Химический состав почвы средней сибири

Почвы, растительность и животный мир

На формирование и размещение по территории Средней Си­бири почв, растительности и животного мира большое влияние оказывает ее специфический суровый резко континентальный климат и связанное с ним почти повсеместное распространение мерзлоты. Этим обусловлено существенное отличие среднеси­бирских почв и биокомпонентов от западносибирских.

Как и в Западной Сибири, размещение почвенно-раститель-ного покрова и животного мира подчинено здесь закону зональности, однако зональность прослеживается менее отчетливо. Это обусловлено значительной приподнятостью территории, следствием чего является высотная дифференциация природ­ных условий, осложняющая проявление зональности. В север­ной части страны она прослеживается с высоты 400—500 м, а на юге — с 900 м.

Почвы в Средней Сибири развиваются преимущественно на элювии коренных пород, поэтому они обычно каменисты и щеб-нисты. На огромных пространствах формирование почв проис­ходит в условиях неглубокого залегания многолетней мерзло­ты. На крайнем севере здесь распространены арктотундровые почвы, которые сменяются тундровыми глеевыми и тундровыми подбурами. В лесной зоне формируются специфические таеж-но-мерзлотные почвы. В них совершенно не прослеживается ни в строении почвенного профиля, ни в химическом составе следов подзолообразовательного процесса, характерного для тайги. Это обусловлено тем, что многолетняя мерзлота создает непромыв­ной режим почв и препятствует выносу химических элементов за пределы почвенного профиля. Для таежно-мерзлотных почв характерны многочисленные следы оглеения в почвенном про­филе, особенно в его нижней части, — результат переувлаж­нения почв и их слабой аэрации. Под влиянием мерзлотных явле­ний происходит постоянное перемешивание почвенной массы, поэтому для таежно-мерзлотных почв характерна слабая дифференцированность профиля, отсутствие четких генетических горизонтов.

Таежно-мерзлотные почвы Средней Сибири представлены тремя подтипами. Наиболее широко распространены таежно-мерзлотные кислые почвы, формирующиеся на бескарбонатных породах. На карбонатных породах и траппах развиваются та­ежно-мерзлотные нейтральные (палевые) почвы. При химичес­ком выветривании этих пород в почвы поступает значительное количество оснований, что обеспечивает нейтрализацию кислой реакции почвенного раствора. В нейтральной среде снижается подвижность гумусовых веществ, содержание гумуса достигает 6—7%, происходит биогенная аккумуляция химических элемен­тов. Это наиболее богатые почвы среднесибирской тайги. Для северной части тайги, где мощность деятельного слоя особенно мала, а переувлажнение почв чрезвычайно велико, наиболее ха­рактерны таежно-глеево-мерзлотные почвы. В западной части Средней Сибири, где больше расчлененность поверхности и Щебнистость субстрата, а поэтому меньше льдистость мерзлой толщи, распространены подбуры.

На юге, где мерзлота занимает небольшие участки, распро­странены дерново-подзолистые почвы. На Центральноякутской низменности в связи с отсутствием промывного режима, силь­ным прогреванием летом и подтягиванием влаги к поверхности образуются почвы засоленного ряда: солоди, солонцы и со­лончаки (преимущественно карбонатные).

Растительность. Северная часть Средней Сибири занята тундровой расти­тельностью от пятнистых арктических тундр до кустарниковых южных ерниково-ивняковых. Южнее своеобразные условия для развития растительности создают контрастное сочетание низко­температурных переувлажненных почв и относительно тепло­го приземного слоя воздуха, длительный период зимнего покоя и относительно короткий теплый период. К суровым условиям природы приспособилось довольно ограниченное число видов растений. Из древесных пород таким видом является лиственни­ца даурская — порода, весьма нетребовательная к теплу и поч­вам, приспособленная к условиям неглубокого залегания мерз­лоты и довольствующаяся при этом крайне малым количеством осадков. Господство светлохвойных лиственничных лесов — наиболее характерная особенность растительного покрова Средней Сибири. В южной части страны к лиственнице присое­диняется сосна. В западной приенисейской части, где больше осадков и более мощный снежный покров, распространена темнохвойная тайга.

С высокими летними температурами и значительной сухо­стью воздуха, обусловленной резкой континентальностью кли­мата, связано самое северное на земном шаре распространение лесов в Средней Сибири. На 300—500 км севернее, чем в Запад­ной Сибири, заходят здесь леса. На Таймыре древесная расти­тельность встречается близ 72°50′ с.ш..

В центральной Якутии близ 60° с.ш. по соседству с заболоченны­ми лесами имеются участки настоящих степей и степных солон­чаков. Они являются реликтом ксеротермального периода и со­храняются в настоящее время благодаря теплому не по широтам лету, малому количеству осадков и наличию многолетней мерзлоты, препятствующих выщелачиванию почв и удалению из них солей.

