Свойства почв со вторым гумусовым горизонтом ландшафтных экотонов юга Сибири
|
Введение 3
1. История изучения почв со вторым гумусовым горизонтом 5
2. Условия формирования почв исследуемой территории 13
2.1. Геологическое строение и рельеф 13
2.2. Климат 17
2.3. Растительность 21
2.4. Почвообразующие породы 24
2.5. Почвенный покров 26
3. Объекты и методы исследования 30
3.1. Объекты исследования 30
3.2. Морфологическое описание профилей почв 34
3.3. Методы и методики исследования 46
4. Физические и физико-химические свойства исследуемых почв 48
4.1. Физические свойства 48
4.1.1. Гранулометрический состав 48
4.1.2. Плотность твердой фазы почвы 51
4.2. Физико-химические свойства 52
4.2.1. Содержание гумуса 53
4.2.2. Реакция среды 56
4.2.3. Содержание СО2 карбонатов 58
4.2.4. Сумма поглощенных оснований, содержание Са2+ и Mg2+ 60
Заключение 64
Список использованной литературы 66
Приложение А 71
Приложение В 74
Приложение С 75
1. История изучения почв со вторым гумусовым горизонтом 5
2. Условия формирования почв исследуемой территории 13
2.1. Геологическое строение и рельеф 13
2.2. Климат 17
2.3. Растительность 21
2.4. Почвообразующие породы 24
2.5. Почвенный покров 26
3. Объекты и методы исследования 30
3.1. Объекты исследования 30
3.2. Морфологическое описание профилей почв 34
3.3. Методы и методики исследования 46
4. Физические и физико-химические свойства исследуемых почв 48
4.1. Физические свойства 48
4.1.1. Гранулометрический состав 48
4.1.2. Плотность твердой фазы почвы 51
4.2. Физико-химические свойства 52
4.2.1. Содержание гумуса 53
4.2.2. Реакция среды 56
4.2.3. Содержание СО2 карбонатов 58
4.2.4. Сумма поглощенных оснований, содержание Са2+ и Mg2+ 60
Заключение 64
Список использованной литературы 66
Приложение А 71
Приложение В 74
Приложение С 75
В современной географии и ландшафтоведении одно из перспективных и интересных направлений - изучение границ в природе, под которыми понимают линию или переходную полосу, где происходит существенное изменение природных условий.
В настоящее время изучение переходных или так называемых экотонных территорий стало весьма актуальным направлением в географии. Начиная с 1928 года, когда Ф. Клементсом впервые было предложено понятие «экотон», проблема границ в природе и переходных «буферных» пространств привлекла многих биологов, экологов, географов [Нефедова, 2007]. Под этим понятием ученый понимал переходную полосу (зону) между двумя достаточно контрастными геосистемами. Особенности, свойства, специфика такой переходной полосы не позволяют отнести ее ни к одной из смежных экосистем. Типичный пример, полоса (зона) между лесом и степью.
Проблема границ в природе привлекает многих ученых. Среди них Ф. Клементс, Ю. Одум, В. Б. Сочава, Ф. Вальтер, E. Бокс, Э. Нееф, Д. Л. Арманд, В. С. Залетаев, Э. Г. Коломыц, Р. А. Мирзадинов, В. А. Николаев, Г. С. Макунина, В. В. Неронов, Т. В. Бобра, В. А. Шальнев и др. [Нефедова, 2014].
В настоящее время изучение экотонных территорий ведется в различных направлениях. Рассматриваются экотоны с точки зрения их размерности, начиная от локальных территорий до экотонов глобального масштаба [Коломыц, 1996]. Российскими и казахскими экологами и географами разрабатываются типология экотонов и различные подходы к их классификации [Мирзадинов, 1988]. Изучаются морские экотоны [Зайцев, 1986]. Активно ведется изучение экотонов речных пойм и дельт, исследования проблем биологического и ботанического разнообразия на экотонных территориях, мировой сети водно-наземных экотонов и их роли в процессах, происходящих в биосфере, в том числе ее глобальных изменениях, изучаются экотоны горных стран [Залетаев, 1984].
Наибольший интерес для изучения представляют ландшафтные экотоны между лесом и степью, т.к. лучше всего экотонновый эффект проявляется на контакте лесных геосистем с травяными (луговыми, степными). Уникальность данной переходной территории состоит в сочетании двух почвенно-климатических зон - лесной и степной, которые отличаются друг от друга климатом, растительностью и почвенным покровом.
