Помощь студентам в учебе
ВЛАЖНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМОВ ТИПИЧНЫХ В УСЛОВИЯХ ВНУТРИВЕКОВОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА
ВЛАЖНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО
ПЕРИОДА В ЕСТЕСТВЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ И АГРОЦЕНОЗАХ.... 6
1.1. Влажность черноземных почв как индикатор внутривековой
климатической изменчивости 6
1.2. Динамика влажности в условиях заповедного режима и
антропогенно изменённых ландшафтов 15
ГЛАВА 2. Объекты и методики исследований 38
2.1. Характеристика условий проведения исследований 38
2.2. Объекты и методы исследований 63
ГЛАВА 3. ИЗМЕНЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ ЗАПОВЕДНЫХ УЧАСТКОВ ЛЕСОСТЕПИНА ФОНЕ ВНУТРИВЕКОВОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ 66
3.1. Анализ метеорологических данных в условиях векового тренда
антициклогенеза и циклогенеза
3.2. Выявление состояния влажности почв черноземов мицелярно-
карбонатных в условиях абсолютного заповедования 71
ГЛАВА 4. ОТКЛИКИ ЧЕРНОЗЕМОВ МИЦЕЛЯРНО-КАРБОНАТНЫХ В
УСЛОВИЯХ ЛЕСНОГО ЦЕНОЗА И МНОГОЛЕТНЕГО ПАРА НА
ВНУТРИВЕКОВУЮ КЛИМАТИЧЕСКУЮ ИЗМЕНЧИВОСТЬ 76
4.1. Анализ состояния влажности почв в условиях лесной
растительности 76
4.2. Анализ состояния влажности почв в условиях многолетнего пара
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА
ВЛАЖНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО
ПЕРИОДА В ЕСТЕСТВЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ И АГРОЦЕНОЗАХ.... 6
1.1. Влажность черноземных почв как индикатор внутривековой
климатической изменчивости 6
1.2. Динамика влажности в условиях заповедного режима и
антропогенно изменённых ландшафтов 15
ГЛАВА 2. Объекты и методики исследований 38
2.1. Характеристика условий проведения исследований 38
2.2. Объекты и методы исследований 63
ГЛАВА 3. ИЗМЕНЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ ЗАПОВЕДНЫХ УЧАСТКОВ ЛЕСОСТЕПИНА ФОНЕ ВНУТРИВЕКОВОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ 66
3.1. Анализ метеорологических данных в условиях векового тренда
антициклогенеза и циклогенеза
3.2. Выявление состояния влажности почв черноземов мицелярно-
карбонатных в условиях абсолютного заповедования 71
ГЛАВА 4. ОТКЛИКИ ЧЕРНОЗЕМОВ МИЦЕЛЯРНО-КАРБОНАТНЫХ В
УСЛОВИЯХ ЛЕСНОГО ЦЕНОЗА И МНОГОЛЕТНЕГО ПАРА НА
ВНУТРИВЕКОВУЮ КЛИМАТИЧЕСКУЮ ИЗМЕНЧИВОСТЬ 76
4.1. Анализ состояния влажности почв в условиях лесной
растительности 76
4.2. Анализ состояния влажности почв в условиях многолетнего пара
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
Актуальность исследования. Проведение комплексного сопряженного анализа полученных, в процессе исследования данных о влажности почв и климатических показателей в природном лесостепном ландшафте под естественной растительностью в режиме заповедования, а также установление цикличности происходящих процессов в почве под действием меняющихся климатических факторов и условий является актуальным для изучения водного режима типичных черноземов на заповедных территориях. На данный момент проводится сравнительно мало исследований с таким же долгосрочным периодом наблюдений.
Цель магистерской диссертации - проведение анализа влажности черноземов типичных в условиях внутривековой климатической изменчивости
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1) рассмотреть влияние климатических факторов на влажность черноземных почв в условиях длительного периода в естественных ландшафтах и агроценозах;
2) изучить процесс изменение влажности почв заповедных участков лесостепи на фоне внутривековой климатической изменчивости;
3) проанализировать состояние влажности почв черноземов
мицелярно-карбонатных в условиях абсолютного заповедования;
4) установить зависимость откликов черноземов мицелярно- карбонатных в условиях лесного ценоза и многолетнего пара на внутривековую климатическую изменчивость.
Объектом исследований являются заповедные участки ФГБУ «Центрально-Черноземный государственный природный биосферный заповедник имени профессора В.В. Алехина.
Предметом исследований выступают черноземны на территории Центрально-Черноземного государственного природного биосферного заповедника имени профессора В.В. Алехина, находящиеся в различных видах использования.
