Ландшафтно-экологическая типология пойменных земель Республики Мордовия для оптимизации адаптивного землеустройства и землепользования

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность исследования. В настоящее время основным направлением землепользования является перевод его на законы природы и ландшафтной экологии. Эколого-ландшафтная составляющая землеустройства приобретает огромную роль, так как любое решение по землеустройству, не имеющее научного эколого-ландшафтного обоснования, может привести к необратимым процессам снижения плодородия почв и деградации сельскохозяйственных угодий.

Среди большого разнообразия ландшафтов Мордовии особое положение занимают поймы рек, выделяющиеся плодородными почвами, богатой травянистой растительностью, своеобразным рельефом территории. Трудно переоценить хозяйственное значение пойм. Высокое эффективное и потенциальное плодородие почв пойменных ландшафтов, близость их к городам и селениям исторически определили особую роль пойменных земель в развитии сельского хозяйства всего Мира.

Пойменные почвы в республике Мордовия занимают 158,4 тыс. га, на их долю приходится около 10 % от общей площади сельскохозяйственных угодий, а в структуре пашни - 3,1 %. Обладая высоким плодородием, они представляют значительную ценность для сельскохозяйственного производства.

Пойменные ландшафты имеют важную экологическую роль, являясь местом обитания многих животных и растений, а также выполняют роль геохимических барьеров. Благоприятное сочетание компонентов пойменного ландшафта и его красота, определяют большое рекреационное значение пойм.

Многогранная роль пойм в жизни природы и человеческого общества должна постоянно учитываться при их хозяйственном использовании. Рациональное использование пойм рек невозможно без знания природных особенностей конкретных территорий, процессов происходящих в пойме без точных научных знаний каждого пойменного ландшафта. Однако следует отметить, что степень изученности пойменных почв в настоящее время недостаточна их экологическому и хозяйственному значению.

Актуальность темы определяется научной и производственной необходимостью иметь глубокие и четкие представления о пойменных землях как ценном биосферном образовании, землеустройство которых должно основываться на ландшафтно-экологических принципах.

Целью исследования является ландшафтно-экологическая типология пойменных земель для оптимизации адаптивного землеустройства и землепользования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Систематизировать разнородные фондовые и опубликованные материалы, необходимые для характеристики современного состояния проблемы, и проанализировать существующие представления и достижения в области изучения генезиса, классификации, диагностики, состава, свойств и рационального использования аллювиальных почв пойм речных долин Республики Мордовия.

2. Изучить состав, свойства и экологические функции пойменных земель и выявить закономерности их распространения в ландшафтных зонах смешанных лесов Окско-Донской низменности и широколиственных лесов и лесостепей Приволжской возвышенности.

3. Выделить типовые хозяйства для детальных исследований в различных ландшафтах.

4. Выявить характер изменения морфологических, физических, химических свойств различных генетических типов аллювиальных почв в различных системах землепользования.

5. Дать оценку устойчивости почв пойм к различным видам антропогенных воздействий.

6. Опираясь на результаты выполненных исследований, разработать ландшафтно-экологическую классификацию пойменных земель Республики Мордовия как научную основу для рационального землепользования.

7. Дать рекомендации по рациональному землеустройству и землепользованию и разработать мероприятия по эффективному использованию и охране пойменных земель.

Объектом исследования являются пойменные земли сельскохозяйственного назначения Республики Мордовия.

Предмет исследования - природно-антропогенные процессы, определяющие качественное состояние и характер использования пойменных земель.

Всесторонняя характеристика почвы предполагает применение широкого комплекса методов изучения. В работе применялся сравнительно-географи-ческий, геохимический, картографический, сравнительно-аналитический и экспериментальный методы с последующей математической обработкой ряда полученных материалов.

В целях выявления зональных и внутризональных закономерностей распространения были заложены комплексные поперечные профили в различных ландшафтных зонах: ландшафтах водно-ледниковых равнин смешанных и широколиственных лесов и ландшафтах вторичных моренных и эрозионно-денудационных равнин лесостепей. Изучение велось параллельно на участках различной освоенности - сенокосы, пашня, пастбища, что позволило получить представление о влиянии различных видов землепользования на пойменные почвы. В каждой пойме изучение почв и условий их образования проводилось по поперечным профилям, пересекающим все структурные элементы на типичных отрезках пойм.

Оценка устойчивости почв к техногенным воздействиям проводилась по методике М.А. Глазовской.

В ходе работы было исследовано около 200 почвенных образцов, большая часть которых отобрана автором. Анализ почвенных образцов проводился в Государственном центре агрохимической службы республики Мордовия. Все определения и расчеты проводились в соответствии с Государственными стандартами (ГОСТ) и методиками, принятыми в научных учреждениях соответствующего профиля.

В лабораторных условиях проводились следующие определения и расчеты: содержание гумуса - по Тюрину (ГОСТ 26213-91), гранулометрический состав - методом пипетки в варианте Качинского, гидролитическая кислотность - по Каппену (ГОСТ 26212-91), рН водной и солевой вытяжек - потенциометрически, сумма поглощенных оснований - по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 26107-81), степень насыщенности оснований расчетным методом, содержание тяжелых металлов - методом атомноабсорбционной спектометрии.

Для анализа динамики изменения состояния почвенного покрова пойм, привлекались материалы исследований, выполненные сотрудниками МГУ им. Н.П. Огарева на протяжении последних 30 лет.

Научная новизна:

- впервые дана комплексная сравнительно-географическая и сравнительно-аналитическая характеристика всей совокупности типов аллювиальных почв во взаимосвязи с ландшафтно-экологическими условиями в различных типах ландшафтов Мордовии (в ландшафтах смешанных лесов водно-ледниковых равнин, лесостепей эрозионно-денудационных и вторичных моренных равнин);

- дана оценка экологической устойчивости аллювиальных почв республики Мордовия к воздействию различных антропогенных факторов;

- проведена ландшафтно-экологическая типология пойменных почв Республики Мордовия.

