Помощь студентам в учебе
ВЛИЯНИЕ РАСПАШКИ НА ЗАПАСЫ УГЛЕРОДА ТЕМНО-СЕРЫХ ПОЧВ МИКРОПОВЫШЕНИЙ ПОДТАЙГИ НИЖНЕГО ПРИТОМЬЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Район, объекты и методы исследований 6
2 Факторы почвообразования 10
2.1 Геологическое и геоморфологическое строение, почвообразующие породы 10
2.2 Климат 13
2.3 Растительность 13
2.4 История землепользований ключевых участков исследуемой территории 14
3 Растительность как индикатор истории землепользований в подтайге Притомья 15
4 Морфологические параметры темно-серых почв угодий с разной историей
землепользования 16
5 Запасы углерода темно-серых почв угодий с разной историей землепользования 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 27
... разделы 2.4 и 5 изъяты
1 Район, объекты и методы исследований 6
2 Факторы почвообразования 10
2.1 Геологическое и геоморфологическое строение, почвообразующие породы 10
2.2 Климат 13
2.3 Растительность 13
2.4 История землепользований ключевых участков исследуемой территории 14
3 Растительность как индикатор истории землепользований в подтайге Притомья 15
4 Морфологические параметры темно-серых почв угодий с разной историей
землепользования 16
5 Запасы углерода темно-серых почв угодий с разной историей землепользования 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 27
... разделы 2.4 и 5 изъяты
Почва является важнейшим средством сельскохозяйственного производства и лесоводства. Общеизвестно, что освоение и длительное сельскохозяйственное использование почв неизбежно приводят к изменению их морфологии, свойств, режимов и самого процесса почвообразования, к их агрогенной эволюции.
В условиях усиливающихся воздействий на окружающую среду, обусловленных хозяйственной деятельностью человека, возникает необходимость в изучении процессов, возникающих в ходе окультуривания почв. Помимо этого, продолжение изучения влияния распашки на почвы в широком диапазоне географических условий важно как для моделирования глобального цикла углерода, так и для разработки новых систем устойчивого землепользования, которые должны базироваться на принципах расширенного воспроизводства плодородия почв, снижения воздействия на биосферу и сохранения биологического разнообразия, при этом должна учитываться экономическая целесообразность.
Одним из приоритетных направлений современных почвенных исследований является изучение влияния распашки на запасы органического и неорганического углерода, так как в ходе агропедогенеза изменениям подвергаются, в том числе и процессы ответственные за баланс педогенного углерода, находящегося в составе как гумуса, так и карбонатов. Изменение гумусного состояния почв, содержания органического углерода и его запасов при сельскохозяйственном освоении, забрасывании пахотных земель и смене землепользования достаточно хорошо и полно изучены в Европе [Reinsch et al., 2018; Krauss et al., 2022] и Европейской части России [Курганова и др., 2022; Баева и др., 2017; Рыжова и др., 2020]. В том время как подобные сведения для Сибири единичны [Титлянова и др., 1998]. Исследований трансформации карбонатного состояния почв лесной зоны при агрогенном воздействии разной длительности крайне мало [Булышева и др., 2018; Булышева и др, 2021].
Информация о запасах углерода и интенсивности выделения СО2 необходима для разработки стратегии развития сельского хозяйства, экологической направленности, создания оптимальных систем обработки почв, использования удобрений и построения рациональных севооборотов, всего агротехнического комплекса мероприятий, способствующих уменьшению выделения парниковых газов из почв сельскохозяйственного использования без снижения урожайности культур [Лукин, 2015].
На юге лесной зоны Западной Сибири наиболее освоены ареалы темно-серых лесных почв, большая часть ареалов этих почв распахана. Освоение этих почв началось более 400 лет назад [Бояршинова, 1951]. Однако до сих пор нет сведений о том, каким образом изменились свойства этих почв в результате столь длительного атрогенного преобразования. Одной из таких сильно освоенных территорий является северное Притомье, приуроченное к бассейну Томи на юге Томской и севере Кемеровской областей (Томский и Яшкинский районы). Темно-серые почвы здесь составляют основу пахотного клина. Изучить степень трансформированности агротемно-серых почв довольно проблематично хотя бы по причине отсутствия неосвоенных участков. Особенно не хватает таких исследований с учетом исходной микронеоднородности почвенного покрова, идентичности почвообразующих пород и отсутствием эрозии как фактора влияющего на вынос и седиментацию почвенного материала. Только в таком случае все различия можно отнести на счет различий угодий.
