Продуктивность растительных сообществ и некоторые показатели гумусового состояния почв под вторично производными лесами
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Особенности продуктивности растительных сообществ на разных стадиях сукцессии... 5
2 Условия почвообразования 13
2.1 Климат 13
2.2 Геология и рельеф 15
2.3 Почвообразующие породы 16
2.4 Растительный покров 17
2.5 Гидрология 19
3 Объекты и методы исследования почв 21
3.1 Морфологическое описание серой типичной мелкой почвы (Р551) 24
3.2 Морфологическое описание серой типичной маломощной почвы (Р563) 27
3.3 Морфологическое описание серой типичной средне мелкой почвы (Р564) 29
3.4 Морфологическое описание серой типичной маломощной почвы (Р565) 31
4 Физические и физико-химические свойства исследуемых почв 33
4.1 Гранулометрический состав 33
4.2 Показатели почвенной кислотности 35
4.3 Поглощенные основания 38
4.4 Содержание валового и подвижного фосфора 39
5 Гумусовое состояние исследуемых почв 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 50
ПРИЛОЖЕНИЕ А 56
1 Особенности продуктивности растительных сообществ на разных стадиях сукцессии... 5
2 Условия почвообразования 13
2.1 Климат 13
2.2 Геология и рельеф 15
2.3 Почвообразующие породы 16
2.4 Растительный покров 17
2.5 Гидрология 19
3 Объекты и методы исследования почв 21
3.1 Морфологическое описание серой типичной мелкой почвы (Р551) 24
3.2 Морфологическое описание серой типичной маломощной почвы (Р563) 27
3.3 Морфологическое описание серой типичной средне мелкой почвы (Р564) 29
3.4 Морфологическое описание серой типичной маломощной почвы (Р565) 31
4 Физические и физико-химические свойства исследуемых почв 33
4.1 Гранулометрический состав 33
4.2 Показатели почвенной кислотности 35
4.3 Поглощенные основания 38
4.4 Содержание валового и подвижного фосфора 39
5 Гумусовое состояние исследуемых почв 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 50
ПРИЛОЖЕНИЕ А 56
Вторичные леса появляются на месте первичного климаксного леса (Дедю И.И., 1989), изменения которого связаны с влиянием внешних факторов (космогенных, геогенных, климатогенных и иных катастрофизмов, биогенных факторов и антропогенной деятельности).
В последние годы проблемы глобального изменения климата, а вместе с ним природной среды, и увеличения масштабов антропогенной нагрузки вызывают необходимость пересмотра взглядов на задачу устойчивости и сохранения биоразнообразия лесных экосистем (Дробушевская О.В., Назимова Д.И., 2006). По
мнению авторов, зона подтайги испытывает наибольшее антропогенное влияние.
На территории Томской области наиболее освоенные и благоприятные для сельскохозяйственной деятельности земли тяготеют к лесостепной и подтаежной подзонам. Эти территории характеризуются почти полным уничтожением коренных лесов в ходе пожаров и промышленных рубок (Дюкарев А.Г. и др., 1991).
Вопрос о выделении подтаежной зоны, как уникальной природной зоны Западной Сибири является дискуссионным. И.С. Ильина с соавторами (1985) наделяет подтайгу западносибирской тайги таким качеством, указывая, что она не имеет аналогов в европейской и восточносибирской тайге. В целом подтаежная зона отличается высоким синтаксономическим разнообразием (Миркин Б.М., 2003). Напротив, А.Г. Исаченко,
А.А. Шляпников (1989) говорят о подтайге как о ландшафте, встречающемся в Западной и Восточной Европе, Западной Сибири и Дальнем востоке.