Защищаемые положения:

1. Закономерности распространения и особенности состава и свойств почвенного покрова пойм в контрастных физико-географических зонах смешанных лесов Окско-Донской низменности и лесостепей Приволжской возвышенности.

2. Результаты оценки изменений состава и свойств пойменных земель в различных системах землепользования.

3. Ландшафтно-экологическая типология пойменных земель как природно-генетическая основа организации адаптивного землеустройства и землепользования.

4. Рекомендации по рациональному землеустройству и землепользованию пойменных земель сельскохозяйственного назначения.

Практическая значимость работы:

Установленные особенности и выявленные закономерности пойменных земель позволяют обосновать приемы и методы сохранения почвенного покрова пойм и пойменного ландшафта в целом. Проведенная ландшафтно-эколо-гическая типология пойменных земель служит научной основой организации рационального использования пойменных земель, их кадастровой оценки.

Материалы и результаты исследований могут быть использованы в комитетах по охране окружающей среды, в проектных организациях, кадастровых службах и хозяйствах регионов, расположенных в физико-географических зонах смешанных лесов Окско-Донской низменности и лесостепей Приволжской возвышенности, для составления схем землеустройства.

Отдельные разделы диссертационной работы используются при проведении лекционных и практических курсов: «География почв», «Экология почв», «Экологическое почвоведение», «География России» на географическом факультете Мордовского государственного университета, а также в разработке системы землепользования в отдельных хозяйствах Республики Мордовия.

Апробация и публикация результатов исследований. Основные положения диссертации ежегодно (2004-2008 гг.) обсуждались на кафедре Физической географии и туризма, а также на Международной научно-практической конференции «Проблемы развития регионального социума» (г. Саранск) и на ежегодных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета, Огаревских чтениях, проводимых в Мордовском университете. По теме диссертационного исследования опубликовано 19 работ, в том числе 1 статья в периодическом издании, рекомендованном ВАК.

1. Закономерности распространения и особенности состава и свойств почвенного покрова пойм в контрастных физико-географических зонах смешанных лесов Окско-Донской низменности и лесостепей Приволжской возвышенности

пойменный аллювиальный почва ландшафтный

Основными целями любого разумного общества является адаптация и оптимизация его существования в окружающей среде. Современный этап развития землеустройства базируется на новых теоретических и методологических положениях, отражающих закономерности развития агроландшафтов как единства природных компонентов и организационно-хозяйственных структур. Экологический подход предполагает исследование и выявление связей в экосистемах ландшафтов, учет экологического состояния земель при выборе направлений и видов использования. Сущность экологического подхода означает, что земля и другие природные ресурсы используются с восстановлением и сохранением равновесия в агроландшафтах, как экосистемах, и созданием условий для воспроизводства и саморегуляции ресурсов. Основы ландшафтного подхода заключаются в том, что деятельность человека осуществляется с максимальным учетом разнообразия природных условий территории.

Эколого-ландшафтная составляющая содержания землеустройства особенно приоритетна для сельскохозяйственных предприятий и хозяйств, планирование которых базируется на следующих положениях: агроландшафт должен представлять собой инженерно-обоснованную, целостную, геоэколгически вписанную в окружающую (природную и социально-экономическую) среду, эффективно функционирующую систему сельскохозяйственных угодий, селитебных, мелиоративных, противоэрозионных, природоохранных и особо сохраняемых ландшафтных комплексов.

Большое разнообразие ландшафтных особенностей пойм приводит к формированию различных типов аллювиальных почв. Дифференциация структуры почвенного покрова пойм состав и свойства аллювиальных почв Республики Мордовия обусловлены изменениями геоэкологических условий в контрастных физико-географических зонах смешанных лесов Окско-Донской низменности и лесостепей Приволжской возвышенности. На основе системного анализа изучались состав, свойства и особенности распространения пойменных почв сопряженно с ландшафтно-экологическими условиями. Работы проводились на трех ключевых участках: в ландшафтах водно-ледниковых равнин Окско-Донской низменности (пойма реки Мокша); в ландшафтах вторичных моренных равнин (пойма реки Инсар) и эрозионно-денудационных равнин (пойма реки Сура) Приволжской возвышенности (рис. 1).

Рис. 1. Карта-схема аллювиальных почв Республики Мордовия (составлена автором)

Пойменные земли долинных ландшафтов смешанных лесов Окско-Донской низменности. Ландшафты смешанных лесов Окско-Донской низменности расположены в западной части Республики Мордовия и в виде полос вдаются в область Приволжской возвышенности по правобережью среднего течения реки Мокши и левобережью Алатыря. Неоднократное воздействие процессов оледенения привело к формированию значительной по мощности (30-40 м) толщи четвертичных отложений и пологих форм рельефа. В верхней части разреза широкое распространение имеют аллювиально-флювиогляциальные пески с прослоями глин. Растительность представлена смешанными лесами с преобладанием хвойных пород деревьев, преимущественно сосен. Междуречные пространства сложены дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами легкого гранулометрического состава.

Пологие формы рельефа приводят к формированию широких речных долин. В прирусловой части пойм преобладают аллювиальные дерновые насыщенные и кислые почвы на легких породах. В центральной пойме они сменяются аллювиальными луговыми насыщенными и кислыми почвами на супесчано-суглинистых и суглинистых отложениях, а в притеррасной - аллювиальными болотными слабокислыми. Отличительными признаками группы аллювиальных почв ландшафтов смешанных лесов является более кислая реакция среды, меньшая гумусировнность и насыщенность основаниями профиля, большее содержание фульвокислот в составе гумуса, чем в аналогичных рядах пойменных почв лесостепной зоны. На высоких уровнях дренируемых участков пойм встречаются пойменные луговые почвы с белесым горизонтом. Большое распространение болот в поймах рек данного ландшафта обусловливает значительные площади болотных земель.