Возникновение ландшафтных экотонов обусловлено общей закономерностью эволюции пространственных систем - т.е. постепенным стиранием (сглаживанием) резких границ в природе в следствии все большего развития межгеосистемных взаимоотношений. В результате линейная граница со временем трансформируется в переходную полосу 3
(например, линейная граница между лесом и лугом постепенно сглаживается взаимопроникновением лесных и луговых видов в смежные биотопы и созданием опушки). Дальнейшее развитие ландшафтного экотона приводит к формированию в нем определенных специфических черт, не характерных ни одной из контактирующих геосистем.
Именно ландшафтные экотоны оказываются благоприятными для резкого увеличения видового и ценотического разнообразия биоты. Экотонные ландшафты и освоены обычно лучше, так как благоприятны для поселения, активного труда и отдыха человека. Поэтому при проектировании зоны контакта природных геосистем, особенно контрастных, оцениваются как наиболее ценные для строительства рекреационных объектов (домов отдыха, туристических баз), организации охотничьих угодий.
К данным экотонам относятся почвы со вторым гумусовым горизонтом. На этой территории были изучены почвы разных условий формирования, преобладающие в разных климатических зонах, занимающие различные позиции рельефа, и отражающие связь особенностей почвообразования на данной территории с условиями их формирования.
Почвы со вторым гумусовым горизонтом (Ац) распространены в пределах таежно-лесной и лесостепной зон страны. Как правило они занимают подчиненное положение в структуре почвенного покрова указанных территорий.
Целью выпускной работы является изучение и определение основных свойств почв со вторым гумусовым горизонтом ландшафтных экотонов юга Сибири. В качестве диагностических показателей были исследованы физические и физико-химические свойства почв отрогов и предгорий Кузнецкого Алатау и Западного Саяна.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Охарактеризовать условия формирования почв исследуемой территории;
2) Определить специфику морфологического строения почвенного профиля и основные физические и физико-химические свойства объектов исследования;
3) Описать основные почвообразовательные процессы, влияющие на формирование почв.
Благодарность. Автор сердечно благодарит научного руководителя, кандидата биологических наук, доцента каф. почвоведения и экологии почв Мерзлякова Олега Эдуардовича, под руководством которого выполнялась данная работа. Благодарность выражается за оказание помощи в написании дипломной работы, за понимание и терпение.
В настоящее время изучение переходных или так называемых экотонных территорий стало весьма актуальным направлением в географии. Начиная с 1928 года, когда Ф. Клементсом впервые было предложено понятие «экотон», проблема границ в природе и переходных «буферных» пространств привлекла многих биологов, экологов, географов [Нефедова, 2007]. Под этим понятием ученый понимал переходную полосу (зону) между двумя достаточно контрастными геосистемами. Особенности, свойства, специфика такой переходной полосы не позволяют отнести ее ни к одной из смежных экосистем. Типичный пример, полоса (зона) между лесом и степью.
Проблема границ в природе привлекает многих ученых. Среди них Ф. Клементс, Ю. Одум, В. Б. Сочава, Ф. Вальтер, E. Бокс, Э. Нееф, Д. Л. Арманд, В. С. Залетаев, Э. Г. Коломыц, Р. А. Мирзадинов, В. А. Николаев, Г. С. Макунина, В. В. Неронов, Т. В. Бобра, В. А. Шальнев и др. [Нефедова, 2014].
В настоящее время изучение экотонных территорий ведется в различных направлениях. Рассматриваются экотоны с точки зрения их размерности, начиная от локальных территорий до экотонов глобального масштаба [Коломыц, 1996]. Российскими и казахскими экологами и географами разрабатываются типология экотонов и различные подходы к их классификации [Мирзадинов, 1988]. Изучаются морские экотоны [Зайцев, 1986]. Активно ведется изучение экотонов речных пойм и дельт, исследования проблем биологического и ботанического разнообразия на экотонных территориях, мировой сети водно-наземных экотонов и их роли в процессах, происходящих в биосфере, в том числе ее глобальных изменениях, изучаются экотоны горных стран [Залетаев, 1984].
Наибольший интерес для изучения представляют ландшафтные экотоны между лесом и степью, т.к. лучше всего экотонновый эффект проявляется на контакте лесных геосистем с травяными (луговыми, степными). Уникальность данной переходной территории состоит в сочетании двух почвенно-климатических зон - лесной и степной, которые отличаются друг от друга климатом, растительностью и почвенным покровом.
