Аннотация 2
Введение 4
1 Влажность почвы 6
1.1 Определение влажности почвы 6
1.2 Методы измерения влажности почвы 7
1.3 Современные исследования влажности почвы 10
2 Материалы и методы 17
2.1 Характеристика территории 17
2.2 Описание площадок исследования 19
2.3 Данные, использованные в работе 22
2.4 Статистические методы 25
2.4.1 Проверка рядов на нормальность 25
2.4.2 Методы сравнения рядов 26
2.4.3 Корреляционный анализ 26
3 Изменение влажности почвы на площадках 28
Заключение 43
Список использованной литературы 45
Приложение А 51
Приложение Б 53
Приложение В 58
Вода - самая распространенная и самая необходимая для жизни и в то же время уникальная по свойствам жидкость [1].
Почвенная влага - постоянная составная часть почвы. Вследствие постоянно происходящего обмена влагой между почвой, атмосферой, грунтом и растительностью содержание влаги в почве непрерывно изменяется, поэтому оно должно изучаться с учетом этой изменчивости [2].
С 1957 года особенно ярко проявился прогресс в области анализа физических процессов, протекающих в почве, распространения физических методов исследования свойств почвы, применения физической аппаратуры к оценке различных характеристик почвы [3].
Влажность почвы является одной из основных переменных в гидрологии и метеорологии. В различных дисциплинах эта переменная является либо начальным, либо граничным условием соответствующих
гидрометеорологических моделей. Влажность почвы применяется при моделировании и прогнозе изменения климата, в сельском хозяйстве, в управлении водными ресурсами, для прогнозирования засухи, картирований зон затоплений, а также для экосистемного мониторинга состояния почв [4].
Многолетние материалы наблюдений за влажностью и промерзанием почвы позволяют дать количественную характеристику их режима, что необходимо для решения различных практических вопросов.
Изучение влажности почвы совершенствуется. Это важно для разных областей науки. Например, для сельского хозяйства или геологии. Также влажность почвы измеряется и изучается в метеорологии и экологии. Практически каждый год придумывают новые способы и приборы для измерения влажности почвы.
Целью работы является изучение изменения влажности почвы в зависимости от характеристик ландшафта в естественных и антропогенно нарушенных условиях в Тункинской котловине.
Для реализации поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:
- Изучить специальную литературу по рассматриваемой теме;
- За период с 01.01.2012 по 31.12.2012 рассмотреть влияние осадков на изменение влажности почвы на открытой (А26 - сгоревший лес) и закрытой (А27 - лес) площадках;
- За период с 01.01.2014 по 31.12.2014 рассмотреть годовой цикл влажности почвы на площадках с разным ландшафтом;
- Рассмотреть более подробно процессы оттаивания и замерзания почвы на площадках;
- Исследовать влияние ландшафта на изменение влажности почвы;
- Проанализировать изменения влажности почвы в естественных и антропогенно нарушенных условиях в Тункинской котловине.
Научная новизна магистерской работы:
• В отличие от исследований других авторов, в данной работе изменения влажности рассматривались по нескольким почвам (суглинистые, песчаные, каштановые, грубогумусовые);
• Использованы непрерывные данные автоматического мониторинга;
• Впервые проведено сравнение изменения влажности почв в естественных и антропогенно нарушенных условиях.
Исследование измерений влажности почвы на девяти площадках, находящихся в разных ландшафтных условиях, позволило сделать следующие выводы:
• Ливневые осадки наиболее ярко влияют на изменения влажности почвы по сравнению с обложными осадками. Синхронность изменения влажности почвы на площадках с разной растительностью нарушается при сумме осадков меньше 10 мм.
• Осадки влияют на влажность почвы через несколько дней после их выпадения. Максимальные коэффициенты корреляции наблюдаются при сдвиге на 2-5 дней и составляют 0,20-0,30 на площадках, покрытых травой. Площадки, покрытые лесом, откликаются на выпадение осадков через 5-7 дней. На заболоченных площадках ощутимой разницы между коэффициентами нет.
• Изменения влажности почвы происходят с начала апреля до середины ноября, с момента оттаивания и до замерзания.
• Ландшафт существенно влияет на влажность почвы. Так на заболоченных площадках влажность достигает более 85%, в теплое время, не опускаясь ниже 40%. На площадках, покрытых сосновым лесом, максимальное значение влажности не превышает 25%.
• Процессы оттаивания и замерзания сильно зависят от наличия/отсутствия и вида растительности. При отсутствии растительности влажность почвы не превышает 30%. В местах, где растут, в основном, только травы, процесс оттаивания начинается рано. В лесах процесс оттаивания почвы начинается позже на 12 дней. Например, на площадках, покрытых лесом процесс оттаивания начинается 28 марта, самое позднее время среди девяти площадок. А самая большая продолжительность была у заболоченной площадки, 21 день. На площадках, покрытых травой, процесс оттаивания начинается раньше, примерно, 16 марта. От вида растительности зависит и процесс замерзания.
• Антропогенное вмешательство сильно сказывается на режиме влажности почвы. Продолжительность периода от полного оттаивания и до начала замерзания почвы на антропогенно нарушенных площадках увеличивается приблизительно на 10 дней.