Особенности аллювиальных почв ландшафтов смешанных лесов рассмотрены на примере поперечных почвенных профилей, заложенных в левобережной пойме реки Мокша. В прирусловой хорошо дренируемой части поймы формируются автоморфные подтипы аллювиальных дерновых кислых примитивных и слоистых почв легкого гранулометрического состава. Содержание гумуса низкое (1,84 %), реакция среды слабокислая (варьирует по профилю от 5,3 до 6,1), степень насыщенности основаниями 64-76 %.

Слабокислой реакцией среды обладают и гидроморфные аллювиальные почвы центральной поймы. Почвы центральной поймы аллювиальные луговые более гумусированы (содержание гумуса в верхней части до 7 %), однако его количество в нижележащих горизонтах резко сокращается и составляет 1,38-2,93 %. Реакция среды по профилю меняется от слабокислой (рН = 6,4) в верхнем горизонте до нейтральной (рН = 7,5) в нижних горизонтах. Степень насыщенности основаниями составляет 84-94 %.

Для поймы реки Мокши характерна значительная заболоченность. В притеррасной пойме с большим количеством растительности таежных видов на сырых и заболоченных лугах и понижениях центральной поймы широко распространены аллювиальные болотные перегнойно-глеевые, перегнойно-торфяные и аллювиальные болотные торфяные почвы. Все они характеризуются близкой к нейтральной реакцией среды (рН = 6,0-6,6), содержание органического вещества в верхнем горизонте около 6 % и резко снижается с глубиной, сумма поглощенных оснований 30,9-38,5 мг-экв/100 г, а степень насыщенности основаниями составляет 70-99 %. Подобные почвы имеют распространение по долинам рек Сивинь, Вад, левобережью Алатыря и соседствуют с примыкающими к ним водораздельными пространствами, покрытыми хвойно-широколиственными лесами.

Пойменные земли долинных ландшафтов широколиственных лесов и лесостепей Приволжской возвышенности. Аллювиальные почвы лесостепной зоны, сформированные в условиях ландшафтов вторичных моренных и эрозионно-денудационных равнин отличаются по своим свойствам от почв ландшафтов смешанных и широколиственных лесов.

Ландшафты широколиственных лесов и лесостепей вторичных моренных равнин сформировались в краевой части Приволжской возвышенности. В целом по рельефу это возвышенная, волнистая равнина, значительно расчлененная овражной сетью. Почвообразующими породами здесь служат элювиально-делювиальные суглинки, залегающие на глинистых породах юрского и нижнемелового возраста. Растительность на верхних участках склонов представлена широколиственными лесами дубрав с примесью березы, липы, клена, ясеня остролистого, вяза, а на средних и нижних - кустарниковыми и луговыми степями, которые в настоящее время почти полностью распаханы. По характеру растительного покрова степи относятся к северным разнотравным степям с преобладанием злаковых (тимофеевки, ковылей, тонконога) и сложноцветных. Для данных ландшафтов характерна склоновая смена почв от серых лесных на приводораздельных пространствах, до оподзоленных и выщелоченных черноземов на средних и нижних участках склонов.

Речные долины в данных ландшафтах имеют меньшую ширину по сравнению с ландшафтами смешанных лесов Окско-Донской низменности. Аллювиальные почвы, сформированные в условиях вторичных моренных равнин, отличаются более тяжелым гранулометрическим составом. Они обладают нейтральной реакцией среды, высокой степенью насыщенности основаниями и значительным содержанием гумуса. Линия вскипания карбонатов залегает близко к дневной поверхности. На изменение свойств почв центральной Мордовии действует ослабление влияния широколиственно-лесных ландшафтов и усиление влияния степных ландшафтов. Заболоченные участки в пределах выделенных ландшафтов имеют ограниченное распространение.

В юго-восточной части Мордовии распространены ландшафты широколиственных лесов и лесостепей эрозионно-денудационных равнин. Для них характерны максимальные абсолютные отметки на территории Республики Мордовия, сильная эрозионная расчлененность, широкое распространение кремнисто-карбонатных пород верхнемелового и палеогенового возраста. На приводораздельных участках склонах коренные породы перекрыты маломощными элювиальными суглинками с включениями щебня местных пород, на средних и нижних элювиально-делювиальными суглинками. Растительность представлена широколиственными лесами в основном дубравами, значительны площади липняков, ясенников. На придолинных участках склонов распространены кустарниковые и луговые степи. Для структуры почвенного покрова характерна склоновая смена почв от серых лесных на верхних и средних участках склонов, до оподзоленных и выщелоченных черноземов на нижних. Почвы приводораздельных пространств отличаются щебнистостью.

Высокие абсолютные отметки и сильная эрозионная расчлененность способствуют формированию узких речных долин, и только долина реки Суры имеет значительную ширину. Почвенный покров пойме Суры представлен аллювиальными дерновыми насыщенными почвами прирусловой поймы, аллювиальными луговыми центральной поймы и аллювиальными болотными притеррасной части пойм. Выделенные почвы отличаются нейтральной и слабощелочной реакцией среды, значительной насыщенностью основаниями, а также увеличением доли гуминовых кислот в составе гумуса по сравнению с почвами зоны смешанных лесов Окско-Донской равнины.

При сопоставлении аллювиальных почв аналогичных рядов в разных ландшафтных зонах Республики Мордовия при движении с северо-запада на юго-восток выявлены следующие закономерности: наблюдается увеличение содержания гумуса; уменьшение доли фульвокислот в составе гумуса; утяжеление гранулометрического состава; снижение кислотности; увеличение суммы обменных оснований.