Возникновение ландшафтных экотонов обусловлено общей закономерностью эволюции пространственных систем - т.е. постепенным стиранием (сглаживанием) резких границ в природе в следствии все большего развития межгеосистемных взаимоотношений. В результате линейная граница со временем трансформируется в переходную полосу 3
(например, линейная граница между лесом и лугом постепенно сглаживается взаимопроникновением лесных и луговых видов в смежные биотопы и созданием опушки). Дальнейшее развитие ландшафтного экотона приводит к формированию в нем определенных специфических черт, не характерных ни одной из контактирующих геосистем.
Именно ландшафтные экотоны оказываются благоприятными для резкого увеличения видового и ценотического разнообразия биоты. Экотонные ландшафты и освоены обычно лучше, так как благоприятны для поселения, активного труда и отдыха человека. Поэтому при проектировании зоны контакта природных геосистем, особенно контрастных, оцениваются как наиболее ценные для строительства рекреационных объектов (домов отдыха, туристических баз), организации охотничьих угодий.
К данным экотонам относятся почвы со вторым гумусовым горизонтом. На этой территории были изучены почвы разных условий формирования, преобладающие в разных климатических зонах, занимающие различные позиции рельефа, и отражающие связь особенностей почвообразования на данной территории с условиями их формирования.
Почвы со вторым гумусовым горизонтом (Ац) распространены в пределах таежно-лесной и лесостепной зон страны. Как правило они занимают подчиненное положение в структуре почвенного покрова указанных территорий.
Целью выпускной работы является изучение и определение основных свойств почв со вторым гумусовым горизонтом ландшафтных экотонов юга Сибири. В качестве диагностических показателей были исследованы физические и физико-химические свойства почв отрогов и предгорий Кузнецкого Алатау и Западного Саяна.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Охарактеризовать условия формирования почв исследуемой территории;
2) Определить специфику морфологического строения почвенного профиля и основные физические и физико-химические свойства объектов исследования;
3) Описать основные почвообразовательные процессы, влияющие на формирование почв.
Благодарность. Автор сердечно благодарит научного руководителя, кандидата биологических наук, доцента каф. почвоведения и экологии почв Мерзлякова Олега Эдуардовича, под руководством которого выполнялась данная работа. Благодарность выражается за оказание помощи в написании дипломной работы, за понимание и терпение.
1. Изученные почвы отрогов и предгорий Кузнецкого Алатау и Западного Саяна сформированы в разных экологических условиях. Чернозем южный (Разрез 2) и чернозем обыкновенный (Разрез 30) относятся к широтной зональности Западно-Сибирской равнины. Степная область примечательна тем, что находится вблизи экотона - резкая переходная зона от остаточной лесостепи к степи. На севере она граничит с лиственно¬лесной и лесостепной областью, на юге - с полупустынной и пустынной областью. Большая протяженность области в широтном и меридиональном направлениях обусловливает значительное разнообразие условий почвообразования.
Чернозем обыкновенный находится в северной части степной зоны. Сформирован под разнотравно-злаковой растительностью. Почвообразование происходит на лессах и лессовидных суглинках.
Чернозем южный был заложен в Кемеровской области, геоморфологическим районом является увалистый мелкосопочник Кузнецкого Алатау. Вследствие аридизации климата, меньшей общей продуктивности растительности, более выраженной аэробной среды здесь интенсивнее идет процесс разложения органических веществ с образованием более простых соединений. Сформирован чернозем южный под типчаково-ковыльной растительностью. Недостаточность атмосферного увлажнения проявляется в ослаблении гумусообразования, снижении мощности гумусового горизонта и содержания гумуса. Почвообразование происходит на лессах и лессовидных породах.
Дерново-карбонатная почва (Разрез 22) относится к зоне в пределах вертикальной зональности между тундрой и лесостепью - последовательная смена ландшафтов в горах, связанная с изменением климата: тепла, количества осадков, влажности воздуха, в зависимости от высоты над уровнем моря. Почва сформирована на территории, сложенной породами, содержащими карбонаты Са. Наряду с травянистыми растениями произрастают и древесные растения, т.е. почвообразование на карбонатной породе происходит под пологом леса с хорошим травянистым покровом.
2. В качестве основных морфологических особенностей рассматриваемых почв можно отметить: вскипание от 10% HCl практически с поверхности у чернозема южного и обыкновенного, вскипание в нижней части профиля у дерново-карбонатной почвы; Для данных объектов исследования особенностью является второй гумусовый горизонт (Р-2, Р¬22), определяющий облик профиля. Характерной диагностической морфологической особенностью обоих черноземов является наличие карбонатов в виде белоглазки.
