Геохимия фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья

Болдескул, Анна Геннадьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геохимия фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья
ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Геохимия фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

Дальневосточное отделение Тихоокеанский институт географии

На правах рукописи УДК 550.4 :631.41 (571.63)

БОЛДЕСКУЛ Анна Геннадьевна

ГЕОХИМИЯ ФОСФОРА В ЛАНДШАФТАХ ЧЕРНОПИХТОВО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ ЮЖНОГО ПРИМОРЬЯ

25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Владивосток 2004

Работа выполнена в лаборатории геохимии Тихоокеанского института географии ДВО РАН

Научные руководители: д.т.н., с.н.с. Елпатьевский П.В.

к.г.н., с.н.с. Аржанова B.C.

Официальные оппоненты: д.г.н., с.н.с. Киселев А.Н.

д б.н., профессор Ивлев A.M.

Ведущая организация: Институт географии СО РАН (г. Иркутск)

Защита состоится « 28 » декабря 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 005.016.01 в Тихоокеанском институте географии ДВО РАН по адресу: 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТИГ ДВО РАН.

Автореферат разослан «_» ноября 2004 г.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба присылать по адресу: 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 7; факс: 8(4232)31-21-59.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.г.н.

•¿OUfe-fe

UAWL

247

ОБЩАЯ ХАР АКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Фосфор играет величайшую роль в жизнедеятельности всех организмов, в функционировании экосистем и биосферы в целом (Ковда, 1976). В процессе биологической эволюции именно фосфорные соединения стали универсальными хранителями генетической информации и переносчиками энергии во всех живых системах. В наземных экосистемах фосфор - это главный элемент, регулирующий аккумуляцию углерода, азота и органической серы в почвах (Walker, Syers, 1976). Фосфор выступает своеобразным индикатором продуктивности почв и ландшафта в целом, являясь одним из лимитирующих факторов создания органического вещества.

Кларк фосфора 9,3* 10'Vo (Перельман, 1975), но в большинстве природ-

ных ландшафтов этот элемент дефицитен. В природных условиях круговорот биогенных веществ является основой сохранения фосфора в наземной части биосферы при незначительных его потерях в гидросферу (Эволюция круговорота фосфора,.., 1988), но человек часто нарушает природный баланс веществ.

Анализ литературных источников показывает, что имеется достаточно много работ по изучению фосфорных соединений в отдельных компонентах ландшафта. В большинстве исследований, посвященных изучению фосфора в почвах, решаются агрохимические проблемы более эффективного использования фосфатного фонда, изучаются процессы, происходящие в почве при применении удобрений (Гинзбург, 1975, 1981; Кудеярова, 1993, Хмелинин, 1984, 1993 и др.). В ряде работ исследуются содержание и распределение различных форм фосфора в почвах, растениях, природных водах (Bowman, Cole, 1978; Гинзбург, 1981; Brooks et. al. 1982; Алексеенко, Марунич, 1985; Schoe-nau et, al. 1989; Noe et al,, 2001; Макаров, 2000,2002 и др.), но изучению фосфора в ландшафте в целом с позиций геохимии ландшафтов и глобальному циклу этого элемента посвящены единичные публикации (Ковда, 1976; Likens et. al., 1977; The Major Biogeochemical Cycles..., 1983; Newman, 1995; Батурин, 2003), поведение же фосфора в лесных ла юга .Дал ь не го Востока

ИОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

CDtf^fim С | 9» Ш>шпУ t

практически не изучалось. В Приморском крае работы, посвященные фосфору, касаются в основном почв равнинных территорий, пригодных для сельскохозяйственного использования (Стрельченко, 1973, 1982, 1988 и др.). В связи с этим представляется актуальным изучение геохимии фосфора именно в лесных ландшафтах южного Приморья.

Объект исследования. Объектом исследования выбраны ландшафты черно-пихтово-широколиственных лесов южного Приморья, которые в силу своего географического положения, специфических климатических условий и сложной истории формирования растительного покрова уникальны для России и во флористическом отношении являются самой богатой лесной формацией Дальнего Востока (Васильев, Колесников, 1962). Наши исследования выполнены в пределах той части ареала чернопихтово-широколиственных лесов, которая лишь в небольшой степени затронута антропогенным воздействием (полуостров Муравьев-Амурский) и позволяют наиболее полно охарактеризовать геохимию фосфора в ландшафтах данной лесной формации (рис, 1).

Рис. 1 Ареал чернопихтово-широколиственных лесов на юге Приморского края (по ИГ Васильеву и Б.П. Колесникову (1962) с дополнениями Е.П. Кудрявцевой (Е1ра[уеУ5ку Р.У., Киёгуаусзеуа Е.Р. е! а1., 2003)); 1 - ареал пихты цельнолистной, 2 -современное распространение чернопихтово-широколиственных лесов, 3 - район работ.

, 4

В ландшафтах хвойно-широколиственных лесов южного Приморья проводились исследования типов леса и условий их произрастания (Иванов, 1957; Прилуцкий, 1973; Таран ков, 1974 и др), изучались биогеохимические аспекты функционирования лесных экосистем (Нечаева 1967, 1971; Костенкова, 1977, 1980, 1982 и др.). Изучением строения и биогеохимических особенностей чернопихтово-широколиственных лесов на полуострове Муравьев-Амурский занимались П.В. Елпатьевский (1998, 2000), Е.П. Кудрявцева (1999, 2001), В.П. Елпатьевская (1998, 2001), однако во всех этих работах изучению геохимии фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов уделено очень мало внимания. Цель и задачи исследования.

Целью данной работы является изучение геохимии фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья на парцеллярном и катенарном уровнях, а также построение эмпирических моделей биогеохимического круговорота фосфора в ландшафтах.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

1. Определить содержание и запасы фосфора в опадах и подстилках (биогеохимический блок).

2. Оценить запасы фосфора и трансформацию основных его форм в почвах и почвообразующих породах (почвенно-литогенный блок).

3. Изучить динамику подвижного фосфора и фосфора микробной биомассы в почвах различных парцелл, как наиболее динамичной части общего запаса фосфора.

4. Количественно оценить фосфор в составе основных геохимически сопряженных категорий природных вод: атмосферные осадки —* подкроновые воды —* лизиметрические (почвенные) растворы —> родниковые (фунтовые) воды (водно-миграционные, геохимические потоки).

5. Построить эмпирические модели миграции и аккумуляции фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья.

Теоретическая и методологическая основа исследований базируется на идеях и трудах в области геохимии ландшафта Б.Б. Полынова, А.И. Перель-мана, М.А. ГлазовскоЙ. Изучаемый ландшафт чернопихтово-широколиственных лесов рассматривается в данной работе как геохимический, т. е. является парагенетической ассоциацией сопряженных элементарных ландшафтов, связанных между собой ми фацией элементов (Перельман, Касимов, 1999). Синонимами понятия «элементарный геохимический ландшафт« (Б.Б, Полынов) являются «микро ландшафт» (И.В. Ларин), «фация» (JT.C. Берг и H.A. Солнцев), «биогеоценоз» (В.Н. Сукачев) и «элементарная л а н дшафтно-геохимическая система» (М.А. Глазовская) (Глазовская, 1998).

Залогом устойчивости любого типа леса является парцеллярная структура, формирующаяся в биогеоценозах (Карпачевский, 1999). Чернопихтово широколиственные леса южного Приморья характеризуются многовидовым составом и сложной парцеллярной структурой. Поскольку парцелла - понятие комплексное, характеризуется определенным составом и структурой, а также обладает спецификой связей между компонентами и особенностями биокруговорота элементов (Дылис, 1978), то она рассматривается нами как элементарный геохимический ландшафт.

Методы исследования. Полевые исследования проведены по общепринятым методам ландшафтно-геохимических исследований: выбор ключевых участков для многолетних режимных исследований; отбор почвенных, гидрохимических и биогеохимических проб. Все виды проб проанализированы в лаборатории геохимии ТИГ ДВО РАН.

Полученные данные обработаны с использованием стандартных математических и статистических методов и графически представлены с помощью программ Microsoft Excel 97 и Corel Draw 9. Результаты исследований проанализированы с использованием принципов сравнительно-reo графического и ландшафтно-геохимического подходов, позволивших выявить основные особенности геохимии фосфора в изучаемых ландшафтах.

Материалы. В основу данной работы положены материалы, собранные и обработанные д.г.н. П.В.Елпатьевским, к.г.н. B.C. Аржановой, к.г.н. В.П. Ел-патьевской и автором работы в ходе исследований, проведенных в 1988-2002 гг. в чернопихтово-широколиственных лесах южного Приморья в рамках научной темы лаборатории геохимии «Геохимия состояния и функционирования геосистем высотной поясности горной системы Сихотэ-Алинь». Автор участвовала в описании и опробовании почвенных разрезов с 1996 по 2002гг. и выполнила основную часть почвенных исследований; определение форм фосфора в почвах и породах методом фазового селективного анализа, определение подвижного (слабосвязаиного) фосфора и фосфора микробной биомассы; определение физико-химических свойств почв: механический состав почвы, рН, С0рг, фракционный состав гумуса, обменные Са1+ и Mg!+, Н+ и А13+. В основу работы положены результаты определения различных форм фосфора в 224 почвенных образцах, в 14 образцах пород и кутан, в 300 биогеохимических пробах (опады, подстилки), в 780 пробах природных вод (атмосферные осадки, лизиметрические растворы и родниковые воды). Научная новизна работы заключается в следующем:

впервые геохимия фосфора была изучена в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов кшного Приморья на парцеллярном и катенар-ном уровнях;

при изучении использован комплексный геосистемный подход, позволивший оценить роль различных компонентов (блоков) геосистемы в сохранении основного запаса фосфора в ландшафте;

с целыо изучения форм фосфора в почвах был использован метод фазового селективного анализа (по Гинзбург К.Е, и Лебедевой Л,С,), модифицированный и дополненный автором;

впервые для ландшафтов чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья предложены эмпирические модели миграции и аккумуляции фосфора.

Защищаемые положения:

1 Трансформация исходных форм фосфора (фосфаты железа) в процессе педогенеза идет в сторону образования рыхлосвязанных и органофосфа-тов, обусловливая аккумулятивный профиль и дифференцированное распределение фосфора в буроземах; различия в профильном распределении фосфора определяются парцеллярными особенностями организации южноприморских чернопихтово-широколиственных лесов и расположением по кате не.

2. Миграция фосфора в ландшафте обусловлена сложным взаимодействием водно-миграционных потоков с биотическим и почвенным блоками; основное количество растворимых соединений фосфора, поступающих с атмосферными осадками и полкроновыми водами, закрепляется в органогенных горизонтах как за счет процессов биогенного поглощения, так и в результате образования органо-мицераш.ных комплексои в процессе гумусообразования.

