ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1 РОЛЬ ПИРОГЕННОГО ФАКТОРА В ТРАНСФОРМАЦИИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА5
1.1 Профильные морфологические изменения постпирогенных почв 5
1.2 Профильные химические и физические изменения постпирогенных почв 6
1.3 Углеродное состояние постпирогенных почв 8
ГЛАВА 2 РАЙОН, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 10
2.1 Физико-географическая характеристика района исследования 10
2.1.1 Географическое положение 10
2.1.2 Геологическое строение 11
2.1.2 Климат 14
2.1.4 Почвы 18
2.1.5 Растительность 19
2.2 Методы исследования 21
ГЛАВА 3 ПОСТПИРОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЧВ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ ЗА
ПОСЛЕДНИЕ 50 ЛЕТ 24
3.1 История пирогенной динамики района исследования за последние 50 лет 24
3.2 Профильные особенности нативных почв 25
3.3 Профильные особенности постпирогенных почв с возрастом пожара более 10 лет 29
3.4 Профильные особенности постпирогенных почв с возрастом пожара более 50 лет 31
3.5. Динамика пространственной структуры почв под влиянием пирогенного фактора и его современное состояние (на примере ключевого участка) 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40
Приложение 44
Пирогенная динамика играет значительную роль в трансформации геосистем. В криолитозоне она влияет на структуру почвенного покрова, глубину залегания многолетней мерзлоты, водно-физические, термодинамические и химические свойства почв [35]. Влияние пожаров наблюдается в течение продолжительного времени, так как происходит глубокое изменение физических параметров почв, уничтожается подстилка, что приводит к изменению альбедо. Пожары следует рассматривать в одном ряду с основными почвообразующими факторами, такими как материнская порода, растительность, рельеф, климат, биота и время [42]. Тем не менее, в классификации почв России 2004 года не учитывается роль пожаров, как полноценного диагностического признака для выделения таксонономических единиц постлитогенного ствола. В связи с этим возникают проблемы и в почвенном картографировании, так как не представляется возможности выделить элементарные почвенные ареалы. На ряду с этим фиксируется увеличение частоты пожаров, это можно объяснить общим потеплением климата, как по всей планете, так и в Западной Сибири, по данным Росгидромета [11]. В связи с вышесказанным тема исследования актуальна.
Цель работы - изучить влияние пожаров на свойства почв и структуру почвенного покрова территории ключевого исследовательского участка в Пур-Тазовском северном ландшафтном районе.
Объектом исследования: почвенный покров района исследований в Пур-Тазовском северном ландшафтном районе.
Предмет исследования: динамика почвенных свойств и структуры почвенного покрова под влиянием пирогенного фактора.
В задачи исследования входило:
1. Изучить литературу по теме выпускной квалификационной работе.
2. Составить физико-географическую характеристику района исследований.
3. Провести полевые и аналитические работы: заложить почвенные разрезы, описать, отобрать пробы и провести лабораторные анализы.
4. Проанализировать динамику изменения почвенных свойств и структуры почвенного покрова.
5. Провести диагностику почв ключевого исследовательского участка с учетом пирогенного фактора.
6. Составить крупномасштабные почвенные карты района исследований.
Практическая значимость исследования заключается в решении проблем почвенного картографирования и диагностики почв постпирогенных районов лесотундры Западной Сибири.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников (48 литературных источника). Работа включает 39 страниц печатного текста, 9 рисунков, 12 таблиц и 1 приложения.
Во введении освещены актуальность, цель, задачи, объект и предмет, и практическая значимость выпускной квалификационной работы. Первая глава носит теоретическо- методологический характер. В ней рассматривается обзор литературы по теме выпускной квалификационной работы. Во второй главе дипломной работы рассмотрена физико¬географическая характеристика Пур-Тазовского северного ландшафтного района и методы исследований. Третья глава носит практический характер. Здесь рассмотрены морфологические характеристики почвенного покрова района исследований и проведена диагностика генетических горизонтов. Описывается динамика структуры почвенного покрова. В заключении представлены выводы по проделанной работе.
