Прикаспийская низменность — Аридные экосистемы Arid ecosystems

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗНОВРЕМЕННЫХ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗАСОЛЕНИЯ ПОЧВ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА (РЕСПУБЛИКА КАЛМЫКИЯ)

Прокопьева К.О. Использование разновременных космических снимков высокого разрешения для оценки засоления почв солонцового комплекса (Республика Калмыкия) // Аридные экосистемы. 2022. Том 28. № 4 (93). С. 61-74. | PDF

Дистанционная оценка засоления почв природных солонцовых комплексов, которые характеризуются подповерхностным засолением почв, является сложной задачей. Тем не менее, исследования в этой области являются перспективными, так как засоление является ярким лимитирующим фактором, влияющим на произрастание растительности, и таким образом, оно влияет на спектральные характеристики растительности. В данной работе проведен анализ разновременных космических снимков высокого разрешения, который заключался в сопоставлении с детальными наземными данными по засоленности почв с использованием метода главных компонент и множественной линейной регрессии. В качестве данных дистанционного зондирования были использованы снимки с космических аппаратов QuickBird (2007 года) и SuperView-1 (2021 года) с пространственным разрешением 2 м. Наземные исследования проводились в 2011 и 2021 гг. Засоленность почв оценивалась по удельной электропроводности (ЕС) в водной суспензии 1:5. Выяснено, что за 10-летний период на ключевом участке не произошло значительных изменений в засолении почв, однако произошли изменения в состоянии растительности, которые отражены на картах вегетационного индекса NDVI. На основе разновременных космических снимков высокого разрешения были рассчитаны главные компоненты, и сделан вывод, что первые три компоненты объясняют почти 97% всей вариабельности изображения. Модели, построенные с применением множественного линейного регрессионного анализа, хорошо описывают засоление почв (R² модели равен 0.68, 0.77, 0.83 для слоев 0-30, 0-50, 0-100 см, соответственно). Построенные модели, основанные на дистанционных данных, при проверке на контрольной выборке показали хорошую сходимость (R²между предсказанными и реальными значениями ЕС равен 0.70, 0.87, 0.83 для слоев 0-30, 0-50, 0-100 см, соответственно). Предложенные модели будут полезны для оценки засоления почв солонцового комплекса на юге степной зоны по данным космических снимков высокого разрешения.

Ключевые слова: QuickBird, SuperView-1, оценка засоленности почв, солонцовые комплексы, метод главных компонент (МГК), NDVI, Прикаспийская низменность.

DOI: 10.24412/1993-3916-2022-4-61-74

EDN: PTOYDP

ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ФОРМАЦИИ HALOCNEMETA STROBILACEI НА ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

Горяев И.А., Сафронова И.Н. Эколого-фитоценотическая классификация и характеристика формации Halocnemeta strobilacei на Прикаспийской низменности // Аридные экосистемы. 2022. Том 28. № 4 (93). С. 83-90. | PDF

Halocnemeta strobilacei на Прикаспийской низменности в пределах Европейской России представлена 4 классами ассоциаций и 14 ассоциациями. Сарсазановые сообщества отмечены в пустынной и в степной зонах, в которых они отличаются по видовому составу и занимаемой площади. Наиболее распространенными являются ценозы сарсазанового (Halocnemeta strobilacei pura) класса ассоциации. Характерны сообщества двух классов ассоциаций: галофитнополукустарничково-сарсазанового (Halocnemeta strobilacei halosuffruticulosa) и однолетниково-сарсазанового (Halocnemeta strobilacei annuae). Редко встречаются сообщества еще одного класса ассоциаций ‒ злаково-сарсазанового (Halocnemetum strobilacei graminosa). Монодоминантные сарсазанники приурочены к почвам с высоким содержанием ионов хлора (Cl^—). В почвах под бидоминантными ценозами, кроме ионов хлора (Cl^—), высокое содержание имеют ионы натрия (Na⁺) и ионы сульфата (SO₄^2-).

Ключевые слова: сообщества Halocnemeta strobilacei, полукустарнички, однолетники, классификационная схема, Прикаспийская низменность.

DOI: 10.24412/1993-3916-2022-4-83-90

EDN: KHCHJE

ИЗМЕНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ЭКОСИСТЕМ МЕЛИОРИРОВАННЫХ СОЛОНЦОВ НА ПРИЕРГЕНИНСКОЙ РАВНИНЕ В ВЕГЕТАЦИОННЫЙ ПЕРИОД (РЕСПУБЛИКА КАЛМЫКИЯ)

Новикова Н.М., Конюшкова М.В, Уланова С.С., Волкова Н.А., Федорова Н.Л., Бембеева О.Г., Чемидов М.М. Изменение компонентов экосистем мелиорированных солонцов на Приергенинской равнине в вегетационный период (Республика Калмыкия) // Аридные экосистемы. 2022. Том 28. № 3 (92). С. 79-93. | PDF

В вегетационный период 2021 г. в начале мая, конце июня и начале сентября проведены наблюдения за функционированием основных компонентов экосистем, восстанавливающихся после мелиорации на 8 участках IV опытного Аршань-Зельменского стационара, где почти 50 лет назад были прекращены мелиоративные работы, продолжавшиеся 20 лет. В настоящее время почвы относятся к одному типу сильно преобразованных почв – агроземов глубокозасоленных. В почвенном профиле сохранились пахотный (0-45 см) и подпахотный (50-60 см) горизонты. В 2018 г. на большинстве участков в подпахотном горизонте повысилось содержание солей и, в частности, иона хлора. В растительности эти изменения не нашли отражения, продолжается формирование растительных сообществ, характерных для заключительных стадий вторичной сукцессии не для солонцовых, а для светло-каштановых почв. Гидротермические условия 2021 г. в период наблюдения (май-сентябрь) можно оценить как засушливые. Наблюдалось двукратно увеличенное значение средней температуры за каждый месяц. Осадки выпадали каждый месяц за исключением июля. Выпавшие в этот период осадки (176 мм), превысили среднемноголетнюю сумму за эти месяцы 2011-2021 гг. в 1.3 раза, а сумма температур – только на 2°С. Поэтому гидротермические условия вегетационного периода 2021 г. можно оценить как более благоприятные для функционирования компонентов экосистем, чем в прочие годы.

Сопоставление данных, характеризующих солевой профиль почв в вегетационный период показало, что содержание водорастворимых солей (в % на 100 г. почвы) в горизонтах с сентября по май изменилось в диапазоне от –1.42 до +0.36. В разные сроки наблюдений в одних и тех же горизонтах почв отмечались как однонаправленные изменения (только увеличение или только возрастание) содержания солей, так и разнонаправленные. В мае верхние горизонты всех почв, включая и целинные, до глубины 30 см были незасоленными они остались в этой же категории по засолению к сентябрю. В профиле целинных почв засоление начиналось с глубины 30-40 см и усиливалось с глубиной, достигая в горизонте 70-100 см значений сильного засоления (1.1-2%). К концу вегетационного периода в этих горизонтах произошло снижение содержания солей до средней степени (0.5-1%). В почвах, испытавших ранее лесомелиорацию, слабо засоленные в мае нижние горизонты (80-100 см) к осени перешли в категорию не засоленные. В ранее мелиорированных почвах под бывшей пашней, наоборот, прежде незасоленные нижние горизонты перешли в категорию слабо засоленных. Величина изменения засоления почвенных горизонтов имеет высокую достоверную тесноту связи (r=0.89) с ионом хлора.

Растительный покров относительно разреженный, общее проективное покрытие колеблется от 35% до 73%. Средние значения от мая к июню изменялись от 43% до 52% и к сентябрю снизились до 47%. В течение всего года в сообществах доминировали мятлик луковичный (Poa bulbosa) и полынь Лерха (Artemisia lerchiana). На всех участках присутствовал, и на ряде участков, в том числе и на целине, выступал содоминантом ромашник (Tanacetum achilleifolium). В мае аспектировал волоснец (Leymus ramosus), в июне и в сентябре – однолетники Anisantha tectorum и Atriplex tatarica соответственно. Надземная фитомасса большинства растительных сообществ нарастала с весны до осени с 4-5 ц/га до 10-25 ц/га. На отдельных участках, преимущественно ранее лесомелиорированных и некоторых целинных, максимальные значения её были достигнуты в конце июня и к осени снизились за счет существенного снижения фитомассы многолетних злаков. Растительные сообщества по видовому составу и доминированию в течение всего вегетационного периода Artemisia lerchiana и Poa bulbosa были отнесены к пастбищному варианту зональных полукустарничково-тырсиковых (Stipa sareptana) растительных сообществ, характерных для опустыненной степи на каштановых незасоленных и слабозасоленных почвах.

Новизна данного исследования связана с новыми количественными данными изменения характеристик основных компонентов экосистем опустыненных степей в течение вегетационного периода.

Ключевые слова: Прикаспийская низменность, целинные солонцы, мелиорация, орошаемое лесоразведение с поливом, орошаемая пашня, гидротермические условия, вегетационный период, засоление-рассоление почв, видовое богатство, растительные сообщества, надземная фитомасса.

DOI: 10.24412/1993-3916-2022-3-79-93

EDN: JUCRSV

ИЗМЕНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА МЕЛИОРИРОВАННЫХ СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВАХ ПРИЕРГЕНИНСКОЙ РАВНИНЫ ЗА 10 ЛЕТ (РЕСПУБЛИКА КАЛМЫКИЯ)

Новикова Н.М., Волкова Н.А., Уланова С.С., Чемидов М.М. Изменение растительности на мелиорированных солонцовых почвах Приергенинской равнины за 10 лет (Республика Калмыкия) // Аридные экосистемы. 2020. Том 26. № 3 (84). С. 30-39. | PDF

Спустя 10 лет по той же методике в близкие даты в мае повторены наблюдения за ходом естественного восстановления растительности на 9 участках Аршань-Зельменского стационара, где почти 50 лет назад были прекращены мелиоративные работы, продолжавшиеся 20 лет. Сопоставление данных, полученных во время полевых работ за два срока наблюдений (2008 и 2018 гг.), показало, что изменения, внесенные мелиорацией в солевой профиль почв, сохраняются. Все эти почвы относятся к одному типу сильно преобразованных почв – агроземов глубокозасоленных. В почвенном профиле сохранились пахотный (0-45 см) и подпахотный (50-60 см) горизонты, выделенные в описаниях 2008 г., однако в пробах к 2018 г. на большинстве участков в подпахотном горизонте повысилось содержание солей и, в частности, иона хлора. В растительности эти изменения не нашли отражения, продолжается формирование растительных сообществ, характерных для заключительных стадий вторичной сукцессии не для солонцовых, а для светло-каштановых почв. Общее число видов, учтенных на геоботанических площадках, сократилось с 70 до 62. Из списка видов 2008 г. выпала почти половина (35 видов), а к 2018 г. внедрились 27 видов. Это произошло преимущественно в группах многолетних и однолетних травянистых видов растений. Продолжается усыхание и выпадение древесных и кустарниковых видов (Populus аlbum, Quercus robur, Ulmus pumilа, Аcer tаtаricа, Cotinus coggygriа), и только у груши (Pyrus communis) и золотистой смородины (Ribes аureum) отмечено возобновление. Несмотря на уменьшение общего числа учтенных видов, видовое богатство сообществ на всех геоботанических площадках увеличилось в 1.5-2.5 раза. За 10 лет широко распространились характерные виды зональных сообществ: Аrtemisiа lerchiаnа, Tаnаcetum аchilleifolium, Poа bulbosа, Stipа lessingiаnа, Leymus rаmosus, А. аustriаcа, – что способствовало выравниванию видового состава растительных сообществ на всех точках наблюдений и обусловило увеличение сходства видового состава между ними до 56-77% в сравнении с 37-57% в 2008 г. Сходное изменение выявлено и в надземной фитомассе: произошло не только увеличение (среднее значение в 2008 и 2018 гг. составляет 734 и 849 ц/га соответственно), но и некоторое выравнивание ее значений между участками. На целинном солонце, демонстрирующем «фоновые» процессы, сильно засоленные верхние 20 см в 1950 г. оказались к 2008 г. промыты от солей и в 2018 г. остаются незасоленными. Надземная фитомасса оказалась в 2018 г. выше, чем в 2008 г., более чем в 2 раза.

Ключевые слова: Прикаспийская низменность, солонцы, мелиорация, орошаемое лесоразведение с поливом, орошаемая пашня, засоление-рассоление почв, видовое богатство, растительные сообщества, надземная фитомасса.

DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10104