3 Основные этапы работы почвенно-биотического блока и реализация ландшафтно-геохимических процессов обусловливают создание значительного фонда фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья, что обосновано балансовыми расчетами и моделями миграции и аккумуляции фосфора. Научно-практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы для оценки биопродуктивности ландшафтов, поскольку позволяют рассматривать запасы фосфора как один из диагностических факторов; могут быть использованы в смежных науках - при решении сельскохозяйственных и экологических проблем, связанных с недостатком или избытком фосфора.

Исследования были поддержаны РФФИ (проект № 00-05-65027) в 20002002гг, грантами РФФИ-МАС в 2001 и 2002 гг и грантом ДВО РАНв2003г Апробация работы и рС1ультатов исследования. Основные результат работы представлены в 20 публикациях (в том числе и 4 ешм.яч) и доложены на

региональных, всероссийских и международных научных конференциях, посвященных i ео графическим, экологическим, почвенным исследованиям ландшафтов Дальнего Востока и России (Владивосток. 1999, 2000.2001. 2002, 2003, 2004 п.; Иркутск, 2001 г.; Москва, 2001, 2002 гг.); на международном совещании «Eleventh International Symposium on Water-Rock Interaction» (Saratoga Springs, New-York, USA, 2004); на научной сессии ТИГ ДВО РАН и научных семинарах лаборатории геохимии ТИГ ДВО РАН (Владивосток, 2000, 2001, 2004 гг.), а также на научном семинаре лаборатории географии почв и геохимии ландшафтов ИГ СО РАН (Иркутск, 2001 г.).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 176 источников (из них 26 англоязычных). Общий объем работы 163 стр , в том числе 12 табл н 20 рис.

Автор приносит искреннюю благодарность и выражает глубокую признательность научным руководителям д г.и. Павлу Валерьяновичу Елпатьев-скому и к.г.н Валентине Степановне Аржановой; основным участникам исследований гл. инженеру А В Власову, с н с Е П. Кудрявцевой, к г и. В П Елиатьевской за предоставленные материалы и пенные советы; а также инже-нерам-апалигикам лаборатории геохимии ТИГ Т.Н. Луцеико, Л.М. Толстовой, Л,В, Богатовой, Г.А. Власовой, Т.Л, Примак, H.H. Богдановой за выполнение химико-аналитических работ и консультации. Содержание работы

Введение. Во введении обоснована актуальность исследования геохимии фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья, дан обзор изученности проблемы, сформулированы цель, задачи и защищаемые положения, отражены научная новизна и научно-практическая значимость полученных результатов.

Глава 1. «Фншко-географчческая характеристика района исследования». В ней дана физико-географическая характеристика района работ и ос-нош1ы\ ландшафшо-геочимическнх факгорое, влияющих на миграцию и аккумуляцию фосфора D ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов

южного Приморья Основные факторы следующие: низкогорный рельеф (200400 м над ум), граниты и гранодиориты в качест ве почвообразуюших пород с содержанием фосфора 0,009-0,083% (Геологическое строение , 1990), мус-сониый климат умеренных широт с теплым и влажным летом, обеспечивающим высокую микробиологическую активность почв и интенсивность процессов гумификации и минерализации органических веществ (высокая интенсивность биологического круговорота).

В почвах геосистем на территориях с достаточно высоким количеством атмосферных осадков и промывным водным режимом отмечаются наибольшие показатели нисходящей миграции вещества (Семенов, Данько и др., 2002), что характерно и для района наших исследований. Высокая сумма эффективных температур и повышенная влажность в теплый период обусловливают значительное биоразнообразие, позволяя расти в лесах относительно теплолюбивым породам деревьев и даже эпифитам. Многовидовой состав и сложная структура лесного покрова определяют многообразие типов биокруговоротов. что находит отражение при формировании почвенного покрова

Леса нижнего пояса гор и предгорий Приморья включаются в Дальневосточный муссонный отдел, для которого характерны геохимические ландшафты переходного класса (от кислого к кальциевому). Поверхностные и грунтовые воды слабоминерализованные, гидрокарбонатно-кальциевые. Ряд биологического поглощения элементов предопределяет возможность биогенной аккумуляции в почвах Р, Са, К (Перельман, Касимов, 1999) Глава 2, Объекты и методы исследования.

В этой главе дается обоснование и описываются выбранные нами полевые и аналитические методы исследования.

Основой работы являются многолетние режимные исследования, позволяющие оценить поступление фосфора из атмосферы, проследить процессы трансформации и перераспределения фосфора в основных компонентах (блоках) и вынос их за пределы изучаемого ландшафта со стоком Метод малых водосборов с использованием принципов, заложенных в работе П.В. Елпать-

евского (Елпатьевский, 1993), позволил изучить геохимию фосфора в пределах одного водосборного бассейна, но дает возможность отнести выявленные особенности геохимии фосфора к формации чернопихтово-широколиственных лесов в целом.

С целью изучения геохимии фосфора в пределах ландшафта (водосборного бассейна первого порядка) была заложена система ключевых участков, позволяющая осветить как парцеллярные различия и особенности организации растительного покрова, биокруговорота, педогенеза, так и катенарные, обусловленные положением парцелл в рельефе и степенью увлажнения.

Для режимных исследований выбраны наиболее типичные для данной лесной формации парцеллы- чернопихтовые, хвош ю-широколиственные (полидоминантные), ясеневые, дубовые, лиановые, названые по доминирующим видам в древесном и травяном покрове Водосборный бассейн в целом выступает в качестве модельного объекта; результаты, полученные при исследовании, могут быть экстраполированы на большую территорию (сопредельные бассейны 1 -го порядка и бассейны более высоких порядков).

При изучении общих физико-химичсских свойств почв использованы следующие стандартные методы: определение механического состава почвы методом Качинского (Практикум по почвоведению, 19S0); потенциометриче-ское определение рН водной суспензии и pHKct (Химический анализ почв, 1995); определение обменных кальция и магния методом Шолленбергера (вытеснение ацетатом аммония), определение обменных водорода и алюминия по Соколову (Аринушкина, 1970); определение органического углерода методом Тюрина в модификации Никитина (Орлов, Гришина, 1981).

Для фракционирования форм нахождения фосфора в почвах обычно используют методики Чирикова (Чириков, 1947 Цит по Гинзбург, 1975), Гинзбург-Лебедевой (1971) и Чанга-Джексона (Chang, Jackson, 1957. Циг по Гинзбург, 1975), отличающиеся некоторыми деталями. Мы внесли в эти методики свои модификации и дополнения (Болдескул, 2000, 2002а). Несмотря на некоторую условность и не всегда четкую определенность изученных форм фос-

фора в почвах, применение единой методики для объектов исследования (парцелл) дает новую информацию о поведении этого элемента в ландшафтах чернопихтово-широколиственпых лесов южного Приморья.

Препаративная обработка и определение фосфора в биогеохимических, гидрохимических и почвенных пробах было выполнено с использованием стандартных методик (Аринушкина, 1970; Методическое руководство по..., 1974; Руководство по химическому..,, 1977). Применяемые методики и массив данных позволили получить достоверные сзедения о содержании разных форм фосфора в компонентах ландшафта.

Глава 3. Парцеллярные особенности миграции и аккумуляции фосфора в чернопнхтово-широколиственных лесах.

В этой главе дана характеристика основных типов парцелл чернопихтово-широколиственных лесов: л Пановой, хвойно-широколиственной, чернопихто-вой и дубовой; а также рассмотрена роль основных компонентов ландшафта в миграции и аккумуляции фосфора. Миграция фосфора как одного из самых необходимых биофильных элементов подчиняется общим закономерностям биокруговорота в ландшафте в целом и имеет свою специфику в каждой парцелле (Болдескул, Елпатьевский, 1999; Еолдескул, 2001в).

Существующие различия в функционировании биогеохимического круговорота фосфора в каждой парцелле являются следствием сложной вертикальной и горизонтальной структуры чернопихтово-широколиственных лесов. Парцеллярные различия заключаются в количестве фосфора, поступающего на поверхность почвы с полкроновыми водами: в лиановых и широколиственных парцеллах до 170-180 мг/м2 (апрель-октябрь), в хвойных, хвойно-широколиственных и дубовых парцеллах - в 1,5-1,7 раз меньше. Значительная часть фосфора поступает в составе нерастворимой пылевой фракции подкро-новых вод (Болдескул, Елпатьевский 20046).

Количество ежегодно вовлекаемого в биокруговорот и возвращаемого в почву фосфора во всех изучаемых парцеллах составляет от 170 до 230 мг/м1, но в лиановых и широколиственных парцеллах, вследствие более интенсивного

биологического круговорота, это количество постоянно вновь вовлекается в миграцию; в других парцеллах, особенно в хвойно-широколиственных и дубовых, значительная часть фосфора аккумулируется в подстилке - 730-750 мг/м2.

Парцеллярные различия геохимии фосфора находят отражение в количестве и формах нахождения фосфора в почвенном профиле. Несмотря на то, что во всех буроземах происходит биогенная аккумуляция фосфора в верхних горизонтах, в лиановых и широколиственных парцеллах аккумуляция выражена наиболее ярко. Содержание и распределение рыхлосвязанных и органо-фосфатов, потенциально более активно участвующих в биокруговороте, зависит от направленности и интенсивности процессов педогенеза, оказывающих непосредственное влияние на особенности гумусового профиля буроземов. Содержание и доля, а также запасы фосфатов этой формы нахождения значительно выше в гумусовом горизонте бурозема лиановой парцеллы по сравнению с буроземами чернопихтовой и дубовой парцелл.

Фосфаты железа в исследуемых буроземах количественно преобладают в горизонтах А1 и Л1ВI, но значимость этой группы фосфатов среди других форм возрастает с глубиной. Несмотря на то, что и кларк алюминия, и его содержание в профиле буроземов почти в два раза выше, чем железа, фосфаты Ре преобладают в силу отличий химических свойств этих элементов и их соединений. Эту форму фосфора можно считать типоморфной для данных почв (Болдескул, ЕллатьевскиЙ, 2004а).

Рассмотренные парцеллы по интенсивности биокруговорота и количеству фосфора, активно в нем участвующего, можно выстроить в следующий ряд по степени эутрофности: ясеневые > лиановые > хвойно-широколиственные > дубовые > чернопихтовые. Количество и формы нахождения фосфора взаимно обусловливают биопродуктивность ландшафта в целом, и тем самым поддерживают видовое многообразие в ландшафте. Растения формируют необходимые для своего проживания условия и поддерживают необходимый уровень фосфора (доступных его соединений) в корнеобитаемом слое почв.

Глава 4. Катенарные особенности формирования биокруговорота фосфора в ландшафтах черпопихтово-широколиственных лесов южного Приморья.

Здесь рассматриваются катенарные особенности формирования почв парцелл и биокруговорота фосфора в них. Основные катенарные особенности биокруговорота фосфора заключаются в следующем.