По результатам проведенного исследования сделаны следующие выводы:
1. Анализ опубликованных научных и справочных материалов показал недостаточную изученность вопроса трансформации структуры почвенного покрова лесотундровой и тундровой зон под влиянием пирогенного фактора. В связи с этим была выбрана в качестве объекта исследования почвенный покров территории Пур-Тазовского северного ландшафтного района.
2. Крупные возгорания в Пур-Тазовском северном ландшафтном районе отмечены в 70-х годах 19 в. (точную дату установить невозможно, так как дистанционное зондирование мультиспектральными платформами началось в 1972 году), 1990, 2006-2008 и в 2014-2017 гг. Площадь сгоревших поверхностей в районе исследований равна 1750 км2. Воздействию пожаров подверглись 13,6% территории Пур-Тазовского северного ландшафтного района.
3. Для идентификации постпирогенной трансформации и динамики почв предлагается ввести новую видовую таксономическую единицу - «Виды по глубине протаивания многолетней мерзлоты».
4. Выделены три градации постпирогенных почв по глубине протаивания на уровне таксономической единицы «вид»:
- Слабопротаянные (глубина залегания многолетней мерзлоты до 70 см);
- Среднепротаянные (от 70 до 120 см);
- Глубокопротаянные (более 120 см).
5. Естественный почвенный покров большей части Пур-Тазовского северного ландшафтного района идентифицируется как глеезём криометаморфический слабопротаянный. Для него характерно наличие подстилочного-торфяного, глеевого и криометаморфических горизонтов. Для этих почв также диагностируется проявление оглеения на нижней границе деятельного слоя в почвообразующих породах.
6. Почвы мелкодолинных комплексов отличаются более мощным органогенным горизонтом и большей увлажненностью профиля в отличие от почв на естественных дренированных плоскостях. Глубина залегания мерзлоты в среднем находится выше (50 см), вследствие меньшей прогреваемости минеральной части почвенного профиля из-за мощного торфяного горизонта. Почва идентифицируется как торфяно-глеезём слабопротаянный.
7. Постпирогенные изменения почвенного покрова происходят на следующий год после возгорания. Пожар приводит к уничтожению органогенного горизонта, сохраняется лишь плотная корка спекшихся растительных и минеральных остатков. В настоящее время в почвенном покрове пожара 2006 года фиксируется глеезём криометаморфический глубокопротаянный (средняя глубина оттаивания 135 см).
8. После пожара 1960-х годов почва и многолетняя мерзлота по настоящее время все ещё находятся в состоянии восстановления до естественных показателей. Классифицировать её можно, как глеезём криометаморфический среднепротаянный (средняя глубина оттаивания 96 см).
9. В результате пожара уменьшается почвенная влажность (в пределах 1,5%). Почва на пирогенных ландшафтах более открыто взаимодействует с атмосферой, в связи с этим она интенсивнее иссушается. Кроме этого, резко меняется температурный баланс - постпирогенные почвы, значительно более прогретые по сравнению с нативными почвами, что также усиливает их иссушение.
10. Плотность сложения не подвергается существенным изменениям, кроме приповерхностного слоя, который в результате пожара уплотняется.
11. Водородный показатель на пожарах более поздних лет немного становится ниже. Это говорит о том, что в почвах на участках со старыми пожарами активизируются процессы почвообразования.
12. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, рекомендуется учитывать при крупномасштабном почвенном картографировании для более корректного отображения структуры почвенного покрова постипирогенных территорий лесотундровых ландшафтов.
педоархеологических исследований // Евразийская почвоведение. 2007. Т. 40. № 5. С. 471-477.
2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1970, 487 с.
3. Атлас Тюменской области. Выпуск II. Москва-Тюмень: ГУГК, 1976 г. 227 с.
4. Атлас Ямало-Ненецкого автономного округа. Омск, 2004. 303 с.
5. Бескоровайная И.Н. Пирогенная трансформация почв сосняков средней тайги // Сибирский экологический журнал, 2005. № 1. С. 143-152.
6. Богданов В.В., Прокушкин С.Г. Влияние экспозиции склонов на послепожарную трансформацию органического вещества в лиственничкниках криолитозоны Средней Сибири. // Вестник КрасГАУ, Почвоведение, 2015, №5, с.3-7.
