Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Почвы типичной тундры полуострова Ямал и их устойчивость к механическим воздействиям

ВАК РФ 06.01.14, Агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Почвы типичной тундры полуострова Ямал и их устойчивость к механическим воздействиям"

2 9 АПР На правах рукописи

УДК 431.43 + 431.47

БУЧКИНА Наталья Петровна

ПОЧВЫ ТИПИЧНОЙ ТУНДРЫ ПОЛУОСТРОВА ЯМАЛ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

(Специальность: 06.01.14 - Агрофизика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1996

Работа выполнена в Агрофизическом научно-исследовательском институте

Научный руководитель - доктор биологических наук Т. С.Зверева

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук, профессор A.M. Глобусj доктор географических наук, профессор И. В. Игнатенко

Ведущее учреждение: Научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН

Защита состоится «MjMQA. 1990 г./З час. на заседании Специализированного совета Д 0Z0.Z1.01 в Агрофизическом научно-исследовательском институте РАСХН по адресу! 195220, Санкт-Петербург, Гравданогаш пр., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Агрофизического научно-исследовательского института.

Автореферат разослан н /S» tfu/tg/bfiMQ г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор биологических наук

М.В.Архипов

- а -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Территория тишиной тундры полуострова Шал используется е настоящее время для Еыпаса полумиллионного стада северных оленей. Освоение новых нефтегазовых месторождений и связанное с ним.строительство железной дороги вызовут резкм увеличение техногенной нагрувки на ¡ючесННо-растительный покров, приведут к сокращен™ площадей пастбищ и перегы-пзсу.

Проведение строительных работ, передвижение транспортных средств и выпас больших оленьих стад сопровождаются, прежде всего, механическими нарушениями природных комплексов, что в условиях тундры связано с опасностью активизации оползневых процессов, ветровой и водной эрозии, термокарста.

Оценка устойчивости биогеоценозов тундры в механическим воздействиям является основой для ращгонального природопольво-вания и выбора оптимальных вариантов хозяйственного освоения тундры. Проведение этих работ имеет ряд трудностей, вызванных недостаточной изученностью почвенного покрова полуострова Шал, слабой теоретической равработкой понятия "устойчивость", отсутствием единых критериев и методов оценки устойчивости почв к механическим воздействиям.

Цель работы: изучить почвы основных ландшафтов типичной тундры полуострова Ямал и оценить устойчивость почв к механическим воздействиям. В задачи исследования входило:-.

- изучение основных почвенных комбинаций, физико-химических и агрохимических свойств наиболее распространенных почв;

- еыяелэнш особенностей. почЕ&нно-растительного покрова тундры, оказывающих влияние на его'устойчивость к механическим воздействиям; - -

- измерений параметров, характеризующих устойчивость тундровых почв к механичесюм воздействиям;

- исследование глубины .проникновения изменений в строении почв после механических нарушений;

- группировка тундровых поче по их относительной устойчивости к механическим воздействиям. ~ - ■ . ....... ,

Научная новизна работы. Дана характеристика основных почвенных комбинаций типичной тундры в блабоизученной центральной части полуострова Шал. Выявлено существенное влияние состава

- 4 - °

растительных сообществ на устойчивость тундроЕых поче к механическим воздействиям. Предложена методика количественной оценки устойчивости тундровых почв к механическим воздействиям. Почвы тундры с естественной растительностью сгруппированы по их относительной устойчивости к механическим воздействиям.

Практическое значение работы.' Материалы, содержащиеся в диссертации, в виде отчетов переданы в институт "Ленгипрот-ранс". На их основе составлены карты-схемы устойчивости почв типичной тундры полуострова Ямал к механическим воздействиям._

Рееультаты проведенных исследований могут быть . испальо. ваны для расчетов допустимых механических нагрузок на почвы тундры, для разработки технических средств передвижения по тундре с нанесением минимального ущерба почвенно-растительному покрову и для выбора маршрутов передвижения транспорта.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались в школе-семинаре молодых ученых " Современные проблемы почвоведения и экологии" ф-та почвоведения МГУ (1Э93), на конференции молодых ученых " Современные проблемы почвоведения и экологии " ф-та почвоведения МГУ (1994), на Всероссийской конференции "Вопросы агрофизики при воспроизводстве плодородия почв" Агрофизического НИИ (1994), на заседании Ученого совета АФИ (1995).