2. Результаты оценки изменений состава и свойств пойменных земель в различных системах землепользования

В структуре сельскохозяйственных земель Республики Мордовия пойменные почвы занимают около 10 %, в том числе: в структуре пашни более 3 %, сенокосных угодий - около 75 % и пастбищ - свыше 18 %.

Изучение пойменных почв на участках разного их использования показало, что интенсивность и характер изменений свойств аллювиальных почв зависит от вида землепользования и типа почв. Для оптимизации антропогенной нагрузки на почвы, прогнозирования состояния почвенного покрова на перспективу необходимо глубокое изучение всех изменений, возникающих в почвах при их хозяйственном использовании.

В настоящее время 28 % пойменных земель Республики Мордовия используются в качестве пастбищ. Выпас скота в пределах пойм республики часто носит бессистемный и нерегулируемый характер. Превышается пастбищная нагрузка, не соблюдаются сроки выпаса скота. Это особенно важно в условиях пойменных ландшафтов, где выпас ранней весной и осенью на переувлажненных почвах ведет к серьезным негативным изменениям.

Под влиянием выпаса существенно изменяются физические свойства почв. Характер и динамика изменений зависит не только от интенсивности и продолжительности пастьбы скота, но и от свойств почв (гранулометрического состава, содержание гумуса, влажности почв, наличия дернины и др.).

Результаты проведенных исследований показали, что многолетний бессистемный выпас скота с большим поголовьем стада (высокая нагрузка) на луговых насыщенных почвах тяжелого гранулометрического состава увеличил плотность почвы с 0,8-0,9 до 1,3-1,4 г/см3, в то время, как почвы легкого гранулометрического состава уплотнились незначительно. Следовательно, уплотнение пойменных почв при использовании их для выпаса скота в ландшафтах вторичных моренных и эрозионно-денудационных равнин Приволжской возвышенности, при прочих равных условиях, будет проявляться сильнее по сравнению с аналогичными почвами водно-ледниковых ландшафтов Окско-Донской низменности. Интенсивность уплотнения почв увеличивается при движении от прирусловой части пойм к притеррасной.

Уплотнение почвы тесно связано с уменьшением межагрегатной пористости и увеличением капиллярной. Так, некапиллярная пористость луговых целинных почв под естественной растительностью после выпаса в течении весенне-летне-осеннего периода снизилась в среднем в два раза, что обусловило снижение водопроницаемости почв так же в 1,5-2 раза. Уплотнение почв, снижение водопроницаемости и повышение водоподъемной способности обусловили в ряде случаев переувлажнение пойменных земель.

Выпас скота существенно изменяет структурный состав пойменных почв. При интенсивном выпасе скота, за счет уплотнения почвы приобретают глыбистость, в верхней части профиля их выделяется практически обесструктуренный слой различной мощности, количество агрегатов размером более 10 и менее 0,25 мм резко увеличилось, а коэффициент структурности уменьшился до 0,3. Содержание агрономически ценных агрегатов в гумусовом горизонте составляет 71-84 % против 88-98 % на целине. Значительно уменьшается водопрочность агрегатов.

Не маловажное значение на уплотнение почв оказывают содержание и запасы гумуса. Во всех случаях определения показали, что высокогумусные пойменные луговые почвы меньше подвержены физической деградации. Изреживание травяного покрова, уменьшение мощности и прочности дернины в результате выпаса существенно снижает устойчивость почв и приводит к развитию эрозионных процессов. Имеющая место в поймах рек водная эрозия смывает наиболее гумусированную часть почвенного профиля и усиливает процесс дегумификации.

Изменение физических свойств сопровождается ухудшением геохимических условий. Значительная часть фитомассы, поедаемая животными, исключается из сферы гумификации и в связи с этим нарушается баланс гумуса. Следует отметить, что в качественном составе гумуса отмечается тенденция к увеличению доли фульвокислот.

Помимо выпаса скота, существенные нарушения пойменных земель наблюдаются при их распашке. В настоящее время распаханность пойм Республики Мордовия достигает 24 %. Под пашню освоены преимущественно собственно аллювиальные луговые насыщенные почвы центральных пойм.

Использование пойменных земель под пашню вызывает наиболее быстрые изменения структурного состояния аллювиальных почв. При длительной распашке аллювиальных луговых почв тяжелого гранулометрического состава происходит разрушение агрономически ценной зернистой структуры в пахотном горизонте, образование глыбистости. В пахотном горизонте резко сократилось содержание зернистых агрегатов размером 3-1 мм до 17 % против 42 % в целинных почвах и возросло содержание агрегатов крупнее 10 мм до 54 % против 8 % в целинных. Коэффициент структурности агрегатов снизился до 1,8-1,7 против 5,25 в целинных аналогах. В аллювиальных дерновых слоистых супесчаных почвах увеличилось количество частиц менее 0,25 мм, что способствует распылению верхнего горизонта. Значительно снизился коэффициент водопрочности. На легких почвах появляется тенденция коркообразования, а на тяжелых увеличение глыбистости.

Смена естественной травянистой растительности с мощной корневой системой на овощные и пропашные культуры, распашка, частые проходы тяжелой техники являются основными факторами, отрицательно влияющими на изменение плотности твердой фазы почвы, плотности сложения, порозности, фильтрационных и водно-воздушных свойств пойменных почв. Устойчивость пойменных почв к уплотнению зависит от их сложения, водонасыщенности, степени оглеения и гумусированности, а также интенсивности воздействия сельскохозяйственной техники. В естественном состоянии тяжелые насыщенные высокогумусированные аллювиальные почвы имеют небольшую плотность сложения гумусовых горизонтов - 1,1-1,2 г/см3. При распашке указанных почв происходит увеличение их плотности до 1,3-1,4 г/см3 за счет разрушения агрегатов, распыления пахотного слоя, сокращения доли крупных пор и механического уплотнения почв тяжелой техникой.

