Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Эдафо - климатические особенности региона 7
1.1. Географическое положение. Границы 7
1.2. Климат : 10
1.3. Гидрология 12
1.4. Геология и геоморфология 14
1.5. Почвы 18
1.6. Уровень Каспийского моря и его колебание 22
1.6. Общие черты растительности 27
Глива 2 Краткий обзор истории исследования флоры и растительности дельты Волги35
Глава 3. Объекты и методика исследований Описание участков ,..;, 44
Глава 4. Анализ современной структуры галофильиой флоры дельты Волги 53
4.1. Эколого-фитоценотическая характеристика луговых сообществ ... 53
4.2. Растительность засоленных местообитаний 59
4.3. Анализ галофильной флоры дельты Волги 60
Глава 5. Динамика растительных сообществ засоленных почв дельты Волги в условиях зарегулированного речного стока 86
5.1. Зависимость фитоценотических изменений от содержания водорастворимых солей в почвах дельты Волги 86
5.2. Разногодичные изменения в развитии исследуемых сообществ 104
5.3. Водно-солевой фактор почв как результат динамики продуктивности растительных сообществ на стационарных участках находящихся в средней части дельты Волги 111
Глава 6. Рациональное использование и охрана луговой растительности 182
6.1. Мероприятия по улучшению сенокосов и пастбищь восточной части дельты реки Волги 186
Выводы 194
Список литературы 196
Приложения 208
- Гидрология
- Эколого-фитоценотическая характеристика луговых сообществ
- Зависимость фитоценотических изменений от содержания водорастворимых солей в почвах дельты Волги
Введение к работе
Актуальность исследования
Изучение динамики растительных сообществ луговых солончаков дельты реки Волга приобрело в настоящее время не только теоретическое но и практическое значение. В результате антропогенного воздействия на преобразование природной среды, под угрозой исчезновения оказались, как отдельные виды растений, так и растительные сообщества, и даже различные экосистемы в целом. Понятие «экосистема» трактуется Тенсли как «...целостная система, включающая не только комплекс организмов, но и комплекс физических факторов, формирующих то, что мы называем окружающей средой» (Tamely, 1935).
В Астраханской области луговые сообщества расположены преимущественно в пойме и дельте реки Волга. Существование травянистых луговых растительных сообществ в дельте Волги, а также флюктуационные и сукцессионные изменения растительности обязаны пойменному гидрологическому режиму. Среди естественных кормовых угодий луга являются главным источником заготовки страховых кормов (сена) и важным резервом укрепления кормовой базы. Зарегулирование стока реки Волга привело к тому, что продуктивность угодий и качественный состав растительного покрова находятся в зависимости прежде всего от режима их затоплений во время половодий и от объема попуска воды в нижний бьеф Волгоградского водохранилища, построенного в 1958 году. Развитие растительности в дельте происходило на фоне уменьшения водного стока р. Волги и понижения уровня Каспийского моря.
Проблема оптимизации природопользования в регионе стала весьма актуальной после того, как в 1977 году был введен в эксплуатацию вододелитель, который вместе с каскадом волжских ГЭС искусственно регулирует в настоящее время сток Нижней Волги.
С 1978 года наблюдается увеличение водного стока реки Волга и повышение уровня Каспийского моря. Эти процессы прервали сложившиеся за этот период тенденции развития растительности. Зарегулирование стока внесло новые аспекты в процессы формирования растительности. Растительные сообщества наиболее четко реагируют на водно-солевой фактор почв. Флора засоленных почв в течении длительного времени обогащалась за счет видов, адаптированных к повышенной минерализации почвенного раствора.
Народнохозяйственное значение естественных фито ценозов не ограничивается их ценностью как кормовых угодий для нужд животноводства. В дельте Волги распространены ценные виды лекарственных растений, например, солодка голая (Glycyrrhisa glabra), служащая сырьем для пищевой и фармацевтической промышленности. Значительные площади заняты фитоценозами с доминированием тростника, где обитает большое количество птиц.
