Адрес: Волгоградская область
Руководитель: руководитель стационара
ДЖАНЫБЕКСКИЙ СТАЦИОНАР: ИСТОРИЯ, ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исконно безлесную местность, где был создан Джаныбекский стационар Института лесоведения РАН (в 1950-х гг. – Институт леса АН СССР), нельзя назвать благоприятной для выращивания лесных культур. Скудная полупустынная растительность на преобладающих здесь засоленных почвах позволяла местным жителям заниматься лишь отгонным скотоводством. Под выращивание зерновых и бахчевых культур могли использоваться только лугово-каштановые почвы в понижениях рельефа (в больших падинах) с опресненными грунтовыми водами. Даже сейчас в этой местности встречаются безлюдные пространства, где на протяжении многих десятков километров летом увидишь разве что летающих высоко в небе орлов, а на поверхности земли – ковер из засыхающих травянистых растений, в котором прячутся от жары перекликающиеся между собой суслики, стрекочущие цикады и кузнечики. Характерная особенность таких мест – знойное марево, изредка – небольшие смерчи и невесть откуда взявшиеся и быстро исчезающие за горизонтом сайгаки.
Все началось в середине ХХ века (1950 г.), когда Комплексной экспедицией по вопросам полезащитного лесоразведения АН СССР было принято решение об организации стационара на участке полупустынной территории близ пос. Джаныбек для научного обеспечения лесокультурных работ на трассе Государственной защитной лесной полосы «Чапаевск – Владимировка». Она создавалась в числе многих лесополос по Постановлению Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) от 20 октября 1948 г. «О плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и водоемов для обеспечения высоких устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах Европейской части СССР».
Стационар расположен в северной части Прикаспийской низменности в междуречье Волги и Урала на территории, которая является наиболее характерной для значительной части глинистой полупустыни. При этом 728 га территории стационара оказались в пределах России (Палласовский р-н, Волгоградская обл.), а его остальная часть (884,1 га) – в Казахстане (Джаныбекский р-н, Западно-Казахстанская обл.). Впоследствии такое трансграничное положение стационара значительно осложнило его использование.
Природа региона характеризуется континентальным климатом, засушливостью. Здесь широко распространены тяжелые суглинки, почвенный покров отличается комплексностью на фоне ярко выраженного микро- и мезорельефа. Близко к поверхности, на глубине 5–6 м, залегают засоленные грунтовые воды, содержащие до 10 г/л легкорастворимых солей. Почвы полупустынного солонцового комплекса, из которых половина приходится на солончаковые солонцы с высокой засоленностью и солонцеватостью почвенного профиля, составляют до 85% территории. Лишь мезопонижения – падины (занимающие площадь до 10%) с лугово-каштановыми почвами и линзами пресных грунтовых вод относительно лесопригодны.
К началу 1960-х гг. на базе Джаныбекского стационара были разработаны лесокультурные технологии для аридных регионов. Это позволило в дальнейшем перейти к научному обоснованию устойчивых и высокоэффективных лесных и агролесных экосистем и методов рационального землепользования.
На землях стационара был заложен двухкилометровый участок Государственной лесной полосы Чапаевск – Владимировка (четыре ленты шириной по 60 м). Кроме этого, были созданы: дендрарий (площадью 6 га) из 200 видов деревьев и кустарников, небольшие массивы из дуба черешчатого (общей площадью около 12 га) и участки сомкнутых культур из вяза приземистого, ясеня пенсильванского, груши обыкновенной, яблони лесной, кленов татарского и ясенелистного, скумпии, смородины золотой, ирги круглолистной и других пород, а также плодовый сад (площадью 4 га). В последующем на почвах солонцового комплекса были созданы дендрарий и узкомассивные агролесомелиоративные системы, которые представляют из себя сельскохозяйственные поля площадью 1000×1000 м (в 1956 г.), 200×500 м (1959 г.), 400×500 м (1970 г.), разделенные на межполосные пространства шириной 40-90 м однорядными кулисами из вяза приземистого. С 1950 г. на участке целины площадью 6 га введен заповедный режим без пастьбы и сенокоса.
Итак, в исконно безлесной полупустыне была создана натурная модель леcоаграрного комплекса, которая является уникальным экспериментом по организации культурных ландшафтов. Об оценке значимости подобного объекта и признании роли стационара в изучении аридных экосистем говорит тот факт, что Правительством Российской Федерации ему присвоен статус Памятника природы федерального значения (Постановление №719 от 16 июня 1997 г.).
