Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Пространственно-временная изменчивость органического вещества в геосистемах Назаровской лесостепи

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временная изменчивость органического вещества в геосистемах Назаровской лесостепи"

Р Г Б ОД

■РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК 1 8 OKI

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи УДК 911.2:550.4

ВОРОБЬЕВА Ирина Борисовна

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ГЕОСИСТЕМАХ НАЗАР0ВСК0Й ЛЕСОСТЕПИ

Специальность 11.00.01 - физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Иркутск - 1996

Работа выполнена б Институте географии СО РАН

Научные руководители: доктор географических наук,

профессор Валериан Афанасьевич Снытко, доктор географических наук Юрий Михайлович Семенов

Официальные.оппоненты: доктор географических наук

Александр Константинович Черкашин, кандидат географических наук, доцент Сильвия Алексеевна Филиппова

Ведущее учреждение: Институт водных и экологических

проблем СО РАН

Защита диссертации состоится 1 октября 1996 г. в 10 час. на заседании Диссертационного совета Д-002.60.02 при Институте географии СО РАН по адресу : 66ДОЗЗ, Иркутск, 33, Уланбаторская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим отправлять по указанному адресу ученому секретарю совета.

Автореферат разослан " " аёъуепгл, 1996 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат географических наук

Е.Г.Суворов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Тема диссертационной работы связана с комплексными географическими исследованиями по'оценке состояния природной■среды и рациональному природопользованию.

Актуальность темы-во многом-определяется расположением объектов исследования "в зоне,- уникальной по своему энерго-географи-ческому положению: с' одно'й"стороны,;; здесь сосредоточены богатейшие запасы бурых углей, пригодных для добычи открытым' способом, а с другой, эта территория - один из главных земледельческих районов Средней Сибири. В связи с этим перед географической наукой встали задачи оценить современное состояние геосистем, их изменения; г .-под влиянием первоочередных объектов создаваемого Канс-ко-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭКа) и разработать обоснование путей и методов оптимизации взаимодействия общества и природной среды.

Органическому веществу принадлежит ведущая роль в генезисе почв, в создании и поддержании их естественного плодородия, в обеспечении растений элементами питания, в сохранении'устойчивости почв и геосистем в целом к внешним воздействиям. Поэтому познание закономерностей гумусообразования и пространственно-временной изменчивости поведения органического вещества является одной из важнейших предпосылок решения проблем рационального 'использования природных ресурсов. ' - .г-.

Органическое вещество почв представляет собой сложную систему разнообразных веществ, состав которых определяется поступлением в почву остатков растительного и животного происхождения и изменением их преимущественно под.воздействием различных""Групп микроорганизмов, а также представителей почвенной мезофауны.

Важная роль в формировании современной картины'дифференциации органического вещества в геосистемах принадлежит миграции водорастворимых' органических соединений - наиболее динамичной части почвенного гумуса й его самому активному компоненту. В состав водорастворимого органического вещества почв входят как собственно гумусовые вещества, так и соединения индивидуальной природы. Собственно гумусовые вещества представлены фульвокислотами-и веществами типа гуминовых кислот.-Количественное соотношение компонентов -водорастворимых органических веществ широко варьирует в

разных почвах и зависит от состава разлагающихся остатков, гранулометрического состава почвы, хода биохимических процессов их разложения, состава микрофлоры," -мётеорологйческих особенностей года.

Кроме того, органическое вещество почв служит одним из агентов миграции различных химических элементов, образуя вместе с ними комплексные металлоорганические соединения, мигрирующие в составе почвенных растворов. Данное обстоятельство определяет важность познания процессов формирования и динамики миграционных потоков вещества, особенно в регионах с усиливающимся влиянием техногенного фактора, к которым относится и территория исследований.

Вместе с тем процессы миграции и дифференциации органического вещества остаются одной из наименее изученных проблем геохимии ландшафтов, так как их изучение представляет собой довольно сложную методическую задачу.

Все вышесказанное обусловило выбор основной цели настоящей работы - изучить пространственно-временную динамику органического вещества в условно естественных и антропогенно измененных геосистемах Назаровской лесостепи.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- исследовать природные условия, определяющие динамику органического вещества в условно естественных и антропогенно измененных фациях;

- выявить пространственные закономерности изменчивости мобильных форм углерода;

- изучить временную (ежедневную, сезонную и годичную) изменчивость водорастворимых форм углерода;

- определить взаимосвязи мобильных форм углерода в исследуемых фациях.