В настоящее время луговая растительность представлена сообществами, формирующимися на засоленных гидроморфных почвах. Для рационального использования галофилъной растительности дельты Волги необходимо знать современное состояние растительного покрова засоленных почв, характер связи растительных сообществ с условиями местообитания, эколого-динамические процессы, происходящие в них под влиянием различных факторов.
Гидрология
Водные пространства на территории Астраханской области занимают 470,7 тыс.га, из них 96% приходится на долю водных источников - рек, ручьев, озер и морей и лишь 4% - непосредственно водоемов - водохранилищ, прудов и каналов различного назначения.
Гидрографическая сеть области представлена наиболее многоводной рекой Волгой с главными рукавами: Ахтуба, Бузан, Болда, Бушма, Камызяк, Старая Волга, Бахтемир и сложной системой многочисленных пойменных и дельтовых протоков и ериков.
Дельта Волги - это аллювиальная равнина с густой сетью сложно разветвленных рукавов, протоков и большим количеством крупных островов, занимающая площадь около 20 тыс.км2. Морской край дельты удален от ее вершины по прямой в восточной части на 105-110 км, в западной - на 115-120 км. Протяженность ее морского края до 200 км. Поверхность дельтовой равнины лежит между горизонталями -22 и -27 м абсолютной высоты. Русла рукавов и протоков врезаны в дельтовые и часто в додельтовые отложения. Ветвление их увеличивается к морскому краю дельты. Нижнюю часть дельты пересекают 279 водотоков с суммарной длиной свыше 4800 км, а на морском крае дельты уже насчитывается 1000 водотоков. В среднем на 1 км береговой полосы морского края дельты насчитывается 5-6 устьев. Протоки и ерики (шириной менее 30 м) являются наиболее многочисленными типами водоемов дельты и образуют ее разветвленную гидрографическую сеть. Между бэровскими буграми весьма часто встречаются зарастающие водоемы - ильмени (Чорбадзе, 1989 г.).
Высокая естественная дренированность дельты усиливается многочисленными искусственными рыбоходными каналами. Годовой объем стока реки Волги у Волгограда равняется в среднем 200-350 км. Работа системы гидроузлов изменила гидрологический режим Нижней Волги. Зарегулирование стока Волги вызвало понижение уровня половодья, уменьшение срока его длительности изменение интенсивности подъема и спада половодья. Средний объем весеннего половодья в период 1959 по1978 гг. снизился с 130 до 110 км , но в последние десятилетия средний объем весеннего половодья составил 129 км3, что составляет объем стока до зарегулирования реки Волги (Приложение 3). Пик половодья достигается на 10-15 дней раньше, хотя весенний подъем начинается в те же сроки (конец апреля, начало мая) или лишь на 2-3 дня раньше (Щучкина, 1996).
Специфической особенностью периода искусственного регулирования водного стока низовий Волги являются высокие зимние и весенние предполоводные уровни воды, вызванные повышенными сбросами из Волгоградского водохранилища. До ввода в действие Волгоградской ГЭС в 1958 году резкого изменения гидрологического режима на Нижней Волге не отмечалось (Маккавеев, 1960 г.)
Уровень залегания фунтовых вод в дельте находится на глубине 1,5-2,0 м. Наибольшие глубины грунтовых вод приурочены к хорошо дренированным прирусловым валам и гривам, где до уровня грунтовых вод может быть 5 метров.
Главной особенностью гидрологии Волги являются мощные разливы полых вод, превращающих дельту в сплошное водное пространство, зависящие, прежде всего от искусственного регулирования водного стока.