Это стало возможным потому, что научный фундамент Джаныбекского стационара был заложен выдающимися русскими учеными. У его истоков стояли: В.Н. Сукачев, А.А. Роде, С.В. Зонн, А.Ф. Большаков. Лауреат Государственной премии СССР, профессор А.А. Роде оставался бессменным научным руководителем стационара до 1979 г.
Исследования на стационаре всегда отличались комплексностью, глубиной и широтой поставленных проблем. Созданные здесь благоприятные условия для работы привлекли ученых из многих научных и учебных учреждений: Почвенного института им. В.В. Докучаева, Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Института географии РАН, Зоологического института РАН, Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН и др.
Сейчас здесь постоянно работают сотрудники Института лесоведения РАН: Быков А.В., Колесников А.В., Кулакова Н.Ю., Сапанов М.К., Сиземская М.Л. Также продолжают приезжать научные сотрудники, многочисленные студенты и аспиранты из других организаций.
Кратко коснемся истории научных исследований на Джаныбекском стационаре.
С самого начала было понятно, что основными факторами, лимитирующими выживание деревьев и кустарников в условиях полупустыни, являются дефицит влаги и засоленность почв, поэтому особое значение приобретает изучение водно-солевого режима почвогрунтов.
В течение 75 лет существования стационара ведется мониторинг влажности и засоленности почвогрунтов, уровня грунтовых вод, мощности снежного покрова и ряда других показателей.
Вот краткий обзор результатов, полученных за 75 лет функционирования стационара:
-изучены физические свойства всех типов почв, определены абсолютные значения категорий влажности почвогрунтов (полной и наименьшей влагоемкости, влажности разрыва капиллярных связей, максимальной гигроскопичности);
-изучено движение парообразной влаги (оригинальным прибором) в почвогрунте и определена ее роль в эвапотранспирации;
-исследован минералогический состав тонкодисперсных фракций солончаковых солонцов и лугово-каштановых почв, выявлены изменения почвенных минералов в ходе как естественного процесса почвообразования, так и агролесомелиорации;
-изучен состав обменных катионов и селективность обмена для пар катионов Ca-Na и Са-К в целинных и мелиорированных лугово- каштановых почвах;
-разработаны методы расчета эвапотранспирации и определены расходы влаги целинными, сельскохозяйственными и лесными экосистемами, в том числе, при десукции из грунтовых вод;
-выявлены и охарактеризованы ведущие почвообразовательные процессы, формирующие современный облик почв. На макро-, мезо-, микроуровнях изучены особенности строения новообразований легкорастворимых солей, карбонатов и гипса;
-детально изучено солевое состояние почв солонцового комплекса в целинных условиях и в агролесомелиоративных системах, динамика миграции легкорастворимых солей по профилю в связи с подъемом уровня грунтовых вод и агролесомелиорацией;
-изучено формирование антропогенных почв, не имеющих аналогов в природе, и определено их классификационное положение; разработана диагностика их постмелиоративного состояния;
-на падинах выявлен вертикальный межпластовый гидростатический водообмен, обусловливающий как вторичное засоление пресных грунтовых вод под массивными лесными культурами, так и подземный сток инфильтрационных вод на территории, где грунтовые воды ранее считались застойными;
Перечисленные результаты получены путем наблюдений на постоянных участках под естественной целинной растительностью, сельскохозяйственными и лесными культурами. Основная часть работ посвящена способам и методам посадки лесных культур, их сохранности, развитию и функциональной значимости;
-разработана технология выращивания древесных насаждений: подготовка почвы и агротехнический уход за ней, подбор древесных пород, конструкции насаждений разного назначения, рубки ухода, способы порослевого возобновления;
-выявлено влияние агролесомелиоративных систем и массивных насаждений на состояние и содержание запасов органического углерода, различных форм азота, калия и фосфора;
-предложены расчеты размеров и расположения локальных лесомелиоративных систем (полезащитных, лесопастбищных) на целинной территории и способ оптимизации параметров лесных культур на падинах;
-разработана узкомассивная технология выращивания сельскохозяйственных культур, которая максимально адаптирована к условиям дополнительного снегонакопления;
-определена оптимальная площадь целинной территории, которая необходима для питания одной единицы домашнего скота в течение года;
-разработаны и опубликованы рекомендации по защитному лесоразведению для полупустынных почв;
-выявлено функциональное различие для развития лесных насаждений воды весеннего накопления почв, летних осадков и грунтовых вод;
— прослежено потепление климата за 75-летний период за счет холодного периода года, которое изменило характер выпадения зимних осадков и снегопереноса, тем самым существенным образом повлияв на состояние растительных экосистем;
-составлены аннотированные списки сосудистых растений для территории стационара и его ближайших окрестностей;
-выявлена смена доминантов целинных травянистых растений на солонцовых солончаках под влиянием климата и подъема уровня грунтовых вод;
