ИСТИНА

Почвенно-экологический анализ и оценка уровня антропогенного воздействия проводились в бассейне реки Судогды, где были заложены поперечные трансекты по профилю водосборных воронок истоков и речной долины с целью исследования взаимосвязей рельефа, почв и растительного покрова. На исследованных участках выявлены следующие особенности: хорошо дренируемым формам рельефа соответствует древесный тип растительности, более увлажненные элементы рельефа заняты травянистой луговой растительностью. Под смешанными лесами в гумусовом горизонте характерно наличие песка и супеси. В сосновом лесу в поверхностных горизонтах преобладают легкие суглинки. Сравнительный почвенно-экологический анализ истоков малых рек бассейна Судогды позволяет отметить увеличение влияния экзогенных факторов на формирование водосборных воронок по мере их удаления от главной реки. Проведен анализ изменения площади лесов и исследована динамика лесных массивов с защитными функциями (I-я группа лесов) по водосборам малых рек бассейна Судогды. Показано, что снижение учѐтных данных показателей состояния запаса старовозрастных и зрелых лесных насаждений на территории исследуемых бассейнов малых рек даже при увеличении лесных площадей, выявленном с применением ГИС-технологий, подтверждает данные о нарушении поверхностного стока этих рек, вследствие чего уменьшается устойчивость экосистем бассейнов.

Soil-ecological analysis and assessment of the level of anthropogenic impact were carried out in the Sudogda river basin, where transverse transects were laid along the profile of the catchment funnels of the sources and the river valley in order to study the relationships of relief, soil and vegetation cover. The following features were revealed in the studied areas: well-drained forms of relief correspond to woody vegetation type, more moist elements of relief are occupied by grassy meadow vegetation. Under mixed forests in the humus horizon is characterized by the presence of sand and sandy loam. In the pine forest in the surface horizons dominated by light loam. Comparative soil-ecological analysis of the sources of small rivers of the Sudogda basin allows us to note an increase in the influence of exogenous factors on the formation of catchment funnels as they move away from the main river. The analysis of changes in the area of forests and studied the dynamics of forests with protective functions (I-I group of forests) in the catchments of small rivers of the Sudogda basin. The decrease UTH data status indicators of the stock of old-growth and Mature forest stands in the territory of the studied basins of small rivers even with the increase in forest area identified using GIS technology, supports the evidence of the violation of surface runoff of these rivers, resulting in decreased stability of ecosystems.

При помощи ГИС технологий будет отражено на карте не только своеобразие почвенного покрова изучаемого региона, но и связь его с растительностью, что облегчит мониторинг биоценозов истоков малых рек. Будет изучена структура землепользования исследуемых бассейнов по данным картографических и статистических источников и космическим снимкам, для выявления наиболее значимого приоритетного компонента экосистем, характеризующего интенсивность трансформации и устойчивость всей геосистемы бассейна. Разработаны закономерности формирования структур почвенно-растительного покрова в геоситемах речных бассейнов горных и равнинных территорий.

Коллектив проекта имеет значительный научный задел как в теоретическом так и в конкретных экспериментальных разделах предлагаемой к исследованию проблеме.