Долина нижнего отрезка реки Волги пересекает Прикаспийскую низменность в наиболее пониженном районе Нижневолжского синклинального прогибаэ образовавшегося в начале четвертичного периода (НиколаевД958 г.). Этот прогиб осложнен локальными поднятиями соляыокупольных структур, которые по мнению ряда ученых оказали существенное влияние на конфигурацию Волго-Ахтубинской поймы (ЖуковД945; Ко лбин, 1948). Наряду с солянокупольной тектоникой, конфигурацию долины формировали многократные регрессии и трансгрессии Каспийского моря. Следствием периодической миграции дельты реки является прежде всего четкообразность сужений и расширений долины, наличие так называемых внутренних дельт (Николаев, 1962 г.)
Дно Волго-Ахтубинской поймы и вершины дельты выстлано современным аллювием, мощность которого превышает 20 м. Эти наносы располагаются на древних морских отложениях, периодов трансгрессий Каспийского моря, переслаивающихся речным аллювием периодов регрессий моря. Материнские породы средней и нижней частей дельты реки волги представляют собой сложную вертикальную и горизонтальную мозаику речных, дельтовых и морских отложений (Рачковская, 1951; Николаев, 1958). Аллювий, слагающий восточную часть дельты, маломощный с линзами и прослоями новокаспийских песчаных отложений; залегает он на толще пестрых морских отложений, хвалынских и более древних. Бэровские бугры занимают около 1А площади района. Высота их достигает на севере 12 м. К югу они снижаются настолько, что в приморской полосе слабо выделяются на низкой равнине. Расположение бэровских бугров широтное и субширотное, но не очень правильное и неравномерное. Бугры сосредоточены группами или отстоят далеко друг от друга. Часть бугров размыта. Сложены они горизонтально залегающими или эоловыми песками с уплотненной поверхностью (Доскач, 1979),
Геологическое строение области представлено отложениями палео= зоя, мезозоя и кайнозоя, образующими мощную толщу осадочных пород, залегающих горизонтально. В ряде мест горизонтальное залегание нарушено складками солянокупальной тектоники, в результате которой палеозойские отложения выходят на дневную поверхность (в районе озера Баскунчак).
Это пермские гидрохимические осадки (каменная соль, гипс), перекрытые глинами, песчаниками, мергелями. Мезозойские (триасовые) отложения серых и темных глин слагают гору Большое Богдо.
Меловые отложения (пески, песчаники, глины) в районе озера Баскунчак выходят на дневную поверхность. Отложения кайнозоя представлены палеогеновыми, неогеновыми и антропогеновыми осадками (пески, супеси, глины, суглинки), обнажающимися во многих оврагах по берегам реки Волги.
Самой высокой точкой является гора Большое Богдо - 149,6 м, расположенная на северо-востоке области. Пустынную равнину с северо-запада на юго-восток пересекает Волго-Ахтубинская пойма, обильные водные потоки которой при впадении в Каспийское море образуют
обширную дельту. Дельта Волги сформировалась в результате совместной деятельности реки и моря. Поверхность дельты рассечена большим количеством крупных и мелких водотоков, между которыми формируются равнинные острова различной площади. В свою очередь поверхность островов осложнена повышенными и пониженными участками с сетью густо ветвящихся ериков. К повышенным участкам относятся прирусловые валы; гривистые участки, бэровские бугры.
Эколого-фитоценотическая характеристика луговых сообществ
Большое влияние на формирование экологических условий дельты Волги имеет рельеф, а главное — положение данного участка над
Щ - меженным руслом реки, протоков, влияющих на длительность
затопления, застой и быстрый спад полых вод, а также на глубину залегания грунтовых вод после половодья. В связи с этим целесообразно выделять в дельте три уровня: высокий5 средний, низкий. Принимаемое для пойменных лугов подразделение следует понимать как экологическое. На пойме высокого уровня формируются остёпнённые и сухие луга, на пойме среднего уровня - влажные, сыроватые и сырые
ф) луга, на пойме низкого уровня - болотные луга и болота. На лугах
высокого уровня распространены растения ксерофитной ориентации -солодка голая (Glycyrrhisa glabra), свинорой пальчатый (Cynodon dactylon), коровяк тараканий (Verbascum blattaria) и др. виды. Луга среднего уровня заняты мезофитными растениями — клубнекамышом морским (Bolboschoenus maritimus), алтеем лекарственным (Althaea officinalis), молочаями (Euphorbia) и др. Увлажненные и переувлажненные местообитания заняты лугами низкого уровня с рогозом узколистным (Typha angustifolia), двукисточником тростниковым (Phalaroides arundinacea), ситнягом болотным (Eleocharis palustris) и другими видами гигрофитной ориентации.
