Аннотация
Введение 7
1 Литературный обзор 8
1.1 Анализ мирового опыта исследования воздействия пожаров на ландшафты криолитозоны. .8
1.2 Оценка физико-географических характеристик района исследований 13
1.2.1 Основные климатические характеристики района исследований 14
1.2.2 Растительный покров 15
1.2.3 Почвы и почвенный покров 19
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 21
2.1 Объекты изучения 21
2.2 Характеристика структуры гуминовых веществ в природных объектах 25
2.3 Методы выделения гуминовых кислот 31
2.4 Пробоподготовка 35
2.5 Исследования методом ЯМР-спектроскопии 36
2.5 Методы исследования органического вещества почвенных растворов и его структуры 44
3 Результаты исследования 45
3.1 Оценка основных физико-химических свойств торфа и почвенных растворов 45
3.2 Оценка изменений органического вещества почвенных растворов и его структуры методом
UV-спектрометрии 47
3.3 Оценка пространственной и временной изменчивости структуры органического вещества
методом ЯМР 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
Список использованных источников и литературы 60
Приложение А 66
Приложение Б 67
Среди негативных краткосрочных последствий горения торфяников выделяют последствия для атмосферы, литосферы, гидросферы, флоры и почвенного биоразнообразия. Почва, как главный компонент биогеоценоза, наиболее чувствительна к воздействию пожаров. Помимо прямого (пиролиз), пожары оказывают огромное косвенное влияние на природные биогеоценозы, при пожарах происходит сильный прогрев почв (Goloshhapova, 2021). Торфяные пожары могут привести к повышению температуры почвенного покрова из-за сгорания растительного покрова, в большей степени моховой подстилки, что приводит к таянию вечной мерзлоты, а таяние мерзлого торфа в зонах прерывистой вечной мерзлоты может существенно изменить окружающую среду, поэтому тема магистерской диссертации является актуальной.
Разноречивость данных о влиянии пожаров на криолитозону плоскобугристых торфяников и отсутствие единого анализа органических веществ в торфяном слое, определило цель настоящей исследовательской работы: Исследование воздействия пожаров на структуру органического вещества плоскобугристых торфяников СевероКомсомольского ключевого участка.
Объект исследования: Торф плоскобугристых торфяников
Предмет исследования: Физико-химические свойства и структура органического вещества торфа
Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
1. На основе анализа мирового опыта из литературных данных определить воздействия пожаров на ландшафты криолитозоны;
2. Исследовать основные физико-химические свойства торфов плоскобугристых торфяников;
3. Оценить структуру органического вещества в мерзлом торфяном профиле торфяников и в профиле, лишенном многолетней мерзлоты (в том числе методами UV- спектрофотометрии и ЯМР).
Защищаемое положение:
Таяние многолетнемерзлых плоскобугристых торфяников приводит к изменению кислотности, зольности и структуры органического вещества торфов.
1. Установлено, что через 10 лет после таяния многолетнемерзлого слоя существенно изменяется зольность и кислотность торфяных горизонтов почв. Величина зольности торфов статистически значимо возрастает в ряду активный - мерзлый- талый слой. Наиболее кислая реакция среды характерна для активного слоя торфа, ненарушенного пожаром, в многолетнемерзлых слоях pН в среднем выше. В талых слоях, пройденных пожаром, pH значительно снижается.
2. В почвенных растворах не выявлено статистически значимых изменений pH, электропроводности, растворенных органического и неорганического углерода. Однако отмечено, что общее количество РОУ и РНУ максимально в почвенных растворах разрезов с талой мерзлотой, заложенных на территории, подвергнутой пожару.
3. Для почвенных растворов ненарушенных и пройденных пожаром торфяников, исследованных при помощи UV-спектрофотометрии статистически подтверждены изменения только для величин E4/E6. Выявлено, что для исследуемых разрезов более высокие соотношения E4/E6 характерны для активных слоев торфа (глубины 10-15 см), а более низкие - для глубоких (глубины 35-40, 55-60 см), за исключением разреза 3, в котором минимальное соотношение этого коэффициента отмечено для горизонта 10-15 см. Для остальных характеристик UV-спектрофотометрии изменения статистически незначимы.
4. Методом ЯМР 'Н исследован структурно-фрагментарный состав гуминовых кислот 30 образцов торфа. Показано, что состав гуминовых кислот изучаемых объектов представлен ароматическими и алифатическими фрагментами, при этом алифатические скелетные протоны преобладают над ароматическими. Получен массив данных по распределению водорода в структурных фрагментах гуминовых кислот, а именно, соотношения CHn-O/ CHn и Слг-H/Caik-H, которые определяют степень окисленности и обогащенность гуминовых кислот ароматическими структурами.
5. Статистически подтверждено возрастание СЛг-H/Calk-H, а следовательно обогащенности гуминовых кислот ароматическими структурами в ряду мерзлый слой - активный слой - талый слой и убывание в этом ряду CHn-O/ CHn, а следовательно степени окисленности ароматических колец. Таким образом, можно утверждать, что через 10 лет после таяния многолетнемерзлого слоя существенно изменяется структура органического вещества торфяных горизонтов почв.