Основным объектом исследования выбран водосборный бассейн реки Судогды, полностью расположенный на территории Владимирской области в пределах Судогодского и Гусь-Хрустального административных районов, интересен своим местоположением. Он располагается на границе природных округов (физико-географических районов): Мещеры и Коврово-Касимовского карстового плато. Такое положение бассейна вызывает неоднородность в гидрологическом режиме, в особенностях формирования почвенно-растительного покрова в пределах геосистем притоков Судогды. Судогда является правым притоком Клязьмы Волго-Каспийского бассейна. Общая длина реки составляет 116 км (фактическая длина реки уменьшилась до 98 км). Протекает с юга на север. Берет начало в 2 км к юго-востоку от села Лазаревка и впадает в Клязьму у села Спас-Купалище на 244 км от ее устья. Площадь водосбора превышает 1900 км2. Водосборный бассейн р. Судогды территориально расположен в средней части Восточно-Европейской равнины, на Русской платформе, кристаллический фундамент которой перекрыт мощной толщей пород осадочного чехла. Геоморфологическая структура современного Судогодского бассейна обусловлена литологической основой. Характерным признаком еѐ служит ярусность и останцовость рельефа, отличительной чертой является сложность морфологического строения. Около 50% территории бассейна Судогды занято лесами. Среди растительных ассоциаций на первое место выходят смешанные леса с преобладанием трех пород: сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), ели обыкновенной (Picea abies (L.) Karst.) и березы повислой (Betula pendula Roth) в верхнем ярусе. Грунты в основном песчаные, подстилаемые мореной, местами выходящей на поверхность. Своеобразие почв водоразделов изучаемого региона обусловлено, прежде всего почвообразующими породами, сформированными в результате различного характера постледниковой трансформации, а также различной степенью антропогенной нагрузки на почвенный поров. Влияние почвообразующих пород на морфологические свойства дерново-подзолистых почв проявляется в основном изменением окраски почвенного профиля, а различный характер и интенсивность сельскохозяйственного использования – ослаблением выраженности или в полном исчезновении подзолистого горизонта, а также нарушением естественного гидрологического режима почв. В гумусовом горизонте дерново-подзолистых почв Судогодской Мещеры наблюдается небольшое накопление поглощенных оснований, а также увеличивается степень насыщенности ими. Почвы, сформированные как на песчаных, так и на суглинистых отложениях, слабо обеспечены подвижными формами калия и фосфора. Физико-химические свойства слабо-дерновой поверхностно-подзолистой почвы на Гороховецком отроге, формирующейся под лесной растительностью, типичны для дерново-подзолистой почвы, подзоны южной тайги. Изменение физико-химических свойств почв северо-востока Владимирской области явилось следствием смены сельскохозяйственного использования данных почв. Если значения рН в почвах, сформированных под естественной растительностью слабокислые, то во всех почвах, испытавших антропогенную нагрузку они близки к нейтральным, причем в почвах, сравнительно давно (не менее 20 лет) вышедших из сельскохозяйственного использования наблюдается восстановление кислой реакции горизонтов. Содержание органического углерода в верхних горизонтах антропогенно-трансформированных почв достаточно высокое (достигает 4,98%). Если в дерново-подзолистой почве под лесом отмечены следы фосфора, то в старопахотных дерново-подзолистых почвах обеспеченность фосфором слабая и ближе к средней. Характерный для дерново-подзолистых почв минимум суммы обменных оснований сохраняется в старопахотных почвах, но возрастают абсолютные величины, не ниже 3,5 мг-экв. на 100 г почвы. Исследования природно-антропогенной трансформации почв Судогодского ландшафтного района проводились в полевой период 2014 года неподалеку от села Дубасово Гусь-Хрустального района и на территории Судогодского района Владимирской области. Для характеристики почв были проведены морфологические и химические исследования: полевое морфологическое описание каждого разреза; для дальнейших химических исследований были отобраны образцы из каждого горизонта, в которых впоследствии были определены: pH H2O; содержание органического углерода (по методу Тюрину в модификации Никитина); сумма обменных оснований (по Каппену-Гильковицу); а также подвижные формы P2O5 и K2O (по Кирсанову). Исследование морфологических и химических свойств показало различия в выраженности процесса оподзоливания у лесных почв, практически не затронутых антропогенной деятельностью (Разрезы 1, 2) и залежных почв, недавно вышедших из сельскохозяйственного использования (Разрезы 3, 4). В профилях залежных почв оподзоленный горизонт А2 либо не выражен, либо значительно уступает по мощности (5 см в разрезе 4) горизонту почвы под лесом (12 см в разрезе 2). Верхний гумусовый горизонт дерново-подзолистых залежных почв имеет более крупные структурные отдельности и более уплотнен по сравнению с почвами под лесом, что связано