Влияние климата на биологические свойства почв юга России

МИНОБРНАУКИ РОССИИ 
Федеральное государственное автономное образовательное 
учреждение высшего профессионального образования 
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
 
 
 
 
Ю.С. Козунь, К.Ш. Казеев, С.И. Колесников  
 
 
 
 

 
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ 

СВОЙСТВА ПОЧВ ЮГА РОССИИ 

 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ростов-на-Дону  
2013 

УДК 57.044; 631.4; 504.05 
ББК 40.3 
     К 59 
     
 
 
Рецензенты: 
доктор биологических наук, профессор Т.М. Минкина; 
доктор биологических наук Т.В. Денисова 
 
 
Козунь Ю.С., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Влияние климата на биологические свойства почв юга России: монография. Ростов-на-Дону: Издательство 
Южного федерального университета, 2013. -112 с. 
ISBN 978-5-9275-1184-6 
 
В работе изучено влияние климатических факторов на биологическую 
активность почв юга России. Рассчитаны климатические индексы и 
коэффициенты для разных регионов исследуемой территории. Определены 
наиболее зависимые от гидротермических условий показатели биологической 
активности и степень их зависимости от климата. Спрогнозировано состояние 
биологической активности почв при изменении климата. 
Книга адресована специалистам в области экологии, природопользования, охраны окружающей среды, почвоведения, а также студентам и аспирантам.  
Табл. 12, рис. 34, библ. 115.  
Публикуется в авторской редакции. 
 
 
 
Исследования выполнены при финансовой поддержке Южного федерального 
университета (213.01-24/2013-85, 213.01-24/2013-44),  
Министерства образования и науки Российской Федерации  
(5.5160.2011, 14.A18.21.0187, 14.A18.21.1269). 
 
Монография опубликована за счет средств Программы развития Южного 
 федерального университета (213.01-24/2013-85). 
 
 
ISBN 978-5-9275-1184-6                                                                          УДК 57.044; 631.4; 504.05 
ББК 40.3 
 
 
 Козунь Ю.С., Казеев К.Ш., Колесников С.И., 2013 
 Южный федеральный университет, 2013 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................... 4 

ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА ............................................................................................................. 6 

Изменение климата в мире ................................................................................................... 6 
Изменения температуры воздуха в России ........................................................................ 9 
Изменения атмосферных осадков в России ...................................................................... 12 

КЛИМАТ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ .............................................................. 15 

Значение солнечной радиации в почвообразовании .......................................................... 19 
Значение атмосферных осадков в почвообразовании ...................................................... 22 
Влияние климата на почвенные характеристики ............................................................ 25 

КЛИМАТ ЮГА РОССИИ ............................................................................................................ 30 

МЕТОДИКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ........................................................................ 35 

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ .................................................................................................. 38 

ВОСТОЧНЫЙ МАРШРУТ ......................................................................................................... 39 
Чернозем обыкновенный карбонатный ............................................................................. 41 
Каштановая почва ............................................................................................................... 43 
Бурая полупустынная почва ............................................................................................... 45 
ЮЖНЫЙ МАРШРУТ ................................................................................................................ 47 
Чернозем выщелоченный ..................................................................................................... 49 
Чернозем выщелоченный слитой ....................................................................................... 51 
Серая лесная почва ............................................................................................................... 52 
Бурая лесная почва ............................................................................................................... 54 
Рендзина типичная .............................................................................................................. 57 
Горно-луговая почва ............................................................................................................. 58 
СЕВЕРНЫЙ МАРШРУТ ............................................................................................................ 60 
Черноземы южные............................................................................................................... 61 
Серопески .............................................................................................................................. 62 