Особенно сильное переуплотнение полей происходит осенью после вывоза урожая тяжелой техникой по переувлажненной почве. По нашим данным плотность пахотного слоя в это время составляет 1,47-1,57, уплотнение распространяется до глубины 40-50 см.

Деградация структурного состояния и изменения физических свойств почвы влияют на водно-физические свойства почвы. Уплотнение пахотных горизонтов и уменьшение межагрегатгной пористости явилось причиной уменьшения водопроницаемости пахотных горизонтов в два раза по сравнению с гумусово-аккумулятивными горизонтами целинных почв. Низкая водопроницаемость пахотного горизонта обусловлена его распылением при обработке, а также наличием плотного подпахотного горизонта.

Распашка пойм нарушает естественные исторически сложившиеся взаимосвязи в пойменном ландшафте. В результате деградации почвы теряют способность выполнять свои экологические функции: быть средой обитания растений и животных и обеспечивать существование экологических систем, осуществлять санитарную функцию как естественного экологического барьера и производственную, то есть обеспечивать высокую урожайность сельскохозяйственных культур.

3. Ландшафтно-экологическая типология пойменных земель как природно-генетическая основа организации адаптивного землеустройства и землепользования

Для успешного проведения земельно-кадастровых работ важное значение имеет научно обоснованное районирование территории. Разнообразные природные факторы влияют на качество земель и определяют их хозяйственное использование и ценность. В связи с экологизацией науки в настоящее время большое значение имеет районирование с учетом экологических требований в границах ландшафтных территориальных единиц. Главная цель эколого-ландшафтного районирования - выделить пространственно однородные в эколого-ландшафтном отношении территории, позволяющие количественно и качественно оценить соотношение между деятельностью человека и природой в пространстве, в том числе и использование природных ресурсов. Такое районирование дает возможность сопоставить различные территории, нуждающиеся в природоохранных, почвозащитных и восстановительных мероприятиях или в более рациональном размещении производств.

Основываясь на результатах детальных исследований ландшафтно-экологических особенностей речных пойм республики Мордовия нами была проведена ландшафтно-экологическая типология пойменных земель.

В предложенной классификации пойменных земель высшей единицей является тип. Тип пойменных земель выделяется по ландшафтной зоне, характеризующейся определенным типом растительности. Исходя из того, что территория республики расположена в пределах двух ландшафтных зон выделяются два типа пойменных земель: 1) тип пойменных земель смешанных лесов Окско-Донской низменности, 2) тип пойменных земель широколиственных лесов и лесостепей Приволжской возвышенности.

Внутри типа пойменных земель, в зависимости от макрорельефа, литологической основы, доминирующего типа растительности вмещающих их междуречных пространств, выделяются подтипы пойменных земель. В пределах типа пойменных земель смешанных лесов Окско-Донской низменности выделяется подтип пойменных земель смешанных лесов водно-ледниковых равнин, отличительным признаком которого является наличие аллювиальных кислых почв в сочетании с насыщеными. Тип пойменных земель лесостепей Приволжской возвышенности включает два подтипа: подтип пойменных земель широколиственных лесов и лесостепей вторичных моренных равнин, характеризующийся доминированием аллювиальных насыщенных почв, и подтип пойменных земель широколиственных лесов и лесостепей эрозионно-денудационных равнин, для которого характерно распространение аллювиальных насыщенных почв с пятнистостями карбонатных.

В зависимости от особенностей мезорельефа пойм, слагающих их аллювиальных отложений, видового состава растительности, степени дренированности и увлажнения, характера почвенного покрова в пределах подтипа пойменных земель выделяются ландшафтно-экологические варианты земель. Варианты пойменных земель подробно рассматриваются на конкретных примерах земель внутри каждого подтипа.

Тип пойменных земель смешанных лесов Окско-Донской низменности включает один подтип - пойменные земли смешанных лесов водно-ледниковых равнин. Реки, протекая в условиях равнинного рельефа, образуют широкие долины с хорошо развитыми поймами. Аллювиальные отложения имеют преимущественно легкий механический состав.

По элементам мезо- и микрорельефа, тесно связанным с высотными отметками пойм, литологическому составу аллювиальных отложений, глубине залегания грунтовых вод, степени увлажнения и составу растительности, в пределах подтипа пойменных земель смешанных лесов водно-ледниковых равнин нами были выделены следующие варианты пойменных земель (рис. 2):

- автоморфный вариант песчано-супесчаных кислых и насыщенных пойменных земель высокой прирусловой части пойм (А). Расположен на прирусловых возвышенных участках поймы. Аллювиальных отложений отличаются легким гранулометрическим составом. Грунтовые воды залегания на значительной глубине (2-4 м). Отмечается недостаточная увлажненность почвенного профиля. Затопление паводковыми водами носит кратковременный характер и не превышает 5-7 дней. В структуре почвенного покрова преобладают автоморфные дерновые насыщенные и кислые слоистые примитивные и дерновые слоистые почвы песчаного и супесчаного состава. Данные почвы отличаются кислой реакцией среды, низким содержанием гумуса и обменных оснований, отсутствием признаков оглеения и наличия карбонатов, что обусловливает их низкую эколого-геохимическую устойчивость к кислотным осадкам и тяжелым металлам. Земли выделенного варианта должны исключаться из хозяйственного использования и в целях защиты от эрозии и дефляции подлежат облесению и залужению;

Рис. 2. Карта вариантов пойменных земель ландшафтов водно-ледниковых равнин на территории СХПК «им. Ушакова» Темниковского района