Диссертационная работа выполнена в лаборатории географии почв и геохимии ландшафтов Института географии СО РАН в рамках плановой научно-исследовательской темы "Ландшафтно-геохимические исследования геосистем" и инициативного научного проекта РФФИ "Ландшафтное прогнозирование на базе стационарных и экспериментальных исследований состояний геосистем".

Объекты и методы исследований. Материалы для исследований были собраны в течение полевых сезонов 1986-94 гг. в составе Березовского стационарного отряда Канско-Ачинской комплексной экс-

педиции Института географии СО РАН.

Методологической основой диссертационной работы послужили главные положения учения о геосистемах (Сочава, 1978) и геохимии ландшафтов (Полынов, 1956; Глазовская, 1964; Перельман, 1975), а также методика ландшафтно-геохимического анализа и синтеза (Сныт-ко, 1978; Снытко, Семенов, Мартынов, 1987; Семенов, 1991).

Вследствие высокой сельскохозяйственной освоенности территории исследования проводились как в условно естественных, так и в антропогенно измененных геосистемах. Для решения поставленных задач были проведены маршрутные исследования, заложены ландшафт-но-экологические профили, определены параметры, по которым в дальнейшем проводились основные исследования. За период работ было проанализировано количественное содержание водорастворимых соединений в различные сезоны года для более 1400 почвенных образцов. На основном ландшафтно-экологическом профиле получены аналитические данные по физико-химическим, водно-физическим и химическим свойствам почв (35 образцов). Почвенно-физические и химико-аналитические исследования проводились согласно общепринятым методикам (Аринушкина, 1970; Вадюнина, Корчагина, 1986; Калягина, Михайловская, 1986), содержание водорастворимого углерода определялось по методике А.В.Мартынова (1985).

Научная новизна. В результате проведенных исследований получены данные, характеризующие пространственную дифференциацию мобильных форм углерода в зависимости от положения геосистем в рельефе. Установлено, что на различно ориентированных склонах формируются особые соотношения между процессами накопления и разложения (минерализации) органического вещества. В антропогенно измененных фациях (пашнях) количество и состав гумуса зависят от расположения их относительно форм рельефа. Полученные данные показывают, что ежедневная динамика мобильных форм углерода, в незначительной степени обусловливается местоположением почвенного профиля, а в целом определяется климатическими условиями и, прежде всего, жестким гидротермическим режимом геосистем. Изучение сезонной динамики водорастворимых органических веществ выявило ее четкую зависимость от изменения гидротермических условий, происходящих в годичном цикле. Обнаружен эффект последействия гидротермических условий предшествующих лет на годичную динамику мобильных форм органического углерода.

Практическая значимость работы определяется возможностями использования материалов об изменении содержаний и миграции наиболее подвижной части органического вещества для решения проблем оптимизации природной среды и сохранения плодородия почв антропогенно нарушенных фаций. Результаты исследований включены в отчеты Института географии СО РАН по оценке состояния географической среды КАТЭКа и ландшафтно-экологическому обоснованию системы рационального использования природных ресурсов на базе экспериментальных исследований и географического прогнозирования изменения геосистем под воздействием объектов первой очереди КАТЭКа.

Апробация. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях лаборатории географии почв и геохимии ландшафтов, лаборатории комплексных физико-географических проблем, IX конференции молодых ученых факультета почвоведения МГУ (Москва,1987), IX конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск,1987), совещании "Географические стационары и экстраполяция результатов" (Иркутск,1988), семинаре-конференции "Стационарные географические исследования и ландшафтное прогнозирование" (Иркутск, 1994), IX совещании географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 1995).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Содержание работы изложено на 2 10 страницу машинописного текста, включая 31 таблицу и Ь? рисунков ,

Во введении обоснован выбор объектов и методов исследовании, поставлена цель, структурированы задачи, сформулированы положения, служащие предметом защиты.

В первой главе изложены основные теоретические положения и методические подходы к исследованию органического вещества в почвах лесостепных геосистем.

