Рис. 4. Скорость формирования надземной фитомассы травянистых фитоценозов Fig. 4. The rate of formation of the aboveground phytomass of herbaceous phytocenoses
На основе полученных данных о мощности гумусового горизонта почв постселитебных экосистем проведено определение параметров модели формирования данного признака во времени. В модель вида Ht = Hlim^ exp(-exp(a-b * t)) включено 97 объектов с возрастом почв 10-75 лет, образовавшихся на культурных слоях и развалинах сооружений. На рис. 5 представлен хроноряд роста мощности гумусового горизонта новообразованных почв заброшенных поселений, модель трендовой составляющей: в сравнении для постселитебных и посттехногенных геосистем, исследованных ранее [Голеусов, Лисецкий, 2009].
Рис. 5. Модель формирования гумусового горизонта почв постселитебных экосистем (красный цвет), в сравнении с моделью формирования почв посттехногенных ландшафтов (синий цвет) Fig. 5. Model of the humus horizon formation of soils in post-settlement ecosystems (red), in comparison with the model of the soil formation in post-technogenic landscapes (blue)
Установлено, что более высокой скоростью воспроизводства обладают почвы, формирующиеся на культурных слоях и в постагрогенных (аппликативных) вариантах почвообразования, что связано с более благоприятными эдафическими условиями. Менее интенсивно образуются почвы на развалинах сооружений - вследствие неблагоприятных субстратных свойств (вариант первичного воспроизводства), в частности, высокого содержания карбонатов, строительного мусора и т.п.
На рис. 6 представлены графики изменения во времени скорости формирования гумусовых горизонтов почв в постселитебных и посттехногенных геосистемах (по модели, полученной для них ранее [Голеусов, Лисецкий, 2009]). Заметно, что почвы постселитебных геосистем имеют несколько более высокие темпы воспроизводства по сравнению с посттехногенными почвами.
Аналогично получены данные о формировании запасов гумуса в новообразованных почвах постселитебных геосистем. Данный регенерационный процесс тесно взаимосвязан с предыдущим, однако характеризуется в целом высокими темпами в разных вариантах воспроизводства почв. Этому способствует локальный характер нарушений почвенного покрова, быстрое формирование экосистем, обеспечивающих высокий уровень поступления органического вещества в почву. Модель трендовой составляющей данного процесса также имеет сходный вид с ростом мощности гумусового горизонта (рис. 7).
Рис. 6. Графики первых производных моделей формирования гумусовых горизонтов в постселитебных (красная линия) и посттехногенных (синяя линия) геосистемах Fig. 6. Graphs of the first derivative models of the formation of humus horizons in post-settlement (red line) and post-technogenic (blue line) geosystems
Рис. 7. Зависимость запасов гумуса в гумусовых горизонтах новообразованных почв заброшенных поселений от возраста почв Fig. 7. Dependence of humus reserves in the humus horizons of newly formed soils of abandoned settlements on soil age
На рис. 8 представлена скорость формирования запасов гумуса в почвах постселитебных геосистем.
Рис. 8. Скорость формирования запасов гумуса в почвах постселитебных геосистем Fig. 8. The rate of humus reserves formation in soils of post-settlement geosystems
Установлено, что максимум скорости данного процесса, как и скорости формирования гумусового горизонта, характерен для почв с возрастом около 20 лет.
Заключение
Исследования заброшенных населённых пунктов, проведённые на территории ЦЧР, показали, что Черноземье, хотя и характеризуется сходностью природной эволюции заброшенных поселений, но, тем не менее, имеет физико-географические различия данного процесса. В северных районах региона, на территории Курской, Липецкой и Тамбовской областей чаще проявляются лесные направления динамики растительных сообществ, в то время как на юго-востоке Белгородской области и в южных районах Воронежской области есть предпосылки формирования и степных сообществ. Однако практически везде естественное развитие с приобретением природного облика урочищами заброшенных деревень тормозится вследствие высокой степени обеспеченности их почв питательными элементами, накопленными в период существования поселений. На таких «удобренных» участках долго существуют сообщества, сформированные сорной растительностью, «пришлыми» и занесёнными человеком видами растений. Их постепенное замещение происходит в поселениях, заброшенных 50-60 лет назад. На огородах и особенно на деградированной пашне формирование естественного состава растительных сообществ происходит быстрее, а виды-«пришельцы» не получают такого распространения, как вблизи бывших построек.
Но если формирование природного облика на заброшенных поселениях происходит не слишком быстро, темпы формирования возобновимых ресурсов очень высоки: по запасам сена они уже догнали фоновые сообщества (4-5 т/га), а в ряде случаев существенно их превзошли (до 10 т/га). Местные крестьяне знают об этом и охотно используют территории бывших деревень для сенокошения.
Скорость формирования плодородного слоя почв тоже довольно велика - до 3-4 мм/год, причём она выше, чем, например, на отвалах горно-добывающей промышленности. Также интенсивно растут запасы гумуса - главного фактора плодородия почв Черноземья. Моделирование этих процессов показало: несмотря на то что основной «пик роста» возобновимых ресурсов экосистемами заброшенных деревень уже пройден, ещё не менее полувека они будут находиться в фазе быстрого роста, оставаясь «оазисами жизни» среди антропогенно преобразованных ландшафтов.
