ЭВОЛЮЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ: ОТ «СЕРЫХ» ДО «ЗЕЛЕНЫХ»
Гусев Е.М. Эволюция технологий в земледелии: от «серых» до «зеленых» // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 3-12. | PDF
Рассмотрена эволюция сельскохозяйственных технологий в процессе развития человеческой цивилизации. На ее примере показано, что в XX веке начался новый этап технологии обработки почвы, связанный с переходом от «серых» экстенсивных технологий управления природными ресурсами, жестко ориентированным только на сиюминутную экономическую целесообразность, на нетрадиционные (природоохранные, природоподобные – «nature-based») «green» технологии земледелия. Произошел закономерный переход от стратегии ее развития, основанной на принципе максимума производства энтропии Г. Циглера, к стратегии минимума производства энтропии И. Пригожина, в основе которого лежит рационализация использования доступных ресурсов для такой диссипативной структуры планеты, как человеческая популяция. Фундаментом рационализации служат природоподобные технологии использования человеком природных ресурсов. На примере долговременного биосферного эксперимента развития сельскохозяйственных технологий подтверждено теоретическое обоснование неизбежности «зеленого земледелия». Такой тип земледелия характеризуется более экономичным способом обработки почвы: частичным или полным отказом от отвальной вспашки, отсутствием вертикального перемешивания пахотного слоя, минимальным нарушением почвенного покрова сельскохозяйственными машинами и обязательным мульчированием почвы («no-till» или «mulch tillage») с целью сохранения почвенной влаги и уменьшения эрозии почвы. Система нулевой обработки почвы (не пахать – «no-till»), т.е. отсутствие вмешательства в естественные процессы почвообразования, – это современная система земледелия, при которой почва не обрабатывается, а её поверхность укрывается специально измельчёнными остатками растений – мульчей. Проиллюстрировано, что в настоящее время в различных регионах планеты внедряется технология прямого посева «no-till» и мульчирования, при этом используют мелкое, поверхностное рыхление или даже полный отказ от обработки почвы. Показано, что применение технологий «зеленого земледелия» ведет не только к рационализации использования энергетических и почвенных ресурсов, но и водных, ситуация с которыми становится все более напряженной для человеческой цивилизации.
Ключевые слова: принцип максимума производства энтропии Г. Циглера, принцип минимума производства энтропии И. Пригожина, эволюция технологий земледелия, зеленое земледелие, no-till, мульчирование.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10078
ЛАНДШАФТНЫЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ ДИНАМИКИ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ДИСТАНЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ
Харитонова Т.И., Сурков Н.В. Ландшафтный подход к моделированию динамики влажности почвенно-растительного покрова дистанционными методами // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 13-20. | PDF
В статье рассматриваются дистанционные методы описания внутрисезонной динамики влажности почвенно-растительного покрова. Полевая влажность почвенно-растительного покрова описывается интегральным показателем, который учитывает влагосодержание верхнего горизонта почв (5-10 см), травяной фитомассы и листьев древесно-кустарниковой растительности. Полевая интегральная влажность демонстрирует достоверную связь с нормализованным разностным влажностным индексом (NDWI) с коэффициентом детерминации R2, достигающим значений 0.91 для отдельных классов урочищ. Наиболее значимыми факторами, определяющими потерю влаги за летний период, являются объем фотосинтетически активной фитомассы, потенциальное поступление солнечной радиации за исследуемый период и запас влаги в почве и растительности в начале вегетации. Эти факторы описывают 67% разницы NDWI в период с мая по август 2016 года в лесных участках и 89% в степях. Полученные результаты могут быть использованы для поиска пожароопасных участков в степях и лесах, а также для мониторинга виноградников.