Публикации. По теме диссертации опубликовано . псч.-;.'.; в работ.

Структура и об*ем работы. Диссертация изложена на 100 страницах. Состоит из введения, восьми глав, общи выводов, списка литературы иг 114 наименований и 10 страниц приложений. Работа содержит 38 таблиц, 20 рисунков и 24 фотографии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

ГЛАВА 1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Рассмотрены разнообразные подходы к проблеме изучения устойчивости геосистем. Выявлено, что чаще всего категория "устойчивость" понимается как способность системы оставаться относительно неизменной в течение определенного периода времени вопреки внешним и внутренним возмущениям (Рейыерс, 1920), либо как способность сохранять нормальное фушсционирование пу-

тем самоочищения"от продуктов техногенева (Глазовская, 1983).

Показали особая средообрагущая роль почвенно-растнтель-ного покрова е регионах о экстремальными природными условиями и необходимость изучения его устойчивости к механическим воздействиям при исследовании устойчивости геосистем севера в целом. (Голубчиков, Соломатин, 1388).

Дани общие представления о причинах и характере изменения растительности ii почв при механических нарушениях (Rickard, Brown, 1S74; Александрова, 1973; Андреев, 1983;'Груздев, Умня-хин, 1984; Геофизика..., 1987; Ребристая и др., 1393). Освещены имеющиеся методы количественной оценки устойчивости почв, в целом, и тундровых почв, в частности, к антропогенным воздействиям (Ливеровская, 1980; Глазовская, 1983; Зархина, 1988; Кочуров, 1988; Васильевская и др., 1992; Снакин и'др., 1993). Показана степень изученности почвенного покрова и свойств почв полуострова Ямал (Иванова,1962; Ливеровская, 1970,1372; Тол-чельникое, Боч, 1969,1971; у Тонконогов, 1677,1979; Оя, 1979; Васильевская и др., 1986; Дедков, 1991), Обнаружено, что для выполнения поставленных в работе задач необходимы дополнительные исследования по всем вышеперечисленным вог^осал.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПолвЕые исследования проводились в' типичной тундре полуострова Шал на водоразделе рек Сеяхй и Мордыяха (70°1?'с.ш., б8°57'в.д.) в 1991-1993 г.г. Выло заложено 3 почвенных профиля, включающих 35 разрезов нз 11,Ш надпойменных и III, IV морских террасах, разрезы характеризуют почвы под преобладаю-щики растительными сообществами на основных геоморфологических уровнях, включая почвы в колеях после 1, 4 и 100 проездов вездехода и. их ненарушенные аналоги.

В лабораторных экспериментах, исследовали деформационные характеристики образцов почв с ненарушенным сложением при помощи компрессионного прибора одноосного сжатия конструкции ЦНИИ ШС. На основе полученных результатов рассчитывалась относительная деформация Äh/h (Дh - изменение образца за время t •» 2 сек, см; h - начальная высота образца, см). Затем вычисляли кинетический модуль деформации ОД.:

б - 6 -

ЕДЬ....... ,

ЛЬ/И

где б - нормальная нагрузка 100 кПа. - - , , \

В образцах до и досуге механических испытаний изучалось • состояние органоэ и тканей растений, бинокулярным микроскопом МБС-10 с целью оценки устойчивости растительности к механическому воздействию.

Сдвиговые характеристики грунтов 'О нарушенным 1 сложением, | определялись методом "быстрого" сдвига на стандартном прибор* ВСВ-25 в соответствие о ГОСТом 12248-78.

Общее сопротивление сдвигу верхних горизонтов почв • о естественной растительностью определяли аондовым сдвигоме-ром-крыльчатцой СК-8 (Амарян,' 1990), а сопротивление нормальной нагрузке - твердомером Ревякина (Бахтин,* 1959).

Для исследования физико-химйческйх, агрохимических, физических и микроморфологичеоких свойств почв использовали общепринятые методы, изложенные _ в руководствах Е.В.Аринушкиной (1962), "Агрохимически» методы." (1965), Е.И.Парфеновой и Е.А.Яриловой (1977), А.ф.Ваданиной и З.А.Корчагиной.(1989) и М. И.Герасимовой с соавторами (1992). ; . ..