с многолетними процедурами вспашки и внесения органических и минеральных удобрений. В связи с припахиванием оподзоленного горизонта в пахотный и нарушением интенсивности процесса переноса влаги в верхней части иллювиального горизонта залежных почв формируются благоприятные условия для процесса оглеения, что проявляется в появлении сизых и ржавых пятен. Распределение органического углерода по профилю дерново-подзолистых почв выражено уменьшается с глубиной. Наибольшие показатели по содержанию органики (1,417) характерны для горизонта А1А2 слабодерновой глубокоподзолистой слабооглееной супесчаной почвы (Разрез 2), что вероятно, связано с обильным мелколиственным растительным опадом и большим количеством разрушающихся остатков стволов старовозрастных берез. Значения pH для этого разреза колеблются от 4,91(горизонт С) до 5,48 (горизонт В), что заметно ниже значений pH у залежных дерново-подзолистых почв: 5,39 (горизонт Апах1) и 6,64 (горизонт С) в разрезе 3 дерново-слабоподзолистой окультуренной глубокопахотной поверхностнооглееной легкосуглинистой почвы. Показатели pH горизонтов залежных дерново-подзолистых почв равномерно уменьшаются с глубиной, что свидетельствует о выраженности естественных почвообразовательных процессов, подтверждая предположение о старовозрастности пашни. Дифференциация по содержанию фосфора не выражена. Показатели обеспеченности почв калием и обменными основаниями увеличивается с глубиной, что, предположительно, связано с высоким их содержанием в материнской породе. Горизонт Анасып (разрез №1), предположительно, сформированный материалами породы, извлеченной при разработке карьера, демонстрирует сходство по этим показателям с горизонтом С (17,263 и 8,954 мг/100 г.п. по калию и 46,804 и 49,624 мг/100 г.п. по обменным основаниям). Структура почвенно-растительного покрова исследуемых бассейнов, а также структура землепользования оценивалась по данным картографических и статистических источников и по космическим снимкам, для выявления наиболее значимого приоритетного компонента экосистем, характеризующего интенсивность трансформации и устойчивость всей геосистемы бассейна. В полевой сезон были заложены катены для характеристики структуры почвенно-растительного покрова. Для всех катен характерно следующее распределение типов растительности по положению в рельефе: на хорошо дренируемых вершинах водоразделов произрастают смешанные и сосновые леса. Под смешанными лесами в гумусовом горизонте характерно наличие песка и супеси. В сосновом лесу в поверхностных горизонтах преобладают легкие суглинки. Наибольшее видовое разнообразие (до 8 видов кустарников, до 25 видов трав и кустарничков в разнообразных микрогруппировках) отмечается на суглинистых почвах и связано с тем, что суглинистые породы в большинстве случаев химически богаче песчаных, так как крупнопористость песчаных пород и тонкопористость суглинистых приводит к различиям их проницаемости для гумусовых растворов. На более увлажненных, но дренируемых надпойменных террасах и в пойме рек формируются разнотравно-луговые и таволговые ассоциации Плотность твердой фазы почвы, как один из показателей, отражающих почвенно-растительные взаимосвязи, определена под различными типами растительных ассоциаций. Рассмотрена еѐ связь с растениями травяно-кустарничкового яруса. Так, для смешанного и соснового леса характерно следующее соотношение: в горизонте А1 большая часть значений попадает в диапазон 2,4 – 2,6 г/см3. С глубиной плотность твердой фазы увеличивается. Для участка с еловым лесом плотность твердой фазы несколько повышена. Под разнотравными лугами определены более низкие значения плотности твердой фазы в горизонте А1, чем в нижележащих горизонтах. Более гидроморфные таволговые луга, где горизонты В и С почвенного профиля находятся на уровне грунтовых вод, характеризуются повышенными значениями плотности твердой фазы в верхних горизонтах. Показатели плотности твердой фазы, как правило, имеют максимальные значения на вершинах водоразделов, чуть меньшее значение в поймах и низкие – в надпойменных террасах, что связано со степенью увлажнения почвенного профиля по всей глубине. Структура землепользования. По результатам дешифрирования космических снимков (данные с ИСЗ «Метеор», аппаратура МСУ-Э, пространственное разрешение 45 м, 3 спектральных канала, 2004 год) в ArcView GIS созданы электронные карты структуры землепользования территорий бассейнов реки Судогды и еѐ притоков. На основе разработанной карты землепользования рассчитаны площади различных земельных угодий, а также запасы фитомассы и показатели продуктивности бассейнов и угодий. Анализ данных, полученных от лесо- и землепользователей и обработанный с применением ГИС-технологий показал, что во всех исследуемых бассейнах наибольшую площадь занимают лесные массивы. Самым освоенным в сельскохозяйственном отношении является водосбор Сердуги. Площадь пахотных земель здесь составляет 16,2 % от общей площади. На созданной карте структуры землепользования Судогодского бассейна выделены малые бассейны рек Побойка, Печенка и Сердуга, для которых