В парцеллах, расположенных в элювиальных и трансэлювиальных условиях верхней части катены, отмечается более высокое содержание валового фосфора с аккумуляцией в верхних горизонтах. В парцеллах, расположенных в трансэлювиальных и трансаккумулятивных условиях нижней части катены, картина распределения иная, хотя аккумуляция в гумусовом горизонте достаточно отчетливо выражена.

Различия в составе и структуре растительных ассоциаций, а главное, эдификаторов древесного и травяного покровов, обусловливает различное поступление фосфора с опалом. Высокая скорость минерализации и гумификации в буроземах широколиственных парцелл обусловливает преобладание рыхлосвязанных и органофосфатов (до 50 % валового фосфора) в гумусовых горизонтах; в х вой но-широколиственных - содержание этих форм заметно ниже.

Характер почвообразуюших пород обусловливает наличие большого количества фосфатов Ие и А1 в профиле почв. Эти формы аккумулируются (закрепляются) в иллювиальном горизонте В и горизонте ВС. Фосфаты Яе и А1 препятствуют выносу фосфора за пределы ландшафта, а также могут включаться в биокруговорот благодаря микроорганизмам. Фосфаты железа являются типоморфной формой фосфатов в исследуемых почвах.

По запасам гумуса и фосфора в слое 0-20 см прослеживается следующая тенденция: в парцеллах, расположенных в элювиальных условиях (ясеневые, лиановые), больше запасы как гумуса, так и фосфора по сравнению с парцеллами, формирующимися в трансэлювиальных и элювиально-аккумулятивных условиях(хвойно-широколиственные).

Глава 5. Модель миграции и аккумуляции фосфора в ландшафте.

На заключительном этапе исследования геохимии фосфора в ландшафте были построены эмпирические модели миграции и аккумуляции фосфора в основных парцеллах: лиановой, х вой но-широко л ист вен ной (полидоминантной), чернопихтовой, дубово-грабовой (рисунки 2-3). На представленных рисунках видна специфика круговорота фосфора в различных парцеллах (элементарных геохимических ландшафтах), т.е. те черты сходства и различия, которые характеризуют геохимию фосфора - одного из важнейших биофильиых элементов в основных блоках (компонентах) ландшафта.

Проведенные режимные исследования позволили количественно оценить поступление фосфора из атмосферы, проследить процессы трансформации фосфорных соединений в почвах и перераспледеление фосфора в основных блоках ландшафта, а также определить вынос этого элемента со стоком (Ел-патьевский, Болдескул, 2002; Болдескул, 2004; Во1с]екки1, Ус1ра1уеУ5ку, 2004).

Основным источником фосфора в ландшафте являются почвообразую-щие породы - граниты и граподиориты, которые содержат 0,04 - 0,22% Р^; фосфор в породе находится, в основном, в форме фосфатов железа. Запасы Рвал в 15-сатиметровом слое породы составляют от 121 до 808 г/м2.

В процессе выветривания и почвообразования происходит трансформация исходных соединений фосфора и его количественное перераспределение по основным формам нахождения, в том числе и по вновь образующимся в почвах. Вынос фосфора из коренных пород и его поступление в почвы подтверждается снижением содержаний фосфора в отбеленных автохтонных ку-танах на поверхности щебня, по сравнению со свежей породой.

Буроземы южного Приморья, формирующиеся в ландшафтах чернопих-тово-широколиственных лесов, обладают специфическими свойствами и заметно отличаются друг от друга по количеству и распределению валового фосфора и различных его форм, что в большей степени обусловлено сложной парцеллярной структурой лесного покрова.

Почвенные Почвенные Тр;тяио1! покров

горизонты воды 7

АО (М1сн) 160

Рыклосия ынныс

А1 (0-11км) 36400

А1В1И (кия 20300

(Ы5сЗ>-——

В1т ом«™) 57200

В2т (3<М41 си) 104300

В 1 С 1 <6<М0 £М) 52500

ГраниI 121100

12600 5500 14900 11400 4200 6800

Формы фосфора

Фосфаты А1

4200 2800 6800 1100 3900 3100

Фом|>41Ы Рс

12200 7200 19400 38200 34200 15600

Рос фаты Сл

11Кифор с ОС IДI КС иочиы

500 400 800 3100 4900 5000

6900

4500

15300

40500

42100

30600

Вынос со стоком

Рис. 2 Мощность миграционного потока фосфора (стрелки) в растворенной (над чертой) и нерастворимой (под чертой) формах (мг Р/м , год) и фонлы валового фосфора и различных его форм в почве, породе (мг/'лГ) в хвойной парцелле.

Почвенные Почвенные юрнчопты во;и>1

АО {4-0 сч)

750

РыхТ

(ОЮЯ _млныс

|и пр| .шофосфати

«[»осфлы А)

А1В1Ь (ю-зо^гг 101600

В1Ь <30-60 сч) 224200

В2т №12» 458600

ВС ИМ-МОсиГ 842700

Граиодиорш 808200

10900

23000

29600

45400

114400

13900

Форчы фосфора

3900 9900 17800 29400 52100 2600

Фосфаш Кс

Фосфагы

О_

16900 38400 86000 167900 361200 592700

'Росфор и оемгке помни

500 ¡600 14900 36000 56800 12700

8000 28700 16500 179900 255200 186200

Вынос со стоком

Рис 3 Мощность миграционного потока фосфора (стрелки) в растворенной (над чертой) и нерастворимой (под чертой) формах (мг Р/м1. год) и фонды валового фосфора и различных его форм в почве, породе (мг/м1) в хвойно-ш проколис I венной парцелле

Содержание валового фосфора в буроземах парцелл может достигать 0,15%, что значительно больше, чем в почвах других типов, а его распределение имеет преимущественно аккумулятивный характер. По содержанию валового фосфора в гумусо-аккумулятивном горизонте, буроземы южного Приморья близки к различным типам черноземов (Гинзбург, 1981), но так как основные почвенные характеристики (рН, содержание обменных катионов, Сии и др.) отличаются, то и распределение по формам в этих почвах различное.

Во всех исследованных нами разностях буроземов происходит аккумуляция фосфора в верхних горизонтах преимущественно в форме рыхлосвя-занных и органофосфатов, но в ясеневых парцеллах она выражена наиболее ярко. В иллювиальных горизонтах буроземов всех парцелл более 50% могут составлять фосфаты железа, что обусловлено, в большей мере, характером п оч во образующих пород. По преобладанию в почвенном профиле фосфатов железа буроземы схожи с подзолистыми почвами (Хмелинин, 1984).

Биогенную миграцию фосфора и интенсивность функционирования ландшафта в целом определяют' парцеллярная и катенарная специфика биокруговорота, скорость трансформации органического материала, направленность и интенсивность процессов почвообразования. В составе листового опала на поверхность почвы во всех исследованных парцеллах ежегодно возвращается от 151 до 246 мг/м2 фосфора, те. различия между парцеллами в количестве фосфора, поступающего с листовым опалом, не значительны В то же время существенно отличается зольность поступающего листового материала и скорость разложения опада, которая определяется микроклиматическими особенностями и химическим составом опада.

Именно в связи с этими факторами накопление фосфора в подстилках достаточно резко различается: от 160 мг/м2в чернопихтовой парцелле до 730 -750 мг/м2 в дубовой и хвойно-широколиственной парцеллах. Количество фосфора, законсервированного в подстилке, зависит от мощности подстилки и ее состава. В чернопихтовой парцелле запасы фосфора в подстилке минимальны, в дубовой и хвойно-широколиственной парцеллах - максимальны. В

лиановой парцелле, которая характеризуется максимальной скоростью трансформации органического материала, подстилка маломощна и фрагментарна, но в большей степени гумифицирована и минерализована, чем в остальных парцеллах. Поэтому фосфор, поступающий в составе опада, активно включается в процессы педогенеза уже в самой подстилке, и его запасы в органогенных горизонтах значительно выше, чем в других.

В составе атмосферных выпадений (на открытом месте) в почву поступает не более !0 мг/м2 в год фосфора в растворимой форме и до 40 мг/м2 - в составе пылевого вещества. В составе подкроновых вод на поверхность почвы поступает 18-76 мг/м2 фосфора в растворимой форме и 80-100 мг/м2 в составе пылевого вещества, т.е. существует значительный привнос этого элемента в ландшафт в составе пылевого вещества атмосферных выпадений и подкроновых вод В связи с тем, что и зольность растительного листового материала, и содержание фосфора в нем значительно выше в парцеллах с преобладанием широколиственных пород, по сравнению с хвойными, обогащение подкроновых вод фосфором в два-|ри раза больше в лиановой, чем в чернопихтово-широколиственных парцеллах.

Анализ миграции фосфора в составе почвенных (лизиметрических) вод показал, что основное количество растворимых форм элемента закрепляется в гумусово-аккумулятивном горизонте как за счет корневого поглощения, так н в результате образования органоминеральных комплексов в процессе гумусо-образования и гумусонакоплення В органогенных, корнеобитаемых горизонтах именно эти процессы практически однозначны и однонаправленны по своим конечным результатам по отношению к фосфору, а именно по удерживанию фосфора в составе почвы и биомассы.

Значительное количество фосфора содержится в нижележащих почвенных горизонтах, в основном, в результате образования устойчивых фосфорных соединений с железом и алюминием, адсорбции на поверхности почвенных коллоидов и гидроксидов Ре и А! Таким образом, процессы педогенеза

обусловливают трансформацию исходных форм фосфора и способствуют удерживанию основного запаса фосфора в почвах

Рассматривая и оценивая баланс фосфора в различных парцеллах, следует признать, что приход растворимых форм фосфора с атмосферными осадками и вынос их в составе грунтовых вод являются однопорядковыми величинами, т е вынос фосфора из ландшафта в целом компенсируется его поступлением с осадками.

Эмпирические модели миграции и аккумуляции фосфора, полученные на основе количественных данных для основных типов парцелл чернопихтово-широколиственных ландшафтов, позволяют сделать уверенный вывод о направленности основных ландшафтно-геохимических процессов, определяющих геохимию фосфора в ландшафте. Балансовые расчеты показывают, что эффективная работа почвенно-биотического блока и реализация основных ландшафтно-геохимических процессов препятствует выносу фосфора за пределы ландшафта и обусловливает создание фонда фосфора в почвах. Выводы:

1. Установлено, что разнообразие типов растительности и сложная парцеллярная структура определяют специфику биогенной миграции фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов, поскольку парцеллы обладают различной скоростью трансформации биомассы. В составе листового опада на поверхность почвы ежегодно возвращается 151 ~ 246 мг/м2 фосфора, причем различия в количестве фосфора между парцеллами не значительны. Подстилка накапливает от 160 до 750 мг/м2 фосфора, следовательно, в этом отношении различия между парцеллами более значительны.