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ЮГА РОССИИ . 65 

ЗАВИСИМОСТЬ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ОТ СТЕПЕНИ 
КОНТИНЕНТАЛЬНОСТИ КЛИМАТА В 2007 ГОДУ .................................................................... 65 
ЗАВИСИМОСТЬ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ОТ СТЕПЕНИ 
КОНТИНЕНТАЛЬНОСТИ КЛИМАТА В 2009 ГОДУ .................................................................... 71 
ВЛИЯНИЕ ТЕНЕВОГО ЭФФЕКТА КАВКАЗА НА ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ 
НА ПРИМЕРЕ ЮЖНОГО МАРШРУТА (2010 ГОД) ..................................................................... 77 
ВЛИЯНИЕ ТЕНЕВОГО ЭФФЕКТА КАВКАЗА НА ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ 
НА ПРИМЕРЕ ЮЖНОГО МАРШРУТА (2012 ГОД) ..................................................................... 81 
ВЛИЯНИЕ ТЕНЕВОГО ЭФФЕКТА КАВКАЗА НА ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ 
НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРНОГО МАРШРУТА .................................................................................... 87 
ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТА НА ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 
ПОЧВ ЮГА РОССИИ ................................................................................................................ 91 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................................ 100 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................................................... 102 

ВВЕДЕНИЕ 

Со времен создания В. В. Докучаевым основ генетического почвоведения 

почвоведы уделяли большое внимание характеристике условий почвообразова
ния, в том числе и климату. Этот глубокий интерес к разбору условий почвооб
разования вытекал уже из одного из основных принципов учения В.В. Докучае
ва, указывающего на первостепенное значение для естествознания раскрытия 

генетических связей, закономерных соотношений и взаимодействия между ор
ганизмами, минеральными телами и разного рода процессами. 

Влияние климата на растительность, почвы и другие объекты природы бы
ло установлено еще в классических работах А. Гумбольдта, В.В. Докучаева, 

Л.С. Берга, А.А. Григорьева и М.И. Будыко. Благодаря их работам известно, 

что основными климатическими параметрами, влияющими на биоту, являются 

температура и условия увлажнения. Различные сочетания этих показателей 

создают большое разнообразие природных зон на Земле.  

Главная особенность климата в числе других факторов почвообразования 

заключается в том, что климат определяет такие существенные условия жизни 

растений, как тепло и влага. Ни с одним из других факторов почвообразовате
лей не связаны столь глубокие различия в почвообразовании, как те, которые 

сопряжены с влиянием водно-тепловых элементов климата на течение биоло
гических процессов на земной поверхности. 

Изменение климата на Европейской территории России привело за послед
ние два – два с половиной десятилетия и к изменению климатических условий 

различных районов, расположенных на территории Южного федерального ок
руга и в частности Ростовской области. Почва, как динамичная система очень 

чутко реагирует на изменения во внешней среде, особенно это касается биоло
гической активности, которая является чувствительным индикатором. 

Представляемая работа является частью цикла научных исследований по 

изучению биологических свойств почв Юга России. Целью настоящего иссле
дования выявление связи климата с биологическими свойствами почв Юга Рос

сии. В качестве диагностических показателей были выбраны: рН, содержание 

гумуса, ферментативная и микробиологическая активность почв и интенсив
ность дыхания и др. 

Работа направлена на решение вопросов как общетеоретических, так и 

практических. Ранее (Казеев и др., 2004,2006) было установлена географиче
ская неоднородность биологических свойств почв юга России и закономерно
сти их пространственного распределения, их устойчивость к различным антро
погенным факторам: переувлажнение, засоление, сельскохозяйственное ис
пользование, загрязнение и т.д. (Казеев, 1996; Колесников и др., 2000, 2006, 

2013; Казеев и др., 2003, 2004, 2006, 2012; Денисова и др., 2005). Почвы разных 

природных зон, разного таксономического положения имеют значительные от
личия в биоразнообразии почвенной биоты, ее составе и биологической актив
ности. Соответственно, при выявлении закономерностей связей биологических 

показателей почв с климатическими параметрами, будет возможно построение 

предположений об изменении самих почв, границ их ареалов и площади рас
пространения. При том, что такие предположения можно строить исходя из ге
незиса и свойств почв, дополнительные показатели (особенно такие чувстви
тельные, как биологические) помогут делать прогнозы более точно.  

Исследования выполнены на кафедре экологии и природопользования 

Южного федерального университета в период 2007-2013 гг. при финансовой 

поддержке Южного федерального университета (213.01-24/2013-85, 213.01
24/2013-44), Министерства образования и науки Российской Федерации 

(5.5160.2011, 14.A18.21.0187, 14.A18.21.1269). 

ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА 

Изменение климата в мире 

Причины и последствия изменения  глобального климата в настоящее 

время 
привлекают 
внимание 
многих 
специалистов. 
Климатологов 
и 

метеорологов в большей степени интересуют причины этих изменений и роль в 

глобальном потеплении увеличения концентрации углекислого газа (СО2) в 

атмосфере. 

Проводимые учеными различных стран мира исследования позволяют 

строить прогнозы изменений климата на длительный срок (вплоть до конца 

XXI века), рассматривая при этом различные сценарии природных и 

антропогенных воздействий на климатическую систему и оценивая в качестве 

предполагаемой реакции на эти воздействия изменения в ней. Признавая 

важность таких исследований, следует отметить, что остается открытым вопрос 

о первоначальных мерах реагирования на изменения климата, которые 

наблюдаются уже сейчас и ожидаются в ближайшей перспективе (Груза, 

Ранькова, 2004).  

Первая Рабочая группа Межправительственной группой экспертов по 

изменению климата (МГЭИК) установила, что климат изменяется и становится 

теплее. В течение XX в. среднегодовая температура у поверхности земли 

увеличилась на 0,6 °С. В течение ХХ в. средний уровень моря повысился на 

0,1–0,2 м. В большинстве районов высоких и средних широт Северного 

полушария на 0,5–1 % увеличилось количество атмосферных осадков. В 

последнее десятилетие в некоторых районах Азии и Африки увеличилась 

повторяемость и интенсивность засух. Начиная с 1950-х гг., стали более 

частыми, устойчивыми и интенсивными такие явления, как Эль-Ниньо. 

По данным Второй Рабочей группы МГЭИК, отдельные участки природы 

оказываются особенно уязвимыми к воздействию изменений климата. 

Некоторые из них могут быть полностью уничтожены. К таким экосистемам 

относятся коралловые рифы, бореальные и тропические леса, степные болота и 

естественные луга. По представленным в отчете данным, на обширных 

территориях Восточной Европы, Европейской части России и центральной 

части Канады и Калифорнии выпадает значительно большее количество 

осадков в виде дождя, чем в виде снега. За последнее десятилетие сократилось 

67 % ледников в Гималаях и горах Тянь-Шаня. Под угрозой исчезновения – 

половина 
ледников 
Альп. 
По 
прогнозам 
экспертов 
Арктического 
и 

Антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург), 

уже через 30 лет Северный ледовитый океан в течение теплого периода года 

будет полностью вскрываться из-подо льда. Толща Гималайских льдов тает со 

скоростью 10–15 м в год. При нынешней скорости этих процессов две трети 

ледников Китая исчезнут к 2060 году, а к 2100 году все ледники растают 

окончательно. Более того, шапки полярных льдов выполняют функцию зеркала 

– отражают часть солнечных лучей назад, в космос. Если они исчезнут, все 

получаемое от Солнца тепло будет оставаться на Земле. Темпы глобального 

потепления возрастут многократно. По мнению специалистов Института 

вычислительной математики РАН, к 2100 году среднегодовая температура 

повысится на 3ºС. Сильнее всего (на 4–6 ºС) воздух прогреется в умеренных 

широтах Северного полушария, над океанами же Южного полушария – всего 

на 2–3 ºС.  

Ураганы в США, засуха в Австралии, аномально жаркое лето в Европе, 

катастрофические ливни и наводнения на туманном Альбионе – список можно 

еще продолжить. Вот только некоторые примеры последствий климатических 

изменений. Экстремальные природные явления бьют все рекорды практически 

во всех регионах мира. В докладе «Воздействие глобального потепления на 

климат в Европе» Европейское агентство по окружающей среде предупреждает, 

что уже к 2050 году среднегодовая температура на всей Европейской 

территории поднимется на 2–6 ºС. Наибольший температурный скачок 

ожидается в Испании, Италии и Греции. В Северной Европе потепление будет 

менее заметным. На практике это означает, что зимы станут теплыми и 

бесснежными, лето же необычайно жарким и засушливым. Только иногда жару 

в 40 и более ºС будут прерывать ливневые дожди и грозы, способствующие 

наводнениям (Коллинз и др., 2007).  

Экосистемы 
уже 
начали 
реагировать 
на 
изменение 
климата. 