-изучено воздействие на территорию методов орошения и устройства обводнительных каналов и прудов;
Большое внимание уделяется изучению разнообразия животных, подробно рассматривается их место в существующих естественных и лесоаграрных биогеоценозах;
-выявлено специфическое воздействие фитофагов на древесно- кустарниковую растительность, определяющее порог необратимого ухудшения их состояния; описаны случаи гибели ильмовых пород от бактериоза ствола;
-показано существенное влияние зоогенного фактора (массовых видов птиц и млекопитающих) на перераспределение азота в условиях полупустыни;
-проанализирована динамика фауны и особенности формирования населения позвоночных животных в искусственных и естественных древесно-кустарниковых насаждениях, зональных и интразональных сообществах региона;
-определены особенности заселения мышевидными грызунами лесонасаждений различных типов и установлена зависимость характера локальных поселений зверьков от состава и качества кормовых пород;
-составлен аннотированный фаунистический список амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих региона;
-выявлены популяционные механизмы выживания сусликов;
-рассмотрена динамика распределения обитающих в глинистой полупустыне негнездящихся орланов-белохвостов – вида, занесенного в Красную книгу РФ;
-изучены особенности питания сайгаков и опробованы методы их содержания в неволе;
-подробно описан состав и биотопическое распределение почвообитающих беспозвоночных;
-прослежены изменения видового и трофического состава почвенного населения при создании искусственных лесных насаждений. Показана роль массовых групп беспозвоночных в переработке лесной подстилки и их влияние на структуру гумусового горизонта;
-продемонстрирована возможность интродукции в почву лесных культур одного из видов почвенно-подстилочных дождевых червей, активно участвующих в переработке растительного опада;
-составлены аннотированные фаунистические списки паукообразных (клещей и пауков) и ряда групп насекомых (коллембол, клопов, цикадовых, муравьев, жуков-долгоносиков, жужелиц).
Творческий подход, комплексность исследований и биогеоценотическая направленность работ Джаныбекского стационара позволили выявить основные механизмы взаимодействия главных компонентов в естественных и искусственных экосистемах и в результате предложить новые технологии повышения продуктивности полупустынных земель, оптимизации сельскохозяйственного производства и создания благоприятных ландшафтных условий для жизни и работы людей в столь суровых условиях.
Еще одной стороной деятельности стационара является предоставление базы, фондовых материалов и оказание консультаций при подготовке специалистов высшей квалификации. По собранным здесь материалам защищено 46 кандидатских и докторских диссертаций, опубликовано около 900 научных работ.
Исследования ведутся по следующим направлениям:
1.Мониторинг состояния природных и антропогенных ландшафтов. Оценка направления, скорости и результата трансформации почв в ходе лесомелиорации. Прогноз дальнейшей агрогенной эволюции почв. Разработка концепции их постмелиоративного состояния и ландшафта в целом. Оценка экологических последствий агролесомелиорации, обводнения и орошения, апробация новых сельскохозяйственных культур и новых вариантов агролесомелиоративных систем.
2.Изучение общих закономерностей изменения растительности и животного населения в лесных культурах, а также на сопредельных участках сельскохозяйственных угодий и целине. Анализ влияния климатических факторов и антропогенного воздействия на видовой состав растительности. Изучение многолетней динамики населения дендрофильных насекомых и других групп животных, а также их роли в жизни лесных культур. Оценка их влияния на изменение природной среды и становление агролесного ландшафта. Изучение роли животных в формировании лесной обстановки в насаждениях.
3.Изучение экологического потенциала древесных растений в жестких климатических условиях. Проявление их способности к дальнейшему существованию, распространению и закреплению на новых территориях. Оценка реального и потенциального разнообразия древесных и кустарниковых пород в лесных культурах полупустынной зоны. Оценка перспективности дальнейшей интродукции древесных растений. Изучение направления сукцессий в лесных культурах, оставленных без лесоводственного ухода.
4.Развитие концепции адаптивного лесоразведения — максимально соответствующего принципам: неистощительного, экологически безопасного, органично вписывающегося в природный ландшафт и оптимально использующего экологический потенциал древесных растений и природные ресурсы (с учетом экологических последствий лесоразведения). Оценка перспективности создания колочно-западинного ландшафта в глинистой полупустыне Северного Прикаспия.
Школа Джаныбекского стационара, идеи его основателей и творцов, как и сам рукотворный ландшафтный оазис, продолжают жить и развиваться. Само название «Джаныбекский стационар» стало настолько общеизвестным, что его нередко выносят в заглавие публикаций. Наша задача – сохранить и продолжить существующие здесь традиции, заложенные еще 75 лет назад.