Во второй главе в краткой форме представлены сведения об особенностях природных условий Назаровской лесостепи как факторов гумусообразования и пространственно-временной динамики органического вещества.

В третьей главе дано подробное описание объектов исследований и методических приемов, использованных диссертантом.

В четвертой главе рассмотрены вопросы пространственной изменчивости органического вещества в ландиафтно-геохимических сопряжениях (катенарная дифференциация) и в зависимости от экспозиции склонов (экспозиционная дифференциация).

В пятой главе проанализирована динамика органического вещества в трех временных срезах (ежедневном, сезонном, годовом) и определены взаимосвязи содержаний водорастворимого органического вещества с другими ландшафтно-геохимическими показателями в различных фациях.

В заключении подведены итоги исследования, сформулированы основные выводы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

В соответствии с результатами исследований сформулированы следующие основные положения, которые являются предметом защиты.

I. Пространственная дифференциация органического вещества отражает дандшафгяо-геохимические особенности территории.

Ландшафтно-геохимические исследования и картографирование дифференциации содержаний органического вещества, мобильных форм углерода и ферментов в почвах лесостепных геосистем Назаровской котловины, находящихся в условно естественном и антропогенно измененном состоянии, обнаружили отчетливую зависимость этих показателей от сочетания ландшафтообразующих факторов в конкретных местоположениях, а также от антропогенных нагрузок.

Анализ картосхем пространственной дифференциации содержания углерода и ферментативной активности- в почвах фаций Ашпанского участка показал, что прослеживается четкая- зависимость от экспозиции склона (рис. 1-4) . Так, максимальное содержание общего углерода приурочено к склону северо-западной экспозиции, привершинным частям склонов и руслу временного водотока, то есть где склоны более круты и ярче выражен намыв мелкозема (рис. 1). Повышенное содержание мобильного органического углерода отмечается на склонах северо-западной экспозиции,' покрытых остатками березового леса паркового типа, и привершинных частях склонов, почвы которых находятся в состоянии залежи (рис. 2). Ферментативная активность наиболее высока на склоне юго-восточной экспозиции и в почвах

Рис. 1 Распределение содержания оввего углерода в почва* фа-ииА Аюааского участка на гауагае о-Б см, X на 100 г почвы: 1. < i; г. 4 - Б; 3. > б.

Ш. Шг И» ШЛО«

Рнс. Е Распределение содержания мовильиого органического углерода в почвах фаций Ашансиого участка на глубиве 0-5 си, X на 100 г почвы,-

1. < 0,021 2. 0,02 - 0,03: а. О,ОЗ - 0,04i 4„ 0,04 - 0,06; Б» > 0,06.

. в, и. или. ша. ш>

Риг. 3 Распределение содома» ишфевдлогсидазы в почва Аютясиг» участи и глубвае 8-5 с», кг/г лотав 1. Ю - 15; 2. 15 - 20; 3. 20 - 25; 4. 30 - 40; 5. 40 - 50.

Рис. 4 Распределение согериния перокидази в почвах ¿■минога гчасна аа глубине 0-5 с», кг/г почвы 1. 10 - 13; 2. 13 - 15; 3. 20 - 25; 4. 25 - 30.

элювиальных фаций. Антропогенез снижает активность ферментов (рис. 3 и 4). В целом наблюдается высокая степень территориального совпадения ареалов максимального и минимального содержания мобильного органического и общего углерода, что позволяет сделать вывод о сходном характере их пространственного распределения, в основе которого лежит рельеф.

II. Катенарная дифференциация органического вещества - показатель степени ландшафтно-геохимической сопряженности геосистем.

Процессы миграции вещества, осуществляя сопряженность внутри геосистем и между ними, являются выражением динамики природных образований, обусловленной всем комплексом природных условий.

Наблюдения за изменчивостью органического вещества почв в зависимости от положения в рельефе показали следующее.