рассчитаны продуктивность естественных экосистем и запас фитомассы как показатели устойчивости экосистем. Информативность космических снимков сопоставлена с информативностью картографических материалов на территорию исследуемых бассейнов Данные космической съемки расходятся с данными, полученными от природопользователей, особенно по лесным угодьям. На бассейн ранее приходилась и довольно большая сельскохозяйственная нагрузка, которая в последние десятилетия резко сократилась, а неиспользуемые угодья деградируют из-за недостаточной способности естественных экосистем к самовосстановлению. Это может привести к серьѐзным экологическим последствиям и нарушениям в функциональной целостности ландшафтной структуры водосборов. Например, по последним данным дешифрирования космоснимков территория бассейна реки Печенки на 64,2% покрыта лесами, что значительно меньше данных, полученных от землепользователей, за 1993/94 года – 86,1%. Объяснить это можно тем, что на картах не обозначены все современные вырубки лесов, а на снимках они как и молодые посадки лесных культур формально дешифрируются как пашни. В целом структура землепользования в данных бассейнах однородна и отличается высокой степенью лесистости. Динамика лесной растительности оценивалась по материалам лесоустройств за 40 лет по основным учѐтным параметрам, отражающим состояние лесного фонда и состояние экосистем: площадь лесных земель, площадь лесов с защитными функциями и общий запас насаждений. Большая часть лесов бассейна реки Судогды и трѐх еѐ притоков принадлежит Гослесфонду, в среднем около 65% и ФГУ «Владсельлес» – соответственно 35% площадей лесных земель. Бассейновая оценка динамики лесов первой группы. Проведен анализ изменения площади лесов и исследована динамика лесных массивов с защитными функциями (I-я группа лесов) по водосборам малых рек бассейна Судогды. Несмотря на то, что доля лесов, выполняющих водоохранные и санитарно-защитные функции, в исследуемых бассейнах невелика (6 – 10% общей площади), их состояние и роль являются определяющим для поддержания устойчивости экосистем истоков и стабильности общей структуры ландшафта. По бассейнам рек Печенки и Побойки, в целом, площадь лесов I-й группы составляет по Гослесфонду 97,8 % и 94,4 %, соответственно, от общей площади кварталов с защитными свойствами, что в 2003 году выше на 20,3 % чем в 1973 году. По ФГУ «Владсельлес» площадь защитных лесов не менялась – 100 % площади кварталов. По бассейну р. Сердуги площадь лесов I-й группы уменьшилась на 5,8 % за тот же период. Бассейновая оценка общего запаса насаждений. Проведен анализ динамики общего запаса лесных насаждений по бассейну реки Печенки по данным Красноэховского и Жуковского лесничеств Гослесфонда, как преобладающих по площади на территории данного бассейна. Выявлена тенденция положительного изменения общего запаса насаждений, однако, важно отметить, что запас спелых и старовозрастных лесов сокращается. По бассейну Побойки запас насаждений непрерывно возрастал. По бассейну Сердуги общий запас насаждений уменьшается, по данным Гослесфонда, наименьшее его значение было отмечено при лесоустройстве 1983 года, но в последующие годы просматривается положительная тенденция изменения общего запаса насаждений, хотя в 2003 году общий запас насаждений всѐ же остаѐтся ниже значения 1973 года на 21,6 %. По данным ФГУ «Владсельлес», общий запас насаждений также непрерывно уменьшается. По бассейнам рек Печенки и Побойки, в целом, площадь лесов I-й группы незначительно возрастает по сравнению с 1973 годом. По бассейну р. Сердуги площадь лесов I-й группы уменьшилась на 6 % за тот же период. Снижение учѐтных данных показателей состояния запаса старовозрастных и зрелых лесных насаждений на территории исследуемых бассейнов малых рек даже при увеличении лесных площадей, выявленное с применением ГИС-технологий, подтверждает данные о нарушении поверхностного стока этих рек, вследствие чего уменьшается устойчивость экосистем бассейнов. Так, в истоке р. Печенка в результате вырубок вековых сосновых лесов на возвышенных элементах рельефа наблюдается снижение поверхностного стока реки, заиливание, гумификация и затухание истока в зоне водосборной воронки. В то же время отмечаются более резкие паводковые колебания в русле, что привело, в частности, к размыву дамбы у села Дубасово Гусь-Хрустального района в мае 2007 г. Еѐ восстановление в 2009-2010гг. потребовало значительных капиталовложений, что сопоставимо с доходами природопользователей от заготовки старовозрастных лесов. Таким образом, анализ показывает, что при экологической оценке состояния геосистем бассейнов нельзя ориентироваться только на один из методов исследования пространственно-временной динамики лесной растительности. Только совокупность статистических и картографических, дистанционных и полевых материалов позволяет корректно оценить состояние бассейна. При помощи ГИС технологий возможно отразить не только своеобразие почвенного покрова изучаемого региона, но и связь его с растительностью, что облегчит мониторинг биоценозов истоков малых рек.