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ

В результате полевых работ выявлено, что преобладающие площади исследованной территории занимают шесть, типов почвенных комбинаций: наноко>Ьлексы криоземов глееватых и криоземов глеевагых трещияно-торфянистых; йанокомплексы криоземов глее-вых (глееватых) торфяны* (торфяииотых) и криоземов глееватых трещинно-торфянистых) пятнистости криоземов глеевых торфянистых и криоземов глеевых торфяных; комплексы криоболотных торфяных почв мочажин и криоболотных (остаточио-криоболотных)' почв торфяных бугров; пятнистости криоболотных торфяно- и торфянисто- глеевых почв и некомплексные торфяниста(оторфованно)-глеевые почвы.

Почвообразуюдае породы, полигона имеют гранулометрический состав от дегкоглиниотого до супесчаного, но при этом одной из преобладающих фракций гранулометрического состава в них является крупная пыль, что обусловливает, тиксотропные свойства почв (Орешюша, 1959, 1963). Энтропийна-! мера сортироЕКи в ми-

неральных горизонтах почв изменяется от 0,12 до 0,20, что свидетельствует об их хорошей сортированное™' (Романовский, 197?). - - •-...

Саше низкие значения рН (3,7-5,4) - имеют криоболотные почеы бугров- плоско-бугристых болот и органогенные горизонты-криоземов и криоболотных почв осоково-моховых болот. В них же наблюдаются наиболее высокие значения гидролитической кислотности (41-87 ыг-экв на 100 г почеы), наименьшая степень-насыщенности основаниями (23-40?.) и максимальное содержание общего углерода (потеря от прокаливания до S4X) среди изученных почв.

В минеральных горизонтах криоземов кислотность постепенно -снижается о глубиной. В надмерзлотных и верхних мерзлых горизонтах значения рН близки к нейтральным, нейтральные или слабощелочные, однако Ескипания от соляной кислоты в них не наблюдается. Степень насыщенности основаниями в профиле варьирует от 25 до Sвозрастая от верхних горизонтов к нижним. В составе обменных оснований преобладает Саг+ .

Содержание общего углерода в минеральных горизонтах варьирует от 0,24 до 3,23*. Наибольшее его количество отмечено • в криоболлотных почЕах, занимающих подчиненное положение в рельефе.

• - Основной запас питательных элементов сосредоточен в верхних органогенных горизонтах почв, В них обнаружено 0,6-1,1?. общего азота, 100-490 мг на 100 г почвы общего фосфора и до 62 мг на 100 г почвы фиксированного калия: В минеральных горизонтах почв" Содержание-, общего азота варьирует от 0,1 до 0.5Х, общего.фосфора - otf 43 до 121 мг на 100 г почвы и фиксированного калия от 17 до 90 мг на 100 г почвы. '

Обеспеченность почв доступными растениям формами азота, фосфора и калия, с учетом iix объемной массы, низкая и очень низкая как в минеральных, так и в органогенных горизонтах.

. ГЛАВА 4. ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ '•" И ПОЧВ К МШШЧЕШМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Сопоставление результатов лабораторных экспериментов с данными по проективному покрытию растений а колеях (4 года спустя после воздействия транспорта) и на аналогичных участках о естественной растительностью показало; что наименее уотойчи-

' - 8 -

вы к действию транспорта лишайники и кустарнички. Они легко повреждаются при механических нагрузках и не возобновляются в растительном покрове дорог за 4 года самовосстановления. Зеле-_ ные и сфагноЕЫЭ мхи повреждаются меньше, чем лишайники, но возобновляются слабо. Осоки и пушицы, несмотря на .чувствительность к механическим нарушениям их' наземных органов, проявляют максимальную устойчивость к действию транспорта, поскольку обладают высокой способностью к восстановлению. Она обусловлена наличием подземных вегетативных побегов. .

Деформационные испытания образцов верхних почвенных горн-зонтовое растительностью в лабораторных условиях позволили определить, что наименьшей устойчивостью к действию нормальной нагрузки обладают песчаные почеы пятнисто-полигональной тундры. Кинетический модуль деформации (Eût) составляет в них 1,11 МПа , а относительная деформация (Ah/h) - 0,094. Суглинистые почвы более устойчиш; в них Eût « 0,67 МПа , a ûh/h = 0,149, что обусловлено наличием ила я гумусовых веществ. Наименьшей восприимчивостью к нормальным нагрузкам обладают торфяные горизонты ив-sa их высокой релаксации: е почвах полигонально-ва-ликоеых и ocokoso-мохобых болот Ah/h составляют 0,369 и 0,434, a Eût - 0,£3 и 0,27 МПа , соответственно.