Нами осуществлен поиск длительно-лесных экосистем на темно-серых лесных почвах, чтобы взять их за основу для сравнения. Проанализировав исторические карты на территорию Притомья за последние 230 лет, удалось найти подходящий лесной массив на междуречье Шумихи, Томи и приустьевой части реки Сосновка. Данный лес не использовался в качестве сельскохозяйственного угодья по причине его экономически невыгодного расположения относительно населенных пунктов. От ближайшей деревни Усть-Сосновка он отделён рекой, брод через которую в посевной период труднопреодолим, а от деревень, расположенных с севера, отделен несколькими глубокими долинами. Рядом с лесным массивом имеются заброшенные 15 лет назад пашни.
Изучение природных комплексов долин крупных рек занимает приоритетное положение, так как в этих долинах, часто пересекающих разные ландшафтные зоны и провинции, наблюдается ярко выраженная специфика ландшафтной структуры. С другой стороны, долины рек - это наиболее освоенные в хозяйственном отношении территории, которые претерпели существенную антропогенную модификацию. Особенно интенсивные изменения геосистем в долине Томи наблюдаются с середины XX века в связи с усилившейся промышленной и сельскохозяйственной деятельностью (добычей песчаногравийной смеси в русле Томи, осушительной мелиорацией, распашкой земель), транспортным строительством и ростом селитебных зон [Хромых, 2006].
Целью нашей работы является изучить влияние контрастных длительновременных различий в режимах землепользований на запасы углерода органических и неорганических соединений и свойства почв в условиях подтайги Притомья на юго- востоке Западной Сибири.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить признаки длительнолесной экосистемы.
2. Собрать и проанализировать архивные материалы по истории землепользований за период более 200 лет.
3. Осуществить поиск ключевых участков, на которых расположены различные экосистемы с разной историей природопользования.
4. Подобрать почвенные ряды и максимально минимизировать различия между почвами, связанные с исходной неоднородностью рельефа и пород.
5. Заложить разрезы и отобрать почвенные образцы.
6. Проанализировать особенности морфологии почвенных профилей.
7. Определить классификационную принадлежность почв.
8. Проанализировать некоторые свойства почв (морфология, плотность, запасы углерода органических и неорганических соединений).
9. Провести обработку и интерпретацию полученных данных, выявить влияние различных режимов землепользования на свойства почв.
Данная работа может быть использована для проведения и развития дальнейших исследований в этой области почвоведения, а полученные результаты помогут пополнить и обновить территориальную базу данных о влиянии земледелия на запасы педогенного углерода в почве в Западной Сибири.
В условиях усиливающихся воздействий на окружающую среду, обусловленных хозяйственной деятельностью человека, возникает необходимость в изучении процессов, возникающих в ходе окультуривания почв. Помимо этого, продолжение изучения влияния распашки на почвы в широком диапазоне географических условий важно как для моделирования глобального цикла углерода, так и для разработки новых систем устойчивого землепользования, которые должны базироваться на принципах расширенного воспроизводства плодородия почв, снижения воздействия на биосферу и сохранения биологического разнообразия, при этом должна учитываться экономическая целесообразность.
Одним из приоритетных направлений современных почвенных исследований является изучение влияния распашки на запасы органического и неорганического углерода, так как в ходе агропедогенеза изменениям подвергаются, в том числе и процессы ответственные за баланс педогенного углерода, находящегося в составе как гумуса, так и карбонатов. Изменение гумусного состояния почв, содержания органического углерода и его запасов при сельскохозяйственном освоении, забрасывании пахотных земель и смене землепользования достаточно хорошо и полно изучены в Европе [Reinsch et al., 2018; Krauss et al., 2022] и Европейской части России [Курганова и др., 2022; Баева и др., 2017; Рыжова и др., 2020]. В том время как подобные сведения для Сибири единичны [Титлянова и др., 1998]. Исследований трансформации карбонатного состояния почв лесной зоны при агрогенном воздействии разной длительности крайне мало [Булышева и др., 2018; Булышева и др, 2021].
