Ганжара Геология и ландшафтоведение

14.6.Ландшафты с засол¸нными почвами

Êзасол¸нным почвам относятся солончаки, солонцы, а также зональные каштановые, бурые пустынно-степные, лугово-кашта- новые и другие почвы с повышенным содержанием водорастворимых солей. Засол¸нные почвы формируются в ряде природных

зон — от лесостепной до зоны пустынь.

Источники солей в почвах. Все разнообразие источников солей в почвах можно объединить в семь групп.

1. Горные породы высвобождают соли в процессе выветривания. По данным В.А. Ковды, в мировой океан поступает до 3 млрд. т водорастворимых солей, в бессточные области континентов — до 1 млрд. т солей в год. Особенно много высвобождается солей

из осадочных морских и озерных соленосных отложений.

2. Продукты извержения вулканов, содержащие хлор и серу,

углекислый газ и др.

3. Эоловый перенос солей с морей и океанов, соленых озер,

лагун и др. может составлять от 2 до 20 т/км2.

4. Атмосферные осадки — содержание солей в них колеблет-

ся от 20–30 мг/л до 300–400 мг/л в приморских районах.

5. Грунтовые воды в засушливых районах, как правило, засолены. При выпотном типе водного режима они становятся непосредственным источником засоления. Сезонный приток солей за счет испарения минерализованных грунтовых вод может достигать 500–

1000 т/га (Ковда, 1956).

6. Оросительные и ирригационные почвенно-грунтовые воды часто являются источником вторичного засоления почв при орошении без удовлетворительного дренажа и при подъеме уровня

грунтовых вод.

7. Растительность в аридных районах имеет мощную корневую систему, которая перекачивает соли из более глубоких слоев в

верхние слои почвы.

География соленакопления. Основные площади засоленных почв приурочены к засушливым областям с непромывным, аридным и выпотным типами водного режима. Максимальное соленакопление наблюдается в пустынях (таблица 14.3.), где аккумулируются даже наиболее растворимые соли, минимальное – в лесостепной зоне. В.А. Ковда выделил на территории России 4 крупные провинции современного накопления солей:

– сульфатно-содовая (Окско-Донская, Западно-Сибирская, Амурская, Лено-Вилюйская низменности, Сыртовое Заволжье);

350

14.3. Накопление солей в водах и засоленных почвах различных природных зон (В.А. Ковда, 1946)

Max.* соли, % — Максимальное количество легкорастворимых солей в верхних горизонтах солончаков, %

–хлоридно-сульфатная (южная часть Сыртового Заволжья, Зауралье, Фергана и дельта Амударьи в республиках Средней Азии);

–сульфатно-хлоридная (Туранская и Причерноморская низменности);

–хлоридная (Прикаспийская низменность).

Солончаки — это очень сильно засоленные почвы с поверхности и по всему профилю. Нижний предел содержания водорастворимых солей в солончаках зависит от токсичности солей. При содовом засолении к солончакам относятся почвы с содержанием солей более 0,5–0,6%, при хлоридном — более 0,7–0,8% и при сульфатном — более 1,4%. Верхний предел содержания солей в солончаках варьирует в широком диапазоне — от 1–3% в лесостепной и степной зонах до 8–10% в сухих степях и до 20–30% в

пустынях.

Растительность на солончаках с высокой степенью засоления сильно изрежена и представлена различными видами солянок. Наиболее часто встречаются солерос, сарсазан, биюргун, черный саксаул и др. На солончаках с меньшей концентрацией солей произрастают кермек, астра солончаковая, ячмень короткоостый и др. Растительность солончаков характеризуется повышенной зольностью: у ксерофитных полыней она достигает 10–20%, а у мясистых солянок — 40–55%. В золе солянок преобладают хлор, сера и натрий.

351

14.7. Ландшафты переменно-влажных ксерофитно-лесных и саванных субтропических и тропических областей

(Ôîòî 14.83, 14.84)

Переменно-влажные ксерофитно-лесные и саванные субтропи- ческие и тропические области распространены за пределами России на всех континентах, в том числе в республиках Закавказья и в Крыму. В России ксерофитно-лесные субтропические ландшафты занимают небольшие площади на Северном Кавказе.

Климат. Эти ландшафты приурочены к областям со средиземноморским типом климата, для которого характерно сухое жаркое лето и влажная теплая зима с очень непродолжительным снеговым покровом или совсем без него. Сумма активных температур составляет более 4000 îС. Количество осадков 220–600 мм. КУ — 0,4–0,6.

Сухие тропические редколесья формируются в регионах с продолжительностью сухого сезона 6–7 мес. и годовой суммой осадков

800–1200 мм. КУ во влажный сезон — 0,6–0,8, в сухой — 0,3–0,4. Растительность представлена полынно-эфемерово-злаковыми

ассоциациями и зарослями колючих кустарников. Сухие леса, представлены дубом, грабом, грецким орехом, можжевельником, миндалем и др. Количество опада составляет от 5 до 10 т/га, в его

составе много оснований и азота.

Литогенная основа. Рельеф низкогорный и среднегорный, иногда равнинный. Почвообразующие породы представлены пролювиальными, элювиально-делювиальными, аллювиальными отложениями, разнообразными по минералогическому и гранулометрическому составу. Преобладающая часть почвообразующих пород содер-

жит карбонаты.

Почвенный покров представлен коричневыми, серо-коричне- выми, ч¸рными монтмориллонитовыми слитыми почвами (вертисолями), а также красными и красно-бурыми почвами. Содержание гумуса 2–4 %, реакция среды нейтральная и слабощелочная, в средней или нижней части профиля содержатся карбонаты. Вертисоли — это темноцветные глинистые (преимущественно монтмориллонитовые) насыщенные слитые почвы переменно влажных тропиков и субтропиков.

Коричневые и серо-коричневые почвы используются под многие культуры, в основном при орошении. Широко распространены

352

виноградники, плантации цитрусовых, кофе, другие плодовые культуры. Орошение, противоэрозионные мероприятия и удобрение занимают ведущее место в системах земледелия на этих почвах.

Вертисоли — плодородные почвы. Их используют под зерновые, хлопчатник, сахарный тростник и другие культуры.

Красные и красно-бурые почвы используются как пастбища. На освоенных почвах выращивают арахис, кукурузу, хлопчатник. Они в сильной степени подвержены процессам эрозии и антропогенному опустыниванию.

14.8.Ландшафты влажных лесных субтропических

èтропических областей

Такие ландшафты распространены на всех континентах. Климат влажный и теплый. Количество осадков составляет

более 1500–2000 мм в год. Сумма активных температур — более 4000–8000 îС. КУ 7–8 мес. в году составляет 1–2, а в остальные — не опускается ниже 0,6. Температура почвы в зимние месяцы не

íèæå 8–10 îÑ.

Растительность. Тропические и влажные субтропические леса характеризуются большой емкостью биологического круговорота веществ, большим видовым разнообразием, многоярусностью. Количество ежегодного опада — 20–25 т/га. В составе опада 700–

1000 кг/га зольных элементов и азота.

Литогенная основа характеризуется феррсиаллитными и аллитными корами выветривания, бедными основаниями, обогащенными полуторными оксидами и глинистыми минералами каолинитгалуазитовой группы, в условиях хорошего дренажа. Рельеф рав-

нинный, низко- и среднегорный.

Ферраллитизация — стадия выветривания массивных пород или наносов, сопровождающаяся распадом большей части первич- ных минералов (за исключением кварца) и образованием вторич- ных минералов группы каолинита и галуазита с низким отношением SiO2/Al2O3 (меньше 2). Продукты выветривания — Ca, Mg, K, Na и значительная часть SiO2 — выносятся за пределы коры выветривания, а гидраты оксидов железа и алюминия в окислительной среде, обедненной органическим веществом, малоподвижны и накапливаются в больших количествах (40–60% и более). Гидроксиды железа накапливаются в форме гетита и гематита и прокрашивают массу почвы в охристо-желтый или красный цвет.

353

Феррсиаллитизация — стадия, предшествующая ферраллитизации. Отношение SiO2/Al2O3 равно 2–3.

Почвенный покров представлен фульватно-ферралитными почвами включающими: красные, красно-ж¸лтые, ж¸лтые ферраллитные тропические, а также субтропические красноз¸мы и желтоз¸мы.

Окраска почв зависит от характера почвообразующих пород. На основных породах почвы темно-красного цвета и хорошо оструктурены, на кислых породах — красно-желтые с менее выраженной структурой. Иногда при недостатке оснований во влажных субтропиках и тропиках может проявляться процесс оподзоливания, вызывающий элювиально-иллювиальную дифференциацию по- чвенного профиля.

Содержание гумуса в верхней части гумусового слоя может достигать 10%, на глубине 10–15 см — 2–3%. В пахотном слое освоенных почв содержание гумуса — 2,5–3,0%. В составе гумуса преобладают фульвокислоты. Отношение Сгк: Сфк — 0,5–0,6. ЕКО — 10– 15 мг-экв/100 г. В составе поглощенных катионов преобладают Al3+ è H+. Реакция среды кислая (рНÊÑ1 4-5). В валовом составе почв преобладают оксиды железа и алюминия, в почвах с красной окрас-

кой, и оксиды кремния — в почвах с желтой окраской.

Особенности сельскохозяйственного использования. Природные условия влажных тропических и субтропических областей позволяют выращивать большой перечень сельскохозяйственных культур и получать äâà-òðè урожая в год. Здесь выращивают сахарный тростник, кукурузу, рис, цитрусовые, эфиромасличные, наиболее ценные сорта чая и другие культуры.

Основные мероприятия: борьба с эрозией, внесение органических и минеральных удобрений, известкование, мероприятия, направленные на снижение почвоутомления при монокультуре.

354

Глава 15. Динамика и устойчивость ландшафтов

15.1. Динамика ландшафтов

Динамика — это процесс движения, изменения, развития состояний ландшафта в пространстве и времени под влиянием внешних или внутренних факторов.

Ландшафты постоянно меняются. Любые ландшафты в своей структуре и функционировании изменяется адаптивно, т.е. подстраивается к новым условиям. Часто при адаптации к разным условиям одна и та же геосистема может быть представлена различными вариантами своей вертикальной и горизонтальной структуры, т. е. система меняет свои состояния без коренной перестройки структуры.

Состояние природной биогеосистемы — это определенный тип ее структуры и функционирования, ограниченный некоторым отрезком времени.

Состояние определяется соотношением параметров структуры, и функционирования в какие-либо промежутки времени, в течение которого конкретные воздействия на входе (солнечная радиация, осадки) трансформируются в определенные функции (сток, прирост фитомассы) на выходе.

Причинами смены состояний могут быть:

–внутренние (противоречия природных компонентов, вступление во взаимодействие и вызывающие саморазвитие);

–внешние (энергия солнца, сезонный ход, общая циркуляция атмосферы, эндогенные проявления).

Различают 2 группы состояний:

1. Внутригодовые (внутрисуточные, суточные, погодные, эн- догенно-погодные, внутрисезонные, сезонные, годовые). Все эти процессы характеризуются как обратимыми процессами, так и необратимыми изменениями свойств компонентов и морфологических частей. Обратимый процесс — это процесс, повторяемый во времени в строго определенной последовательности (практически ни-

когда не бывает полной обратимости).

2. Многолетние состояния, возникают при направленном развитии под воздействием внутренних и внешних процессов, характеризуется необратимыми изменениями компонентов и морфологи- ческих частей при обратимости процессов. Многолетние состояния

355

включает фазы и подфазы. Многолетние состояния часто связыва-

ют с климатическими циклами, но прямой связи нет.

Общие свойства состояний.

1.Каждое состояние определяет качество комплекса (ПТК), при неизменности инвариантной структуры. Инвариантная структура — это структура, при которой сохраняется направленность развития комплекса и основные свойства ландшафтной структуры. Глубина качественных изменений комплекса зависит от таксономического ранга состояний.

2.Различные состояния одного ПТК отличаются по набору компонентов и качеству процессов.

3.Смена состояния ПТК происходит не мгновенно, а занимает более или менее длительный отрезок времени. Например, изменения состояния погоды происходит за 1–3 часа. Мгновенными сменами состояний являются катастрофические явления. Чаще всего смена состояний происходит в связи с изменениями атмосферных условий.

4.Состояния ПТК складываются из состояний различных ярусов. Свойства новых состояний зависит от: причины, вызвавшей смену состояния; предыдущих состояний; свойств самого ПТК.

5.Каждое состояние индивидуально и неповторимо.

6.Смена состояний практически никогда не совпадают с началом суток, месяца, года, следовательно, для четкого выделения момента смены состояний среднесуточных показателей недостаточно.

7.Не существует строго фиксированных длительностей состояний, но в таксономической системе каждый следующий ранг не может быть по длительности больше вышестоящего.

8.Различия между соседними состояниями одного ПТК зависят от ранга состояний. Различия состояний у соседних комплексов зависит от их свойств. В одно и то же время одинаковые состояния бывают у ПТК одного вида.

9.Состояние ландшафта характеризуется, прежде всего, по доминантным единицам.

10.Таксономическая система состояний определяется закономерностями наступления причины смены состояний:

– движение Земли вокруг своей оси — смена дня и ночи — суточные состояния;

– общая циркуляция атмосферы — смена погодных состояний — погодные состояния.

11.Каждый ПТК в каждый момент времени находится одновременно во всех таксономических единицах состояний.

356

Внутрисуточные состояния. Утренние, дневные, вечерние, ночные. Это минимум, так как за это время входящие воздействия не успевают затронуть все компоненты ПТК.

Длительность внутрисуточных состояний определяется зональ-

ностью (широта) и сезонностью (весна, лето, осень, зима). Суточные состояния. Суточные состояния связаны с посто-

янной скоростью вращения Земли вокруг своей оси. Суточные состояния зависят от внутрисуточных состояний и сезона. Суточные состояния могут идти от 0,5 суток до 10 дней, но чаще 1–3 дня. Каждый тип погоды характеризуется температурой, влажностью

воздуха, наличием или отсутствием осадков, скоростью ветра.

Внутрисезонные и сезонные состояния. В каждый сезон выделяется по 2 фазы годового цикла. Например: с конца мая до поздней весны (оттаивание почвы, максимальная активность флювиальных гидротермических процессов и т.п.); конец мая — середина июня I летняя фаза (устанавливается положительная температура воздуха); середина июня — конец июля II летняя фаза (прогревается почва, максимальный рост растительности); III фаза позднелетняя — конец июля — конец августа. I осенняя фаза — конец августа — начало октября.

Число подсезонных состояний меняется от года к году — от 2

äî 8 (9).

Годовые состояния. Годовые состояния складываются из сезонных состояний и от года к году они неодинаковы. Многолет-

ние состояния наступают вследствие необратимости изменения.

Образование нового ландшафта. ПТК может возникать за счет: накопления новых отложений; изменения климата; изменения литогенной основы. Образование нового ландшафта включает 3

фазы, описание которых для подзоны южной тайги приведено ниже. 1. Фаза зарождения — приспособление биоты к геоме, без

обратного воздействия, которое возможно только в конце периода (длительность 20–50 лет).

1.1— нулевая фаза — почвы и растительности нет.

1.2— ранняя — пионерная растительность, почва слаборазви-

òàÿ.

1.3— средняя — луговая растительность, соответствие эдафотопу, сверху прокрашенный гумусом слой (псевдодерновые почвы).

1.4— поздняя — всходы или молодые деревья, под ними фор-

мируются скрыто подзолистые почвы.

2. Фаза устойчивого существования и медленного развития. Все компоненты комплекса в равновесии, ощутимое обратное

357

воздействие биоты на геому (почвообразование) — климакс (длительность несколько сотен лет). Сформированы зрелые дерновоподзолистые почвы

2.1— хорошо выраженные леса.

2.2— спелые леса.

2.3— переспелые леса.

3. Фаза смены одного ПТК другим — распад старых связей, зарождение новых, черты старого комплекса еще хорошо выражены, идет перестройка геомы (длительность от несколько часов до сотни лет).

3.1 появление гидроморфности, формирование дерново-подзоли- стых глеевых почв, развитие влаголюбивой растительности.

Различают несколько видов ландшафтной динамики:

1. Динамика функционирования или природных ритмов. Ритмика природной геосистемы — это повторяемость в определенной последовательности различных ее состояний, отличающихся спецификой структуры и функционирования. Эти состояния периодически повторяются, т.е. ритмика геосистемы — обратимые изменения. Существует иерархия динамических состояний природных геосистем: многовековые, вековые, 30-летние, 11-ëåò- ние, квазидвухлетние, годичные, сезонные, подсезонные, синопти- ческие, суточные. Ландшафтные ритмы накладываются друг на

друга.

2. Динамика ландшафтных трендов (развития и эволюцион-

ного развития).

Ландшафтный тренд — это современные направленные изменения природной геосистемы. Тренд — есть реакция системы на изменения внешней среды (климатические, неотектонические, гидрологические) или следствие спонтанного развития геосистемы. Тренд — современный срез ландшафтной эволюции, ее современное звено. Динамика развития это циклы и необратимые изменения, связанные с циклами. Например, зарождение оврага с промоины и развитие его до балки. Динамика эволюционного развития это постепенное необратимое направленное изменение ландшафта, связанное с длительными изменениями во внешней среде. Напри-

мер, заболачивание, засоление, опустынивание.

3. Динамика природных катастроф или революционная динамика.

К природным катастрофам относятся лавины, сели, обвалы, ураганы, извержения вулканов, наводнения, лесные пожары и т.п. Ди-

358

намика природных катастроф происходит в сравнительно сжатые отрезки времени и влечет за собой разрушение или полное уничтожение биоты и почвенного покрова, некоторые изменения литогенной основы.

4. Динамика восстановительной сукцессии.

После природной катастрофы ландшафт в течение нескольких десятков и даже сотен лет восстанавливает свою вертикальную и горизонтальную структуру. Этот процесс называется восстановительной сукцессией (пример отрицательной обратной связи), а пе-

риод, в течение которого он длится - периодом релаксации. Ландшафтная сукцессия — стадийные изменения природной геосис-

темы, возникающие вследствие природных или антропогенных на-

рушений и направленные на ее восстановление, приведение ее в относительно устойчивое (климаксное) состояние. Характерное время природной геосистемы — время, необходимое для про-

хождения геосистемой серии состояний с возвратом к условно ис-

ходному состоянию.

5. Антропогенная динамика геосистем.

Такая динамика обусловлена хозяйственной нагрузкой на геосистему — ускоренной эрозией и дефляцией почв, вторичным засолением почв на орошаемых участках в аридных условиях, дигрессией пастбищ, вырубкой лесов, заболачиванием подтопленных побережий водохранилищ, опустыниванием, загрязнением среды. Как правило, антропогенная динамика ведет к разрушению геосистем.

Динамика природных ритмов и восстановительных сукцессий являются видами стабилизирующей динамики ландшафта, остальные виды динамики ведут к необратимому качественному изменению или даже разрушению ландшафта. Все виды динамики накладываются друг на друга и характеризуют прошлое, настоящее и будущее ландшафтов.

15.2. Устойчивость ландшафта

Устойчивость ландшафта — это способность ландшафта сохранять свою структуру и функционирование в режиме нормальных природных ритмов в пределах своего структурно-функциональ- ного инварианта и в обстановке изменяющейся внешней среды или под воздействием антропогенных нагрузок.

Устойчивостью природно-антропогенных ландшафтов называют их способность продолжать выполнение производительных,

359