Влияние глобального потепления климата на засоленность почв аридных регионов

Глобальное потепление климата является одной из широко обсуждаемых проблем последних десятилетий. Особенно актуальна она для аридных регионов, наиболее подверженных опустыниванию и засолению почв (Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием, 1994; Dregne, 2002; Geist, 2005; Szabolcs, 1990 и др.). Однако до настоящего времени не получено однозначного ответа на вопрос: как потепление климата отразится на процессе засоления почв

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 10-04-00394).

аридных регионов? Мы попытались найти ответ на него, сопоставив климат и засоленность почв пустынь Туранской равнины Средней Азии (Кимберг, 1974; Лавров, Орловский, 1985) и Гобийских пустынь Монголии (Пустыни Заалтайской Гоби, 1986; Панкова, 1986; Панкова, 1992а, 19926).

Эти территории существенно отличаются по климатическим показателям, хотя и относятся к единой зоне - суббореальных пустынь Азии. Эта зона протянулась широкой полосой от Каспийского моря через Туркмению, Узбекистан, Казахстан, север Китая, центральные и южные районы Монголии. По своим биоклимати-ческим показателям пустыни суббореального пояса делятся на фации (провинции): Западноазиатскую (Среднеазиатскую), Казахстанскую и Центральноазиатскую (Герасимов, 1933; Лобова, 1965). Климатические различия указанных фаций связаны, в первую очередь, с нарастанием континентальности климата в направлении с запада на восток и аридности климата от северных границ пустынной зоны к южным.

Располагая детальной характеристикой климатических условий пустынь Средней Азии и Центральной Азии (Монголии) и подробной характеристикой проявления засоленности почв в этих регионах, попытались установить, как связаны засоленность почв пустынь и процессы современного соленакопления в почвах этих регионов, характеризуемых различиями в климатических условиях, в первую очередь, в аридности и континентальности климата и режиме выпадения осадков.

Среднегодовая температура воздуха самой южной крайнеаридной пустыни Монголии составляет +8°С при среднемесячной температуре января -17°С, в то время как наиболее южные пустыни Средней Азии характеризуются среднегодовой температурой +15,1°С, а температурой января всего -0,6°С. Сумма положительных температур (выше +10°С) в Монголии составляет 2763-3648°С, а в пустынях Средней Азии 3710-5150°С. По индексу аридности, рассчитанному как частное от деления среднегодовых осадков на среднегодовую испаряемость за период 1950-2000 гг. (Trabucco and Zomer, 2009), пустыни Монголии отнесены к более аридным, чем пустыни Средней Азии. Сумма осадков в пустынях Монголии ниже, чем в пустынях Средней Азии, особенно в крайнеаридных, где бы- вают годы абсолютно сухие - без дождей. В пустынях Средней Азии таких территорий нет. Режимы выпадения осадков в пустынях Монголии и Средней Азии также сильно различаются. В Монголии осадки выпадают в жаркое летнее время, а в Средней Азии - в зимневесенний период (табл. 1), что делает их более эффективными для увлажнения и промывания почв.

Таким образом, климат суббореальных пустынь Монголии и Средней Азии существенно различается по основным климатическим климатическим показателям: индексу аридности, степени континентальности и режиму осадков. Пустыни Монголии характе-

Таблица 1. Характеристика климата Центральноазиатской (Монголия) и Среднеазиатской (СНГ) фаций и некоторые показатели, определяющие соленакопление (засоление почв пустынь) в связи с аридностью и континентальностью климата

Температура воздуха, °C			Сумма темпе-ратур выше 10°С	Осадки за год, мм	Осадки за июнь-август, мм	Испаряе мость, мм/год	Критическая глубина грунтовых вод, см	Испарение грунтовых вод с глубины 1 м, мм
год	январь	ИЮЛЬ
Монголия Остепненные пустыни +3   -18.7 +23.1 2763   112    78      707    209    191 Настоящие пустыни +4   -18.2  +24.0  2996    90    77      761    217    222 Крайнеаридные пустыни +8   -17.0  +28.0  3648    43    31      911    249    328 Средняя Азия Северные пустыни +8.6 -11.6 +27.0 3710   122    23      925    254    350 Северо-Туранские пустыни +12.0   -4.5  +27.4  4380    79     5     1080    282    456 Южно-Туранские пустыни +15.1   -0.6  +29.6  5150   125     2     1257    306    564

Примечание. Таблица составлена с учетом следующих материалов: Береснева, Рачковская (1978); Пустыни Заалтайской Гоби (1986); Кимберг (1974); Лавров, Орловский (1985); Панкова (1992а). Расчеты критической глубины грунтовых вод и испарения грунтовых вод с глубины 1 м выполнены И.П. Айдаровым.