Ключевые слова: Карадагский заповедник, влажность почвенно-растительного покрова, NDWI, семиаридные ландшафты Крыма.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10079
ПОПУЛЯЦИЯ И СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ JUNIPEROUS POLYCARPOS K. KOCH ПОД ВЛИЯНИЕМ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ХОЛОДНОЙ ПУСТЫНЕ ГИМАЛАЕВ (ИНДИЯ)
Сингх А., Самант С.С. Популяция и структура сообществ Juniperous polycarpos K. Koch под влиянием климатических изменений в холодной пустыне Гималаев (Индия) // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 21-32. | PDF
Можжевельник восточный (Juniperus polycarpos K. Koch) – растительный вид Гималайского региона, существование которого находится под самой высокой угрозой исчезновения. Данное исследование предоставляет информацию по мониторингу можжевельниковой популяции и степени его распространения в высотных областях Гималайских гор. В своей работе мы собрали исчерпывающие данные о J. polycarpos, такие как широта распространения, характеристики местообитания, состав, структура, размер популяции, области применения вида и статус многообразия. Его распространение и плотность были максимальными в чистых лесных местообитаниях, в отличие от смешанных. Средневысотная лесная зона (3100-3500 м н.у.м. для сообществ с доминирующим J. polycarpos, 2710-3100 м н.у.м. для смешанных) продемонстрировала подходящие качества для развития можжевельника и достижения им высокой плотности. Встречаемость видов над верхней границей произрастания лесов (4100 м н.у.м.) показывает влияние климатических изменений. В общей сложности в популяции зафиксирован 281 вид растений из 158 родов и 48 семейств: 37.04% – местные, 2.06% – эндемики, 23.87% – эуэндемики, 74.44% – экономически значимые, 20.28% – находящиеся под угрозой. Рекомендуется постоянный мониторинг популяции, подверженной влиянию климатических изменений.
Ключевые слова: структура популяции, разнообразие, исследования климатических изменений, этно-ботанические исследования, местные виды, виды под угрозой исчезновения.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10080
К ВОПРОСУ О ВРЕМЕНИ И ПРИЧИНАХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СОЛОНЦОВОГО ПРОЦЕССА В ПОЧВАХ ПУСТЫННЫХ СТЕПЕЙ ЮГО-ВОСТОКА РУССКОЙ РАВНИНЫ
Борисов А.В., Алексеев А.О. К вопросу о времени и причинах возникновения солонцового процесса в почвах пустынных степей юго-востока Русской равнины// Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 33-425. | PDF
В статье рассмотрены временные рамки и роль антропогенного фактора в возникновении солонцового процесса в почвах пустынно-степной зоны юго-востока Русской равнины. На основании изучения разновозрастных почв, погребенных под курганами эпохи бронзы и средневековья (6200-700 лет назад) в пределах Сальско-Манычской гряды, установлено, что до начала III тыс. до н.э. почвы региона не несли признаков солонцового процесса на макроуровне. Первые солонцы в регионе начали формироваться 4800-4700 лет назад. Их появление хронологически совпало с началом усиления аридизации климата. В этот период пустынные степи стали активно заселяться древними скотоводами, специализирующимися на разведении мелкого рогатого скота, в результате чего резко возросла нагрузка на почвы и экосистемы степи. В статье рассматриваются возможные причинно-следственные связи в системе «климат – хозяйственная модель – солонцовый процесс».
Ключевые слова: пустынно-степная зона, Сальско-Манычская гряда, почвы, солонцовый процесс, курганы, эпоха бронзы, аридизация, скот, выпас.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10081
СОХРАНИВШИЕСЯ УЧАСТКИ СТЕПЕЙ КАК ОСНОВА БУДУЩЕГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРКАСА БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
Тишков А.А., Белоновская Е.А., Золотухин Н.И., Титова С.В., Царевская Н.Г., Чендев Ю.Г. Сохранившиеся участки степей как основа будущего экологического каркаса Белгородской области // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 43-53. | PDF
Белгородская область – регион древнего хозяйственного освоения с наиболее высоким уровнем аграрного использования земель в России и, соответственно, антропогенной трансформации зональной растительности и почв (черноземов). Несмотря на все усилия последних лет в отношении совершенствования территориальной охраны природы в регионе, все категории особо охраняемых территорий составляют только 1.8%, − это один из самых низких показателей в Российской Федерации. Степные участки занимают менее 10% от площади всех охраняемых территорий, т.е. 0.2% площади области, что не может служить основой для сохранения степного биоразнообразия и формирования экологического каркаса региона, где зональный тип растительности − степи. В статье проведен исторический анализ трансформации степей региона, результаты инвентаризации с помощью методов дистанционного зондирования сохранившихся участков степей, оценки потенциала их флоры для развития восстановительной сукцессии, эффективной для сохранения степного биоразнообразия региональной сети особо охраняемых территорий и формирования экологического каркаса. Показано, что выявленные более 700 участков с сохранившейся степной растительностью (около 47 тыс. га) − мелкоконтурные и фрагментированные и расположены на неудобьях и сильно эродированных склонах балок и логов. Без специальных мероприятий они не способны стать основой экологического каркаса. Предложены подходы и методы стимулирования восстановления степей на постагрогенных и техногенных землях региона.