Актуальность работы заключается в том, что современные этапы формирования серых почв, под покровом вторично производных лесов, отражающих различные этапы трансформации коренной темнохвойной тайги, выступают, зачастую, в качестве основы фонда пригодных для сельскохозяйственного использования земель Томской области. Вместе с тем их сохранность и восстановительная способность представляет огромный научный интерес, т.к. компоненты таких ландшафтов несут в себе признаки и свойства прежних стадий сукцессионной динамики и стадий педогенеза. Поэтому изучение изменения их свойств и гумусового состояния может выступать в качестве важного фактора для их дальнейшей эффективной эксплуатации в земледелии.
Целью работы послужило комплексное изучение почв, отражающих разные стадии трансформации коренных темнохвойных лесов, в купе с особенностями продуктивности естественных и измененных фитоценозов, для оценки отдельных показателей гумусного состояния этих почв, изменения процессов почвообразования, свойств и признаков.
Для реализации поставленной цели нужно решить следующие задачи:
- выявить особенности продуктивности растительных сообществ на разных стадиях сукцессии;
- рассмотреть условия почвообразования изучаемых почв;
- проанализировать полученные данные лабораторных анализов для характеристики основных свойств и некоторых показателей гумусового состояния почв под вторично производными лесами.
В последние годы проблемы глобального изменения климата, а вместе с ним природной среды, и увеличения масштабов антропогенной нагрузки вызывают необходимость пересмотра взглядов на задачу устойчивости и сохранения биоразнообразия лесных экосистем (Дробушевская О.В., Назимова Д.И., 2006). По
мнению авторов, зона подтайги испытывает наибольшее антропогенное влияние.
На территории Томской области наиболее освоенные и благоприятные для сельскохозяйственной деятельности земли тяготеют к лесостепной и подтаежной подзонам. Эти территории характеризуются почти полным уничтожением коренных лесов в ходе пожаров и промышленных рубок (Дюкарев А.Г. и др., 1991).
Вопрос о выделении подтаежной зоны, как уникальной природной зоны Западной Сибири является дискуссионным. И.С. Ильина с соавторами (1985) наделяет подтайгу западносибирской тайги таким качеством, указывая, что она не имеет аналогов в европейской и восточносибирской тайге. В целом подтаежная зона отличается высоким синтаксономическим разнообразием (Миркин Б.М., 2003). Напротив, А.Г. Исаченко,
А.А. Шляпников (1989) говорят о подтайге как о ландшафте, встречающемся в Западной и Восточной Европе, Западной Сибири и Дальнем востоке.
Актуальность работы заключается в том, что современные этапы формирования серых почв, под покровом вторично производных лесов, отражающих различные этапы трансформации коренной темнохвойной тайги, выступают, зачастую, в качестве основы фонда пригодных для сельскохозяйственного использования земель Томской области. Вместе с тем их сохранность и восстановительная способность представляет огромный научный интерес, т.к. компоненты таких ландшафтов несут в себе признаки и свойства прежних стадий сукцессионной динамики и стадий педогенеза. Поэтому изучение изменения их свойств и гумусового состояния может выступать в качестве важного фактора для их дальнейшей эффективной эксплуатации в земледелии.
Целью работы послужило комплексное изучение почв, отражающих разные стадии трансформации коренных темнохвойных лесов, в купе с особенностями продуктивности естественных и измененных фитоценозов, для оценки отдельных показателей гумусного состояния этих почв, изменения процессов почвообразования, свойств и признаков.
Для реализации поставленной цели нужно решить следующие задачи:
- выявить особенности продуктивности растительных сообществ на разных стадиях сукцессии;
- рассмотреть условия почвообразования изучаемых почв;
- проанализировать полученные данные лабораторных анализов для характеристики основных свойств и некоторых показателей гумусового состояния почв под вторично производными лесами.
Формирование почв обусловлено факторами почвообразования, которые оказывают разное по интенсивности проявления и по своей значимости воздействие. Так или иначе, действуют они совокупно. Исключив один из них, станет невозможным формирование почв.
При выполнении выпускной квалификационной работы были решены поставленные задачи: выявлены особенности продуктивности растительных сообществ на разных стадиях сукцессии; определены особенности влияния факторов почвообразования на генезис и эволюцию почв; проанализированы почвенные образцы и дана интерпретация полученных результатов исследования.