2. Установлено, что почвообразующие породы (граниты и гра но диориты) являются основным источником фосфора в ландшафте, причем фосфор в породах находится, в основном, в форме фосфатов железа Породы содержат значительное количество валового фосфора (0,04 - 0,22% Р.....),

запасы РМ1 в 15-сатиметровом слое породы составляют от 121 до 808 г/ч"

Трансформация исходных форм фосфора (фосфаты железа) в процессе педогенеза идет в сторону образования рыхлосвязанных и органофосфа-тов, которые преобладают в гумусо-аккумулятивных горизонтах буроземов чсрнопихтово-широколиственных лесов южного Приморья. Подобный процесс трансформации форм фосфора обусловливает преимущественно аккумулятивное распределение фосфора по профилю почвы и сравнительно высокое его содержание в буроземах, по сравнению с почвами других типов.

Выявлено, что различия в количестве фосфора в буроземах и его распределении по формам определяются спецификой биокруговорота в парцеллах в буроземах лиановых и ясеневых парцелл количество рыхлосвязанных и органофосфатов в гумусо-аккумулятивном горизонте выше, чем в буроземах хвойных, хвойно-широколиственных и дубовых парцелл. Подвижный фосфор преобладает в буроземах парцелл, подверженных периодическому переувлажнению, а именно - в ясенево-осоковых и хвой-но-широколиственно-хвощовых Почвы, сформированные под лианами и под хвойно-широколиственным лесом, отличаются более высоким содержанием фосфора микробной биомассы. На динамику подвижного фосфора и фосфора микробной биомассы в почвах влияет режим увлажнения, уровень потребления фосфора растительностью (фаза вегетации), изменение микроклиматических параметров.

Анализ водно-миграционных, геохимических потоков фосфора показал, что поступление фосфора в составе подкроновых вод ясеневых парцелл (включая и лиаиовые) наибольшее, а в составе подкроновых вод черно-пихтовых парцелл - наименьшее. Тем не менее, зафиксированное практически во всех парцеллах многократное снижение концентраций фосфора в лизиметрических водах гумусового горизонта свидетельствует об активном удерживании фосфора как за счет корневого поглощения, так и в результант образования органофосфатов. Поступление растворимых форм фосфора с атмосферными осадками и вынос их в составе грунтовых вод

являются однопорядковыми величинами - 10-11 мг/м2 в год В составе атмосферных выпадений на поверхность почвы поступает до 40 мг/м2 в год фосфора в нерастворимой форме, что свидетельствует о существовании дополнительного привноса фосфора в ландшафт. 7. На основе балансовых расчетов и моделей миграции и аккумуляции фосфора показано, что эффективная работа почвенно-биотического блока и реализация основных ландшафтно-геохимических процессов ограничивает вынос фосфора за пределы ландшафта и обусловливает создание фонда фосфора в почвах. По степени оутрофности основные парцеллы можно выстроить в следующий ряд' ясеневые > лиановые > хвойно-широколиственные > дубовые > чернопихтовые.

Таким образом, значимость выполненного исследования обусловлена и важностью фосфора как элемента-биофила, и уникальностью ландшафтов чернопихтово-широколиственных лесов. Закономерности, установленные при изучении геохимии фосфора, характерны в целом для данной лесной формации на юге Приморья, т.к. получены на представительной территории.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Болдескул А.Г., Елпатьевский П.В. Парцеллярные особенности гумусо-образования в буроземах чернопихтово-широколиственных лесов // Леса и лесообразовагельный процесс на Дальнем Востоке: материалы между-нар. конф., посвященной 90-летию со дня рождения ч-корр РАН Б.П. Колесникова. Владивосток: БПИ ДВО РАН, 1999. С. 75-76.

2. Болдескул А. Г. Формы фосфора в буроземах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья И Тез докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов. Кн. 1. М., 2000. С. 235-236.

3. Болдескул А.Г. Педогеохимия фосфора в ландшафте чернопихтово-широколиственных лесов юга Приморья // Географические идеи и концепции как инструмент познания окружающего мира. Тез. XIV молодежной Всероссийской научной конф. Иркутск: ИГ СО РАН, 200!а. С.37-38.

4. Болдескул А.Г. Фосфор микробной биомассы буроземов чернопихтово-широколиствениых лесов южного Приморья // Классификация и динамика лесов Дальнего Востока: Материалы международной конференции. Владивосток: Дальнаука, 20016. С. 202-204.

5. Болдескул А.Г. Биогеохимия фосфора в ландшафте чернопихтово-широколиственных лесов юга Приморья // География Азиатской России на рубеже веков. Материалы XI научного совещания географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 28-30 ноября 2001 г.). Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2001в. С. 40-41.

6. Болдескул А.Г- Формы фосфора в буроземах чернолихтово-широколиственных лесов юга Приморья // «Почвоведение». № 1, 2002а. С. 78-86.

7. Болдескул А.Г. Почвы лиаиников чернопихтово-широколиственных лесов южного Пиморья П Тезисы докладов IX международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2002», секция «Почвоведение» (10 апреля 2002г., Москва). М.: МГУ, факультет почвоведения, 20026. С. 22.

8. Болдескул А.Г. Подвижный фосфор в буроземах южного Приморья Н Биология - наука XXI века: 6-я Пущинская школ а-конференция молодых ученых (Пущино, 20-24 мая 2002г.). Сборник тезисов. Том 3. Тула: Изд-во Тул. гос. пед. ун-та им. Л.Н. Толстого, 2002в. С. 91-92,

9. Елпатьевский П.В., Болдескул А.Г. Потоки и фонды фосфора в ландшафтах южно-при морских лесов // Фундаментальные исследования взаимодействия суши, океана и атмосферы: материалы Юбилейной Всероссийской научной конференции: Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, 30 октября - 1 ноября 2002г. М.: МАКС Пресс, 2002. С. 172-173.

10. Елпатьевский П.В., Болдескул А.Г., Аржанова B.C. Особенности почвообразования под лианами на юге Дальнего Востока // Тез, докл. Между-нар. конф. «Биогеография почв». Сыктывкар, Коми республика, Россия. 2002. С. 15-16.

11. Болдескул А.Г., Елпатьевский ГТ.В. Роль процессов почвообразования при формировании биокруговорота фосфора в ландшафтах южноприморских чернопихтово-широколиственных лесов И Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель. Материалы научно-практической конференции. Барнаул. 2003. С. 19-21.

12. Болдескул А.Г. Геохимия фосфора в ландшафте хвойно-широколиственных лесов южного Приморья // Географические и геоэкологические исследования на Дальнем Востоке: Сб. статей молодых ученых. Владивосток: Дальнаука, 2004. С. 42-52.

13. Болдескул А.Г., Елпатьевский П.В. Роль основных компонентов ландшафта в ми фации фосфора (на примере лесных ландшафтов южного Приморья) // Материалы XII Совещания географов Сибири и Дальнего Востока. Владивосток: ТИГ ДВО РАН, 2004а. С. 57-59.

14. Болдескул А.Г., Елпатьевский П.В. Фосфор в природных водах лесных ландшафтов южного Приморья // Фундаментальные проблемы современной гидрогеохимии: труды международной научной конференции. Томск: Изд-во НТЛ, 20046. С. 139-143.

15. Yelpatyevsky P.V., BoldestuI A.G. Generation of the Phosphorus Reserve in the Course of Pedogenesis // Functions of Soils in the Geosphere-Biosphere Systems: Materials of the International Symposium: Moscow, Russian Federation, 27-30 August, 2001. - Moscow: MAX Presh, 2001. P. 138-139.

16. Botdeskul A.G. The Forms of Phosphorus Compounds in Brown Soils of Fir-Broad-Leaved Forests of the Southern Primor'e Region U Eurasian Soil Science, Vol. 35, No. 1.2002. P. 71-78.

17. Boldeskul A.G., Yelpatyevsky P.V, Biogeochemistry of P in needle-fir broad-leafcd forests of the Russian Far East // Proceedings of the Eleventh International Symposium on Water-Rock Interaction, WRI-11, 27 June - 2 July 2004, Saratoga Springs, New York, USA. Wanty&Seal II (eds). A.A. Balkema Publishers, 2004. P. 1255-1258.

БОЛДЕСКУЛ АННА ГЕННАДЬЕВНА

ГЕОХИМИЯ ФОСФОРА В ЛАНДШАФТАХ ЧЕРНОПИХТОВО-ШИРОКОЛИСГВЕННЫХ ЛЕСОВ ЮЖНОГО ПРИМОРЬЯ

Автореферат

Иза. лиц. ИД № 05497 от 01.08.2001 г. Подписано к печати 29.10.2004 г. Формат 60x90/16. Печать офсетная. Усл.п.л, 1,5. Уч -ии.л. 1,09 Тираж 100 экз. Заказ 149

Отпечатано в типографии ФГУП Издательство «Дапьнаука» ДВО РАН 690041, г. Владивосток, ул. Рацио, 7

I [

r *l

¡I

I I

РНБ Русский фонд

2006-6 247

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Болдескул, Анна Геннадьевна

Введение.

Глава 1. Физико-географическая характеристика района исследования полуостров Муравьева-Амурского).

1.1. Географическое положение и рельеф.

1.2. Геологическое строение.

1.3. Климат.

1.4. Гидрологический режим и природные воды

1.5. Растительность.

1.6. Почвы.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1. Объекты исследования и методологические подходы.

2.2. Методы полевых исследований.

2.3. Методы аналитических исследований.

Глава 3. Парцеллярные особенности геохимии фосфора в ландшафте.

3.1. Особенности геохимии фосфора в лиановой парцелле.

3.1.1. Характеристика парцеллы (растительность и почвы).

3.1.2. Биогеохимическая миграция и аккумуляция фосфора в парцелле.

3.1.3. Миграция фосфора в составе природных вод.

3.1.4. Формы фосфора и его запасы в буроземе парцеллы.

3.2. Особенности геохимии фосфора в хвойной (чернопихтовой) парцелле.

3.2.1. Характеристика парцеллы (растительность и почвы).

3.2.2. Биогеохимическая миграция и аккумуляция фосфора в парцелле.

3.2.3. Миграция фосфора в составе природных вод.

3.2.4. Формы фосфора и его запасы в буроземе парцеллы .75 3.3. Особенности геохимии фосфора в хвойно-широколиственной полидоминантной) парцелле.

3.3.1. Характеристика парцеллы (растительность и почвы).

3.3.2. Биогеохимическая миграция и аккумуляция фосфора в парцелле.

3.3.3. Миграция фосфора в составе природных вод.

3.3.4. Формы фосфора и его запасы в буроземе парцеллы .85 3.4.0собенности геохимии фосфора в дубово-грабовой парцелле.

3.4.1. Характеристика парцеллы (растительность и почвы).„

3.4.2. Биогеохимическая миграция и аккумуляция фосфора в парцелле.

3.4.3. Миграция фосфора в составе природных вод.