Нормальная нагрузка гусеничного' транспорта на почеы составляет 24-47 кПа . В таком диапазоне нормальных нагрузок суглинистые ' почвы характеризуются большей устойчивостью к сдвигающему усилию, чем супесчаные. 'Сопротивление сдвигу в суглинках составляет 27-30 и 45-53 кПа при влажности 36 и 27% от объема, соответственно, в супесях - 15-2,3 кПа.при влажности 332 от объема и 35-45 кПа при влажности SGZ от объема. Все исследованные почвы обладают тиксотропныма свойствами.

ГЛАВА 5.. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ НОРМАЛЬНОЙ И СДВИГАЮЩЕЙ

. НАГРУЗОК НА ПОЧВЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ

Материалы предыдущей главы послужили основой для исследований физико-механических сеойств почв с растительностью е их естественном залегании. Результаты измерений общего сопротивления сдеигу и сопротивления нормальной нагрузке статистически обрабатывались с выявлением критерия достоверности различий по Стьюденту (Плохннский,13?0).

Анализ профилей сопротивления почв нормальным нагрузкам позволил выделить на исследованной территории 12 типой почвен-но-растительны}-; комплексов.

Сопоставление усредненных . значений сопротивления почв нормальны,! нагрузкам с данными по влажности, плотности сложения и гранулометрическому составу-почв, а также о морфологическими описаниями почвенных профилей позволило установить, что устойчивость почв со скудной растительностью и без нее к . нормальным нагрузкам определяется только вышеперечисленными физическими свойствами почв. При этом наибольшее сопротивление нормальной нагрузке оказывают суглинистые криоземы о невысокой влажностью ((2,6-3,5)Í0,5 МПа), а наименьшее - криоболотные торфяные почвы ((0,9-2,5)20,5 МПа).

Тиксотропные горизонты минеральных почв имеют сопротивление нормальным нагрузкам на 20-40Х меньше, чем их нётиксотроп-ные аналоги, а величины сопротивления нормальным нагрузкам в них совпадают с таковыми в криоболотных торфяных почвах.

Присутствие корневищных растений (осок и некоторых видов пушиц) е составе растительности вызывает увеличение сопротивления нормальным нагрузкам в верхних горизонтах суглинистых криоземов на 12-15Х, а супесчаных - на 22-30Х по сравнению о горизонтами почв, не пронизанными корневищами. "Корневые" горизонты в профилях криоболотных.торфяных почв с высокой влажностью и низкой плотностью сложения имеют сопротивление ■ нормальным нагрузкам в 2-2,5 раза больше, чем чистые торфяные горизонты.

Проведейные исследования позволили установить,., что. наибольшее сопротивление нормальным нагрузкам оказывают суглинистые криоземы о осоками в составе растительных сообществ ((2,6-3,5)-0,3 МПа). Близки к ним "корневые" горизонты криоболотных почв мохоео-осоковых болот и пушицево-гипноЕых мочажин плоско-бугристых болот ((2,4-2,8)-0,6 Ша). . Криоболотные торфяные почеы мохово-кустзршгчково-морошковых бугров плоско-бугристых болот обладаат. наименьшим сопротивлением нормальным нагрузкам (<0,9-2,5)-0,5 МПа). Сходны' о~ ними -минеральные, тиксотропные горизонты как суглинистых так .и супесчаных почв ((1,7-2,6)^0,5 Ша).

Аналогичные зависимости были обнаружены при изучении общего сопротивления почв тундры сдвигу (х0бщ.). Это сопротивле-

- ю -

ние обусловливается только физическими свойствами почв, если в составе фитоденоеов не велико содержание растений 6 мощными корневыми системами. При этом криоболотные почвы имеют наименьшую способность противостоять сдвигающему; усилию ((1,7-2,6)20,5 кПа), как при высокой (63% от объема) так и при нивкой (27% от объема) влажнооти. "

Среди криоземов со скудной растительностью, максимальные значения общего сопротивления сдвигу отмечены в наиболее сухих суглинистых почвах (3,0^0,3 КПа) и несколько меньшие - во влажных супесчаных (2,6-0,5 КПа).