Полученные в исследовании математические модели регенерационных процессов в постселитебных геосистемах могут быть использованы в прогнозировании, мониторинге, в оценке экологических услуг и ресурсного потенциала этих объектов.
Список источников
1. Итоги Всероссийской переписи населения 2010 г. Том 1. Численность и размещение населения. Раздел 1. Численность населения субъектов Российской Федерации по административно-территориальным единицам. Число районов, городских и сельских населенных пунктов по субъектам Российской Федерации. Электронный ресурс.
Список литературы
1. Аверкиева К.В., Артоболевский С.С., Веденин Ю.А., Вендина О.И., Махрова А.Г., Неретин А.С., Нефедова Т.Г., Трейвиш А.И. 2015. Путешествие из Петербурга в Москву: 222 года спустя. М., ЛЕНАНД, 240 с.
2. Алексеев А.И., Сафронов С. Г. 2015. Изменение сельского расселения в России в конце XX - начале XXI века. Вестник Московского университета. Серия 5, География, 2: 66-76.
3. Бурыкин А.М. 1982. Темпы эрозии и почвообразования в техногенных ландшафтах. В кн.: Восстановление и повышение плодородия земель техногенных ландшафтов (на примере КМА). Воронеж, Воронежский СХИ: 5-36.
4. Голеусов П.В., Лисецкий Ф.Н. 2009. Воспроизводство почв в антропогенно нарушенных ландшафтах лесостепи. М., ГЕОС, 210 с.
5. Голеусов П.В. 2012. Особенности воспроизводства ресурсных характеристик травянистых фитоценозов в антропогенно нарушенных экосистемах лесостепной зоны. Научные Ведомости БелГУ. Серия Естественные науки, 3 (112): 124-130.
6. Лихневская Н.В., Чугунова Н.В., Полякова Т.А., Комкова А.И. 2017. Агрохолдинги в Белгородской области: значение в экономике и жизнедеятельности населения сельских территорий. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Экономика. Информатика, 2 (251): 5-15.
7. Миркин Б.М., Сайфуллина Н.М., Ямалов С.М. 2006. Модель ингибирования автогенной сукцессии восстановления растительности на месте заброшенных деревень в горно-лесной зоне Южного Урала. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 8 (2): 522-526.
8. Нефедова Т.Г. 2013. Десять актуальных вопросов о сельской России. Ответы географа. М., ЛЕНАНД, 456 с.
9. Подурец О.И. 2011. Связь динамики запасов растительного вещества с фазами посттехногенного почвообразования. Вестник Томского государственного университета, 346: 169-173.
10. Титлянова А.А., Афанасьев Н.А., Наумова Н.Б., Андриевский В.С., Артамонова В.С., Булавко Г.И., Гантимурова Н.И., Косинова Л.Ю., Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Морд- кович В.Г., Наумов А.В., Напрасникова Е.В., Половинко Г.П., Стебаева С.К., Якутин М.В. 1993. Сукцессии и биологический круговорот. Новосибирск, ВО «Наука», 157 с.
11. Титлянова А.А., Миронычева-Токарева Н.П., Наумова Н.Б. 1988. Круговорот углерода в травяных экосистемах при зарастании отвалов. Почвоведение, 7: 164-174.
12. Трофимов С.С., Наплекова Н.Н., Кандрашин Е.Р. 1986. Гумусоообразование в техногенных экосистемах. Новосибирск, Наука, 164 с.
13. Турун П.П. 2013. Основные черты трансформации сельского расселения Ставропольского края в 1959-2010 гг. Вопросы географии, 135: 322-335.
14. Шкерин А.В. 2010. Современная модель глобализации и проблемы развития сельских территорий России. Вестник Нижегородского университета. Серия: Социальные науки, 33 (19): 100-108.
15. Martynenko I.A., Meshalkina J.L., Goncharuk N.Yu., Butylkina M.A., Bykova G.S. 2019. Topsoil bulk density of abandoned rural settlements of the Russian boreal zone. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 368 (1): 012032.
16. Muchiru A.N., Western D., Reid R.S. 2009. The impact of abandoned pastoral settlements on plant and nutrient succession in an African savanna ecosystem. Journal of Arid Environments, 73: 322-331.
17. Saifullina N.M., Yamalov S.M., Shaikhislamova E.F., Mirkin B.M. 2008. Statistical analysis of progressive succession in the vegetation of abandoned villages in the mountain forest zone of Bashkortostan. Russian Journal of Ecology, 39 (5): 366-370.
18. Santruckova M., Horak J., Fanta, V. 2020. Soil Chemistry to Support Old Map Analysis of the Built-up Area of an Abandoned Settlement. Case Study from the Romanian Banat. Interdisciplinaria Archaeologica, Natural Sciences in Archaeology, 11 (1): 103-115.
19. Yamalov S.M., Saifullina N.M., Mirkin B.M. 2008. Herbaceous vegetation of the abandoned settlements in the mountain-forest zone of Bashkortostan Republic. Vegetation of Russia, 12: 104-130.