3.4.4. Формы фосфора и его запасы в буроземе парцеллы .92 3.5. Вынос фосфора в составе родниковых (грунтовых) вод и факторы, его определяющие.

Глава 4. Катенарные особенности формирования биокруговорота фосфора в ландшафте.

4.1. Характеристика парцелл катены.

4.2. Катенарные особенности формирования почв парцелл.

4.3. Катенарные особенности формирования круговорота фосфора в парцеллах.

4.4. Динамика подвижного фосфора и фосфора микробной биомассы в буроземах парцелл.

Глава 5. Модели миграции и аккумуляции фосфора в ландшафтах.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимия фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья"

Ландшафтно-геохимические исследования в России начались сравнительно недавно. Их начало в 1930-х годах связано с именем Б.Б. Полынова - основоположника учения о геохимии ландшафтов. Объектом исследования геохимии ландшафта выступает сложная неравновесная динамическая система земной поверхности (геохимический ландшафт), в которой происходит взаимодействие и взаимопроникновение элементов лито-, гидро- и атмосферы. Большинство природных геохимических ландшафтов относится к биокосным системам, в которых живые организмы и неорганическая материя тесно связаны и взаимообусловлены (Перельман, 1975). Геохимия лесных ландшафтов южного Приморья заслуживает особого внимания.

Фосфор играет величайшую роль в жизнедеятельности всех организмов, в функционировании экосистем и биосферы в целом (Ковда, 1976). В процессе биологической эволюции именно фосфорные соединения стали универсальными хранителями генетической информации и переносчиками энергии во всех живых системах. Фосфор незаменим в таких процессах как фотосинтез, метаболизм, размножение. Фотосинтез и создание фитобио-массы является отправной точкой круговорота веществ в биосфере (Ковда, 1973). В наземных экосистемах фосфор - это главный элемент, регулирующий аккумуляцию углерода, азота и органической серы в почвах (Walker, Syers, 1976). Благодаря уникальности химических свойств фосфора, его способности образовывать множество различных соединений, его биогеохимический цикл отличается от циклов углерода, кислорода, азота, хотя круговорот всех перечисленных выше элементов в ряде звеньев протекает совместно. Фосфор выступает своеобразным индикатором продуктивности почв и ландшафта в целом, являясь одним из лимитирующих факторов создания органического вещества.

Кларк фосфора составляет 9,3-10"2% (Переломан, 1975), известно около 200 фосфорсодержащих минералов, но в большинстве природных ландшафтов этот элемент дефицитен. Человек в результате широкого применения фосфорных удобрений, пестицидов, детергентов нарушает природный баланс фосфора в биосфере. Наряду с дефицитом фосфора в почвах, происходит эвтрофирование водоемов, вызванное его избытком. Под антропогенным воздействием круговорот фосфора начал деградировать, вытесняясь транзитным движением фосфора от рудных запасов в воды суши и океана. В природных условиях круговорот биогенных веществ был основой сохранения этих веществ в наземной части биосферы при незначительных потерях в гидросферу (Эволюция круговорота фосфора., 1988).

Этот элемент давно привлекает внимание исследователей. Анализ литературных источников показывает, что имеется очень много работ по изучению фосфорных соединений в отдельных компонентах ландшафта. В большинстве работ, посвященных исследованию фосфора в почвах, решаются агрохимические проблемы более эффективного использования фосфатного фонда, изучаются процессы, происходящие в почве при применении удобрений (Гинзбург, 1975; Хмелинин, 1984, 1993; Кудеярова, 1993, 2000а и др.). В ряде работ исследуются содержание и распределение основных форм фосфора в различных типах почв (Bowman, Cole , 1978; Гинзбург, 1981; Brooks et. al. 1982; Schoenau et. al. 1989; Кудеярова, 20006; Макаров, 1999; Макаров и др. 2000, 2002 и др.); в растениях и природных водах (Likens et. al., 1977; Whittaker et. al, 1979; Алексеенко, Марунич, 1985; Елпатьевский, Власов, 1996; Елпатьевский и др., 2000; Noe et al., 2001 и др.); но изучению фосфора в ландшафте в целом с позиций геохимии ландшафтов, изучению глобального цикла этого элемента в биосфере посвящены единичные публикации (Ковда, 1976; The Major Biogeochemical

Cycles., 1983; Newman, 1995; Батурин, 2003 и др.), поведение же фосфора в лесных ландшафтах юга Дальнего Востока практически не изучалось.

В Приморском крае работы, посвященные фосфору, касаются в основном почв равнинных территорий, пригодных для сельскохозяйственного использования (Стрельченко, 1973, 1982, 1988 и др.). В связи с этим представляется актуальным изучение именно геохимии фосфора в лесных ландшафтах южного Приморья.

Актуальность наших исследований обусловлена также и тем, что в качестве объекта выбраны ландшафты чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья, которые в силу своего географического положения, специфических климатических условий и сложной истории формирования растительного покрова уникальны для России и во флористическом отношении являются самой богатой лесной формацией Дальнего Востока (Васильев, Колесников, 1962). Лесные ландшафты играют определяющую роль в истории формирования биосферы и являются основным механизмом фиксации космической энергии и образования фитобиомассы на суше с вовлечением в ткани растений биофильных элементов (Ковда, 1976). Наши исследования выполнены в пределах той части ареала чернопихто-во-широколиственных лесов, которая лишь в небольшой степени затронута антропогенным воздействием (полуостров Муравьев-Амурский) и позволяют наиболее полно охарактеризовать геохимию фосфора в ландшафтах данной лесной формации.

Особенности функционирования подобных ландшафтов на юге Приморья все еще очень слабо изучены. Наиболее полные стационарные исследования хвойно-широколиственных лесов Приморья были выполнены в 1960"ые-1970"ые года только на территории Уссурийского заповедника. Эти работы касались, в основном, исследований типов леса, микроклиматических и почвенных условий их произрастания, биогеохимических аспектов функционирования лесных экосистем (Комплексные стационарные исследования., 1967; Биогеоценотические исследования., 1968). Нечаевой Е.Г. было выполнено изучение зольного состава опада, дана сравнительная характеристика почвенных процессов, а также динамика химического состава поверхностных и почвенных вод в различных типах леса, то есть, дана характеристика лишь некоторых биогеохимических аспектов функционирования этих ландшафтов (Нечаева, 1967, 1968, 1971). Анализ поведения именно фосфора в ландшафте чернопихтово-широколиственных лесов в эти годы практически не проводился. В работах А.Ф. Костенковой были выделены различные типы биологического круговорота веществ в лесных биогеоценозах южного Приморья (Костенкова, 1977, 1980, 1982). Эти исследования выявили ряд особенностей функционирования лесных ландшафтов южного Приморья, но изучению в них цикла фосфора уделено очень мало внимания.

Изучением структуры и биогеохимических особенностей чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья (полуостров Муравьев-Амурский) занимались П.В. Елпатьевский, Е.П. Кудрявцева, В.П. Елпать-евская. Их работы посвящены изучению биоразнообразия и особенностей структуры и биокруговорота этих лесов (Елпатьевская, Кудрявцева, 1998, 1999; Елпатьевский, 2000; Кудрявцева, Елпатьевский, 2001; Elpatyevsky et al., 2003), изучению геохимии кальция (Elpatyevkaya, 2001) и подвижных форм фосфора (Елпатьевский, 1998).

Теоретическая и методическая основа исследований базируется на идеях и трудах в области геохимии ландшафта Б.Б. Полынова, А.И. Пе-рельмана, М.А. Глазовской. Ландшафт чернопихтово-широколиственных лесов рассматривается в данной работе как геохимический ландшафт по А.И. Перельману, то есть является парагенетической ассоциацией сопряженных элементарных ландшафтов, связанных между собой миграцией элементов (Перельман, Касимов, 1999). Синонимами понятия элементарный ландшафт (Б.Б. Полынов) являются микроландшафт (И.В. Ларин), фация (JI.C. Берг и Н.А. Солнцев), биогеоценоз (В.Н. Сукачев) и элементарная ландшафтно-геохимическая система (М.А. Глазовская) (Глазовская,

1998).

В лесных биогеоценозах, как правило, формируется парцеллярная структура разной степени сложности, которая определяется в пространстве по доминантам растительного покрова (эдификаторы экосистемы). Парцеллярная структура - это залог устойчивости типа леса (Карпачевский,

1999). Каждая парцелла обладает своими специфическими особенностями биокруговорота элементов, который оценивается такими показателями, как биомасса, продуктивность, объем вовлекаемых в миграцию биофильных элементов. Биогеоценотические парцеллы по Н.В. Дылису - это структурные части горизонтального расчленения биогеоценоза, отличающиеся друг от друга составом, структурой и свойствами компонентов, спецификой их связей и материально-энергетического обмена (Дылис, 1969). Как и биогеоценоз в целом, парцелла - понятие комплексное и включает растения, почвы, атмосферу, животное население, микроорганизмы, то есть имеет комплексный многокомпонентный характер (Дылис, 1978). Принимая во внимание вышесказанное, биогеоценотическая парцелла рассматривается нами как элементарный геохимический ландшафт.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

1. Определить содержание и запасы фосфора в опадах и подстилках (биогеохимический блок).

4. Количественно оценить фосфор в составе основных геохимически сопряженных категорий природных вод: атмосферные осадки —> подкро-новые воды —> лизиметрические (почвенные) растворы —> родниковые (грунтовые) воды (водно-миграционные, геохимические потоки).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Трансформация исходных форм фосфора (фосфаты железа) в процессе педогенеза идет в сторону образования рыхлосвязанных и органофос-фатов, обусловливая аккумулятивный профиль и дифференцированное распределение фосфора в буроземах; различия в профильном распределении фосфора определяются парцеллярными особенностями организации южноприморских чернопихтово-широколиственных лесов и расположением по катене.

2. Миграция фосфора в ландшафте обусловлена сложным взаимодействием водно-миграционных потоков с биотическим и почвенным блоками; основное количество растворимых соединений фосфора, поступающих с атмосферными осадками и подкроновыми водами, закрепляется в органогенных горизонтах как за счет процессов биогенного поглощения, так и в результате образования органоминеральных комплексов в процессе гумусообразования.

3. Основные этапы работы почвенно-биотического блока и реализация ландшафтно-геохимических процессов обусловливают создание значительного фонда фосфора в ландшафтах чернопихтовошироколиственных лесов южного Приморья, что обосновано балансовыми расчетами и моделями миграции и аккумуляции фосфора. Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые геохимия фосфора была изучена в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья на парцеллярном и кате-нарном уровнях;

- при изучении использован комплексный геосистемный подход, позволивший оценить роль различных компонентов (блоков) геосистемы в сохранении основного запаса фосфора в ландшафте;

- с целью изучения форм фосфора в почвах был использован метод фазового селективного анализа (по Гинзбург К.Е. и Лебедевой Л.С.), модифицированный и дополненный автором;

- впервые для ландшафтов чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья предложены эмпирические модели миграции и аккумуляции фосфора.