- полугидроморфный вариант супесчано-суглинистых пойменных кислых и насыщенных земель на переходе от прирусловой к центральной части (ПГ). Данный вариант занимает переходное положение от прирусловой к центральной части поймы. Сложен песчано-глинистыми аллювиальными отложениями. Характеризуется периодическим повышенным увлажнением почвенного профиля. Преобладают аллювиально-дерновые супесчаные почвы и аллювиальные луговые слоистые глееватые почвы супесчаного или легкосуглинистого состава. Слабокислая реакция среды и незначительная мощность указывают на среднюю эколого-геохимическую устойчивость земель к кислотным осадкам и поступлению тяжелых металлов. Основные направления хозяйственного использования - культурные сенокосы и пастбища;

- гидроморфный вариант суглинистых кислых и насыщенных пойменных земель средневысотной, наиболее выровненной центральной поймы (Г). Занимает большую часть центральной поймы. Аллювиальные отложения представлены суглинками и глинами с тонкими прослоями мелких песков. Регулярно заливается талыми водами. Отличается повышенным увлажнение почвенного профиля. В структуре почвенного покрова широко распространены аллювиально-луговые слоистые и собственно аллювиальные луговые почвы. В небольших пониженных западинных формах рельефа формируются аллювиальные лугово-болотные почвы. Почвы данного варианта обладают слабокислой реакцией среды, достаточно мощным гумусовым горизонтом (до 40 см) и значительно насыщены основаниями. Данные свойства почв указывают на значительную устойчивость земель к кислотным осадкам и тяжелым металлам. Пойменные земли этого варианта наиболее плодородны, при необходимости их возможно использовать под возделывание овощных и технических культур, при оптимальном соотношении пашни и луга;

- аллювиальный лугово-болотный вариант глинистых земель на переходе от выровненной центральной поймы в пониженное притеррасье (ЛБ). Расположен на переходе от центральной части поймы к пониженной притеррасной. Аллювиальные отложения преимущественно глинистого состава и значительно увлажнены. Характеризуется распространением аллювиальных лугово-болотных и насыщенных почв и заболоченных почв по понижениям рельефа. Слабокислая реакция среды и значительная мощность гумусового горизонта свидетельствуют о средней устойчивости земель к воздействию кислотных осадков и поступлению тяжелых металлов. Излишняя увлажненность почвенного профиля в течении вегетационного периода ограничивает использование этих земель под пашню и пастбища. Земли этого варианта целесообразно использовать под сенокосы, сохранив и улучшив естественные луга и создав культурные сеянные луга;

- вариант пойменных заболоченных земель низкого притеррасья (Б). Данный вариант включает земли расположенные в притеррасной пойме. Аллювиальные отложения представлены заторфованными глинами и торфами. Территория отличается длительным затоплением (более 30 дней) паводковыми водами и близким (менее 1 метра) залеганием уровня грунтовых вод. Это приводит к формированию аллювиально-болотных, аллювиальных болотных перегнойно-торфяных, перегнойно-глеевых почв. Слабокислая и нейтральная реакция среды, большая мощность органогенных горизонтов почв указывают на среднюю устойчивость этих почв к кислотным осадкам и высокую устойчивость к тяжелым металлам. Учитывая большую экологическую роль притеррасных земель как санитарных барьеров и аккумуляторов влаги, а также как мест обитания многих видов животных и птиц, считаем целесообразным сохранять их в естественном состоянии.

Тип пойменных земель лесостепи Приволжской возвышенности подразделяется на два подтипа: 1) пойменные земли широколиственных лесов и лесостепей вторичных моренных равнин; 2) пойменные земли широколиственных лесов и лесостепей эрозионно-денудационных равнин.

Подтип пойменные земли широколиственных лесов и лесостепей вторичных моренных равнин расположен в краевой части Приволжской возвышенности сложенной преимущественно глинистыми породами. В структуре аллювиальных отложений широкое распространение имеют суглинки и глины. В данном подтипе можно выделить следующие варианты пойменных земель (рис. 3):

Рис. 3. Карта вариантов пойменных земель ландшафтов вторичных моренных равнин на территории Товарищества на вере «Аненковское» Ромодановского района

- автоморфный вариант песчано-супесчаных насыщенных пойменных земель прирусловой поймы (А). Эти земли залегают в непосредственной близости от русла реки. Имеют максимальные абсолютные отметки в пойме. Аллювиальные отложения представлены песками и супесями. Грунтовые воды залегают на значительной глубине и не влияют на увлажнение почвенного профиля. Фоновым компонентом структуры почвенного покрова являются аллювиальные дерновые насыщенные песчаные слоистые примитивные и аллювиальные дерновые насыщенные почвы. Они отличаются низким плодородием, плохой задернованностью земель, слабой устойчивостью почв к механическому воздействию, загрязнению тяжелыми металлами и кислотными осадками. Следует исключить данный вариант земель из сельскохозяйственного использования;

- полугидроморфный вариант супесчано-суглинистых насыщенных земель переходной зоны от прирусловой к центральной пойме (ПГ). Расположен в переходной зоне от прирусловой к центральной пойме. Наблюдается периодическое увлажнение почвенного профиля грунтовыми водами. Широкое распространение имеют аллювиальные дерновые насыщенные слоистые супесчаные почвы, характерные для повышенных элементов рельефа или полугидроморфные аллювиальные луговые слоистые насыщенные суглинистые почвы. Увеличение мощности гумусового горизонта почв повышает их устойчивость к поступлению кислотных осадков и тяжелых металлов, по сравнению с автоморфным вариантом пойменных земель. Полугидроморфный вариант пойменных земель рекомендуется использовать под сенокосы;

- гидроморфный вариант суглинисто-глинистых насыщенных пойменных земель выровненной центральной части пойм (Г). Имеет наибольшее распространение и занимает центральную часть поймы. Грунтовые воды залегают на небольшой глубине и большую часть времени создают благоприятный влажностный режим почв. В структуре почвенного покрова преобладают собственно аллювиальные луговые насыщенные почвы тяжелосуглинистого и глинистого механического состава в сочетании с аллювиальными луговыми слоистыми. В понижениях рельефа центральной поймы формируются аллювиальные лугово-болотные почвы. Исследуемый вариант земель отличается высоким плодородием, устойчивостью к кислотным осадкам, механическому воздействию и загрязнению тяжелыми металлами. В настоящее время земли указанного варианта используются под пашню. По нашему мнению необходимо вывести их из структуры пашни и использовать как культурные сенокосы и пастбища.