Научная новизна. На данный момент вопрос отражения внутривековой климатической динамики в изменениях режимов влажности целинных черноземов освещен слабо, особенно мало долгосрочных наблюдений и исследований, показывающих воздействие климатических изменений на динамику влажности почв в условиях циклогенеза и антициклогенеза. В данной работе отклик черноземов мицелярно-карбонатных на внутривековую климатическую изменчивость рассматривается на протяжении 70 лет в условиях: абсолютного заповедования, лесного ценоза и многолетнего пара.
Практическая значимость работы. Динамика изменений свойств почв, обусловленная климатическими факторами на территории лесостепи Среднерусской возвышенности, позволила выявить влияние короткопериодических изменений климата на окружающие природные объекты, что позволяет использовать результаты для управления земельными ресурсами и мониторинга состояния почв. Изучение данного вопроса поможет прогнозировать поведения почвенной влаги, в соответствии с климатическими изменениями.
В данной работе использовались следующие методы исследования: сравнительный, метод статистического анализа данных.
Информационной базой исследования послужили данные, полученные в ФГБУ «Центрально-Черноземный государственный природный биосферный заповедник имени профессора В.В. Алехина. Также использована учебная и научная литература, нормативные документы и периодические издания по тематике исследования.
Структура выпускной квалификационной работы: введение, четыре главы, заключение, список использованных источников, приложения.
В первой главе выпускной квалификационной работы рассмотрены теоретические вопросы влияния климатических факторов на влажность черноземных почв в условиях длительного периода в естественных ландшафтах и агроценозах.
Во второй главе описывается характеристика объекта, условия и методика исследования.
В третьей главе анализируется метеорологические данные в условиях векового тренда антициклогенеза и циклогенеза, а также влажность почв заповедных участков лесостепи на фоне внутривековой климатической изменчивости.
В четвертой главе показаны отклики мицелярно-карбонатных черноземов в условиях лесного ценоза и многолетнего пара на внутривековую климатическую изменчивость.
Цель магистерской диссертации - проведение анализа влажности черноземов типичных в условиях внутривековой климатической изменчивости
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1) рассмотреть влияние климатических факторов на влажность черноземных почв в условиях длительного периода в естественных ландшафтах и агроценозах;
2) изучить процесс изменение влажности почв заповедных участков лесостепи на фоне внутривековой климатической изменчивости;
3) проанализировать состояние влажности почв черноземов
мицелярно-карбонатных в условиях абсолютного заповедования;
4) установить зависимость откликов черноземов мицелярно- карбонатных в условиях лесного ценоза и многолетнего пара на внутривековую климатическую изменчивость.
Объектом исследований являются заповедные участки ФГБУ «Центрально-Черноземный государственный природный биосферный заповедник имени профессора В.В. Алехина.
Предметом исследований выступают черноземны на территории Центрально-Черноземного государственного природного биосферного заповедника имени профессора В.В. Алехина, находящиеся в различных видах использования.
Научная новизна. На данный момент вопрос отражения внутривековой климатической динамики в изменениях режимов влажности целинных черноземов освещен слабо, особенно мало долгосрочных наблюдений и исследований, показывающих воздействие климатических изменений на динамику влажности почв в условиях циклогенеза и антициклогенеза. В данной работе отклик черноземов мицелярно-карбонатных на внутривековую климатическую изменчивость рассматривается на протяжении 70 лет в условиях: абсолютного заповедования, лесного ценоза и многолетнего пара.
Практическая значимость работы. Динамика изменений свойств почв, обусловленная климатическими факторами на территории лесостепи Среднерусской возвышенности, позволила выявить влияние короткопериодических изменений климата на окружающие природные объекты, что позволяет использовать результаты для управления земельными ресурсами и мониторинга состояния почв. Изучение данного вопроса поможет прогнозировать поведения почвенной влаги, в соответствии с климатическими изменениями.
В данной работе использовались следующие методы исследования: сравнительный, метод статистического анализа данных.
Информационной базой исследования послужили данные, полученные в ФГБУ «Центрально-Черноземный государственный природный биосферный заповедник имени профессора В.В. Алехина. Также использована учебная и научная литература, нормативные документы и периодические издания по тематике исследования.
Структура выпускной квалификационной работы: введение, четыре главы, заключение, список использованных источников, приложения.
В первой главе выпускной квалификационной работы рассмотрены теоретические вопросы влияния климатических факторов на влажность черноземных почв в условиях длительного периода в естественных ландшафтах и агроценозах.
Во второй главе описывается характеристика объекта, условия и методика исследования.
В третьей главе анализируется метеорологические данные в условиях векового тренда антициклогенеза и циклогенеза, а также влажность почв заповедных участков лесостепи на фоне внутривековой климатической изменчивости.
В четвертой главе показаны отклики мицелярно-карбонатных черноземов в условиях лесного ценоза и многолетнего пара на внутривековую климатическую изменчивость.