Таблица 2. Особенности засоления почв пустынь Центральноазиатской экстраконтинентальной (Монголия) и Туранской континентальной (Средняя Азия) фаций (Панкова, 1992а) _____________________________

Сравниваемые показатели	Монголия	Средняя Азия (мелиоративный фонд Туранской равнины)
1.    Распространение засоленных почв 2.    Площадь почв, подверженных современному гидрогенному соленакоплению 3.    Засоленность основных типов почв пустынь: серо-бурых (СБ), такыров (Тк), такыровидных (Т), пустынных песчаных (Пн), орошаемых (Ор) 4.    Особенности засоления гидроморфных почв и условия их формирования: -    критическая минерализация грунтовых вод, г/л -    критическая глубина грунтовых вод, см -    преобладающая минерализация грунтовых вод на засоленных почвах, г/л -    верхний предел минерализации грунтовых вод, г/л -    максимальное количество солей в верхнем горизонте солончаков, %	Господствуют незасоленные почвы Менее 3% от площади пустынь (включая та-кыры, такыровидные почвы, солончаки) СБ не засолены (80-90%);    крайнеарид ные - засолены; Т и Тк - засолены; Пи -засолены Всегда засолены, за исключением оазисных гидроморфных почв с наледями пресной воды Любая 200-250 -5 -25-30 -60-70	Господствуют засоленные почвы Около 20% (включая гидроморфные природные почвы и орошаемые почвы пустынной зоны) СБ - засолены (90%); Тк и Т - засолены; Пн - до метра расселены, ниже часто засолены; Ор - засолены или    потенциально опасны для засоления В большинстве случаев засолены 3-5 (при хлоридно-сульфатном засолении) 250-350 -15-20 -200-250 15-20

Сравниваемые показатели	Монголия	Средняя Азия (мелиоративный фонд Туранской равнины)
- особенности солево-	Резкий максимум ввер-	Относительно равно-
го профиля	ху, низ может быть не засолен; воды слабоминерализованные	мерное распределение солей; воды сильноминерализованные
- состав солей 5. Интенсивность процессов, способствующих современному соленакоплению (ориентировочный порядок величин):	Преимущественно хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлорид-ный с повышенной щелочностью несодовой природы	Преимущественно сульфатно-хлоридный, хлоридный и хлоридно-сульфатный
- гидрогенная аккумуляция (за счет испарения с поверхности почвы, при глубине грунтовых вод 1.5-2 м, минерализация 5 г/л), т/га в год	~10	~15-20
-    поступление солей с осадками и пылью, кг/га в год* -    биогенная аккумуляция**:	~20-50	>500
запасы фитомассы в автоморфных почвах, т/га	~2	~4-5
годичная продукция, т/га в год	0.5	1.5
скорость разложения (в относительных величинах)	1	1.5-2
зольность пустынных ассоциаций (в относительных величинах)	1	0.6

* по Глазовскому (1987) и Панковой (1992).

** по Базилевич (1986).

О d Lu О X Г^1 X 04 «Л СЧ —' -t  -t -t О О  & СЧ —  ОС 40 40 40 Г- А   ^ ^ А ^ А ^ о ^ ^ ^ СЧ «Л 04 гл «Л О\ о СЧ ^  Q о Г- ОС о" о о m   m         _ О и 041ЛОгЛО0СОО^^00ГЧ—'04>ЛО —•  04  —;  -f  —  -Т  40  Os  СЧ  04  ОС  ’Л  Г"  СЧ  —  Г" (Л  —<  —i <л  -t  *л  ос  «л  —<  о  О  ^*  сч  -t  —■  -t Sd а. —-  -t  -t  —  ОС  ОС  04  ГЛ  Г*-  40  40  ‘Л  40  ОС  ОС  «л 04  04  04  04  ос  ос  ос  ос  ос  ос  о"  ОС  ОС  ОС  ОС  ОС Z S о Е О О 1 л п о 'Ог~-«-00<Чеч»00$^5с\ЭС№>Г>>Г> 'Г, ^ о- so — О Os 00 d О. d -О Г- SO sO —1 о ГД 5 —' с d d о 3 56 ос d о d —" VI so 00 — —. Д —. d •*  ■■  ”^  ^0  ^0  ^0  ^0  ^^  ^^  ^^  ^^  ^0  ^^  ^*  ^™ 6 о X       W & У g   & o^ggxo5$ окаяйЙЙЙ 2 о о о о £ ® ® U 5 £ i ® О 'Л О -t О 04 «Л Г- —' ОС ГЛ о ОС СЧ ОС 04 г- Г~ 04 04 ОС «Л (Л —, -^ -t Г- «Л 04 -t —’ о гл* сч -t о О О О О 00 СЧ СЧ ГЛ ^' -И о о -t «Л —1 ^ сч Н :х S 5 С * о 1 3 s S § g 3 Д 3 ^ "^ S 2 ^ ^ 2 ■^ 7 3 ^ - - -' = ^ 2 S d d - о о s S Ю о U = О О О О 2           'А О О 2 Г,    М -Т X О    — М Г-    М 'Л X - — OdOOOOdioeqJeq'COdTi ^ - n t х g             — гч -r> 5g w те со о Е те CU Q h те                               । 4. - 5 о $              ° 5 2 У 8 & S >s  3.              2 1  5 3 те  о  л                    те  о  2  я си  си  х  б                  Си  П  тег  Г1 ризуются более аридным и более континентальным (холодным) климатом (Береснева, Рачковская, 1978; Герасимов, 1933; Лобова, 1965).