Мигрирующие виды птиц стали раньше прилетать весной и позже улетать 

осенью. Существуют прогнозы исчезновения до 30–40 % видов растений и 

животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они 

могут приспособиться к этим изменениям. При повышении температуры на 1°С 

прогнозируется изменение видового состава леса. Леса являются естественным 

накопителем углерода (80 % всего углерода в земной растительности и около 

40 % углерода в почве). Переход от одного типа леса к другому будет 

сопровождаться выделением большого количества углерода. Повышение 

температуры может привести к изменению географического распространения 

различных видов, являющихся переносчиками заболеваний. С повышением 

температуры ареалы теплолюбивых животных и насекомых (например, 

энцефалитных клещей и малярийных комаров) будут распространяться 

севернее, в то время как люди, населяющие эти территории, не будут обладать 

иммунитетом к новым заболеваниям (Груза, Ранькова, 2003). 

Правильнее было бы говорить не о «глобальном потеплении», а о «гло
бальных изменениях климата». Ведь помимо роста температуры происходит и 

ряд других, связанных с потеплением изменений в сложной и многосвязной 

системе, какой является наша «машина погоды» – климатическая система Зем
ли. Проявляются они в усилении изменчивости погоды (сильные морозы, сме
няющиеся резкими оттепелями зимой, рост числа необычайно жарких дней ле
том), в увеличении частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений 

(штормов, ураганов, наводнений, засух), усилении неравномерности выпадения 

осадков, а также таких процессов, как таяние ледников и вечной мерзлоты, 

подъема уровня океана и т.п. Эти и другие проявления климатической измен
чивости ежегодно становятся причиной тысяч смертей и наносят ущерб в де
сятки миллиардов долларов (Хандожко, 2005). 

Часто в различных источниках можно услышать о том, что на самом деле 

в ближайшее время ожидается не глобальное потепление, а глобальное 

похолодание. Как известно, в прошлом наша планета не раз переживала 

периоды 
похолодания 
и 
последующего 
потепления, 
связанные 
с 

многовековыми 
естественными 
циклическими 
процессами. 
Последний 

ледниковый период был 10000 лет назад, сейчас мы живем в период 

межледниковья. Естественно, что через несколько тысяч лет стоит ожидать 

глобального похолодания (Груза, Ранькова, 2001; Павлов, Гравис, 2000).  

Однако потепление климата, которое происходит сейчас, никак не вписы
вается в естественные циклы, к тому же происходит чрезвычайно стремитель
но: ведь речь идет не о тысячелетиях, а о сотнях и даже десятках лет. Никогда 

еще средняя температура планеты не изменялась с такой невероятной скоро
стью: 0,7 ºС за 100 лет, из них 0,5 – за последние 50 (Кароль и др., 2008). А 11 

из последних 12 лет были самыми жаркими за весь инструментальный период 

метеорологических наблюдений. Такая беспрецедентная скорость не характер
на для естественных циклических процессов и оставляет мало шансов биологи
ческим видам и экосистемам на приспособление к столь быстрым климатиче
ским изменениям.  

 

Изменения температуры воздуха в России 

В последние годы оценки средней месячной температуры приземного 

воздуха получают по данным наблюдений на 455 метеостанциях России, стран 

СНГ и Балтии (310 станций – российские). Временные ряды осредненных 

температур приводятся только с 1936 года, так как в этом году была 

сформирована основная сеть метеорологических наблюдений на постсоветском 

пространстве. Аномалии рассчитываются как отклонения от средних значений 

за базовый период 1961–1990 годы. 

На рисунке 1 и 2 приведены временные ряды осредненных по регионам 

средних за летний и зимний сезон аномалий среднемесячной температуры 

приземного воздуха. На рисунках показаны линейные тренды за 1976-2013 

годы, рассчитанные методом наименьших квадратов, и их 95% доверительная 

область.  

 
Рис. 1 Сезонные аномалии температуры приземного воздуха (°С), осредненные 
по территории физико-географических регионов России (лето) 
 

Во всех регионах в среднем за период 1976-2013 год наблюдается 

выраженное потепление летних сезонов. Исключение составляют Западная 

Сибирь и Уральский Федеральный округ, где эта тенденция в 2-3 раза слабее, 

чем в других регионах, и статистически незначима. В большинстве регионов 

между 1940 – 1960 год наблюдался максимум температуры, который, однако, 

не достигал современного уровня.