Присутствие в составе растительности корневищных растений приводит к тому, что криоболотные почвы с объемной влажностью 51% и криоземы заболоченных кустарничково-моховых тундр о осо-ками и объемной влажностью 43% имеют Х0еа 3,2^1,2 . и 3,1-0,8 кПа, соответственно. Такие величины общего сопротивления сдвигу приравнивают эти почвы по способности противостоять сдвигающим нагрузкам к наиболее Сухим суглинистым криоеемам, . объемная влажность которых составляет 242.

• ГЛАВА 6. ИЗМЕНЕНИЕ СТРОЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПРОФИЛЯ , ПРИ ДОЗИРОВАННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ НАГРУЗКАХ

Морфологические описания разрезов почв в колеях после 1, 4, 100 проездов вездеходов (4 года спустя после воздействия) и их ненарушенных аналогов позволили выяснить, что гусеничный транспорт разрушает верхние рыхлые органогенные горизонты тундровых почв и перемешивает их с нижележащей минеральной массой. Это приводит к образованию в нарушенных почвах новых уплотненных бргансминеракьных горизонтов, не характерных для естественных почв тундры. ..

В колену наблюдается; увеличение мощности сезонноталого слоя (СТС), что объясняется большей теплопроводностью вновь образованных оргакоминерадьных горизонтов.по сравнению с органическими,- .поступлением в колеи дополнительного колотества тепла с еодой и отепляющш действием более мощного снегового покрова (Браун, Граве,1981; Груздев, . Умняхин,1984; Геофизика...,1937).

. Б результате переуьлачшения почв в колеях и поступления органического материала е минеральные горизонты усиливается

процесс глееобразования в верхней части профиля нарушенных■ поче. Наиболее ярко это проявляется , на выровненном участке склона после 100 проездов вездехода, где в течение'4 лет после, транспортных нагрузок сформировался хорошо выраженный плотный поЕёрхностко-глеевый горизонт 3, отсутствующий в. аналогичных почвач естественных территорий.

Наиболее сильное изменение плотности сложения почв происходит после 100 проездов вездехода (табл.1).

Таблица 1

Плотность сложения криоземов естественных и нарушенных (4 года спустя после воздействия) на глубине 0-4 см

Номер '.выровненный склон выровненный . склон

участок . участок

разреза ДЛ-1 ДЛ-1Н ДЛ-2 ДЛ-2н СД-1 СД-1Н СД-2 СД-2Н

Количество

проездов 0 4 0 -4 0 100 0 100

Р, г/см3 0,25 0,28 • 0,51 0,58 0,16 0,56 0,42 0,76

Микроморфологические исследования показали, что мощность уплотненного транспортом слоя почвы зависит от количества проездов, мощности органогенных горизонтов, типа почвы и ее положения в рельефе. Однократный проезд вездехода приводит к уплотнению почв до глубины не Солее 10. см, 4-кратный - до 16-30 сы, а 100-кратный - до 40-60 см. При нагрузках одинаковой интенсивности торфянистые почвы уплотняются меньше, чем оторфо-ванные, криоаемы склонов . слабее, чем криоэемы выровненных участков, а плотность сложения криоболотных почв пойм изменяется меньше, чем криоземов.

Наряду с уплотнением происходит разрушение непрочных округлых. п удлиненных агрегатов и перестройка перового 'пространства почв. Под действием транспорта исчезают межагрегатные извилистые сообщающиеся поры, обеспечивающие дренаж верхних горизонтов.. Формируются тонкие горизонтальные поры-трещины, разбивающие минеральную массу на листоватые и плитчатые отдельности.

■ ■ Б е*р?:них горизонтах нарушенных почв возникают условия для полкой и быстрой гумификации растительных остатков,

чем в' аналогичных почвах естественных территорий. Образующиеся

органические • соединения пропитывают минеральную массу, не способствуют формировании агрегатов, однако, мигрируя по профилю почв и в ландшафте, участвуют ё выносе и перераспределении питательных элементов.'

Обращает на себя внимание некоторое увеличение в почвах с нарушенным сложением корродированных и трещиноватых минеральных зерен, что связано, по видимому, с резкими колебаниями температуры в верхних горизонтах почв, защитный (органогенный) . горизонт которых разрушен транспортом.