- аллювиально-лугово-болотный вариант глинистых насыщенных земель (ЛБ). Расположен в притеррасной пойме. Характеризуется длительным затоплением в паводковый период и избыточным увлажнением в межень. Представлен аллювиальными лугово-болотными и аллювиальными лугово-болотными оторфованными почвами. Нейтральная реакция среды, значительная мощность органогенных горизонтов почв указывают на их значительную устойчивость к кислотным осадкам и поступлению тяжелых металлов. Пойменные земли описываемого варианта имеют незначительное распространение, их целесообразно оставлять в естественном состоянии.

Подтип пойменные земли широколиственных лесов и лесостепей эрозионно-денудационных равнин. Расположен в юго-восточной части Мордовии, сложенной кремнисто-карбонатными породами верхнемелового и палеоценового возраста. В пределах описываемого подтипа по особенностям мезорельефа, аллювиальных отложений, поверхностного и грунтового увлажнения, состава растительности и почв выделяются следующие варианты пойменных земель:

- автоморфный вариант песчано-супесчаных насыщенных пойменных земель прирусловой поймы (А). Занимает прирусловую наиболее возвышенную часть поймы. Представлен аллювиальными дерновыми примитивными и слоистыми почвами. Постоянное воздействие аллювиального процесса, легкий гранулометрический состав и глубокое залегание грунтовых вод определили невысокое плодородие указанных земель, их слабую устойчивость к кислотным осадкам и низкую возможную аккумуляцию тяжелых металлов. На территории данного варианта пойменных земель необходимо проведение противоэрозионных мероприятий (облесении, залужении) и исключение их из сельскохозяйственного использования;

- полугидроморфный вариант супесчано-суглинистых насыщенных земель переходной зоны от прирусловой к центральной пойме (ПГ). Имеет ограниченное распространение на переходе от прирусловой к центральной пойме. Почвенный покров представлен аллювиальными дерновыми насыщенными слоистыми и аллювиальными луговыми насыщенными слоистыми почвами. Они обладают относительно благоприятные физико-химическими свойствами, что определяет их довольно высокое плодородие и среднюю устойчивость к поступлению кислотных осадков и тяжелых металлов. При проведении приемов улучшения земель, целесообразно использовать под сенокосы и пастбища;

- гидроморфный вариант суглинисто-глинистых насыщенных пойменных земель выровненной центральной части поймы (Г). Расположен в центральной пойме и имеет наибольшее распространение. Фоновым компонентом структуры почвенного покрова являются собственно аллювиальные луговые насыщенные тяжелосуглинистые и аллювиальные луговые насыщенные слоистые суглинистые почвы. В понижения рельефа распространены аллювиальные лугово-болотные почвы. Это наиболее плодородные пойменные земли, отличающиеся благоприятными физико-химическими свойствами. Они обладают средней устойчивостью к воздействию кислотных осадков и загрязнению тяжелыми металлами;

- гидроморфный суглинисто-глинистый карбонатный вариант внутренней части поймы (Гк). Имеет ограниченное распространение в центральной пойме. Представлен собственно аллювиальными луговыми насыщенными суглинистыми аллювиальными луговыми слоистыми почвами. Общими признаками для этих почв являются высокая окарбоначенность профиля и реакция среды от нейтральной до слабощелочной, что определяет их высокую устойчивость к кислотным осадкам и загрязнению тяжелыми металлами. Аллювиальные луговые почвы обладают высоким плодородием. Земли этого варианта можно использовать под пашню, а также в качестве сенокосов и пастбищ;

- аллювиально-лугово-болотный вариант глинистых насыщенных земель на переходе от выровненной центральной поймы к низкому притеррасью (ЛБ). Расположен в пониженных частях центральной поймы и на переходе от центральной поймы к притеррасной. Характеризуются близким залеганием грунтовых вод. В структуре почвенного покрова преобладают аллювиальные лугово-болотные и аллювиальные лугово-болотные оторфованные почвы, сформированные в условиях длительного поверхностного затопления и избыточного грунтового увлажнения. Указанные почвы отличаются высокой устойчивостью к кислотным осадкам и загрязнению тяжелыми металлами. Высокое потенциальное плодородие аллювиальных лугово-болотных почв и значительная степень увлажнения определяют использование этих почв в качестве сенокосов.

- аллювиальный болотный вариант насыщенных глинистых земель притеррасья (Б). Формируется в наиболее пониженной части поймы и характеризуется высоким увлажнением. Почвенный покров представлен аллювиальными лугово-болотными, аллювиальными болотными иловато-перегнойно-глеевыми и аллювиально-болотными иловато-торфяными почвами. Большая переувлажненность и низкая ценность грубых осоковых кормов ограничивают хозяйственное использование рассматриваемых земель под сенокосы. Учитывая большую экологическую роль притеррасных пойменных земель, считаем целесообразным обеспечить их сохранность в естественном состоянии.

4. Рекомендации по рациональному землеустройству и землепользованию пойменных земель сельскохозяйственного назначения

Предложенная ландшафтно-экологическая типология пойменных земель, как природно-генетическая основа организации адаптивного землепользования, позволяет выработать рекомендации по рациональному землеустройству и землепользованию пойменных земель сельскохозяйственного назначения, повышению биопродуктивности пойм и улучшению экологической обстановки в речных долинах, использовать при составлении земельного кадастра (табл. 1).