На основе сопряженного анализа многолетних значений влажности почвы, количества выпавших осадков и температуры воздуха выявлены определенные взаимоотношения абиотических показателей. Так исследования, проведенные на участках государственного природного биосферного заповедника имени профессора В.В. Алехина в абсолютно заповедном режиме, в условиях многолетнего пара и под лесными массивами показывают климатообусловленную динамику состояния почвенной влажности, обладающую определенной цикличностью, которая варьирует в пространственно-временной модели, полученной в ходе исследования.
Связь климатических параметров и отклик почвы в виде динамики влажности описывается полиномом 6-го порядка. Построенный полином позволил установить засушливые и влажные периоды. В засушливый период влажность почв в среднем составляла 25,0 %, во влажный - 27,4 %. За изучаемый период выявлена умеренная связь между влажностью почвы и ГТК (r=0,51). При этом отмечается запаздывание изменения значения влажности почв от значений ГТК на 2-3 года.
Графическая модель поведения влажности почвы во внутривековом климатическом цикле отражает периоды увлажнения и иссушения для зоны абсолютного заповедования в слое 0-300 см. Отмечается постепенная увлажненность территории во времени. С 1948 по 1954 гг. наблюдается нарастание влажности вплоть до 2-х метров. Временной интервал с 1977 по 1984 г.г. показывает увеличение глубины промачивания до 2.5 м. С 1989 по 2005 г.г. наблюдается усиление увлажненности территории и увеличение глубины промачивания до 3-х м.
В ходе анализа временного интервала с 2006 по 2013 гг., который накладывается на фазу антициклогенеза (по Брикнеру) было установлено, что с увеличением атмосферного увлажнения и ростом температур за 7 лет произошло увеличение числа зон с влажностью почвы от 10 до 20 %. В этот период отмечаются нарастание положительных температур, которые усиливают процессы испарения и иссушают почву на значительную глубину.
Процессы с подобной динамикой демонстрируют хроноизоплеты влажности почв под на территории леса, однако изменения влажности более динамичны, т.к. корневая система деревьев использует больше почвенной влаги, чем степная растительность.
Изменения влажности почв под многолетним паром, свидетельствуют о том, что на водный режим черноземов влияют не только климатические условия, но и произрастающая растительность, а также ее активность использования почвенной влаги.
Комплексный сравнительный анализ динамики климата и влияния синоптических процессов на почвы позволил сформулировать некоторые рекомендации по использованию черноземных почв. Так в современных условиях использование почвенного покрова в сельскохозяйственном производстве требует ландшафтного подхода к решению производственных задач. Необходимо определять целесообразность проектируемых почвозащитных мероприятий и их видов с учетом региональных особенностей землепользования в зоне юга лесостепи Среднерусской возвышенности.
Связь климатических параметров и отклик почвы в виде динамики влажности описывается полиномом 6-го порядка. Построенный полином позволил установить засушливые и влажные периоды. В засушливый период влажность почв в среднем составляла 25,0 %, во влажный - 27,4 %. За изучаемый период выявлена умеренная связь между влажностью почвы и ГТК (r=0,51). При этом отмечается запаздывание изменения значения влажности почв от значений ГТК на 2-3 года.
Графическая модель поведения влажности почвы во внутривековом климатическом цикле отражает периоды увлажнения и иссушения для зоны абсолютного заповедования в слое 0-300 см. Отмечается постепенная увлажненность территории во времени. С 1948 по 1954 гг. наблюдается нарастание влажности вплоть до 2-х метров. Временной интервал с 1977 по 1984 г.г. показывает увеличение глубины промачивания до 2.5 м. С 1989 по 2005 г.г. наблюдается усиление увлажненности территории и увеличение глубины промачивания до 3-х м.
В ходе анализа временного интервала с 2006 по 2013 гг., который накладывается на фазу антициклогенеза (по Брикнеру) было установлено, что с увеличением атмосферного увлажнения и ростом температур за 7 лет произошло увеличение числа зон с влажностью почвы от 10 до 20 %. В этот период отмечаются нарастание положительных температур, которые усиливают процессы испарения и иссушают почву на значительную глубину.
Процессы с подобной динамикой демонстрируют хроноизоплеты влажности почв под на территории леса, однако изменения влажности более динамичны, т.к. корневая система деревьев использует больше почвенной влаги, чем степная растительность.
Изменения влажности почв под многолетним паром, свидетельствуют о том, что на водный режим черноземов влияют не только климатические условия, но и произрастающая растительность, а также ее активность использования почвенной влаги.
Комплексный сравнительный анализ динамики климата и влияния синоптических процессов на почвы позволил сформулировать некоторые рекомендации по использованию черноземных почв. Так в современных условиях использование почвенного покрова в сельскохозяйственном производстве требует ландшафтного подхода к решению производственных задач. Необходимо определять целесообразность проектируемых почвозащитных мероприятий и их видов с учетом региональных особенностей землепользования в зоне юга лесостепи Среднерусской возвышенности.