Наибольшая глубина проникновения изменений в микростроении почв под воздействием транспорта характерна для криоземов, формирующихся на выровненных участках тундры. . Миьростроение криоаемов на склонах изменяется на меньшую глубину. Криоболот-ные оторфованные почвы пойм с высокой исходной плотностью сложения минеральных горизонтов и максимальным проявлением оглее-ния отличаются среди изученных почв минимальными измзнеюими микросложения.

ГЛАВА 7. ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ПРИ 'ДОЗИРОВАННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ НАГРУЗКАХ

Оценка физического состояния проводилась в почвах 5 лет, спустя после 4 и 100 проездов вездехода и в аналогичных почьах с естественным строением.

Обрацы отбирали из двух верхних горизонтов почв (0-10 и 10-20 см). О физическом Состоянии почв судили по удельной поверхности , плотности сложения, основной гидрофизической характеристике в диапазоне давлений влаги -5 - -100 кПа, гигроскопической влажности и полной влагоемкости.

Результаты исследований представлены в табл. 1, 2 и на рис. 1. Анализ полученных данных позволил определить, что основной причиной изменения физического состояния поче на глубине O-iO см является преобразование под действием транспорта органогенных горизонтов в органоиииеральные с существенным изменением вещественного состава.

. Высокие коэффициенты корреляции между содержанием органического вещества.и удельной поверхностью почв, а также между содержанием органического вещества и водоудерживающей. способностью почв при давлениях влаги -5, -10, -30, и -100 кПа в на-

- 13 - ,

рушенных, почвах, по сравнению о ненарушенными, свидетельствуют о гвдрофильной природе органических- соединений, образующихся в почЕах после воздействия транспорта (табл.3). Миграция этих соединений из органоминеральных горизонтов в минеральные вызывает изменение физического состояния нарушенных почв на глубине 10-20 см. ' - "

Таблица 2.

Характеристика физического состояния верхних горизонтов почв в колеях (5 лет спустя после воздействия) и их ненарушенных аналогов.

Местопо- Номер Коли-, Глубина Гори- Г

реза проездов образца, см

плакор ДЙ-1 ■ .....0 " 0- 5

ДЛ-1 "0~ 9-19

ДЛ-'.н 4 0- 3

ДЛ-1н 4 9-19

склон ДЛ-2 0 0- 6

ДЛ-2 0 6-14

ДЛ-2н 4 0- 6

ДЛ-йн 4 7-15

пойма дл-з 0 0-10

озера тгчт «-, ¿y ¿о 0 15-25

ДЛ-Зн 4 0-10

ДЛ-?н 4

плакор СД-1 0 о- б ■

СД-1 ' 0 10-20

СД-1Н 100 0-Ю

СД-1Н 100 10-20

склон СД-2- 0 0- 3

СД-2 0 3-10

СД-2 0 10-20

СД-2Н" 100- - От 10

СД-2Н 100 10-20

V.AT

Sh.Be-

АТ.Е'А S

V0.AT Бе "

нт

S

V,Т,АВ TA.Bfe

е

0Y,AT

S

t 0,АТ

I'

ТА,Ве G '

Т5Г

38

29 64

22?

30 68

36 22 14

37 8

111

53

31 119

32 44 51 72

1.3 1,3. 1,7 6,0 1,0 2,7

1.4 0,6 0,7 0,3 0,7

4.2

1.3

1,3 1.1 -

5,3 1,0.

1.5

1.S

173.5 35,3

44.3 49,2

241.2 40,1

58.7

40.8 42,5

36.4

47.0

33.9

133.3

34.5

53.1 47,5

164.6 38,5 44,4 57,1 70,1

47,3* 0,9 1,6 1,5 ■ 40,0* 0,7 3,7 0,9 0,4 0,6 1.1 0,4 24,3*

2,0 0,6 54,6* 0,8 1,2 2, S 2,0

потеря при прокаливании; 30 - удельная поверхность; ПГ гигроскопическая влажность; ПВ - полная влагоемкссть; Соеш ~

содержание общего углерода.