Наряду с различиями в климатических показателях, проанализированы особенности засоления почв пустынь Монголии и Средней Азии для того, чтобы попытаться установить зависимость площадей распространения и особенностей засоленных почв от климатических условий. Общая площадь засоленных почв (автоморфных и гидроморфных) в пустынях Монголии и Средней Азии сильно различается: в Монголии она на порядок меньше, чем в Средней Азии. Это определяется малым распространением в пустынях Монголии засоленных пород. Малому солепроявлению в почвах пустынь Монголии способствует также очень слабая современная обводненность территории, определяющая ограниченное развитие гидроморфных ландшафтов в пустынях Монголии (около 3% от площади пустынь) в отличие от Средней Азии, где гидроморфные почвы, включая природные и орошаемые, достигают 20% от площади пустынной зоны Туранской равнины (Панкова, 1992а). В табл. 2 приведены общие сведения, характеризующие проявление засоленности в почвах пустынь Монголии и Средней Азии. В табл. 3 представлены данные анализов типичных разрезов автоморфных и гидроморфных почв пустынь Средней Азии и Монголии.

В пустынях Монголии, в отличие от пустынь Средней Азии, господствуют незасоленные серо-бурые почвы, формирующиеся на незасоленных породах, при этом нарастание аридности климата остепененных пустынь к собственно пустыням и даже южным пустыням не приводит к увеличению площадей засоленных почв (Панкова, 1986, 1992а, 19926). Исключением являются крайнеаридные почвы Монголии, засоленность которых связана, в первую очередь, с широким распространением в этих регионах засоленных мел-палеогеновых пород, которые являются главным источником солей (Пустыни Заалтайской Гоби, 1986).

Господство засоленных, в том числе гипсоносных серо-бурых почв в среднеазиатском регионе определяется широким распро- странением в пределах Туранской равнины соленосных морских отложений (Синицын, 1962). Аридность климата не является фактором, определяющим засоленность автоморфных пустынных почв, она лишь способствует сохранению солей в профиле почв, унаследованных от почвообразующих пород (Панкова, 1992а).

Климатический фактор (режим выпадения осадков) определяет лишь характер перераспределения солей в профиле почв. Зимне-весенние осадки способствуют более активному выносу легкорастворимых солей. Этот процесс наблюдается в среднеазиатском регионе, где верхняя часть профиля отмыта от солей.

Континентальность климата на соленакопление в автоморфных условиях особого влияния не оказывает, хотя очевидно, что она тормозит процесс выветривания и биогенной аккумуляции солей.

Процесс соленакопления в гидроморфных почвах пустынь, как Монголии, так и Средней Азии характеризуется высокой интенсивностью. Расчеты показывают, что при равной глубине грунтовых вод (около 1.5-2 м) и минерализации около 5 г/л годовое соленакопление будет проходить в гидроморфных почвах пустынь Средней Азии интенсивнее, чем в Монголии (прогнозные расчеты были проведены И.П. Айдаровым). Однако режим выпадения осадков в зимне-весеннее время в Средней Азии приводит к некоторой промывке засоленных почв и к сбросу солей в грунтовые воды. Именно этим фактом объясняется высокая минерализация грунтовых вод в засоленных гидроморфных почвах среднеазиатских пустынь (как правило, выше 20 г/л), в отличие от гидроморфных почв пустынь Монголии, где соли концентрируются в поверхностных горизонтах, в которых количество солей может достигать 40-60% (образуются солевые коры) (табл. 3), но при этом минерализация грунтовых вод в гидроморфных почвах редко превышает 5-10 г/л.

Таким образом, усиление гидроморфизма в аридных регионах всегда будет способствовать активизации процесса соленакопления. В условиях высокой континентальности климата процессу соленакопления в гидроморфных условиях будут благоприятствовать не только испарительная концентрация солей в жаркий пери- од, но и процессы вымораживания влаги в зимней период. Однако прямыми доказательствами этого факта мы не располагаем.

В заключение можно констатировать:

• 1.    Различия в засоленности автоморфных почв разных регионов пустынной зоны суббореального пояса связаны, в первую очередь, с историей формирования ландшафтов, определивших наличие засоленных почвообразующих пород.

• 2.    Современное соленакопление определяет особенности засоления, главным образом, гидроморфных почв аридных территорий.

• 3.    Изменение климатических условий в связи с потеплением климата и повышением аридности будет способствовать усилению процессов засоления, в первую очередь, в гидроморфных почвах. В автоморфных почвах потепление климата будет благоприятствовать лишь сохранению солевых запасов, унаследованных от предыдущих этапов развития территории.

• 4.    Усиление континентальности и изменение режима выпадения осадков сказывается на солевом профиле аридных почв, но к активизации процессов засоления почв не приводит.