Животный мир. Отличие животного мира Средней Сибири от западносибир­ского обусловлено фаунистическими и экологическими раз­личиями двух соседних физико-географических стран. Енисей является важным зоогеографическим рубежом, через который не переходят многие восточносибирские виды. Фауна Средней Сибири характеризуется большей древностью, чем фауна За­падной Сибири. Здесь особенно широко представлен комплекс таежных животных. В Средней Сибири отсутствует ряд европейско-сибирских видов (куница, норка, заяц-русак, еж и др.), но появляются восточносибирские виды: восточный лось, снеж­ный баран, кабарга, северная пищуха, ряд видов землероек, каменный глухарь, черная ворона, утка-касатка и др. Наблюда­ется глубокое проникновение в тайгу Центральной Якутии жи­вотных и птиц, обычно обитающих в степях: длиннохвостного суслика, черношапочного сурка, полевого жаворонка, скалисто­го голубя и др.

Животное население Средней Сибири отличается некоторы­ми специфическими чертами, обусловленными особенностями ее природы: холодной продолжительной зимой, распростра­нением многолетней мерзлоты, каменистостью грунтов и пе­ресеченностью рельефа. С суровостью зимних условий связано обилие среди животных пушных зверей с густым, пушистым и шелковистым мехом, который особенно высоко ценится: песец, соболь, горностай, белка, колонок и др. С пересеченностью рельефа и каменистостью грунта связано увеличение числен­ности и видового разнообразия копытных в Средней Сибири: северный олень, лось, снежный баран, кабарга. Мерзлота огра­ничивает распространение земноводных, пресмыкающихся и червей. В холодных водах уменьшается численность рыб. Рез­кая континентальность климата способствует большему пере­движению тундровых животных к югу в зимний период и таеж­ных к северу — летом.

Животный мир тайги отличается довольно однообразным видовым составом, но большим колебанием численности в ее пределах. Для животного населения тундр характерно значи­тельное сходство с животными западносибирских тундр.

Источник

Особенности макроэлементного химического состава почв верховых болот средней тайги Западной Сибири Степанова, Вера Андреевна

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ‘, MOUSEOFF, FGCOLOR, ‘#FFFFCC’,BGCOLOR, ‘#393939’);» onMouseOut=»return nd();»> Диссертация, — 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат — бесплатно , доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Степанова, Вера Андреевна. Особенности макроэлементного химического состава почв верховых болот средней тайги Западной Сибири : диссертация . кандидата биологических наук : 03.02.13 / Степанова Вера Андреевна; [Место защиты: Нац. исслед. Том. гос. ун-т].- Томск, 2012.- 163 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-3/1042

Введение к работе

Актуальность исследования определяется важной ролью биологического поглощения макроэлементов в торфяных почвах, как звена биогеохимических циклов в функционировании болотных экосистем. Стабильность биогеохимических циклов макроэлементов является основной предпосылкой длительного существования болот Западной Сибири (Родин, Базилевич, 1965; Карпачевский, 1977; Манаков, Никонов, 1981). Изучение закономерностей накопления и распределения макроэлементов в торфяном слое почвы имеет определяющее значение для познания механизма и динамики болотообразования, как почвенного процесса, основных закономерностей формирования состава и основных ее свойств (Караваева, 1982; Бахнов, 2002). На территории бывшего Советского Союза содержание макроэлементов в торфяных почвах интенсивно изучалось в связи с мелиоративными работами на болотах Белорусского полесья, Карелии и юга Западной Сибири (Пьявченко, 1955; Глебов и др., 1973; Нейштадт, 1977; Раковский, Пигулевская, 1978; Нечаева, 1992).

В настоящее время российских и зарубежных исследователей беспокоят проблемы, связанные с глобальным потеплением, проявления которого наиболее заметны в высоких широтах. Поскольку почвенно-растительная составляющая болотных ландшафтов является очень чувствительной по отношению к внешнему воздействию, ожидается, что глобальное изменение климата значительно отразится на их состоянии со сдвигом баланса круговорота макроэлементов. Согласно прогнозируемым климатическим сценариям произойдет изменение величин химизма поверхностных и почвенно- грунтовых вод, определяемых геохимической обстановкой и степенью участия химических элементов в биологическом круговороте. Несмотря на традиционное внимание к запасам и распределению макроэлементов в торфяных почвах, их латеральные миграции по почвенно-геохимической катене практически не изучены.

Цель работы — выявить особенности накопления и распределения макроэлементов в верховых торфяных почвах, сформированных в сопряженных элементарных ландшафтах на примере почвенно-геохимической катены типичного олиготрофного болотного комплекса средней тайги Западной Сибири.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

изучить ботанический состав и свойства болотных почв в пределах изучаемого болотного массива;

определить содержание и запасы макроэлементов (С, Н, N, S, P, Na, K, Ca, Mg, Fe) в профиле болотной почвы изучаемых элементарных ландшафтов;

определить распределение концентраций элементов в торфяной почве элементарных болотных ландшафтов;

рассчитать латерально-миграционную дифференциацию макроэлементов по почвенно-геохимической катене изучаемого болотного комплекса;

провести сравнительную характеристику распределения макроэлементов в торфяных почвах болотных ландшафтов среднетаежной подзоны Западной Сибири.