Информация о запасах углерода и интенсивности выделения СО2 необходима для разработки стратегии развития сельского хозяйства, экологической направленности, создания оптимальных систем обработки почв, использования удобрений и построения рациональных севооборотов, всего агротехнического комплекса мероприятий, способствующих уменьшению выделения парниковых газов из почв сельскохозяйственного использования без снижения урожайности культур [Лукин, 2015].
На юге лесной зоны Западной Сибири наиболее освоены ареалы темно-серых лесных почв, большая часть ареалов этих почв распахана. Освоение этих почв началось более 400 лет назад [Бояршинова, 1951]. Однако до сих пор нет сведений о том, каким образом изменились свойства этих почв в результате столь длительного атрогенного преобразования. Одной из таких сильно освоенных территорий является северное Притомье, приуроченное к бассейну Томи на юге Томской и севере Кемеровской областей (Томский и Яшкинский районы). Темно-серые почвы здесь составляют основу пахотного клина. Изучить степень трансформированности агротемно-серых почв довольно проблематично хотя бы по причине отсутствия неосвоенных участков. Особенно не хватает таких исследований с учетом исходной микронеоднородности почвенного покрова, идентичности почвообразующих пород и отсутствием эрозии как фактора влияющего на вынос и седиментацию почвенного материала. Только в таком случае все различия можно отнести на счет различий угодий.
Нами осуществлен поиск длительно-лесных экосистем на темно-серых лесных почвах, чтобы взять их за основу для сравнения. Проанализировав исторические карты на территорию Притомья за последние 230 лет, удалось найти подходящий лесной массив на междуречье Шумихи, Томи и приустьевой части реки Сосновка. Данный лес не использовался в качестве сельскохозяйственного угодья по причине его экономически невыгодного расположения относительно населенных пунктов. От ближайшей деревни Усть-Сосновка он отделён рекой, брод через которую в посевной период труднопреодолим, а от деревень, расположенных с севера, отделен несколькими глубокими долинами. Рядом с лесным массивом имеются заброшенные 15 лет назад пашни.
Изучение природных комплексов долин крупных рек занимает приоритетное положение, так как в этих долинах, часто пересекающих разные ландшафтные зоны и провинции, наблюдается ярко выраженная специфика ландшафтной структуры. С другой стороны, долины рек - это наиболее освоенные в хозяйственном отношении территории, которые претерпели существенную антропогенную модификацию. Особенно интенсивные изменения геосистем в долине Томи наблюдаются с середины XX века в связи с усилившейся промышленной и сельскохозяйственной деятельностью (добычей песчаногравийной смеси в русле Томи, осушительной мелиорацией, распашкой земель), транспортным строительством и ростом селитебных зон [Хромых, 2006].
Целью нашей работы является изучить влияние контрастных длительновременных различий в режимах землепользований на запасы углерода органических и неорганических соединений и свойства почв в условиях подтайги Притомья на юго- востоке Западной Сибири.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить признаки длительнолесной экосистемы.
2. Собрать и проанализировать архивные материалы по истории землепользований за период более 200 лет.
3. Осуществить поиск ключевых участков, на которых расположены различные экосистемы с разной историей природопользования.
4. Подобрать почвенные ряды и максимально минимизировать различия между почвами, связанные с исходной неоднородностью рельефа и пород.
5. Заложить разрезы и отобрать почвенные образцы.
6. Проанализировать особенности морфологии почвенных профилей.
7. Определить классификационную принадлежность почв.
8. Проанализировать некоторые свойства почв (морфология, плотность, запасы углерода органических и неорганических соединений).
9. Провести обработку и интерпретацию полученных данных, выявить влияние различных режимов землепользования на свойства почв.
Данная работа может быть использована для проведения и развития дальнейших исследований в этой области почвоведения, а полученные результаты помогут пополнить и обновить территориальную базу данных о влиянии земледелия на запасы педогенного углерода в почве в Западной Сибири.
