Атмосферное увлажнение как фактор нейтрального баланса деградации земель лесостепных ландшафтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

АТМОСФЕРНОЕ УВЛАЖНЕНИЕ КАК ФАКТОР НЕЙТРАЛЬНОГО БАЛАНСА ДЕГРАДАЦИИ ЗЕМЕЛЬ ЛЕСОСТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ

Т.М. Кудерина, С.Б. Суслова, В.Н. Лунин, А.В. Кудиков

Для лесостепных ландшафтов Курской области, где сельскохозяйственный сектор экономики занимает ведущее значение, климатический фактор является одним из наиболее значимых. Анализ метеоданных за последние годы показал, что современная климатическая динамика в этом регионе характеризуется устойчивым ростом температуры (рис. 1).

По данным метеостанции г. Курска за период с 1978 по 1998 гг., среднегодовая температура воздуха в районе исследования составляла +5.8°С, среднегодовое количество осадков - 659 мм. Согласно данным метеорологических наблюдений за период с 1998 по 2018 гг. среднегодовая температура воздуха составила +7.3°С, а среднегодовое количество осадков - 640 мм. Сравнение средних климатических показателей за исследуемые 20-летние периоды свидетельствует об увеличении температуры воздуха на 1.5°С и уменьшении годового количества осадков на 19 мм. Показанный на рисунке 1 тренд изменения температуры за 1978-2018 гг. наглядно демонстрируют ее рост, в то время как для осадков четкой тенденции изменения не прослеживается. В последний период (1998-2018 гг.) наблюдаются наибольшие отклонения количества осадков от климатической нормы (532-640 мм): в 2011 и 2014 гг. выпало 496 и 458 мм осадков, соответственно; в 2016 г. - 965 мм. Стоит отметить, что этот период отличается большой нестабильностью внутригодового режима осадков с максимальным дефицитом их в летний сезон. Продолжительное отсутствие атмосферного увлажнения на фоне высоких температур воздуха приводят к установлению засушливых погодных условий, количество и длительность которых в последнее время в Курской области заметно возросли (Lebedeva et al., 2016).

Рис. 1. График метеонаблюдений по данным ГМС Курск-34009 (Архив ..., 2019). Условные обозначения: 1 - среднегодовая температура воздуха, 2 - среднегодовое количество осадков, полиномиальные тренды температуры - 3 и осадков - 4 с их формулами и коэффициентами детерминации.

Наблюдения последних лет свидетельствуют также о значительных изменениях климатических условий зимнего периода, проявляющихся в увеличении количества снегопадов, с одной стороны, и числа оттепелей, с другой. В регионе отмечается увеличение безморозного периода в воздухе и на почве (Смирнова и др., 2016).

Несмотря на преобладание в Курской области летних осадков над зимними, основную влагозарядку лесостепные ландшафты получают за осенне-зимне-весенний период. Снегозапасы являются важной составной частью атмосферного увлажнения ландшафтов, от которого зависит их функционирование: зимнее влагонакопление во многом обуславливает режим влажности почв и определяет продуктивность ландшафтов лесостепи. В связи с этим становится очевидной значимость снежного покрова и его характеристик как фактора атмосферного увлажнения, который, несомненно, можно рассматривать в качестве регионального индикатора для достижения целей НБДЗ.

По данным Росгидромета (ГМС Курск-34009) количество осадков за зимний период с устойчивым снежным покровом (декабрь 2018 г. - март 2019 г.) составило 226 мм. Согласно нашим исследованиям, высота снежного покрова в лесных и степных ландшафтах КБС достигала 40 см. При этом в автономных и подчиненных лесных ландшафтах существенной разницы по мощности снегонакопления не наблюдалось. В агроландшафтах высота снежного покрова на плакорах и в понижениях составляла в среднем 27 и 35 см соответственно. По данным измерений мощности и плотности снега проведены расчёты запаса влаги в снежном покрове автономных и аккумулятивных ландшафтов территории исследования (табл. 1).

Из таблицы видно, что снежный покров автономных позиций агроландшафтов характеризуется наименьшей мощностью, при этом плотность снега оказалась практически одинаковой во всех типах ландшафтов за исключением лесных аккумулятивных. Очевидно, первый факт обусловлен ветровым переносом и отсутствием растительного покрова на пашнях; второй - меньшей интенсивностью проявления оттепелей в лесных оврагах и балках. Запасы воды в снежном покрове агроландшафтов оказались ниже, чем в природных ландшафтах и, следовательно, пахотные почвы получили меньшее количество влаги. Данный результат важен с точки зрения НБДЗ, т.к. свидетельствует о трансформации природного процесса увлажнения ландшафтов, определяющего их состояние и развитие.