Так выявлено, что во время сукцессии происходят изменения структуры фитоценоза, верхних горизонтов почвенного профиля, и вместе с этим трансформация цикла биологического круговорота углерода. Рассмотренные объекты исследования отражают в своей структуре от двух до трех стадий сукцессионной динамики, что обусловлено высокой динамичностью условий. Комплексные изменения цикла углерода отражаются в накоплении на поверхности почв грубой органики, депонирующей огромные количества углерода, извлеченного из малого биологического круговорота. Дисбаланс в таких системах обусловлен влиянием внешних, как естественных (вспышки насекомых- дендрофагов, пожары, ветровалы и ветроломы, засухи), так и антропогенных (рубки, пожары, загрязнение) факторов. В результате качественный и количественный состав мортмассы может существенно измениться. В целом на начальных стадиях развития сукцессии смешанных лесов накапливается большое количество углерода, которое уменьшается лишь на поздней стадии трансформации. Можно заключить, что относительно почв сукцессионная динамика затрагивает преимущественно верхние горизонты, меняя их морфологические, физико-химические и химические свойства.
В качестве особенностей формирования почв можно выделить, что их генезис связан с богатством почвообразующих пород, которые несут в себе признаки карбонатности, однако современные процессы почвообразования, в частности оподзоливание, обусловливает, в целом, формирование бедных макро и микроэлементами, а также элементами-биофилами этих почв. Проходя стадии динамических изменений биогеоценозов, под влиянием ряда факторов, которые сложно и практически невозможно отделить один от другого, почвы сохраняют, в наиболее консервативных своих свойствах эти стадии, которые могут постепенно стираться в длительном хроноряду.
Полученные аналитические данные свидетельствуют, что почвы района исследований, в целом, имеют типичные значения и распределения показателей по профилю, характерные для почв с элювиально-иллювиальным типом дифференциации. Все показатели, определяющие почвенную кислотность, указывают, в исследуемых объектах, на некоторое подкисление среды в верхних горизонтах, что связано с формированием грубогумусовых горизонтов и образованием специфических и неспецифических органических кислот, в тоже самое время в них наблюдается увеличение доли содержания щелочных земель, что обусловлено их биоаккумуляцией. Вниз по профилю совокупность этих показателей отражают действие процессов элювиирования, а к почвообразующей породе указывают на остаточную карбонатрость.
Распределение элементов-биофилов (CNP) идентично относительно друг друга и в целом типично для почв подзолистого ряда почвообразования. С глубиной их количество довольно резко уменьшается, что безусловно связано с мощностью гумусового горизонта, характером распределения почвенного органического вещества и процессами гумификации и минерализации. Исключение составляет распределение доступного для растений фосфора, увеличение содержания которого, с глубиной, обусловлено влиянием процесса оподзоливания, увеличивающего миграционную способность этого показателя.
Исследуемые почвы интересны своими гумусовыми показателями. В первую очередь на себя обращает внимание соотношение Сгк:Сфк в сравнении с почвами сопряженных территории. Рассматриваемые показатели имеют существенные отличия, которые характеризуются очень широким интервалом. Такое нетипичное соотношение Сгк:Сфк связано с влиягием ведущего профилеобразующего процесса - оподзоливания, который способствует обеднению мощной толщи генетических горизонтов профиля.
При сравнении запасов гумуса в слое 0-50см прослеживается четкая закономерность смены этапов трансформации фитоценозов, отраженных в количественных показателях. Эти данные подтверждаются показателями продуктивности растительных сообществ, выделяясь заметными интервалами значений.
Таким образом, исследования проведенные в рамках настоящей выпускной работы подтверждают различия гумусового состоянии почв, находящихся на различных стадиях сукцессионной динамики.