Ключевые слова: степь, лесостепь, луговые, настоящие и меловые степи, Белгородская область, ООПТ, экологический каркас, черноземы, восстановительная сукцессия, сукцессионная система, заповедник «Белогорье», Лебединский горно-обогатительный комбинат.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10082
ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА ФЛОРЫ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ ПОСЛЕ ЗАРЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДНОГО СТОКА Р. ВОЛГИ
Голуб В.Б., Чувашов А.В., Бондарева В.В., Герасимова К.А., Николайчук Л.Ф. Изменения состава флоры Волго-Ахтубинской поймы после зарегулирования водного стока р. Волги // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 54-61. | PDF
Проведены исследования на четырех стационарных трансектах, заложенных в Волго-Ахтубинской пойме Прикаспийской экспедицией Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова в 1954-1955 гг. Трансекты повторно обследовали в 1982 г. и в 2008-2013 гг. Была сделана оценка встречаемости наиболее распространенных видов растений в каждый из трех периодов исследований. Установлено, что на всех трансектах произошла ксерофитизация и рудерализация флоры. Выраженность этих процессов неодинакова на различных отрезках Волго-Ахтубинской поймы. Наиболее ярко они проявляются вблизи Волгоградской гидроэлектростанции и в местах сужения долины. Основными причинами ксерофитизации и рудерализации растительности являются снижение высоты и длительности половодий после зарегулирования водного стока р. Волги, высокая локальная пастбищная и рекреационная нагрузка. В северной части поймы значительные изменения в растительный покров вносят инвазии в естественные фитоценозы адвентивных видов: Fraxinus pennsylvanica, Bidens frondosa, Conyza canadensis, Xanthium strumarium s. l.
Ключевые слова: Нижняя Волга, регулирование водного стока, ксерофитизация растительности, рудерализация флоры.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10083
МЕЛИОРАТИВНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КУСТАРНИКОВЫХ КУЛИС НА АРИДНЫХ ПАСТБИЩАХ ЮГА РОССИИ
Тютюма Н.В., Булахтина Г.К., Кудряшов А.В., Кудряшова Н.И. Мелиоративная эффективность кустарниковых кулис на аридных пастбищах юга России // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 62-68. | PDF
Статья посвящена многолетнему опыту (2008-2018 гг.) по изучению влияния кустарниковых кулис на растительный покров полупустынных деградированных пастбищ. Были исследованы изменения: высоты снежного покрова в зимний период, запаса продуктивной влаги в почве, видового состава и урожайности аридных пастбищ в динамике роста и развития кустарниковых кулис. Опыты проводились по методикам Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации (Павловский, 1973), Всероссийского научно-исследовательского института кормов (Методика …, 2015) и Б.А. Доспехова (1985). В результате было выявлено, что в сравнении с естественным пастбищем без кулис: с увеличением высоты кустарников терескена увеличивалась высота снежного покрова в среднем в 3.5-11 раз в зависимости от величины выпавших осадков; в первые пять лет продуктивный запас влаги в почве увеличился на 7.2-9.1 мм, при достижении высоты кулис более 1 м – на 8.8-24.8 мм; через десять лет на участке с кулисами произошло увеличение в растительной ассоциации численности доминантов на 4 вида; урожайность пастбища с кулисами, начиная с третьего года вегетации терескена, выросла в 1.3-3.9 раз по годам исследования.
Ключевые слова: пастбищные фитоценозы, деградация, опустынивание, кустарниковые кулисы, запас продуктивной влаги.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10084
К ВОПРОСУ О ПОКАЗАТЕЛЕ АССИМИЛЯЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОЧВ КАК СОСТАВНОЙ ЧАСТИ ПАСПОРТА ПОЧВ И АССИМИЛЯЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ЛАНДШАФТОВ
Исмаилов Н.М., Наджафова С.И., Кейсеровская Ф., Гасымова А.С. К вопросу о показателе ассимиляционного потенциала почв как составной части паспорта почв и ассимиляционного потенциала ландшафтов // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 69-75. | PDF
Объектом исследования являются основные типы почв различных биоклиматических ландшафтов Азербайджана. Основными методами исследований явился сравнительно-почвенно-биологический. Впервые проведена оценка среднегодовых объемов ассимиляции углеводородных загрязнений в почвах различных биоклиматических ландшафтных зон Азербайджана. Результаты проведенных исследований показывают возможность и необходимость введения в показатели «Паспорта» почв данных об их ассимиляционном потенциале в отношении того или иного загрязняющего вещества. Предлагаемый подход, основанный на оценке ассимиляционного потенциала почвенных экосистем как составной и неотъемлемой части экокаркаса страны, и включение этих показателей в паспорта почв позволит объективно оценить уровень деградации почвенного покрова как природного капитала и интенсивность его деградации или восстановления, разработать научные основы природопользования с обеспечением минимальных экологических рисков в соответствии с парадигмой устойчивого развития.
Ключевые слова: почва, загрязнение, ассимиляционный потенциал, коэффициент минерализации, паспорт почв, научные основы природопользования.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10085
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА СОСТОЯНИЯ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ ПОЧВ СТЕПЕЙ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ
Дёмкина Т.С. Пространственно-временная динамика состояния микробных сообществ почв степей Волго-Донского междуречья // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 76-83. | PDF
Почвенные микроорганизмы являются неотъемлемой составной частью почвы. Практически все процессы, протекающие в ней, в той или иной степени связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов. Поэтому характеристика микробного сообщества относится к числу важнейших диагностических показателей, отражающих условия почвообразования. Палеопочвы сохраняют ряд свойств с момента погребения и это отражено в соответствующих параметрах их микробного сообщества: в активной биомассе микроорганизмов, эколого-трофической структуре микробного сообщества, индексе олиготрофности и др. Исследованы микробные сообщества разновозрастных почв различных природных районов Волго-Донского междуречья с целью выяснения закономерностей их пространственно-временного изменения в связи с имеющимися условиями почвообразования. Установлено, что характеристика микробных сообществ современных почв сухо- и пустынно-степной зон юго-востока Русской равнины в большей мере отражает специфику местных условий почвообразования. Так, при одной подтиповой принадлежности почвы, находящиеся в различных литолого-геоморфологических и ландшафтных условиях весьма заметно могут отличаться по микробиологическим параметрам. И наоборот, характеристики микробных сообществ различных почвенных типов (подтипов) могут быть достаточно близки, если последние приурочены к сходным элементам рельефа, почвообразующим породам, уровням залегания грунтовых вод. Состояние микробных сообществ в тот или иной исторический период в значительной мере определяется закономерностями эволюции конкретного почвенного ареала (ландшафта) и вековой изменчивостью биоклиматических условий. В связи с этим возникает местная специфика в динамике состояния микробных сообществ и их структурно-функциональной организации.
Ключевые слова: степь, разновозрастные каштановые и светло-каштановые почвы, микробные сообщества.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10086
РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ ЮГА ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ
Горохова И.Н., Панкова Е.И., Чурсин И.Н. Разработка методических подходов для оценки состояния орошаемых земель юга европейской части России на основе материалов космической съемки // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 1 (82). С. 84-93. | PDF
В статье изложены основные положения методического подхода к оценке состояния орошаемых земель на юге Европейской части России на основе космической съемки со спутника Landsat-8 и наземных наблюдений. Использованы визуальный и основанный на нем автоматизированный методы дешифрирования орошаемых земель по космическим снимкам, рассмотрена возможность определения по ним показателей, необходимых для наблюдений за состоянием орошаемых земель: 1) площадь орошаемых массивов, 2) площадь многолетней залежи на орошаемых массивах, 3) площадь орошаемых полей под разными сельскохозяйственными культурами, 4) генезис пятнистости орошаемых полей, обусловленных состоянием возделываемых культур и свойствами почв. Выполненная работа является первым шагом к созданию мониторинга орошаемых земель на основе дистанционного зондирования. В статье использованы оптимальный тип и даты съемки материалов космической съемки, разработаны дешифровочные признаки для оценки состояния сельскохозяйственных культур и свойств орошаемых почв, разработана технология автоматизированного дешифрирования космических снимков для выделения пятнистости орошаемых полей на базе алгоритма «деревьев принятия решений».
Ключевые слова: мониторинг, орошаемые земли, показатели состояния, космические снимки, дешифровочные признаки, автоматизированная классификация сельскохозяйственных культур и орошаемых почв.
DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10087