В почвах элювиальных фаций наблюдается заметное убывание содержаний растворимого органического углерода с глубиной, свидетельствующее о его выносе латеральными потоками в подчиненные фации. В трансэлювиальных местоположениях кривая снижения его содержания вниз по профилю почв более плавная, причем на некоторых глубинах (15-25 см) наблюдается накопление водорастворимого органического вещества, обусловленное фиксацией его на механическом барьере, в качестве которого выступает уплотненный карбонатный горизонт. В трансаккумулятивных фациях отмечаются довольно протяженные вертикальные зоны (5-25 см) аккумуляции растворимых форм углерода, что свидетельствует о сочетании выноса их латеральными миграционными потоками с накоплением за счет разложения больших количеств фитомассы в лугово-степных сообществах.

Характер дифференциации содержания минерального водорастворимого углерода в вертикальном профиле почв и по сопряжениям аналогичен рассмотренному выше.

Количественному выражению природных процессов, характеризующих дифференциацию вещества в геосистеме, функциональные взаимосвязи его морфологических частей служат широко применяемые в геохимии ландшафтов соизмеримые относительные показатели - коэффициенты. Для оценки степени сопряжения геосистем по содержанию водорастворимого вещества был использован коэффициент местной миграции (концентрации и рассеяния) Км (Глазовская, 1964), показывающий отношение содержания вещества в почвах и наносах подчиненных

фаций к содержанию этих объектов в автономных фациях. Наиболее удобньми объектами для этих целей являются катены.

Распределение коэффициентов местной миграции для водорастворимых форм органического и минерального углерода в почвах двух катен показывает, что если в элювиальной фации Км принят за 1, то в трансэлювиальной имеет минимальные значения, а в трансаккумулятивной - максимальные (табл. 1).

. . Таблица 1

Коэффициенты местной миграции (Км) водорастворимых форм углерода в слое почв 0-50 см на склонах различной экспозиции

1 1987 Г. 1989 Г. 1

|Фа- СГорг. .. . С мин С орг. 1 | С мин.

|ция 1

1 1 ! 1 1

вес- ле- | ос- вес- ле- |ос- вес-1ле- | ос- | вес- ле- ос- |

на то |ень I на то |ень | на |то | | 1 ень 1 на | то ень |

северо- западная экспозиция

|Э 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

|ТЭ 1,2 1,7 1 0,2 0,3 0,6 0,9 0,6 1 од 0,2 0,3|

| ТА 1,2 1,7 1 0,2 0,3 0,6 1,7 1 2,2 0,4 0,5 0,6|

| ТА 1,1 0,8 1,2 0,5 0.6 0,4 0,7 0.7 1,5 0,5 0,5 0,7|

юго- -восточная экспозиция

|Э 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

| ТЭ 0,6 1 0,7 0,2 0,2 0,1 0,9 0,7 1,3 0,3 0,4 0,4!

|ТЭа 0,8 1 0,6 0,1 0,3 0,4 1 0,7 1,3 0,6 0,7 0,7|

¡ТА I 1,1 0,8 1,2 0,5 0,6 0,4 0,7 0,7 1,5 0,5 0,5 0,7| 1

Условные обозначения: Э - элювиальная фация; ТЭ - трансэлювиальная; ТЭа трансэлювиальная антропогенная; ТА - трансаккумулятивная.

Корреляционным анализом установлено, что наибольшая степень зависимости содержания органического углерода от режима влажности наблюдается в наименее увлажненных почвах трансэлювиальных фаций. Для почв, содержащих более значительные количества влаги (наиболее увлажнены почвы супераквальных фаций, за ними в порядке убы-

вания влажности следуют трансаккумулятивные, элювиальные, транс-злювиальные фации), коэффициенты корреляции между содержанием водорастворимого углерода и влаги характеризуются меньшими величинами.

•■В элювиальных фациях обнаружена значимая положительная связь содержания мобильного органического вещества с кислотно-основными свойствами почв, в трансэлювиальных фациях она не прослеживается, а в трансаккумулятивных имеет обратный характер.

Максимальные количества минерального водорастворимого углерода характерны для почв элювиальных фаций, вниз по склонам эти величины снижаются, причем какой-либо четкой закономерности в дифференциации содержания не прослеживается (рис.5).

Выявленные закономерности характерны как для верхних, горизонтов,- так и расположенных на глубине, лишь амплитуда колебаний с глубиной уменьшается. Сравнение содержания органического и минерального углерода показало, что количество органического углерода в 8-10 раз превышает количество минерального. Кривая изменения содержания органического углерода в основном повторяет кривую для минерального, но величины на порядок больше.

