, описывающие климатические условия опустынивания и динамику свойств почв.
ВВЕДЕНИЕ
Почвенный покров обширных межгорных котловин Байкальского региона в основном составляют каштановые, черноземные почвы и их комбинации с почвами интразонального ряда (пойменно-аллювиальными, луговыми, засоленными, солонцами и др.). В этих котловинах в результате нерегламентированного землепользования широкое распространение получили процессы опустынивания. Согласно Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием [5], под этим явлением следует понимать деградацию земель, происходящую в результате изменения климата и действий человека, а его ареал распространяется на засушливые, полузасушливые и сухие субгумидные области. Из определения явствует, что опустынивание - процесс комплексный, то есть при-родно-антропогенный, когда на глобальные природные процессы накладываются однона-правлено действующие хозяйственные воздействия человека.
На территории Байкальского региона опустынивание включает все известные элементарные процессы, начиная от процессов дефляции и водной эрозии до специфических явлений криогенной деградации растительного и почвенного покровов. Криогенный тип опустынивания - сугубо сибирский феномен. Поэтому понятно, почему он не был включен в известный список БЛО/иКБР
[10].
*
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ,
проект < 01-04-97205.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объекты исследования - каштановые и черноземные почвы, которые формируются в днищах и на склонах котловин. Площадь этих котловин, только в Бурятии - составной части Байкальского региона - равняется 371 тыс. га, это около 1.0% от всей территории республики. Именно на этой территории сосредоточены сельскохозяйственные земли и предприятия, промышленные объекты, почти вся инфраструктура и, тем самым, осуществляется массированный антропогенный прессинг. Сельскохозяйственная освоенность в максимуме достигает 39-47%, а распаханность 14-23%, при средних значениях для всей территории Бурятии соответственно 6.18 и 2.35%. Остальная часть пока еще занята малоосвоенными горно-таежными ландшафтами, в том числе тремя заповедниками (два из них биосферные), двумя государственными национальными парками, а также более 20 заказниками разного статуса.
Для изучения характера временных изменений почвенных свойств привлечены фондовые материалы Бурятского предприятия "ВостсибНИИгипрозем", охватывающие территорию от 50.5° до 54.5° с.ш. при высотных отметках в пределах 460800 м над ур.м.
Анализ климатических факторов изменения свойств почв при опустынивании проведен с использованием данных Забайкальского управления Росгидромета. Анализируемая территория простирается от 49 (Менза) до 57° с.ш. (Чара), а
высотные отметки изменялись от 460 (Сосновка) до 2083 м над ур.м. (Ильчир).
Для свертки информации и количественного анализа использован корреляционно-регрессионный анализ и процедура оценки достоверности различий выборок [3].
Климатический фон опустынивания. Климат - главный двигатель экзогенных процессов, в том числе опустынивания. Среднегодовая температура воздуха (¿ср.год.) на территории Байкальского региона повсеместно отрицательная, изменяется в пределах -0.3 (Бабушкин) --8.7°С (Верхний Ципикан). Годовая сумма атмосферных осадков (г) небольшая, экстремумы составляют 255 (Новоселенгинск) - 724 мм (Намин-га). Величина радиационного баланса (Кб) - основного энергетического ресурса ландшафтов -колеблется в зависимости от высотно-широтных отметок от 838 до 1886 МДж/м2 в год.
Расчеты такого комплексного показателя как радиационный индекс сухости Кб/Ьг (Ьг - теплота парообразования) показывают, что его значение по площади изменяется от 0.63 (Нижний Ингама-кит) до 2.70 (Новоселенгинск).
Если судить по знаку коэффициента корреляции, то видно, что по мере продвижения на север и с ростом высоты местности радиационный баланс, среднегодовая температура воздуха и радиационный индекс сухости по величине уменьшаются, а количество осадков, наоборот, увеличивается (табл. 1). Широта места более значимо влияет на изменение климатических параметров, чем высота. Высотные отметки статистически достоверно влияют только на изменение среднегодовой температуры воздуха.
Радиационный баланс с ростом широты (ф) падает по параболе: Кб = 0.0002 + 1093ф - 11.23ф2. Такой же характер изменения прослеживается для радиационного индекса сухости: К^Ьг = -25.2 + + 1.196ф - 0.013ф2. Количество осадков с высотой (Н возрастает также по квадратичному закону: г = 34.37 - 0.063Н + 0.00007Н2
Незначительный максимум на кривых Кб(ф) и Кб/Ьг(ф) маркирует аномальные по теплообеспе-ченности степные изоляты.
Для практических целей определения выведены более точные двухфакторные модели, описывающие пространственные изменения климатических параметров в функции от широты и высоты: Кб = 6658 - 94.22ф - 0.16Н, К = 0.844 (множественный коэффициент корреляции); ¿сргод = 3.88 - 0.649ф -0.003Н, К = 0.849; Кб/Ьг = = 11.14 - 0.169ф - 0.005Н, К = 0.757; г = -402.7 + + 13.28ф + 0.10Н, К = 0.569. Высокий коэффициент корреляции указывает на статистическую значимость моделей.
Таблица 1. Матрица парных корреляций (пояснения ] тексте)
Показатель Кб ^ср.год Яб г
ф -0.841 -0.645 -0.682 0.378
Н -0.293 -0.594 -0.388 0.524
Яб 0.557 0.800 -0.555
^ср.год 0.651 -0.477
Яв/Ьг -0.880
Опустынивание наблюдается на всех рассмотренных широтах. Однако наиболее благоприятные условия складываются при радиационном балансе, превышающем 16000 МДж/м2 и значениях К6/Ьг > 2.0, тем самым, в осях Н - ф с координатами < 900 м - < 52° формируется региональное "ядро" опустынивания, где Кб/Ьг > 2.5, а по внешнему кольцу - вторичный ареал (рис. 1). Сдвиг вторичного ареала в правую сторону графика связан с наличием в регионе высокоширотных степных изолятов в таких котловинах, как Баргузинская и Муйско-Куандинская. Песчаные арены, формирующиеся в их днищах, отгороженность от влаго-несущих воздушных масс высоким горным обрамлением создают своеобразный котловинный резко континентальный, засушливый климат, а интенсивный хозяйственный прессинг провоцирует развитие процессов опустынивания.
Особое значение для Байкальского региона имеет криогенный тип опустынивания, основным агентом которого является криоэрозия. В контексте статьи под криоэрозией понимается сложный комплекс процессов, связанных с изменением водно-теплового баланса и деградацией или, наоборот, проградацией вечномерзлой толщи под воздействием природных и антропогенных факторов, сопровождающиеся разрушением
Н, м над ур. м 1100
900 700 500
50 51 1
52 53 54 55 56 57 ф, град
2
Рис. 1. Радиационный индекс сухости (Кб/Ьг) в осях высота-широта (Н - ф) и формирование "ядра" (1) и вторичного ареала опустынивания (2).
Гумус, %
3.0 2.5 2.0 1.5
л
я ^
о к
0 0
> 30
я м я
20
+
СЧ
и
10
30%
25
20
15
1961
1975 Годы
1999
Рис. 2. Временные изменения параметров каштановых (к) и черноземных (ч) почв. Параметры: 1 - содержание гумуса, 2 - сумма поглощенных оснований (Са2+ + Mg2+), 3 - содержание частиц <0.01 мм.
почв и растительного покрова и падением плодородия экосистем. Криоэрозия проявляется в виде термокарста, мерзлотного пучения почв, их криогенного растрескивания, криосолифлюкции, криогенной десерпции материала на склонах, криосортировки частиц и др. Явления криоэрозии достаточно хорошо изучены и установлен характер отклика мерзлотных почв и ландшафтов Забайкалья на глобальные изменения [7]. Криогенное опустынивание широко развивается в субгу-мидных мерзлотных степях и лесостепях северной Азии, в частности на мерзлотных луго-во-черноземных почвах и мерзлотных черноземах Забайкалья и Якутии.
Тем самым, криогенное опустынивание является новым специфическим типом, которым было бы целесообразно пополнить типологическую схему РАО/ШБР [10].
Пространственн о-в ременные изменения почв. Опустынивание на широтах Байкальского региона - сквозное природное явление, прослеживающееся, по-видимому, еще с раннего антропогена, так как уже в то время сложился аридный климат и сформировалась благоприятная песчаная субстратная основа. Никогда полностью не затухавшие процессы развеивания песков и других продуктов интенсивно протекающего физического выветривания особенно оживлялись в связи с установлением полей жестких пе-ригляциальных ветров в эпохи плейстоценовых оледенений, которых в Околобайкалье было не менее 3-4-х [1].
Новый виток, на этот раз природно-антропо-генного опустынивания, развернулся при переходе общества на индустриальные способы ведения
земледелия и достиг апогея после целинной эпопеи 50-х годов XX столетия (в Бурятии - это 1954-1959 гг.). Почвы вступили на эволюционный путь глубоких деградационных изменений.
Характер временных изменений свойств разных почв принципиально одинаков. Различие заключается в темпах изменения. Деградация черноземов происходит более быстрыми темпами, чем каштановых почв (рис. 2). Это ни в коем случае нельзя связыват
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.