Научная новизна. 1. Установлено, что на протяжении почти всей истории формирования торфяной почвы сопряженных элементарных ландшафтов средней тайги Западно-Сибирской низменности условия торфонакопления не менялись: низкий рям и гряда занимали повышенные элементы рельефа и, как и в современное время, были сложены фускум торфом; мочажина и олиготрофная топь занимали подчиненное положение в болотном ландшафте и были сформированы балтикум, шейхцериево- сфагновым и шейхцериевым торфом, что свидетельствует о метахронности изменений климата и смены почвенно- растительного покрова экосистем на данной территории.

2. Впервые установлено, что содержание углерода и водорода в органическом веществе почвенного профиля каждой экосистемы практически не меняется, а их соотношение равно примерно 8, что говорит о незначительной изменчивости гидротермических условий формирования торфяной почвы болотного массива в течение периода его образования.

Впервые выявлено, что почва низкого ряма характеризуется максимальными коэффициентами биологического поглощения всех исследуемых элементов, почва олиготрофной топи — только для калия, натрия, кальция и магния, тогда как средние показатели этого коэффициента выявлены для всех исследуемых элементов почв гряды, а минимальные его значения наблюдаются в мочажине (для Са, Р и Fe) и рослом ряме (для К, Na, Mg и Р).

Впервые для условий средней тайги Западно-Сибирской низменности установлено, что латерально-миграционная сопряженность торфяных почв болотного ландшафта определяется биогеохимическим циклом макроэлементов в нем. Рассчитаны латеральная и радиальная геохимические структуры почв элементарных ландшафтов, обоснован нисходяще- восходящий тип латеральной и органогенный тип — радиальной, с преобладанием разного набора элементов в верхних и нижних горизонтах торфяного слоя в рамках последней.

Теоретическая и практическая значимость работы. Исследования вносят вклад в теорию биологического круговорота макроэлементов, а также развивают представления о процессах накопления и распределения углерода, азота и зольных элементов в сопряженных ландшафтах, взаимодействия между циклами С и N при смещении баланса углерода при глобальном изменение климата. Материалы по распределению макроэлементов в торфяных почвах могут быть использованы при проведении экологического мониторинга естественных и нарушенных болотных экосистем.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. В торфяных почвах болотных ландшафтов средней тайги Западной Сибири интенсивность вовлечения изучаемых химических элементов в биологический круговорот максимальна только в низком ряме; для калия, натрия, кальция и магния — в олиготрофной топи; средними показателями биологического поглощения для всех исследуемых элементов отличаются гряды. Для кальция, фосфора и железа интенсивность минимальна в мочажинах, и для калия, натрия, магния и фосфора — в рослом ряме.

2. Латеральная геохимическая структура болотного ландшафта на территории среднетаежной подзоны Западной Сибири по элементам калий, натрий, фосфор, магний, кальций и железо определяется как дисцендиально-асцендиальная (нисходяще — восходящая), а радиальная геохимическая структура — как органогенная с преобладанием разного набора элементов в верхних и нижних горизонтах торфа.

Публикации и апробация работы. Положения диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в т.ч. 1 публикация — в журнале из перечня ВАК. Материалы доложены и обсуждены на Международном конгрессе «ГЕОСибирь» (Новосибирск, 2010), Всероссийской научной конференции «Ковалевские молодежные чтения» (Новосибирск, 2010), Всероссийской научной конференции «Докучаевские молодежные чтения» (Санкт-Петербург, 2011), третьем Международном полевом симпозиуме «Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее (Ханты-Мансийск, 2011).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы, который включает в себя 201 источников, и 16 приложений. Работа изложена на 163 страницах, содержит 14 таблиц и 43 рисунка, иллюстрирующих полученные результаты.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, к.б.н. Нине Петровне Миронычевой-Токаревой за всестороннюю помощь в проведении исследования, терпение и понимание. Автор также благодарит к.г.-м.н. О.С. Покровского (Тулуза, Франция) за организацию отдельных аналитических исследований и неоценимую помощь в этом, д.б.н. А.И. Сысо за постоянные консультации в процессе работы, а также сотрудников лаборатории БГЦ ИПА СО РАН за помощь в проведении лабораторных исследований, дружескую поддержку и творческую атмосферу в коллективе. Автор благодарит за помощь в проведении полевых и аналитических работ А.С. Гамова, В.Ю. Шавырина, Е.А. Украинцеву, Я.Р. Соломина.

Источник