III. В геосистемах расположенных на различно ориентированных склонах, складываются особые соотношения между процессами гумусо-образования, трансформации и разложения органического вещества.

Изучение распределения органического вещества в почвах геосистем на склонах разной ориентации обнаружило определенную экспозиционную приуроченность соотношений между процессами формирования, изменения и разложения органического вещества почв, связанную, главным образом, с гидротермическими условиями. Почвы фаций склона сеЕеро-западной экспозиции имеют большую крутизну, более каменистый и укороченный профиль. Почвенный покров нередко разорван выходами горных пород, но формирующиеся в этих условиях почвы имеют наряду с укороченным гумусовым профилем высокое содержание гумуса, тогда как на склонах юго-восточной экспозиции эрозионные процессы менее выражены, мощность гумусированных горизонтов и содержание в них гумуса примерно равны таковым в элювиальных фациях.

Установлено, что степень гумификации органического вещества изменяется от средней на склоне северо-западной экспозиции до вы-

Типы фаций: ♦ элювиальные; В трансэлювиальные;

А трансаккумулятивные; • супераквальная.

Рис. 5 Среднее содержаяие с орг. и С мин. в почвах различных (1-16) фаций ва глувине 0-20 см.

18 3 5 7

фации

пероксидаза ВВП попифенолоксидаэа

Рис. 3 Изменение ферментативной активности а почвах фаций, расположенных на пятых (1, 2, 3) и северных (5, 7) склонах.

сокой на юго-восточном, при этом тип гумуса меняется с гуматно-фульватного на гуматный и фульватно-гуматный.

В почвах на юго-восточных склонах содержание гумуса по сравнению с фациями северо-западных склонов довольно высоко. Здесь отмечаются увеличение доли гуминовых кислот и уменьшение количества фульвокислот, меньшая обогащенность углеродом, но более высокая активность пероксидазы и полифенолоксидазы, то есть на различно ориентированных склонах складывается особая степень соотношения между процессами накопления органического вещества и его распада (рис. 6). Во многом это объясняется совокупностью геохимических и геофизических показателей геосистем. Так, анализ водно-физических и химических свойств почв антропогенно измененных фаций выявил, что почвы фаций, расположенные на склонах юго-восточной экспозиции, более теплые, содержание мобильного углерода в них максимально, почвам свойственна нейтральная, переходящая в щелочную, реакция среды, содержание влаги колеблется незначительно.

Антропогенные фации разных склонов можно расположить в следующем порядке по содержанию общего и органического углерода: южная экспозиция (ЮЭ) > юго-восточная* экспозиция (ЮВЭ) > элювиальные фации ; по режиму влажности: ЭФ > ЮВЭ > ЮЭ; по температурному режиму: ЮВЭ > ЮЭ > ЭФ.

IV. Ежедневная, сезонная и годичная динамика органического вещества является отражением гидротермического состояния геосистем.

При наблюдениях за ежедневной динамикой содержания водорастворимых форм углерода выявлены следующие закономерности.

В почвах элювиальной фации влияние гидротермического режима на динамику водорастворимых форм углерода несущественно, а для почв трансэлювиальной и трансаккумулятивной фаций характерна наиболее тесная положительная связь динамики мобильных форм углерода с температурой почв. В почвах супераквальной трансаккумулятивной фации выявлена зависимость динамики и миграции водорастворимых форм углерода от режима влажности.

На основе экспериментального материала наблюдений за сезонной динамикой (весна-лето-осень) мобильных форм углерода получены данные о близких по величине запасах органического углерода в

почвах элювиальных и трансзлювиальных фаций, максимальные величины выявлены в элювиальных фациях, наибольшие запасы влаги - в трансаккумулятивных, минимальные - в трансэлювиальных.

Следует отметить, что запасы органического углерода в почвах элювиальных и трансаккумулятивных фаций очень близки. Минимальные запасы минерального углерода были выявлены в трансэлювиальных фациях (в 5,5 раз ниже, чем в элювиальных).