Таблица 1. Морфометрические характеристики снежного покрова.

Многолетние исследования снежного покрова на территории КБС показывают, что разница в снегонакоплении в разных типах ландшафта может достигать 2-4 раз (рис. 2).

С другой стороны, относительно малое накопление снега на полях способствует более глубокому промерзанию и медленному оттаиванию почв. В силу этого, а также из-за нарушения структуры и водопроницаемости пахотного слоя почв при их систематической обработке, впитывание талых вод на пашнях осуществляется хуже, чем в природных ландшафтах. Это может провоцировать образование поверхностного стока, и даже смыв почвенной массы, т.е. способствовать развитию эрозии почв и их деградации.

В целом влагозапасы снега в 2018-2019 гг. превышали среднегодовые показатели, хотя по данным многолетних наблюдений с 90-х годов прошлого столетия в Курской области отмечается снижение запаса снеговой воды из-за малоснежных зим (Лукашова и др., 2012, 2018). Максимальный дефицит зимних осадков наблюдался в 2007, 2008 и 2014 гг. (рис. 2) на фоне высоких аномалий температур в феврале и марте. Исследования, проводимые на территории КБС в последние годы, свидетельствуют об усилении контрастности зим по показателю запаса влаги в снежном покрове (Лукашова, Лунин, 2017).

Таким образом, анализ особенностей снегонакопления показывает их значимость при рассмотрении фактора атмосферного увлажнения. На фоне устойчивого роста температуры воздуха, нестабильность и контрастность зимнего увлажнения, а также отмечаемый дефицит летнего атмосферного увлажнения, являются существенным лимитирующим фактором, определяющим функционирование лесостепных ландшафтов, в частности изменение свойств и деградацию почв. Так, исследования последних лет показали (Базыкина, 2012; Ciric et al., 2017), что черноземы более чувствительны к климатическим параметрам (температуре воздуха и количеству выпадающих осадков) чем почвы, имеющие повышенное увлажнение (Fluvisols, Gleysols и Vertisols). Изучение водного режима типичных черноземов, проводимое в Центрально-черноземном государственном природном биосферном заповеднике им. В.В. Алехина, показало, что наблюдающиеся изменения климата в наибольшей степени сказываются на свойствах и диагностических признаках черноземов природных ландшафтов, чем агроландшафтов. Для черноземов агроландшафтов отмечается наличие зависимости влагообеспеченности приповерхностного слоя от типа возделывания сельскохозяйственных культур (Смирнова и др., 2016; Bazykina, Ovechkin, 2016).

Рис. 2. Динамика мощности снежного покрова в разных типах ландшафта. Условные обозначения: 1 - лесные ландшафты, 2 - степные ландшафты, 3 - агроландшафты (Лукашова, Лунин, 2017).

Другой аспект, касающийся развития эрозии почв в зависимости от количества выпавших осадков в период 1989 про 2007 годы, был изучен немецкими исследователями (Routschek et al., 2014). Установив тренд климатических изменений, они разработали прогнозные модели до 2100 года, отражающие темпы деградации почв, связанные с эрозионными процессами.

Заключение

Современные изменения климата влияют на чувствительные к переменам геосистемы переходных природных зон, ярким примером которых являются лесостепные ландшафты ЕТР. Анализ метеоданных ГМС Курск-34009 свидетельствует об устойчивом росте температуры, на фоне которого наблюдается увеличение дефицита атмосферных осадков, количества и продолжительности засушливых периодов. При этом выпадение осадков характеризуется высокой нестабильностью и контрастностью распределения по годам. Особенно ярко это проявляется в летние и зимние периоды.

Зимние полевые исследования показали, что в природных сопряженных ландшафтах снежный покров незначительно дифференцирован по высоте, в то время как для незадернованных открытых агроландшафтов отмечена существенная разница в снегонакоплении. Исследования, проводимые на территории КБС, указывают, что в последние годы наблюдается увеличение контрастности зим по показателю запаса влаги в снежном покрове. Для лесостепных ландшафтов Курской области, где агроландшафты занимают более 80% территории, проведение снежной мелиорации является важной задачей, одним из условий успешной практики землепользования.

В настоящее время разработка и адаптация концепции Нейтрального баланса деградации земель являются важными стратегическими задачами национального уровня. Достижение целей НБДЗ хорошо согласуются с идеей устойчивого функционирования ландшафта, заключающейся в поддержании и сохранении его природных свойств и состояния в течение времени. Именно поэтому факторы, определяющие функционирование ландшафтов, могут рассматриваться в концепции НБДЗ в качестве дополнительных региональных индикаторов. Атмосферное увлажнение в лесостепных ландшафтах является одним из таких активных лимитирующих факторов, в связи с чем представляется важным ввести в методику оценки НБДЗ индикаторы, учитывающие его влияние.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Архив метеонаблюдений. 2019 [Электронный ресурс http://www.pogodaiklimat.ru/ysummary/34009.htm (дата обращения 09.03.2019].)