Степень проявления изменений в физическом состоянии почв после воздействия транспорта определяется типом почвы, ее положением в рельефе, мощностью"органогенных горизонтов и количеством проездов. Криоземы выровненных участков тундры и крио-земы гкаснов о маломощными органогенными горизонтами обладают наибольшей чувствительность»! к действии транспорта. При небольшом количестве проездов вездехода изменения

-14-А

Р.иЛа

глубина 10-20 см

30 . 60 70 Wv, X '

-Р.кПа 100

-Р.кПа глубина 100 " 10 см

глубина 10-20 см

30 60 70 Wv, 7.

30 . 50 70 WV, % „, „

Рисунок. Шишше гусеничного транспорта на основную гидрофизическую характеристику почв • А - 4 проезда вездехода Б - 100 проездов вездехода

Почвы в колеях о—о - шшкор Ненарушенные ._„ - плакор

о—Р - склон . аналоги °71п - склон

- пойма озера ¿ЗХ " пойма озера

состояния более существенны в криоземах оторфованных, чем в криоземах торфянистых. Криоболотныв:почвы пойм.под действием транспорта претерпевают наименьшие изменения физического состояния после транопйрПшх нагрузок. .

: ...!- , ^ , • , . Таблица 3 Коэффициенты корреляции между содержанием, общего углерода, удельной поверхностью и водоудержйвающей способностью почв

Коэффициенты корреляции • почвы в колеях ненарушенные аналоги

Параметр глубина ВЗЯТИЯ образцов

0-10 10-20 0-10 10-20

Эо, Мг/г 0,97 0,96 0,16 0,80

Ш (при Р » -5 кПа) 0,99- 0,95 0,50 0,18

№п (при Р - -10 кПа) 0,98 0,96 0,48 0,19

(при Р « -30 кПа) 0,81 1 ."2 0,45 0,14

№п (при Р' » -100 'КПЗ) 0,97 .<35 0,60 0,68

Зо - удельная поверхность; Мп - влажность почвы в X от массы

■ ГЛАВА 8. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ ТУНДРЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ ПО УСТОЙЧИВОСТИ К !,Е<АШЧЕСКШ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Анализ полученных результатов показал, что в идентичных климатических.условиях устойчивость тундровых почв с естественной растительностью к механическим воздействиям (резистентность) определяется прочностными характеристиками верхних горизонтов почв, мощностью СТО и органогенных горизонтов, положением биогеоценоза в рельефе.

Диапазоны значешш измеренных параметров (общее сопротивление сдвигу, сопротивление нормальной нагрузке, мощность СТО и мощность органогенных горизонтов) ранжировались по 10-0аяь-ной шкале. Для рельефа использовалась экспертная оценка в той же шкале.

Коэффициент резистентности (Р) рассчитывался по формуле:

Pn х 100

P - _ ,

Pmax

где Pn - сумма баллов по Есем параметрам биогеоценоза;

Ртах - максимально возможное количество баллов.

Коэффициент резистентности может изменяться от 5 доЮО. В почвах исследованной'территории он имеет диапазон 31-68.

По величине коэффициентов резистентности почвы типичной тундры были разделены на 5 групп, характеризующих их относительную устойчивость к механическим воздействиям.

К группе с наименьшей резистентностью (Р=30-37) относятся криоболотные почвы валиков полигонально-валиковых болот и кри-оземы заболоченных моховых тундр.

Во вторую группу (Р*38~45) объединены криоземы склонов и кочковатых кустаршмково-мохово-лишайниковых тундр с маломощными органогенными горизонта.«!, а также криоболотные почбы осоково-моховых болот о низким содержанием осок в составе фи-тоценоеов.

Третья группа (Р=4б-53) - самая большая. Она включает криоземы супесчаные и суглинистые с осокамив составе расти-' тельных сообществ, криоболоткыэ почвы осоково-моховых и плоско-бугристых болот и криоземы торфяные на сгаонах.

В четвертую группу (Р-54-61) бходят кршболотные почвы и криоземы, формирующиеся на породах тяжелого гранулометрического состава.

К пятой группе (Р=б2-б9) относятся, в основном, криобо-лотные почвы с мощными-"корневыми" горизонтами и преобладанием осок в составе растительных сообществ, а таклг сухие суглинистые кряогемы;—

ОБЩЕ ЕЫБОДЫ

1. На исследованной территории типичной тундры полуострова Ямал основные площади занимают шесть типов почвенных комбинаций: нанокомилексы криоземов глееватых и криоземов глеева-тых трещинно-торфянистых; нанокомплексы криоземов глеевых (глееватых) торфяных (торфянистых) и криоземоЕ глееватых трещина- торфянистых; пятнистости крпсземоЕ глеевых торфянистых и криоземов глеевыых торфяных; комплексы криоболотных торфяных

почв мочажин и криободотных (остаточно-криоболотных) торфяное почв бугров; пятнистости криоболотных торфяных и криоболотны^ торфянисто-глеевых почв; некомплексные криоболотные торфя-' яисго(огорфованно)-глеевые почвы.

2. Выявлена низкая и очень низкая обеспеченность изучен-, ных почв доступными растениям формами азота, фосфора и калия, основной вапас которых сосредоточен в верхних органогенных го- * ригонтах.

3. Наибольшая устойчивость к механическим воздействиям отмечена у корневищных растений (осоки и некоторые в иди пушиц) . Они легко возобновляются из подземных вегетативных побегов после уничтожения. Наименьшая - у лишайников и кустарничков с нивкой степенью самовосстановления.

4. Выявлены свойства почвенно-растительного покрова, определяющие его способность противостоять механическим воздействиям. Это состав растительного сообщества, влажность, плотность сложения и гранулометрический состав почв. Присутствие в растительном сообществе корневищных растений (осок и некоторых видов пушиц) и наличие "корневых" горизонтов в профилях почв нивелируют влияние физических свойств почв ка сопротивление почвенно-растительного покрова механическим воздействиям.

5. Установлено,что распространение уплотнения почв в глубину после воздействия транспорта определяется- количеством проездов, мощностью органогенных горизонтов, типом почвы и ее положением в рельефе. При нагрузках одинаковой интенсивности почвы

на склонах уплотняются меньше, -чем на выровненных участках, а почвы с мощными органогенными горизонтами - меньше, чем почвы с маломощными.

6. В результате разложения растительных остатков в орга-номшнрадьных горизонтах нарушенных почв образуются гидрофильные органические соединения. Они не формируют агрегаты с минеральными частицами, а мигрируют по профилю почв и в ландшафте, способствуя перераспределению и выносу питательных элементов.

7. Предложена методика определения прочностных свойств почв тундры в естественном залегают с помощью зондового сдви-гомера-крыльчатш! СК-8 и твердомера Ревякина.

Разработана методика количественной оценки устойчивости почвенно-растительного покрова к механическим вое-

аа -

действиям (рееистентяости) по следующим параметрам; положение биоценова в рельефе, мощность СТС, мощность органогенных горизонтов и прочностные характеристики почв (общее сопротивление сдвигу и сопротивление нормальной нагрузке).

9. Расчет коэффициентов резистентности позволил сгруппировать почвы типичной тундры полуострова Ямал о различным растительным покровом по их относительной устойчивости к механическим воздействиям (движение транспорта, выпас оленей, легкие строительные работы).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бучкина Н.П. О физико-механических свойствах почв полуострова Ямал. / Современные проблемы почвоведения и экологии. Tea.докл. школы-семинара молодых ученых ф-та почвоведе-

2. Бучкина Н.П. Об изменении некоторых свойств тундровых почв под воздействием транспорта. / Современные проблемы почвоведения и экологии. Тез. докл. конференции молодых ученых ф-та почвоведения МГУ, красновидоЕо,1994.- м., 1994, о.8.

3. Бучкина Н.П. Микростроение тундровых почв и его изменение под воздействием транспорта. // Вопросы агрофизики при воопроизводотве плодородия почв; Тез. докл. всероссийской кнф., Санкт-Петербург,1994.- С-Пб, 1994, с.б.

4.Buohkina N.P., Zvereva T.S. Erosion stability of tundra soils as influenced by tracked vehicles. // Journal Annales Qeophysioae, supplement of vol. 13, 1995.

6.Buchkina N.P. Water retention properties of tundra soils as influenced by vehicles. // Proceeding's of the XI Polish-Slovak seminar "Physics of soil water".- Lublin, Poland, 8 June, 1986, p. 11-12.

6. Buchkina N.P., Zvereva T.S. Hazard of water erosion of tundra soils affected by tracked vehicles. // Journal Annales Geophysics®, supplement of vol. 14, 1993.

ния МГУ, Красновидово, 19S3, о.18.