Наибольшие запасы влаги отмечены в трансаккумулятивных фациях, минимальные - в трансэлювиальных. Это объясняется тем, что трансаккумулятивные фации - это область и выноса, и частичной аккумуляции как продуктов твердого, так и жидкого стока. В зимний период происходит перераспределение снега, в результате которого высота снежного покрова в пониженных элементах рельефа увеличивается, а весной идет интенсивный привнос талых вод транзитным путем через трансэлювиальные фации к трансаккумулятивным.

Максимальные запасы мобильного органического углерода отмечены и летом и осенью, что обусловлено прекращением выноса органических веществ вследствие отсутствия промачивания почв.

Рассмотрение сезонной динамики запасов минерального углерода четкой зависимости не выявило. Максимальные запасы отмечались в одних случаях в прохладные и дождливые периоды, в других - в сухие и жаркие, при относительно высокой температуре воздуха.

Анализ режима влажности еыявил следующее: максимальные запасы влаги всегда фиксировались весной, что связано с достаточными зимними запасами снега, постепенным таянием его и поступлением влаги в почву; минимальные запасы влаги летом и осенью объясняются расходом влаги в течение вегетационного периода на рост растений и испарение, а также малым выпадением осадков осенью.

Увеличение запасов водорастворимых форм углерода связано, с одной стороны, с интенсивностью разложения растительных остатков, когда при оптимальных соотношениях влажности и температуры происходит бурное разложение опада, вследствие чего почва обогащается органическим веществом и другими компонентами биогенного происхождения; с другой стороны, увеличение запасов может происходить и в результате испарительного концентрирования в жаркие и сухие периоды. Изменения гидротермических условий, происходящие в годичном цикле, вызывают' закономерные изменения в наиболее подвижных водорастворимых веществах.

год ы

-Ш- 0 - 5 см 20 с» -Ж-30 «Ом

-е-«-81е« -Н-м 70 ем 80 100«!

Рис. 7 Динамика мобильного органического углерода в почве элювиальной фации на разных глубинах.

ооа-

007-

008-

0<Я-

3

О 0.0*-

п аоз-

и

О оог-

0.01

0

____________ул_____А ............ ...............

/_\А_________________________:________________________

^ х \ --------------------------

.............................../ I

:...............................\ X/

-—*——-

-то -60

1В87 1638 1дее ч*ю шл ню юоз 1т

Г О Д Ы

«неясность С орт. С мин

^ 8

-х 5

-20

■10

Рис. 8 Динамика влажности и мобильных форм углерода в почве трансзлювиадьной фации (глубина 0-5 см).

Функционирование геосистем имеет циклический характер и подчинено цикличности поступления солнечной энергии. Каждому компоненту присуща определенная инерционность, с которой связан эффект последствия, то есть зависимости состояния геосистемы от характера предшествующих сезонных фаз (Исаченко,1991).

Изучение годичной динамики мобильных форм углерода проводилось в 1987-94 гг., существенно различающимся по метеорологическим условиям. При рассмотрении результатов наблюдений за годичной динамикой мобильных форм углерода прослежена цикличность, что особенно четко выражается в экстремальные (по температуре и влажности) годы (рис.7). Анализ динамики водорастворимых форм углерода и влажности в почвах различных фаций обнаружил эффект последействия гидротермических условий предшествующих лет (рис.8). Так, например, 1988 г. был экстремальным по содержанию влаги и низким температурам, и количество водорастзоримых форм углерода было низким, так как восстановительные условия в почвах способствовали образованию подвижных форм органического вещества и миграции их за пределы почвенного профиля. Следующий же год - 1989 был жарким, с малым количеством осадков, и недостаток влаги привел к концентрированию в составе почвенных растворов мобильных соединений, содержание водорастворимых форм углерода оказалось максимальным за все годы наблюдений. Таким образом, проявился эффект последействия, связанный с инерционностью компонентов: максимальному количеству влаги соответствует в последующий год максимальное содержание мобильного органического углерода.

Эффект последействия выявлен во всех типах фаций, причем наибольшая степень зависимости прослеживается в почвах трансэлювиальных фаций, где кривая количества С орг. повторяет кривую влажности со сдвигом на 1 год .