Для изучения степени влияния распашки на запасы углерода темно-серых почв правобережья Нижнего Притомья был подобран сравнительный ряд залежь-лес с темносерыми и, соответственно, агротемно-серыми почвами микроповышений на лессовидных суглинках. При поиске ключевых участков - «Длительнолесной осинник» и «15-летняя залежь», были задействованы и проанализированы космические снимки и исторические карты за последние 200 лет, для того, чтобы точно убедиться, что фоновые почвы не имели никакой антропогенной нагрузки за последние столетия.
При сравнении морфологических и хроматических показателей в системе CIE- L*a*b исследуемых почв было выяснено, что показатели светлоты, красного и желтого пигмента по профилю темно-серых почв в осиннике выражены меньше, чем на залежи. Показатели плотности в высокотравном осиннике минимальны, и составляют для гумусовых горизонтов 0.6-0.7 г/см3, почвы же на залежи сильно уплотнены, для гумусовых горизонтов максимальное значение 1,35 г/см3, но при этом в верхней толщи почвы, были выявлены следы постагрогенной трансформации, направленной на восстановление естественного профиля почв, вследствие чего, происходит уменьшение плотности сложения.
Из-за смены гидротермического режима в залежных почвах наблюдается подтягивания карбонатов из нижних горизонтов почвы или почвообразующей породы по порам капиллярного размера в коллоидных растворах. При смене землепользования в ряду залежь-лес происходит трансформация карбонатных новообразований по направлению от более стабильных форм к менее стабильным. На залежах пропитка карбонатами выражена намного больше как в верхних, так и нижних карбонатных горизонтах. В лесных почвах в связи с растворением и вымыванием карбонатов за счет нисходящего тока воды в верхних карбонатных горизонтах карбонатные стяжения выражены слабо, в основном выражены колломорфные и кристалломофорные корки. Разница в запасе СаСОз двух угодий связаны с накоплением карбонатов на залежи.
Расчет запасов углерода показал, что убыль Собщ за 200 лет распашки по профилю почв составляет 13,35% . Независимо от типа землепользования в исследуемых почвах запас Сорг превышает запас Снеорг, а основная убыль запасов Сорг осуществляется из верхних гумусовых горизонтов за счет эрозии и минерализации. Разница между эквивалентной и неэквивалентной убылью Сорг составляет 2,56%, что показывает важность при расчетах запасов углерода учитывать эквивалентную почвенную массу.
При сравнении морфологических и хроматических показателей в системе CIE- L*a*b исследуемых почв было выяснено, что показатели светлоты, красного и желтого пигмента по профилю темно-серых почв в осиннике выражены меньше, чем на залежи. Показатели плотности в высокотравном осиннике минимальны, и составляют для гумусовых горизонтов 0.6-0.7 г/см3, почвы же на залежи сильно уплотнены, для гумусовых горизонтов максимальное значение 1,35 г/см3, но при этом в верхней толщи почвы, были выявлены следы постагрогенной трансформации, направленной на восстановление естественного профиля почв, вследствие чего, происходит уменьшение плотности сложения.
Из-за смены гидротермического режима в залежных почвах наблюдается подтягивания карбонатов из нижних горизонтов почвы или почвообразующей породы по порам капиллярного размера в коллоидных растворах. При смене землепользования в ряду залежь-лес происходит трансформация карбонатных новообразований по направлению от более стабильных форм к менее стабильным. На залежах пропитка карбонатами выражена намного больше как в верхних, так и нижних карбонатных горизонтах. В лесных почвах в связи с растворением и вымыванием карбонатов за счет нисходящего тока воды в верхних карбонатных горизонтах карбонатные стяжения выражены слабо, в основном выражены колломорфные и кристалломофорные корки. Разница в запасе СаСОз двух угодий связаны с накоплением карбонатов на залежи.
Расчет запасов углерода показал, что убыль Собщ за 200 лет распашки по профилю почв составляет 13,35% . Независимо от типа землепользования в исследуемых почвах запас Сорг превышает запас Снеорг, а основная убыль запасов Сорг осуществляется из верхних гумусовых горизонтов за счет эрозии и минерализации. Разница между эквивалентной и неэквивалентной убылью Сорг составляет 2,56%, что показывает важность при расчетах запасов углерода учитывать эквивалентную почвенную массу.