3. Все исследованные почвы по гранулометрическому составу относятся, в основном, к легкосуглинистым разновидностям. Его характерной особенностью является преобладание фракции крупной пыли, что связано с лессовидностью почвообразующих пород, широко распространенных на исследованной территории. Поведение илистой фракции в профилях изученных почв подтверждает характер и направленность процессов почвообразования.
Установлено, что плотность твердой фазы исследуемых почв в верхних горизонтах невысокая, что обусловлено богатством верхней части профиля гумусом. В подгумусовых горизонтах её величина возрастает.
4. Все изученные почвы имеют аккумулятивный тип гумусового профиля, но наиболее гумусированной из исследуемых почв является дерново-карбонатная почва это объясняется положением этой почвы в аккумулятивной позиции южного склона Западного Саяна, условиями повышенного гидроморфизма, что способствует процессам гумификации и гумусонакопления. Также особенностью данных почв является наличие реликтового признака - второго гумусового горизонта, явно это мы видим у чернозема южного.
5. Изученные почвы имеют высокую сумму поглощенных оснований, с преобладанием поглощенного кальция над магнием. В нижних горизонтах дерново- карбонатной почвы наблюдается доминирующая роль Mg2+ над Са2+, что связано с обогащенностью почвообразующих пород этим элементом
6. Реакция среды всех исследованных почв лежит в щелочной области, что объясняется наличием во всех горизонтах почв того или иного количества легкорастворимых солей.
Чернозем обыкновенный находится в северной части степной зоны. Сформирован под разнотравно-злаковой растительностью. Почвообразование происходит на лессах и лессовидных суглинках.
Чернозем южный был заложен в Кемеровской области, геоморфологическим районом является увалистый мелкосопочник Кузнецкого Алатау. Вследствие аридизации климата, меньшей общей продуктивности растительности, более выраженной аэробной среды здесь интенсивнее идет процесс разложения органических веществ с образованием более простых соединений. Сформирован чернозем южный под типчаково-ковыльной растительностью. Недостаточность атмосферного увлажнения проявляется в ослаблении гумусообразования, снижении мощности гумусового горизонта и содержания гумуса. Почвообразование происходит на лессах и лессовидных породах.
Дерново-карбонатная почва (Разрез 22) относится к зоне в пределах вертикальной зональности между тундрой и лесостепью - последовательная смена ландшафтов в горах, связанная с изменением климата: тепла, количества осадков, влажности воздуха, в зависимости от высоты над уровнем моря. Почва сформирована на территории, сложенной породами, содержащими карбонаты Са. Наряду с травянистыми растениями произрастают и древесные растения, т.е. почвообразование на карбонатной породе происходит под пологом леса с хорошим травянистым покровом.
2. В качестве основных морфологических особенностей рассматриваемых почв можно отметить: вскипание от 10% HCl практически с поверхности у чернозема южного и обыкновенного, вскипание в нижней части профиля у дерново-карбонатной почвы; Для данных объектов исследования особенностью является второй гумусовый горизонт (Р-2, Р¬22), определяющий облик профиля. Характерной диагностической морфологической особенностью обоих черноземов является наличие карбонатов в виде белоглазки.
3. Все исследованные почвы по гранулометрическому составу относятся, в основном, к легкосуглинистым разновидностям. Его характерной особенностью является преобладание фракции крупной пыли, что связано с лессовидностью почвообразующих пород, широко распространенных на исследованной территории. Поведение илистой фракции в профилях изученных почв подтверждает характер и направленность процессов почвообразования.
Установлено, что плотность твердой фазы исследуемых почв в верхних горизонтах невысокая, что обусловлено богатством верхней части профиля гумусом. В подгумусовых горизонтах её величина возрастает.
4. Все изученные почвы имеют аккумулятивный тип гумусового профиля, но наиболее гумусированной из исследуемых почв является дерново-карбонатная почва это объясняется положением этой почвы в аккумулятивной позиции южного склона Западного Саяна, условиями повышенного гидроморфизма, что способствует процессам гумификации и гумусонакопления. Также особенностью данных почв является наличие реликтового признака - второго гумусового горизонта, явно это мы видим у чернозема южного.
5. Изученные почвы имеют высокую сумму поглощенных оснований, с преобладанием поглощенного кальция над магнием. В нижних горизонтах дерново- карбонатной почвы наблюдается доминирующая роль Mg2+ над Са2+, что связано с обогащенностью почвообразующих пород этим элементом
6. Реакция среды всех исследованных почв лежит в щелочной области, что объясняется наличием во всех горизонтах почв того или иного количества легкорастворимых солей.