7. Васильевская В.Д. Криогенные почвы//Почвоведение. Ч. 2. М.: Высшая школа, 1988.
8. Васильевская В.Д., Иванов В.В., Богатырев Л.Г. Почвы севера Западной Сибири. М.: МГУ. 1986. - 225с.
9. Геокриология СССР: Западная Сибирь / [В. Т. Трофимов, Ю. К. Васильчук, В. В. Баулин и др.; Под ред. Э. Д. Ершова. М.: Недра, 1989 - 453 с.
10. Добровольский В.В. Практикум по географии почв с основами почвоведения. Учеб.пособие для студентов пед.институтов по геог. спец. - 2-е изд. перераб. -М: Просвещение, 1982 - 127 с.
11. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2017 год. - Москва, 2018. - 69 стр.
12. Дымов А.А., Габов Д.Н., Дубровский Ю.А., Жангуров Е.В., Низовцев Н.А.. Влияние пожара в северотаежном ельнике на органическое вещество почв // Лесоведение. 2015. № 1. С. 52-62.
13. Дымов А.А., Дубровский Ю.А., Габов Д.Н. Пирогенные изменения железистых форм в аллювиальных подзолах средней тайги Республики Коми // Почвоведение. 2014. Т. 47. С. 47-56.
14. Дьяконов К. Н. и др. Современные методы географических исследований: Кн. для учителя / К. Н. Дьяконов, Н. С. Касимов, В. С. Тикунов. - М.: Просвещение: - АО «Учеб. лит.», 1996. - 207 с.
15. Земцов А.А. Геоморфология Западно-Сибирской равнины (Северная и центральная части) - Томск, Изд. ТГУ, 1976- 344 с.
16. Единый реестр почвенных ресурсов России [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://infosoil.ru/reestr/eontent/howtouse.php - Дата доступа: 25.04.19.
17. Иванова Г.А., Конард С.Г., Макрае Д.Д. Влияние пожаров на составляющие экосистемы среднетаежных сосновых лесов Сибири. Новосибирск: Наука, 2014. 232 с.
18. Ильина И.С., Лапшина Е.И., Лавренко Н.Н. Растительный покров Западно-Сибирской равнины - Новосибирск: Наука, Сиб. отд., 1985. - 251c.
19. Климатическая характеристика зоны освоения нефти и газа Тюменского Севера. / Под ред. Казачковой К.К. - Л., 1982. - 200 с.
20. Краснощеков Ю. Н. Влияние контролируемого выжигания шелкопрядников на свойства дерново-подзолистых почв в Нижнем Приангарье // Лесоведение. - 2005. - N 2.
- С. 16-24.
21. Краснощеков Ю. Н. Почвы горных лесов и их трансформация под воздействием пожаров в Байкальском регионе // Почвоведение. 2018. Т. 51. № 4. С. 371-384.
22. Лукина Н.В., Полянская Л.М., Орлова М.А. Питательный режим почв северо¬таежных лесов. Москва: Наука, 2008. 342 с.
23. Магомедова М.А. Послепожарное восстановление лишайникового покрова на севере Тюменской области // Биологические проблемы Севера. Сыктывкар, 1981. C.194.
24. Мамонтов В.Г., Гладков А.А., Кузелев М.М. Практическое руководство по химии почв: Учебное пособие /Мамонтов В.Г., Гладков А.А., Кузелев М.М. - М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012
25. Москаленко Н.Г. Пирогенные сукцессии фитоценозов севера Западной Сибири. // Теоретическая и прикладная экология. М.: Издательский дом "Камертон". 2014.-45-48 стр.
26. Красильников П.В. Стабильные соединения углерода в почвах: их происхождение и функции // Почвоведение. 2015. Т. 48. С. 997-1008.
27. Полевой определитель почв. - М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2008.
- 182 с.
28. Попова Е.П. Пирогенная трансформация свойств почв Среднего Приангарья // Современные проблемы экологии. 1997. № 4. С. 413-418.
29. Прокушкин С.Г., Абаимов А.П., Прокушкин А.С., Каверзина Л.Н. Азотное питание лиственницы на многолетнемерзлых грунтах Средней Сибири // Современные проблемы экологии. 2002. № 2. С. 203-212.
30. Пшеничников Б.Ф., Пшеничникова Н.Ф. Генезис и эволюция приокеанского бурозема. Владивосток: Издательский дом Дальневосточного университета, 2002. 292 с.
31. Сапожников А.П., Карпачевский Л.О., Ильина Л.С. Постпожарное почвообразование в кедрово-широколиственных лесах // Вестник Московского государственного лесного университета. Лесной Вестник. 2001. № 1. С. 132-164.
32. Состав и свойства почв. Метод. пособие / Составители С.А. Соткина, А.А. Юртаев - Н.Новгород: НГПУ, 2006. 54 с.
33. Старков В.Д., Тюлькова Л.А. Геология, рельеф, полезные ископаемые Тюменской области. ОАО «Тюменский дом печати», 2010. - 352 с.
34. Старцев В.В., Дымов А. А., Прокушкин А. С. Почвы постпирогенных лиственничников Средней Сибири: морфология, физико-химические свойства и особенности почвенного органического вещества // Почвоведение, 2017, № 8, с. 912-925.
35. Тарабукина В.Г., Савинов Д.Д. Влияние пожаров на мерзлотные почвы. Новосибирск: Наука, 1990. 120 с.
36. Харук В.И., Шушпанов А.С. Климатическая динамика солифлюкции в зоне вечной мерзлоты Центральной Сибири // Инженерия и Технологии. 2015. Т. 8 (6). С. 744-754.
37. Чевычелов А.П. Пирогенез и постпирогенные трансформации свойств и состава мерзлотных почв // Сибирский экологический журнал. 2002. № 3. С. 273-277.
38. Чевычелов А.П., Шахматова Е.Ю. Постпирогенные полициклические почвы в лесах Якутии и Забайкалья // Почвоведение. 2018. № 2. С. 241-250.
39. Abakumov E., Maksimova E., Tsibart A. Assessment of postfire soils degradation dynamics: stability and molecular composition of humic acids with use of spectroscopy methods // Land Degradation & Development. 2017. V. 29. No. 7. P. 2092-2101.
40. Benavides-Solorio J., MacDonald L.H. Post-fire runoff and erosion from simulated rainfall on small plots, Colorado Front Range // Hydrological Processes. 2001. V. 15. P. 2931-2952.
41. Certini G. Charcoal should receive greater consideration in soil classification systems? // Abstracts 5th International Conference of Fire Effects on Soil Properties. Dublin, 2015. P. 13.
42. Certini G. Fire as a soil-forming factor // Ambio. 2014. V. 43. P. 191-195.
43. Hockaday W.C., Grannas A.M., Kim S., Hatcher P.G. The transformation and mobility of charcoal in a fireimpacted watershed // Geochim. Cosmochim. Acta. 2007. V. 71. P. 3432-3445.
44. Ivanova G.A., Konard S.G., Makrae D.D. The impact of fires on the components of the ecosystem of middle-taiga pine forests of Siberia. Novosibirsk: Nauka, 2014. 232 p.
45. IUSS Working Group WRB. World reference base for soil resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. No. 106. Rome: FAO, 2015.
46. Kuzyakov Y., Bogomolova I., Glaser B. Biocharstability in soil: Decomposition during eight years and transformation as assessed by compound specific 14C analysis // Soil Biology & Biochemistry. 2014. V. 70. P. 229-236.
47. Ponomarenko E., Anderson D., Gregorich E. A recommendation for a new descriptor for pyrogenic soil horizons in the Canadian Soil Classification System // Abstract of North American Forest Soils Conference-International Symposium on Forest Soils 2018. Quebec, Canada, 2018. P. 88-89.
48. Santin C., Doerr S.H., Merino A., Bryant R., Loader N.J. Forest floor chemical transformations in a boreal forest fire and their correlations with temperature and heating duration // Geoderma. 2016. V. 264. P. 71-80.