References
1. Averkieva K.V., Artobolevsky S.S., Vedenin Yu.A., Vendina O.I., Makhrova A.G., Razumov- sky V.M., Tarkhov S.A., Nefedova T.G., Treivish A.I. 2015. The journey from St. Petersburg to Moscow: 222 years later. Moscow, LENAND, 240 p. (in Russian)
2. Alexeev A.I., Safronov S.G. 2015. Changes in rural settlement patterns in Russia during the late 20th - early 21st centuries. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5, Geografiya, 2: 66-76. (in Russian)
3. Burykin A.M. 1982. Tempy erozii i pochvoobrazovaniya v tekhnogennykh landshaftakh [Rates of erosion and soil formation in technogenic landscapes]. In: Vosstanovleniye i povysheniye plodorodiya zemel tekhnogennykh landshaftov (na primere KMA) [Restoration and improvement of soil fertility in technogenic landscapes (for example, KMA)]. Voronezh, Voronezh Agricultural Institute: 5-36.
4. Goleusov P.V., Lisetskiy F.N. 2009. Reproduction of soils in anthropogenically disturbed landscapes of the forest-steppe. Moscow, GEOS, 210 p. (in Russian)
5. Goleusov P.V. 2012. Features of reproduction of resource characteristics of grassy phytocoe- noses in antropogenic disturbed ecosystems of a forest-steppe zone. Belgorod State University Scientific Bulletin. Natural Sciences Series, 3 (112): 124-130. (in Russian)
6. Likhnevskaya N.V., Chugunova N.V., Polyakova T.A., Komkova A.I. 2017. Agricultural holdings in the Belgorod Region: the value in the economy and living standards in rural areas. Belgorod State University Scientific Bulletin. Economics. Information technologies, 2 (251): 5-15. (in Russian)
7. Mirkin B.M., Saifullina N.M., Yamalov S.M. 2006. The inhibition-model of the autogenic succession of the abandon village's in the mountain-forest zone in South Urals. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 8 (2): 522-526. (in Russian)
8. Nefedova T.G. 2013. Ten Topical Issues about Rural Russia. A Geographer's Viewpoint. Moscow, LENAND, 456 p. (in Russian)
9. Podurets O.I. 2011. Svyaz dinamiki zapasov rastitelnogo veshchestva s fazami posttekhnogennogo pochvoobrazovaniya [Relationship between the dynamics of plant matter reserves and the phases of post-technogenic soil formation]. Tomsk State University Journals, 346: 169-173.
10. Titlyanova A.A., Afanasyev N.A., Naumova N.B., Andrievsky V.S., Artamonova V.S., Bu- lavko G.I., Kosinova L.Yu., Kosykh N.P., Mironycheva-tokareva N.P., Mordkovich V.G., Naumov A.V., Naprasnikova E.V., Stebaeva S.K., Yakutin M.V. 1993. Succession and biological cycle. Novosibirsk, Science Siberian publishing firm, 157 p. (in Russian)
11. Titlyanova A.A., Mironycheva-Tokareva N.P., Naumova N.B. 1988. Carbon cycle in the developing grass ecosystems of earth excavation. Eurasian Soil Science, 7: 164-174. (in Russian)
12. Trofimov S.S., Naplekova N.N., Kandrashin E.R. 1986. Gumusooobrazovaniye v tekhnogennykh ekosistemakh [Humus formation in technogenic ecosystems]. Novosibirsk, Nauka, 164 p.
13. Turun P.P. 2013. Basic lines of transformation of rural settlement pattern in Stavropol krai during 1959-2010. Questions of geography, 135: 322-335. (in Russian)
14. Shkerin A.V. 2010. Modern model of globalization and problem of development of Russian rural areas. Vestnik of Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod. Series: Social Sciences, 33 (19): 100-108. (in Russian)
15. Martynenko I.A., Meshalkina J.L., Goncharuk N.Yu., Butylkina M.A., Bykova G.S. 2019. Topsoil bulk density of abandoned rural settlements of the Russian boreal zone. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 368 (1): 012032.
16. Muchiru A.N., Western D., Reid R.S. 2009. The impact of abandoned pastoral settlements on plant and nutrient succession in an African savanna ecosystem. Journal of Arid Environments, 73: 322-331.
17. Saifullina N.M., Yamalov S.M., Shaikhislamova E.F., Mirkin B.M. 2008. Statistical analysis of progressive succession in the vegetation of abandoned villages in the mountain forest zone of Bashkortostan. Russian Journal of Ecology, 39 (5): 366-370.
18. Santruckova M., Horak J., Fanta, V. 2020. Soil Chemistry to Support Old Map Analysis of the Built-up Area of an Abandoned Settlement. Case Study from the Romanian Banat. Interdisciplinaria Archaeologica, Natural Sciences in Archaeology, 11 (1): 103-115.
19. Yamalov S.M., Saifullina N.M., Mirkin B.M. 2008. Herbaceous vegetation of the abandoned settlements in the mountain-forest zone of Bashkortostan Republic. Vegetation of Russia, 12: 104-130.