При выполнении выпускной квалификационной работы были решены поставленные задачи: выявлены особенности продуктивности растительных сообществ на разных стадиях сукцессии; определены особенности влияния факторов почвообразования на генезис и эволюцию почв; проанализированы почвенные образцы и дана интерпретация полученных результатов исследования.
Так выявлено, что во время сукцессии происходят изменения структуры фитоценоза, верхних горизонтов почвенного профиля, и вместе с этим трансформация цикла биологического круговорота углерода. Рассмотренные объекты исследования отражают в своей структуре от двух до трех стадий сукцессионной динамики, что обусловлено высокой динамичностью условий. Комплексные изменения цикла углерода отражаются в накоплении на поверхности почв грубой органики, депонирующей огромные количества углерода, извлеченного из малого биологического круговорота. Дисбаланс в таких системах обусловлен влиянием внешних, как естественных (вспышки насекомых- дендрофагов, пожары, ветровалы и ветроломы, засухи), так и антропогенных (рубки, пожары, загрязнение) факторов. В результате качественный и количественный состав мортмассы может существенно измениться. В целом на начальных стадиях развития сукцессии смешанных лесов накапливается большое количество углерода, которое уменьшается лишь на поздней стадии трансформации. Можно заключить, что относительно почв сукцессионная динамика затрагивает преимущественно верхние горизонты, меняя их морфологические, физико-химические и химические свойства.
В качестве особенностей формирования почв можно выделить, что их генезис связан с богатством почвообразующих пород, которые несут в себе признаки карбонатности, однако современные процессы почвообразования, в частности оподзоливание, обусловливает, в целом, формирование бедных макро и микроэлементами, а также элементами-биофилами этих почв. Проходя стадии динамических изменений биогеоценозов, под влиянием ряда факторов, которые сложно и практически невозможно отделить один от другого, почвы сохраняют, в наиболее консервативных своих свойствах эти стадии, которые могут постепенно стираться в длительном хроноряду.
Полученные аналитические данные свидетельствуют, что почвы района исследований, в целом, имеют типичные значения и распределения показателей по профилю, характерные для почв с элювиально-иллювиальным типом дифференциации. Все показатели, определяющие почвенную кислотность, указывают, в исследуемых объектах, на некоторое подкисление среды в верхних горизонтах, что связано с формированием грубогумусовых горизонтов и образованием специфических и неспецифических органических кислот, в тоже самое время в них наблюдается увеличение доли содержания щелочных земель, что обусловлено их биоаккумуляцией. Вниз по профилю совокупность этих показателей отражают действие процессов элювиирования, а к почвообразующей породе указывают на остаточную карбонатрость.
Распределение элементов-биофилов (CNP) идентично относительно друг друга и в целом типично для почв подзолистого ряда почвообразования. С глубиной их количество довольно резко уменьшается, что безусловно связано с мощностью гумусового горизонта, характером распределения почвенного органического вещества и процессами гумификации и минерализации. Исключение составляет распределение доступного для растений фосфора, увеличение содержания которого, с глубиной, обусловлено влиянием процесса оподзоливания, увеличивающего миграционную способность этого показателя.
Исследуемые почвы интересны своими гумусовыми показателями. В первую очередь на себя обращает внимание соотношение Сгк:Сфк в сравнении с почвами сопряженных территории. Рассматриваемые показатели имеют существенные отличия, которые характеризуются очень широким интервалом. Такое нетипичное соотношение Сгк:Сфк связано с влиягием ведущего профилеобразующего процесса - оподзоливания, который способствует обеднению мощной толщи генетических горизонтов профиля.
При сравнении запасов гумуса в слое 0-50см прослеживается четкая закономерность смены этапов трансформации фитоценозов, отраженных в количественных показателях. Эти данные подтверждаются показателями продуктивности растительных сообществ, выделяясь заметными интервалами значений.
Таким образом, исследования проведенные в рамках настоящей выпускной работы подтверждают различия гумусового состоянии почв, находящихся на различных стадиях сукцессионной динамики.