Базыкина Г.С. 2012. Гидрологическая деградация автоморфных почв в агроландшафтах // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. № 70. С. 43-55.

Доклад о состоянии и использовании земель в Курской области за 2015 год. 2016. Курск. 96 с.

Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2015 год. 2016. М. 67 с.

Климатический атлас Курской области. 1967. Ленинград: Гирометеорогическое издательство. 40 с.

Кудерина Т.М., Суслова С.Б., Замотаев И.В., Кайданова О.В., Шилькрот Г.С., Лунин В.Н. 2017.

Атмогеохимическое состояние лесостепных ландшафтов Курской биосферной станции ИГ РАН // Ландшафтоведение: теория, методы, ландшафтно-экологическое обеспечение природопользования и устойчивого развития. Материалы XII Международной ландшафтной конференции, Тюмень - Тобольск, 22-25 августа 2017 г. Издательство ТГУ. Т. 1. С. 295-297.

Куст Г.С., Андреева О.В., Лобковский В.А., Мандыч А.Ф., Бабина Ю.В. 2019. Единые требования к национальной информации о выполнении КБО ООН - залог эффективности глобальных действий по решению проблемы деградации земель // Деградация земель и опустынивание в России: новейшие подходы к анализу проблемы и поиску путей решения. М.: Перо. С. 31-52.

Лобковский В.А., Куст Г.С., Андреева О.В., Дроздов А.В., Некрич А.С., Тельнова Н.О., Мандыч А.Ф., Грачева Р.Г., Суховеева О.Э. 2019. Система индикаторов и показателей реализации стратегических целей КБО ООН на национальном уровне // Деградация земель и опустынивание в России: новейшие подходы к анализу проблемы и поиску путей решения. М.: Перо. С. 185-199.

Лукашова О.П., Дмитрова Е.С., БогатыреваМ.А. 2018. Особенности снежного покрова как природная предпосылка геохимии лесостепных ландшафтов Курской области / Ред. А.Н. Витченко. Современные проблемы ландшафтоведения и геоэкологии. Материалы VI Международной научной конференции (к 100- летию со дня рождения профессора В.А. Дементьева). С. 209-211.

Лукашова О.П., Лунин В.Н. 2017. Снегомерные наблюдения на Курском биосферном стационаре ИГ РАН в феврале 2017 года // География: развитие науки и образования. Коллективная монография по материалам Международной научно-практической конференции, посвященной году экологии в России. С. 167-170.

Лукашова О.П., Лунин В.Н., Пахомов Ю.А. 2012. Снежный покров как показатель изменения климата // Региональные эффекты глобальных изменений климата (причины, последствия, прогнозы). Материалы международной научной конференции, г. Воронеж, 26-27 июня, 2012 г. Воронеж: Научная книга. С. 75-78.

Смирнова Л.Г., Кухарук Н.С., Чендев Ю.Г.2016. Почвенный покров юга лесостепи Среднерусской возвышенности на фоне внутривековых климатических изменений // Почвоведение. № 7. С. 775-784.

Bazykina G.S., Ovechkin S.V. 2016. The influence of climate cycles on the water regime and carbonate profile in chernozems of Central European Russia and adjacent territories // Eurasian Soil Science. Vol. 49. No. 4. P. 437-449.

Ciric V.I., Dreskovic N., Mihailovich D.T., Mimich G., Arsenis I., Durdevis V. 2017. Which is the response of soils in the Vojvodina Region (Serbia) to climate change using regional climate simulations under the SRES-A1B // Catena. No. 158. Р. 171-183.

LebedevaM.G., Krymskaya O.V., Lupo A.R., Chendev Yu.G., Petin A.N., SolovyevA.B. 2016. Trends in Summer Season Climate for Eastern Europe and Southern Russia in the Early 21^st Century // Advances in Meteorology. Article. No. 4. Р. 1-10.

Routschek A., Schmidt J., Kreienkamp F. 2014. Impact of climate change on soil erosion - A high-resolution projection on catchment scale until 2100 in Saxony // Catena. No. 121. Р. 99-109.

UNCCD. 2016. Land Degradation Neutrality: The Target Setting Programme. 20 p.

UNCCD. 2017. Scientific Conceptual Framework for Land Degradation Neutrality. A Report of the Science-Policy Interface. Bonn, Germany. 128 р.

Размещено на Allbest.ru