Таблица 1. Рекомендации по рациональному использованию пойменных земель

Заключение

Полученные в ходе исследований результаты позволяют сформулировать следующие выводы и предложения:

1. Закономерности распространения пойменных земель зависят от физико-географических условий, определяющих состав и свойства аллювиальных почв.

2. Пойменные земли Окско-Донской низменности характеризуются распространением слабокислых почв легкого гранулометрического состава, с меньшим содержанием гумуса фульватно-гуматного типа и широким распространением переувлажненных почв по сравнению с аналогичными землями пойменных ландшафтов лесостепей Приволжской возвышенности.

3. Особенностями пойменных земель лесостепной зоны Приволжской возвышенности являются значительная гумусированность и карбонатность профиля, увеличение доли гуминовых кислот, широкое распространение почв тяжелого механического состава, нейтральная и слабощелочная реакция среды, незначительные площади заболоченных земель.

4. По эколого-геохимической устойчивости пойменных почв к кислотному загрязнению выделены: устойчивые (собственно аллювиальные луговые насыщенные центральных пойм, аллювиальные луговые черноземовидные высоких участков пойм); среднеустойчивые (лугово-болотные притеррасной поймы, собственно аллювиальные луговые кислые притеррасной поймы); слабоустойчивые (аллювиальные дерновые прирусловой поймы).

5. Сопряженный анализ устойчивости пойменных земель к поступлению кислотных осадков выявил, что наименьшей устойчивостью характеризуются аллювиальные почвы смешанных лесов Окско-Донской низменности.

6. Эколого-геохимическая оценка устойчивости к загрязнению тяжелыми металлами показала, что наиболее устойчивыми являются аллювиальные луговые насыщенные почвы центральной поймы ландшафтов лесостепей вторичных моренных равнин. Содержание тяжелых металлов в различных типах аллювиальных почв Республики Мордовия не превышает ПДК и ОДК.

7. На участках пойменных земель с интенсивным выпасом скота происходит изреживание растительного покрова, значительное уплотнение почв тяжелого гранулометрического состава, разрушение агрегатного и структурного состава, уменьшение водопроницаемости. Использование пойменных земель под пашню привело к снижению коэффициентов структурности и водопрочности агрегатов, уплотнению подпахотного горизонта, увеличению глыбистости на тяжелых почвах и коркообразованию на легких разновидностях. Минимальное изменение качественного состояния пойменных земель отмечается при их использовании под сенокосы.

8. На основе анализа физико-географических условий формирования пойменных земель Республики Мордовия разработана ландшафтно-экологическая типология пойменных земель, таксономическими единицами которой являются тип, подтип и вариант. По принадлежности к ландшафтной зоне, характеризующейся определенным типом растительности, выделены два типа пойменных земель: 1) смешанных лесов Окско-Донской низменности; 2) широколиственных лесов и лесостепей Приволжской возвышенности. В зависимости от свойств вмещающего ландшафта (макрорельефа, литологи-ческой основы, доминирующего типа растительности и др.) выделены три подтипа пойменных земель: смешанных лесов водно-ледниковых равнин; широколиственных лесов и лесостепей вторичных моренных равнин; лесостепей эрозионно-денудационных равнин. По элементам мезо- и микрорельефа, литологическому составу аллювиальных отложений, глубине залеганию грунтовых вод, степени увлажнения и составу растительности выделены варианты пойменных земель.

9. Проведенная ландшафтно-экологическая типология пойменных земель, позволила разработать рекомендации по рациональному землеустройству и землепользованию для конкретных сельскохозяйственных предприятий в различных подтипах и вариантах пойменных земель. Мероприятия по рациональному использованию пойменных земель должны быть увязаны с освоением речной долины в целом. Важным направлением на защиту пойменных земель и самой реки, является облесение приречных частей пойм, а также запрещение выпаса скота на этих эрозионно-опасных участках. Вследствие значительной распаханности пойменных земель Республики Мордовия, следует провести оптимизацию структуры сельскохозяйственных угодий и перевести пахотные земли в кормовые угодья.

Литература

1. Щетинина, А.С. Проблемы деградации аллювиальных почв агроландшафтов / А.С. Щетинина, Н.Н. Стульцева // Проболемы региональной экологии. - 2009. № 1. - С.69-74.

2. Щетинина, А.С. Проблемы экологического землепользования / А.С. Щетинина, Н.Н. Индюкова (Стульцева), Е.Г. Талаев, В.А. Ильин // Естественно-научные исследования: теория, методы, практика: Межвузовский сборник научных трудов. Вып. III. - Саранск : РНИИЦ, 2004. С. 71 - 74.

3. Стульцев, Ю.К. Оценка устойчивости почв Мордовии к кислотному загрязнению / Ю.К. Стульцев, Н.Н. Стульцева//Сборник трудов молодых исследователей географического факультета МГУ им. Н.П. Огарева. Вып 7. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. С. 126-129.

4. Щетинина, А.С. Антропогенная деградация и современное состояние почв / А.С. Щетинина, Н.Н. Индюкова (Стульцева), В.А. Ильин//Сборник трудов молодых исследователей географического факультета МГУ им. Н.П. Огарева. Вып. 7. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. 2004. С. 143 - 148.

5. Щетинина, А.С. Гидроморфные земли, их состояние и использование/ А.С. Щетинина, Н.Н. Индюкова (Стульцева) // XXXII Огаревские чтения: материалы науч. конф.: в 2 ч. Ч 2. Естественные и технические науки. - Саранск: Изд- во Мордов. ун-та, 2005. С 27.

6. Стульцева, Н.Н. Гидрологический фактор антропогенной деградации почв/ Н.Н. Стульцева, А.С. Щетинина // Материалы Х научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева Ч. 2: Естественные и технические науки. - Саранск : Изд-во Мордов ун-та, 2005. С. 23 - 24.