ВЫВОДЫ

1. Лаядшафтяо-геохимические исследования мобильных форм углерода в лесостепных геосистемах, находящихся в условно естественном и антропогенно измененном состоянии, обнаружили значительную пространственную вариабельность распределения содержания различных форм углерода и ферментативной активности почв, связанную с ландшафтно-геохимическими особенностями геосистем.

2. Наибольшая степень зависимости содержания, мобильного .органического углерода от режима влажности выявлена в трансэлювиальных фациях, максимальные количества минерального углерода обнаружены в элювиальных, в других членах сопряженного ряда фаций четкой закономерности в их дифференциаций не'прослеживается.

3. На склонах юго-восточной экспозиции по сравнению с фациями северо-западной отмечается высокое содержание гумуса, увеличение доли гуминовых и уменьшение количества фульвокислот, меньшая обогащенность органического вещества углеродом, но более высокая активность пероксидазы и полифенолоксидазы, то есть.на различно ориентированных склонах складывается особая степень соотношения между процессами накопления органического вещества, его трансформации и разложения (минерализации).

4. В ходе наблюдений за ежедневной динамикой органического вещества почв выявлено, что в почвах элювиальных фаций влияние температурного режима и режима влажности,'а также кислотно-основных свойств почв на динамику водорастворимых форм углерода незначительно. В почвах трансалювиальных и трансаккумулятивных .фаций наиболее. . тесная положительная связь отмечалась.с температурой почвы. В почвах супераквальной трансаккумулятивной фации установлена четкая зависимость динамики и миграции водорастворимых форм углерода от режима влажности.

5. Сравнительный анализ поведения водорастворимых форм углерода в почвах изучаемых фаций в различные по гидротермическим, условиям сезоны года выявил, .что максимальные запасы органического углерода зафиксированы в летнее время, что связано с прекращением выноса органических веществ из-за отсутствия промачивания почв, а также с развитием мощных корневых систем высших растений.

6. Изучение годичной динамики мобильных форм органического углерода позволяет утверждать, что она обладает инерционной способностью, связанной с эффектом последействия, обусловленным гидротермическими условиями предшествующих лет, и оказывает воздействие ка цикличность процессов поведения органического углерода.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Почвенно-биохимические показатели почв . Юго-Западного участка КАТЭКа. - Иркутск: Ин-т географии СО АН СССР, 1987. -

Рук.депонир. в ВИНИТИ (И 3328-В87.Деп). - 4 с.

2. Почвенно-биохимические исследования естественных и преобразованных геосистем в целях прогноза // Применение современных методов исследования в географии. - Иркутск, 1987. - с. 17-18.

3. Гумусное состояние черноземных почв Юго-Западного участка КАТЭКа //Тезисы докладов научно-практической конференции. - Красноярск, 1989.

4. Биологическая активность и динамика водорастворимых соединений в лесостепных геосистемах Назаровской котловины // География и природные ресурсы. - 1893. - N 3. - с. 110-113.

5. Ландшафтно-геохимические подходы к оценке устойчивости природных образований//Биогеохимические основы экологического нормирования. - М.: Наука. 1993. - с.211-262. (в соавторстве)

6. Сравнительный анализ режимов целинных и пахотных почв западного участка КАТЭКа // Почвы и повышение их производительной способности. - Новосибирск: Наука, 1993. - с. 82-85. (в соавторстве) .

7. Динамика органического вещества и биологическая активность в лесостепных почвах // II форум почвоведов "Органическое вещество почвы - микробиологические и биохимические проблемы". -Пущино, 1994. - с. 15-16. (в соавторстве).

8. Сезонная динамика мобильных форм углерода и биологическая активность почв Назаровской котловины // Стационарные географические исследования и ландшафтное прогнозирование. - Иркутск, 1994. - С. 40-42.

9. Динамика вещества и антропогенные нагрузки лесостепных геосистем//Географические исследования Азиатской России: история и современность. - Иркутск: 1995. - с.44-45.

10. Ландшафтное прогнозирование как пространственно-временная экстраполяция трендов геосистем: Некоторые итоги исследований // Российский фонд фундаментальных исследований в сибирском регионе. - Иркутск, 1995. - Т.1. - с.47-48. (в соавторстве).

Подписано к печати 16.08.96. Объем 1.0 печ. лист Отпечатано в Институте географии СО РАН Заказ N26 тираж 100 экз.