Научно-практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы для оценки биопродуктивности ландшафтов, поскольку позволяют рассматривать запасы фосфора как один из диагностических факторов; могут быть использованы в смежных науках - при решении сельскохозяйственных и экологических проблем, связанных с недостатком или избытком фосфора.

Исследования были поддержаны РФФИ (проект № 00-05-65027) в 2000-2002 гг., грантами РФФИ-MAC в 2001 и 2002 гг. и грантом ДВО РАН в 2003г. Работа выполнена в рамках научной темы лаборатории геохимии ТИГ ДВО РАН «Геохимия состояния и функционирования геосистем высотной поясности горной системы Сихотэ-Алинь».

Результаты исследований обработаны с использованием стандартных математических и статистических методов и графически представлены с помощью программ Microsoft Excel 97 и Corel Draw 9.

Полученные материалы проанализированы с использованием принципов сравнительно-географического и ландшафтно-геохимического подходов; это позволило выявить особенности геохимического круговорота фосфора в различных ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья.

Автор приносит искреннюю благодарность и выражает глубокую признательность научным руководителям д.г.н. Павлу Валерьяновичу Елпать-евскому и к.г.н. B.C. Аржановой; основным участникам исследований гл. инженеру А.В. Власову, с.н.с. Е.П. Кудрявцевой, к.г.н. В.П. Елпатьевской за предоставленные материалы и ценные советы; а также инженерам-аналитикам лаборатории геохимии ТИГ Т.Н. Луценко, JI.M. Толстовой, JI.B. Богатовой, Г.А. Власовой, Т.Л. Примак, Н.Н. Богдановой за выполнение химико-аналитических работ и консультации.

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Болдескул, Анна Геннадьевна

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что разнообразие типов растительности и сложная парцеллярная структура определяют специфику биогенной миграции фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов, поскольку парцеллы обладают различной скоростью трансформации биомассы. В составе листового опада на поверхность почвы ежегодно возвращается 151 - 246 мг/м2 фосфора, причем различия в количестве фосфора между парцеллами не значительны. Подстилка накапливает от 160 до 750 мг/м2 фосфора, следовательно, в этом отношении различия между парцеллами более значительны.

2. Установлено, что почвообразующие породы (граниты и гранодиориты) являются основным источником фосфора в ландшафте, причем фосфор в породах находится, в основном, в форме фосфатов железа. Породы содержат значительное количество валового фосфора (0,04 - 0,22% Рвал); запасы Рвал в 15-сатиметровом слое породы составляют от 121 до 808 г/м2.

3. Трансформация исходных форм фосфора (фосфаты железа) в процессе педогенеза идет в сторону образования рыхлосвязанных и органофосфатов, которые преобладают в гумусо-аккумулятивных горизонтах буроземов чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья. Подобный процесс трансформации форм фосфора обусловливает преимущественно аккумулятивное распределение фосфора по профилю почвы и сравнительно высокое его содержание в буроземах, по сравнению с почвами других типов.

4. Выявлено, что различия в количестве фосфора в буроземах и его распределении по формам определяются спецификой биокруговорота в парцеллах: в буроземах лиановых и ясеневых парцелл количество рыхлосвязанных и органофосфатов в гумусо-аккумулятивном горизонте выше, чем в буроземах хвойных, хвойно-широколиственных и дубовых парцелл.

5. Подвижный фосфор преобладает в буроземах парцелл, подверженных периодическому переувлажнению, а именно - в ясенево-осоковых и хвойно-широколиственно-хвощовых. Почвы, сформированные под лианами и под хвойно-широколиственным лесом, отличаются более высоким содержанием фосфора микробной биомассы. На динамику подвижного фосфора и фосфора микробной биомассы в почвах влияет режим увлажнения, уровень потребления фосфора растительностью (фаза вегетации), изменение микроклиматических параметров.

6. Анализ водно-миграционных, геохимических потоков фосфора показал, что поступление фосфора в составе подкроновых вод ясеневых парцелл (включая и лиановые) наибольшее, а в составе подкроновых вод черно-пихтовых парцелл - наименьшее. Тем не менее, зафиксированное практически во всех парцеллах многократное снижение концентраций фосфора в лизиметрических водах гумусового горизонта свидетельствует об активном удержании фосфора как за счет корневого поглощения, так и в результате образования органофосфатов. Поступление растворимых форм фосфора с атмосферными осадками и вынос их в составе л грунтовых вод являются однопорядковыми величинами - 10-11 мг/м в год. В составе атмосферных выпадений на поверхность почвы поступает до 40 мг/м в год фосфора в нерастворимой форме, что свидетельствует о существовании дополнительного привноса фосфора в ландшафт.

7. На основе балансовых расчетов и моделей миграции и аккумуляции фосфора показано, что эффективная работа почвенно-биотического блока и реализация основных ландшафтно-геохимических процессов ограничивает вынос фосфора за пределы ландшафта и обусловливает создание фонда фосфора в почвах. По степени эутрофности основные парцеллы можно выстроить в следующий ряд: ясеневые > лиановые > хвойно-широколиственные > дубовые > чернопихтовые.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Болдескул, Анна Геннадьевна, Владивосток

1. Адерихин П.Г. Фосфор в почвах и в земледелии центральночерноземной полосы. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1970. 248 с.

2. Алексеенко В.А., Марунич С.В. К расчету баланса некоторых биогенных элементов в условиях малого водосбора // Метеорология и гидрология, 1985. № 11. С. 77-83.

3. Аржанова B.C., Елпатьевский П.В. Геохимия ландшафтов и тех-ногенез. М.: Наука, 1990. 196 с.

4. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 488 с.

5. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука, 1980. 187 с.

6. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975. 286 с.

7. Аскинази Д.Л. Фосфатный режим и известкование почв с кислой реакцией. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949. 216 с.

8. Аскинази Д.Л., Гинзбург К.Е., Лебедева Л.С. Минеральные формы фосфора в почве и методы их определения //Почвоведение, 1963. №5. С. 6-20.

9. Батурин Г.Н. Цикл фосфора в океане // Литология и полезные ископаемые, 2003. №2. С. 126-146.

10. Беус А.А. Геохимия литосферы (породообразующие элементы). М.: Недра, 1972. 296 с.

11. Биогеоценотические исследования в лесах Приморья. Л.: Наука, 1968. С. 215.

12. Блэк К.А. Растение и почва. М.: Колос, 1973. 503 с.

13. Болдескул А.Г. Гумусное состояние и энергетические запасы бурых лесных почв катены //Почвы Российского Дальнего Востока: материалы научной конференции. Кн.1. Генезис, география иоценка почв. Владивосток: ДВО ДОП РАН, 1999. С. 11-12.

14. Болдескул А.Г. Формы фосфора в буроземах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья // Тез. докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов. Кн.1. М., 2000. С. 235-236.

15. Болдескул А.Г. Фосфор микробной биомассы буроземов чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья // Классификация и динамика лесов Дальнего Востока: Материалы международной конференции. Владивосток: Дальнаука, 2001в. С. 202204.

16. Болдескул А.Г. Формы фосфора в буроземах чернопихтово-широколиственных лесов юга Приморья // Почвоведение, 2002в. № 1. С. 78-86.

17. Болдескул А.Г. Геохимия фосфора в ландшафте хвойно-широколиственных лесов южного Приморья. // Географические и геоэкологические исследования на Дальнем Востоке: Сб. статей молодых ученых. Владивосток: Дальнаука, 2004. С. 42-52.

18. Болдескул А.Г., Елпатьевский П.В. Парцеллярные особенности гумусообразования в буроземах чернопихтово-широколиственных лесов // Леса и лесообразовательный процесс на Дальнем Востоке. Владивосток: Дальнаука. 1999. С. 75-76.

19. Болдескул А.Г., Елпатьевский П.В. Роль основных компонентов ландшафта в миграции фосфора (на примере лесных ландшафтов южного Приморья) // Материалы XII Совещания географов Сибири и Дальнего Востока. Владивосток: ТИГ ДВО РАН, 2004а. С. 57-59.

20. Болдескул А.Г., Елпатьевский П.В. Фосфор в природных водах лесных ландшафтов южного Приморья // Фундахментальные проблемы современной гидрогеохимии: труды международной научной конференции. Томск: изд-во НТЛ, 20046. С. 139-143.

21. Васильев Н.Г., Колесников Б.П. Чернопихтово-широколиственные леса Южного Приморья // Труды Дальневосточного филиала СО АН СССР. Сер. ботанич., 1962. T.VIII(X). 148 с.

22. Вернадский В.И. Очерки геохимии // Избр. соч. T.l. М.: Изд-во АН СССР, 1954. 694 с.

23. Вернадский В.И. Эволюция видов и живое вещество // Избр. соч. Т.5. М.: Изд-во АН СССР, 1960.420 с.

24. Воробьев Д.П. Дикорастущие деревья и кустарники Дальнего Востока. Л.: Наука, 1968. 277 с.

25. Второва В.Н. Роль атмосферных осадков в обменных процессах хвойных лесов Подмосковья // Почвоведение, 1978. № 6. С. 114121.

26. Геологическое строение и полезные ископаемые Владивостокского промышленного района. Отчет о геологическом доизучении м-ба 1:50000. Ответственный исполнитель Мельников Н. Б. 1990.

27. Геология СССР. Т. 32. Приморский край. Ч. 1. Геологическое описание. М.: Недра, 1969. 696 с.

28. Гинзбург К.Е., Лебедева Л.С. Методика определения минеральных форм фосфатов почвы // Агрохимия, 1971. №1 С.

29. Гинзбург К.Е. Методы определения фосфора в почве //Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. С. 106-190.

30. Гинзбург К.Е. Фосфор основных типов почв СССР. М.: Наука, 1981.235 с.

31. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высш. шк., 1998. 328 с.

32. Горбунов Н.И. Минералогия и коллоидная химия почв. М.: Наука, 1974.314 с.

33. Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв. М.: Наука, 1978. 293 с.

34. Данько JI.B., Кузьмин С.Б. Методологические аспекты геосистемных исследований // Геосистемные исследования в Сибири. Иркутск: ИГ СО РАН, 1999. С. 9-18.

35. Дергачева М.И. Система гумусовых веществ почв (пространственные и временные аспекты). Новосибирск: Наука. Сиб. Отделение, 1989. 110 с.

36. Динамика продукции биомассы растений и гумуса почв. М.: Наука, 1992.168 с.

37. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). М.: Наука, 1990. 261 с.

38. Дылис Н.В. Структура лесного биогеоценоза. М.: Наука, 1969. 56 с.

39. Дылис Н.В. Основы биогеоценологии. М.: Изд-во МГУ, 1978. 152 с.