В настоящее время на пырейно-ситняговьгх и камышево-разнотравных лугах наблюдается внедрение в эти фитоценозы рудеральных растений. Это свидетельствует об увеличении антропогенной нагрузки на луга дельты и их деградации. В дальнейшем при сохранении этой тенденции может произойти увеличение обилия таких видов, как клоповники (Lepidium), дурнишники (Xanthium), шведки (Suaeda), лебеды татарской (Atriplex tatarica) и др. Это может привести к вытеснению, а иногда просто к выеданию хояйственно-ценных и редких видов.
В дельте Волги достаточны широко представлены солончаки. Щ:: Площади солончаков непостоянны. В настоящее время сохраняется тенденция к их сокращению. Здесь можно встретить солеросы (Salicornia), шведки (Suaeda), прибрежницу прибрежную (Aeluropus pungens), марь красную (Chenopodium rubrum) и другие виды способные произрастать на засоленных почвах. Различают солончаки с поверхностным засолением (максимальное содержание солей в слое 0-30 см) и глубоко профильные (соли по всему .ф; профилю до фунтовых вод) (Кауричев, 1973). При рассмотрении минеральной части находящихся в почвенном растворе веществ их удобно расчленить на анионы и катионы (Возбуцкая, 1968). К числу ионов солей, играющих большую роль в процессах засоления почв, принадлежат: СГ, SO/", НСО3", Na+, Са2+, Mg2+ и в отдельных случаях N03" и К+(Bresler, McNeal, Carter, 1982). На остепненных, сухих, влажных и сыроватых повсеместно преобладает или согосподствует прибрежница солончаковая (ажрек) J грубоватый стелющийся корневищный злак невысокого кормового достоинства. По западным и восточным придельтовым ильменям распространены наиболее сухие (сухостепные) остепненные ажрековые луга. В примеси к прибрежнице здесь встречаются полынь Лерха (Artemisia lerchiana), кермек Гмелина (Limonium gmelinii), верблюжья колючка обыкновенная (Alchagi pseudalchagi), камфоросма Лессинга (Camphorosma lessingiana), « пырей ползучий (Elytrigia repens), житняк сибирский (Agropyron fragile), и ряд других растений степного и лугового характера.
В центральной дельте по подножиям или делювиальным шлейфам бэровских бугров и прирусловым гривам на луговых маломощных солончаковых почвах наиболее широко распространены остепненные ажреково-разнотравные и сухие ажрековые луга. На этих лугах в примеси
Щ: к ажреку обычны астра солончаковая (Tripolium pannonicum), горчак ползучий (Acroptilon repens), ширица белая (Amaranthus albus); реже ажрековым группировкам сопутствуют клубнекамыш морской (Bolboschoenus maritimus), вейник наземный (Calamagrostis epigelos), свинорой пальчатый (Cynodon dactylon) и др.
На сухих ажрековых лугах поймы высокого уровня отмечается постоянная примесь к ажреку пырея ползучего (Elytrigia repens): В то же ф: время здесь обычны и распространены в значительных количествах горчак ползучий (Acroptilon repens), клубнекамыш морской (Bolboschoenus maritimus), тростник обыкновенный (Phragmites australis). Это малоценные в кормовом отношении растения, а горчак ползучий (Acroptilon repens) считается ядовитым для лошадей. Из бобовых изредка встречаются люцерна голубая (Medicago caerulea), астрагал скрученный (Astragalus contortuplicatum), верблюжья колючка обыкновенная (Alchagi pseudalchagi). В небольших количествах и редко в травостое сухих у ажрековых лугов можно наблюдать и многие другие растения представителей местной луговой и сорной растительности. Травостой остепненных и сухих ажрековых солончаковых лугов обычно низок; густота травостоя - 35 - 50% проективной полноты. Основная часть этих лугов используется под пастбища, небольшие площади - под сенокосы. Урожайность - около 6,0 ц/га сена или сухого поедаемого пастбищного корма. Качество корма среднее и ниже среднего (на более сбитых участках). В дельте засоленные луга занимают не только повышенные гривы высокого уровня, но и незначительно, повышенные участки, соответствующие среднему уровню поймы. На них формируются влажные и сыроватые ажрековые луга. По мере продвижения от верховьев дельты к приморью роль влажных и сыроватых солончаковых лугов увеличивается, так как в этом направлении высота прирусловых грив уменьшается, а степень увлажнения возрастает.
Постоянную большую примесь к ажреку на влажных солончаковых лугах составляют пырей ползучий (Elytrigia repens) и клубнекамыш морской (Bolboschoenus maritimus). Постоянно, но в малом количестве встречаются частуха подорожниковая (Alisma plantago - aquatica) и вьюнок полевой (Convolvulus arve-nsis); редко и в небольших количествах - местные луговые травы и сорняки. Влажные и сыроватые ажрековые солончаковатые луга имеют более густой травостой, чем сухие луга того же характера, густота травостоя достигает 60-70% проективной полноты. Высота травостоя по ажреку - до 30 см; отдельные виды возвышаются до 50 см, иногда более. Урожайность около 8,0 ц/га сена или сухого поедаемого пастбищного корма. Небольшие по площади участки этих лугов используются под пастбища и сенокосы.
В западных придельтовых ильменях встречаются камышево / ажрековые солончаковые луга. На них преобладает клубнекамыш морской (Bolboschoenus maritimus). В значительных количествах им сопутствуют пырей ползучий (Elytrigia repens), алтей лекарственный (Althaea officinalis), зубровка душистая (Hierochloe odorata), ситник Жерарда (Juncus gerardii), д од ар идя восточная (Dodartia oriental is). Реже отмечаются здесь тростник обыкновенный (Phragmites australis), вейник наземный (Calamagrostis dub і а), солодка голая (Glycyrrhisa glabra) и др.
Урожайность камышево-ажрековых сенокосов и пастбищ около 10-15,0 ц/га сена, имеющего качество ниже среднего. По данным укосов, на долю камыша морского и других осоковых приходится до 70,0% веса урожая, на долю злаков - около 18,0%, бобовых - 3,0%, разнотравья -9,0%.
Зависимость фитоценотических изменений от содержания водорастворимых солей в почвах дельты Волги
Основой для анализа изменения растительного покрова, состава и концентрации солей в почве дельты, послужили наблюдения на стационарном профиле АГУ, расположенного в восточной части дельты Волги. При изучении природных закономерностей распределения солей в зоне аэрации лугево-еолончаковых почв использовали: отбор почвенных образцов , анализ водной вытяжки, составление графиков, отражающих пространственное распределение количественных показателей содержания отдельных ионов. Эти графики наглядно показывают геохимическую сопряженность каждой точки опробования в исследованном пространстве.
Запасы солей в почвах дельты обусловлены процессами соленакопления в условиях прошлого морского и лугово-солончакового режима засоления и современного глубинного засоления от грунтовых вод (Зимовец, 1970). Существует мнение, что основные запасы солей в почвах Прикаспийской низменности связаны с морскими аккумуляциями (Большаков, 1937; Герасимов, 1951; Силин-Бекчурин, 1960; Саваренский, 1950 и др.). При этом Антипов-Каратаев (Антипов-Каратаев, 1953) допускает возможность подъема солевых растворов от грунтовых вод с глубины 8-9 м от поверхности. Роде (Роде, 1961; 1963; 1953; 1968 гг.) высказал предположение, что накопление солей от грунтовых вод, залегающих на глубине 5-7 м от поверхности, происходит в результате их расхода корневыми системами растений (солянки). Однако дальнейшего развития эта гипотеза в то время не получила и причины, обуславливающие движение и испарение капиллярных растворов от грунтовых вод, оставались окончательно невыясненными. возможности современного внутрипочвенного накопления солей в результате испарения капиллярных растворов от минерализованных грунтовых вод, свидетельствуют работы многих современных ученых, изучающих составы почвенных растворов.
Каспийская низменность на всем протяжении своей геологической истории находилась в геосинклинальной области и почти непрерывно переживала процессы накопления механических и химических осадков. Существенным источником солей являются соли осадочных пород мелового, пермского и третичного возраста, собираемые водами подземного стока, (Ковда, 1941).
Известно, что Прикаспийская низменность в геологически недавнее прошлое (верхнечетвертичное время) была покрыта водами Каспийского моря. По мере отступания моря на обширных пространствах осушавшейся территории, сложенной засоленными морскими осадками, происходило формирование ландшафтов с солончаковой (приморской) стадией почвообразования. Затем, в связи с понижением базиса эрозии, постепенно формировались современные ландшафты полупустыни (Герасимов, 1951).
В настоящее время приморские солончаки, подобные распространенным в Прикаспийской низменности ранее, можно наблюдать в прибрежной полосе современного Каспия (Егоров, 1954). В процессе формирования под влиянием грунтовых вод морского генезиса приморские солончаки унаследовали их химизм.
По данным аналитических исследований луговые солончаки характеризуются наличием гипса и легкорастворимых солей с преобладанием хлоридов и сульфатов натрия, магния и кальция уже в верхних горизонтах профиля. Максимальное содержание солей наблюдается в горизонте 0-25 см. Глубже содержание солей снижается. Полученные данные позволяют укрепиться во мнении, что такой характер солевого профиля связан с восходящим перемещением влаги грунтовых вод, несущей соли к верхним горизонтам почвы, где влага интенсивно потребляется растениями и испаряется, а соли аккумулируются (Пилипенко, Свиридов, 2001).
Нами было проведено сопоставление состава легкорастворимых солей из образцов, взятых в 2001 году с результатами, полученными в 1990 году.
Проведенный анализ продемонстрировал значительное увеличение содержания хлорид-иона. Максимальное значение содержания ионов хлора в 1990 году составляло 8,15 мг/экв на 100 г почвы; а в 2001 достигло 32,5 мг/экв (Рис. 9). Размах колебаний значений остальных ионов был значительно меньше. Вместе с тем, анализ результатов показывает, что наибольшие и средние величины содержания магния, и, особенно, кальция и натрия в водной вытяжке в 2001 году почти в два раза превышают соответствующие величины по данным 1990 года (Свиридов, Пилипенко, 2002; 2003).
Пространственное увеличение суммы солей связано главным образом с увеличением содержания ионов СГ в 4 раза, Са 2+ в 1,7 раза (с 10,0 мг/экв до 17,0 мг/экв), Na+ с 12,4 мг/экв до 24,2 мг/экв, а также незначительным увеличением Mg в 1,4 раза (с 12,3 мг/экв до 17,0 мг/экв) и S042" в 1,2 раза (с 19,3 мг/экв до 23,3 мг/экв) (Рис. 10,11, 12, 13)
Похожие диссертации на Динамика почвенно-растительного покрова засоленных местообитаний дельты Волги