40. Дюрягина М.В. Особенности динамики транспирации и ее роль в водном режиме дубовых лесов Горнотаежной станции //Биологические исследования на Горнотаежной станции. Сборник научных трудов. Вып. 8. Владивосток: ДВО РАН, 2002.1. С. 114-124.

41. Елпатьевская В.П., Кудрявцева Е.П. Биоразнообразие и биокруговорот в чернопихтово-широколиственных лесах Южного Приморья //Растения в муссонном климате. Владивосток: Дальнаука, 1998. С. 27-29.

42. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и природно-техногенных геосистемах. М.: Наука, 1993. 253 с.

43. Елпатьевский П.В. Запасы и динамика подвижных форм фосфора в буроземах южноприморских лесов Дальнего Востока // Почвоведение, 1998. №1. С. 60-66.

44. Елпатьевский П.В. Роль граба в биокруговороте зольных элементов чернопихтово-широколиственных лесов // Растения муссонно-го клиата. Тезисы П-ой международной конференции. Владивосток: Дальнаука, 2000. С. 75-76.

45. Елпатьевский П.В., Аржанова B.C., Луценко Т.Н., Елпатьевская

46. В.П. Биогенный этап формирования химического состава природных вод //Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубуже третьего тысячелетия: материалы международной научной конференции. Томск: Изд-во НТЛ, 2000. С. 195-198.

47. Елпатьевский П.В., Аржанова B.C., Разжигаева Н.Г. Аэральная компонента материальной основы почвообразования на юге Приморья // Почвоведение, 1993. №11. С. 5-8.

48. Елпатьевский П.В., Болдескул А.Г., Аржанова B.C. Особенности почвообразования под лианами на юге Дальнего Востока // Тез. докл. междунар. конф. «Биогеография почв». Сыктывкар, Коми4^1 республика, Россия. Сыктывкар, 2002. С. 15-16.

49. Елпатьевский П.В., Власов А.В. Химический состав транспирационной влаги дуба // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Том 16. Санкт-Петербург: Гидрометеоиз-дат, 1996. С. 50-57.

50. Жукова М.А. Почвенный покров заповедника Горно-таежной станции Дальневосточного филиала Академии наук СССР // Труды Горно-таежной станции ДВФ АН СССР, 1936. Т.1. С. 15-46.

51. Жукова М.А. Почвенный покров опытного участка «Кривой ключ» Горно-таежной станции // Труды Горно-таежной станции ДВФ АН СССР, 1946. Т. 5. С. 17-44.

52. Золотарев С.А. Леса и почвы Дальнего Востока. М.: Сельхозиздат, 1962. 168 с.

53. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Кн. 2. М.: Недра, 1994. 303 с.

54. Иванов Г.И. Почвы горных хвойно-широколиственных лесов южного Приморья // Комаровские чтения, 1957. Вып. 6. С. 55-88.

55. Иванов Г.И. Почвы Приморского края. Владивосток: СО АН СССР ДВФ им В.Л. Комарова, 1964. 108 с.

56. Иванов Г.И. Почвообразование на юге Дальнего Востока. М.: Наука, 1976. 200 с.

57. Иванов С.Н. Физико-химический режим фосфатов торфов и дерново-подзолистых почв. Минск, 1962.

58. Ильина Л.С., Карпачевский Л.О., Щеголькова Н.М. Теория буро-земообразования и бурые лесные почвы Сихотэ-Алиня // Почвообразование в лесных биогеоценозах. М.: Наука, 1989. С. 12-22.

59. Калмыкова В.В. Характеристика климата Приморья // Особенности почвообразования в зоне бурых лесных почв. Владивосток: БПИ СО АН СССР, 1967. С. 5-7.

60. Карпачевский Л.О. Новые подходы к изучению лесных почв // Почвоведение, 1999. №1. С. 152-160.

61. Качур А.Н., Кондратьев И.И., Перепелятников JI.B. Эколого-геохимические проблемы сухопутных и прибрежно-морских ландшафтов береговой зоны Российской части бассейна Японского моря // Вестник ДВО РАН, 2001. №5. С. 53-71.

62. Классификация почв России /Составители: JI.JI. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 1997. 236 с.

63. Ковалева Г.В., Щапова Л.Н. Фосфатмобилизующие микроорганизмы в почвах Приморья // Тезисы докладов III съезда докучаев-ского общества почвоведов (11-15 июля 2000 г., Суздаль). Кн.1. М., 2000. С. 26-27.

64. Ковда В.А. Основы учения о почвах. Кн.1. М.: Наука, 1973. 447 с.

65. Ковда В.А. Биогеохимические циклы в природе и их нарушение человеком // Биогеохимические циклы в биосфере. М.: Наука, 1976. С. 19-85

66. Колесников Б.П. Материалы к орографическому районированию Приморского края // Материалы по физической географии юга Дальнего Востока. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1953. С. 526.

67. Комплексные стационарные исследования лесов Приморья. Л.: Наука, 1967. 186 с.

68. Кондратьев И.И. Фоновые потоки аэрального вещества юга Дальнего Востока России, как региональная основа оценки загрязнения атмосферы. Автореф. дис. . канд. геогр. наук. Владивосток, 2000. 25 с.

69. Кондратьев И.И. Элементный состав и сезонная изменчивость концентрации аэрозоля в атмосфере Сихотэ-Алинского биосферного заповедника // Метеорология и гидрология, 2002. №2. С. 3142.

70. Костенкова А.Ф. Органическое вещество почв геохимически сопряженных биогеоценозов южного Приморья // Почвенно-лесоводственные исследования на Дальнем Востоке. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1977. С. 17-32.

71. Костенкова А.Ф. Особенности биологического круговорота веществ в почвах геохимически сопряженных биогеоценозов южного Приморья. Автореф. дис. . канд. биол. наук. Новосибирск, 1980. 24 с.

72. Костенкова А.Ф. Типы биологического круговорота веществ в горных биогеоценозах южного Приморья // Биогеоценологиче-ские исследования в лесах южного Сихотэ-Алиня. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. С. 29-38.

73. Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений. М.: Лесная промышленность, 1983. 462 с.

74. Крейда Н.А. Почвы хвойно-широколиственных и широколиственных лесов Приморского края. Владивосток, 1970. 228 с.

75. Кудеярова А.Ю. Педогеохимия орто- и полифосфатов в условиях применения удобрений. М.: Наука, 1993. 240 с.

76. Кудеярова А.Ю. Влияние фосфатов на трансформацию гумусовых производных железа, алюминия, фосфора в серой лесной почве //Агрохимия, 2000а. №2. С. 11-21.

77. Кудеярова А.Ю. Свойства соединений фосфора как показатель трансформации гумусовых веществ в серой лесной почве // Почвоведение. 20006. № 5. С. 557-568.

78. Кудрявцева Е.П., Елпатьевская В.П. Особенности структуры и биокруговорота чернопихтово-широколиственных лесов полуострова Муравьева-Амурского // Леса и лесообразовательный процесс на Дальнем Востоке. Владивосток: Дальнаука, 1999. С. 106107.

79. Кудрявцева Е.П., Елпатьевский П.В. Элементы структуры, биокруговорота и педогенеза в лесах полуострова Муравьева-Амурского // Классификация и динамика лесов Дальнего Востока. Материалы международной конференции. Владивосток: Дальнау-ка, 2001. С. 37-39.

80. Лебедянцев А.И. Плодородие основных почвенных зон Союза и потребность их в удобрении // Удобрение и урожай, 1930. №5. С. 351-363.

81. Ливеровский Ю.А. К географии и генезису бурых лесных почв // Труды Почвеного ин-та им. В.В. Докучаева, 1948. Т. 27. С. 109132.

82. Ливеровский Ю.А., Рубцова Л.П. Схема классификации почв равнинных территорий Дальнего Востока // Почвоведение, 1959.1. С. 60-70.

83. Лонцих С.В., Петров Л.Л. Стандартные образцы состава природных сред. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1988. 277 с.

84. Лосев КС., Ананичева М.Д., Чеснокова И.В. Ландшафтоведение и экология соотношение и структурные единицы //Известия секции наук о земле РАЕН, 2001. № 6. с. 67-70.

85. Макаров М.И. органические соединения фосфора в гранулометрических фракциях горных почв // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1999. № 4. С. 29-35.

86. Макаров М.И., Малышева Т.И., Владыченский А.С., Цейх В. Соединения фосфора в примитивных почвах на покровном суглинке под разными фитоценозами // Почвоведение. 2002. № 9. С. 10431053.

87. Макаров М.И., Малышева Т.И., Недбаев Н.П., Петрова С.В. Закономерности аккумуляции фосфора органических соединений в горных почвах и отдельных гранулометрических фракциях //

88. Вестник Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2000. № 2. С. 8-13.

89. Методическое руководство по ускоренному анализу золы растений. Сыктывкар, 1974. 79 с.

90. Мишустин Е.Н., Геллер И.Т., Синха М. Мобилизация минеральных фосфатов почвы и удобрений в процессе жизнедеятельности микроорганизмов // Известия ТСХА, 1972. Выпуск 4.С. 116-121.

91. Москалюк Т.А. Парцеллярная структура сухих дубняков на юге Приморья // Биологические исследования на Горнотаежной станции. Сборник научных трудов. Вып. 8. Владивосток: ДВО РАН, 2002. С. 162-196.

92. Назаренко Л.Ф., Бажанов В.А. Геология Приморского края. Ч. 1. Стратиграфия. Препринт / Дальневост. геол. ин-т. Владивосток: ДВО АН СССР, 1989. 68 с.

93. Назаров Г.В. Влияние площади водосбора на вынос биогенных элементов // Эволюция круговорота фосфора и эвтрофирование природных вод. Л.: Наука, 1988. С. 33-38.

94. Напрасникова Е.Н., Снытко В.А. Щелочно-кислотные условия и биохимическая активность как показатели антропогенной изменчивости почв Прибайкалья // География и природные ресурсы, 2001. №4. с. 139-141.

95. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Выпуск 26. Приморский край. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 416 с.

96. Нечаева Е.Г. Зольный состав органического опада некоторых типов леса Супутинского заповедника // Комплексные стационарные исследования лесов Приморья. Л.: Наука, 1967. Стр. 70-75.

97. Нечаева Е.Г. Динамика почвенных процессов под некоторыми типами лесов южного приморья // Биогеоценотические исследования в лесах Приморья. Л.: Наука, 1968. С. 100-116.

98. Нечаева Е.Г. Сравнительная Характеристика почвенных процессов под некоторыми типами леса южного Приморья // Научные основы хозяйственного освоения юга Приморского края. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1971. Стр. 18-38.

99. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум химии гумуса. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981. 272 с.

100. Орлов Д.С., Гришина Л.А., Ерошичева Н.Л. Практикум по биохимии гумуса М.: Изд-во Моск. ун-та, 1969. 157 с.

101. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 342 с.

102. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высш. шк., 1989. 528 с.

103. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.

104. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). Л.: Наука, 1980. 222 с.

105. Почвенная карта мира. Пересмотренная легенда. Продовольственная и сельскохозяйственная организация объединенных наций. Рим: ФАО-ЮНЕСКО, 1990. 136 с.

106. Почвообразование и особенности биологического круговорота веществ в горных лесах Южного Сихотэ-Алиня (на примере Верхнеуссурийского стационара). / Сапожников А.П., Селиванова Г.А., Ильина Т.М. и др. Хабаровск: ДальНИИЛХ, 1993.269 с.

107. Практикум по почвоведению /Под ред. И.С. Кауричева. М.: Колос, 1980.272 с.

108. Прилуцкий А.Н. К вопросу о гидрологическом режиме дубовых лесов южного Приморья // Физиология и экология древесной растительности Приморья. Владивосток: БПИ, 1973. С. 103-107.

109. Прохоренко Н.Б. Растительный покров п-ова Муравьева-Амурского. Автореф. дис. . канд. биол. наук. Владивосток, 1999. 23 с.

110. Прохоренко Н.Б. Карта растительности полуострова Муравьева-Амурского (Южное Приморье) // Комаровские чтения. Вып. XLVII. Владивосток: Дальнаука, 2001. С. 214-225.

111. Пшеничников Б.Ф. Эволюция представлений о буроземах юга дальнего Востока и их генезисе // Генезис и биология почв юга Дальнего Востока. Владивосток, 1994. С. 48.

112. Развитие природной среды юга Дальнего Востока (поздний плейстоцен-голоцен). / Короткий A.M., Плетнев С.П., Пушкарь B.C. и др. М.: Наука, 1988.240 с.

113. Растворова О.Г., Андреев Д.П., Гагарина Э.И., Касаткина Г.А., Федорова Н.Н. Химический анализ почв. Санкт-Петербург: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 1995. 264 с.

114. Родин JI.E., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. M.-JL: Наука, 1965. 251 с.

115. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши /Под ред. А.Д. Семенова. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 542 с.

116. Савенко B.C. Атмосферные аэрозоли как источник фосфора в водных экосистемах // Водные ресурсы, 1995. Т. 22. № 2. с. 187196.

117. Савенко B.C. Фосфор в атмосферных осадках // Водные ресурсы, 1996. Т. 23. №2. с. 189-199.

118. Савенко B.C. Сток фосфора в составе взвешенных наносов // Водные ресурсы, 1999. Т. 26. №1. с. 48-54.

119. Савенко B.C. Геохимические процессы в океане и устойчивость биосферы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География, 2003. №5. С. 9-14.

120. Савенко B.C., Захарова Е.А. Фосфор в водах первичной гидрографической сети // Водные ресурсы, 1997. Т. 24. №3. с. 292-299.

121. Сапожников А.П. Сравнительная характеристика бурых горнолесных почв в хвойно-широколиственных лесах Южного Приморья // Особенности почвообразования в зоне бурых лесных почв. Владивосток: БПИ СО ДВФ АН СССР, 1967. С. 45-48.

122. Семенов Ю.М., Данько JI.B., Семенова Л.Н., Палкин О.Ю., Семенов М.Ю. Лизиметрическая диагностика развития геосистем // География и природные ресурсы, 2002. №3. С. 110-120.

123. Скорик А.В. Структура водного баланса малых водосборов // Стационарные гидрологические исследования на юге Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1979. С. 104-116.

124. Современные проблемы гумусообразования. Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1986. 172 с.

125. Сосудистые растения Советского Дальнего Востока. Л.-СПб.: Наука. 1985-1996. Тт. 1-8.

126. Справочник по климату СССР. Вып. 26. Приморский край. Часть II. Температура воздуха и почвы. Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1966. 220 с.

127. Справочник по климату СССР. Вып.26. Приморский край. Часть IV. Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1968. 240 с.

128. Стрельченко Н.Е. Формы фосфатов и их распределение по профилю почв Приморья //Агрохимия, 1973. №10. С. 31-37.

129. Стрельченко Н.Е. Фосфатный режим переувлажняемых почв юга ДВ. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. 142 с.

130. Стрельченко Н.Е. Влияние «запасного» внесения фосфорных удобрений и комплексообразователей на фиксацию фосфора //Почвы дальнего Востока, их свойства и мелиоративное состояние. Владивосток: ДВО АН СССР, 1988. С.46-52.

131. Таранков В.И. Микроклимат лесов Южного Приморья. Новосибирск: Наука, 1974. 223 с.

132. Туркеня В.Г. Биологические аспекты микроклимата муссонной зоны Дальнего Востока. Владивосток: ДВО АН СССР, 1991. 203 с.

133. Урусов В.М. Природный комплекс речного бассейна (река Партизанская, Приморский край). Владивосток: Дальнайка, 2003. 131 с.

134. Хавкина Н.В., Добрынина М.Т. Состав гумуса горно-лесных почв Южного Стихотэ-Алиня // Особенности почвообразования в зоне бурых лесных почв. Владивосток: БПИ СО АН СССР, 1967. С. 102-103.

135. Хавкина Н.В., Бареева А.А. Особенности гумусообразования в почвах Приморья // Особенности почвообразования в зоне бурых лесных почв. Владивосток: БПИ СО АН СССР, 1976. С. 99-101.

136. Хавкина Н.В. Состав гумуса бурых лесных почв прибрежной полосы восточных склонов Сихотэ-Алиня // Почвенно-лесоводственные исследования на Дальнем Востоке. Владивосток: БПИ ДВНЦ АН СССР, 1977. С. 27-32.

137. Хмелинин И.Н. Фосфор в подзолистых почвах и процессы трансформации его соединений. JL: Наука, 1984. 151 с.

138. Хмелинин И.Н. Биогеохимические закономерности формирования фосфатного фонда подзолистых почв и опросы почвообразования // Труды Коми научн. центра УРО РАН, 1993. №132. С. 60-68.

139. Христенко С.И., Шатохина С.Ф. Влияние гидротермических факторов на микробный комплекс оподзоленного чернозема // Почвоведение, 2002. №3. С. 335-339.

140. Чертко Н.К. Геохимия ландшафта. Минск: Изд-во БГУ, 1981. 255 с.

141. Чириков Ф.Б. Инструкция по учету форм фосфатов в почве. Программно-методические указания по географической сети опытов с удобрениями. М.: Сельхозгиз, 1947. С.

142. Чудаева В.А. Миграция химических элементов в водах Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 2002. 392 с.

143. Шилова Е.И. Метод изучения почвенного раствора в природных условиях // Почвоведение, 1955. №11. С.86-90.

144. Эволюция круговорота фосфора и эвтрофирование природных вод. Л.: Наука, 1988. 204 с.

145. Элементарные почвообразовательные процессы: Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М.: Наука, 1992. 184 с.

146. Anderson J.P.E., Domsch К.Н. Quantities of plant nutrient in the microbial biomass of selected soils // Soil Science, 1980. V.130. №4. P. 211-216.

147. Bowman R.A., Cole C.V. Transformation of organic phosphorus substrates in soils as evaluated by NaHC03 extraction // Soil Science, 1978. V.125. №1 P.49-54.

148. Brooks P.C., Powlson D.S., Jenkinson D.S. Measurement of microbial biomass phosphorus in soil // Soil Biology and Biochemistry, 1982. V.14. №4. P. 319-329.

149. Chang S.C., Jackson M.L. Fractionation of soil phosphorus // Soil ci., 1957. V. 84. №2.

150. Chao T.T., Theobald P.K. The significance of secondary iron and manganese oxides in geochemical exploration // Economic geology, 1976. V.71.P. 1560-1569.

151. Chester R., Kudoja W.M., Thomas A., Towner J. Pollution reconnaissance in stream sediments using non-residual trace metals // Environmental pollution (series B), 1985. №10. P. 213-238.

152. Diaz-Ravina M., M.J. Acea, T. Carballas. Seasonal fluctuations in microbial populations and available nutrients in forest soils // Biology and Fertility of Soils, 1993. 16. P. 205-210.

153. Elpatyevskaya V.P. Biogeochemistry of Ca in temperate mixed hardwoods in the Russian Far East // Water-Rock Interaction 2001. Cidu (ed.). Swets & Zeitlinger, Lisse, 2001. P. 1433-1436.

154. Hedley M.J., Stewart J.W. Method to measure microbial phosphate in soils // Soil Biology and Biochemistry, 1982. V.14. №4. P. 377-385.

155. Joergensen Rainer G., Helga Ktibler, Brunk Meyer, Volkmar Wolters. Mikrobial biomass phosphorus in soils of beech (Fagus sylvatica L.) forests // Biology and Fertility of Soils, 1995. 19. P. 215-219.

156. Likens G.E., Borman F.H., Pierce R.S. et al. Biogeochemistry of a forested ecosystem. New-York: Springer-Verlag, 1977. 147 p.

157. Martin J.K., Correll R.L. Measurement of microbial biomass phosphorus in rhizosphere soil // Plant and Soil, 1989. №113. P. 213-221.

158. Munsell ® Soil color charts. Macbeth Division of Kollmorgen Instruments Corporation. New Windsor, NY, 1994.

159. Murphy J., Riley J.P. A modified single solution method for the determination of phosphate in nature waters //Analyt chim. Acta, 1962. V. 27. №1. P. 31-36.

160. Newman E.I. Phosphorus inputs to terrestrial ecosystems // Journal of Ecology, 1995. V. 83. P. 713-726.169.170.171.172.173.174.1.175.176.Щ

161. Noe G.B., Childers D.L., Jones R.D. Phosphorus biogeochemistry and the impact of phosphorus enrichment: Why is the everglades so unique? // Ecosystems, 2001. №4. P. 603-624.

162. Saa A., Trasar-Cepeda M.C., Gil-Sotres F., Carballas T. Changes in soil phosphorus and acid phosphatase activity immediately following forest fires // Soil Biology and Biochemistry, 1993. V.25. №9. P. 12231230.

163. Schoenau J.J., Stewart J.W.B., Bettany J.R. Forms and cycling of phosphorus in prairie and boreal forest soils //Biogeochemistry, 1989. №8. P. 223-237.

164. The major biogeochemical cycles and their interactions. Scope, 21 / Edited by B.Bolin and R.B.Cook. 1983 .

165. Walker T.W., Syers J.K The fate of phosphorus during pedogenesis // Geoderma, 1976. V. 15. №1. P. 1-19.

166. Wood Т., Borman F.H., Voigt G.K. Phosphorus cycling in a northern Hardwood forest. Biological and Chemical Control // Science, 1984. V. 223. №4634. P. 391-393.

Информация о работе

Болдескул, Анна Геннадьевна
кандидата географических наук
Владивосток, 2004
ВАК 25.00.23

Диссертация

Геохимия фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы