Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гидротермический режим аласных почв Лено-Амгинского междуречья

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Гидротермический режим аласных почв Лено-Амгинского междуречья"

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ) ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ЭКОЛОГИИ СЕВЕРА

' Л >•;.-> п /(«--л

На правах рукописи

Дмитриев Аксентий Иннокентьевич

ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ АЛАСНЫХ ПОЧВ ЛЕНО-АМГИНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

03.00.27 - Почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Улан-Удэ-1997

Работа выполнена в Якутском институте биологии СО РАН и Ин-с ш гуте прикладной экологии Севера АН Республики Саха (Якутия).

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор Д.Д.Саввннов

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Ц.Х.Цыбжитов кандидат биологических наук В.С.Баженов

Ведущая организация - Институт мерзлотоведения СО РАН

Защита состоится " " Ыу1СН51 1997 года в "_" часов на

заседании специализированного совета К 200.55.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Бурятском институте биологии СО РАН но адресу : 670042, г.Улан-Удэ, ул.Сахьяновой, б БИБ СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского института биологии СО РАН.

Автореферат разослан " /•?-" ЛлЖЭ-_1997 г.

Ученый секретарь специализированного Совета БИБ СО РАН

кандидат биологических наук в, И. Убугунова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Температурный и полный режимы в joue распространения многолетнемерзлых порол определяют направление криогенеза и эволюционного развития термокарстовых котловин - ала-сов и окапывают большое влияние на ход почвообразовательного процесса . И наконец, гндрогермическнй режим аласных ночп имеет важное значение для формирования и развития расти тельного покрова. В связи с этим вопросы изучения гпдротермического режима аласных почв с научной точки зрения несомненно актуальны. А учитывая то,что на долю аласных лугов приходится около 21% сенокосных и пастбищных угодий агропромышленного комплекса Республики Саха (Якутия) (Матвеев,1991), исследования режимов тепла и влаги аласных почв приобретают и практическую значимость.

Первыми исследователями почв было отмечено своеобразие почвенного покрова аласов Центральной Якутии (Красюк,1927; Аболпн, 1929; Цыпленкин и др.,1941). Было отмечено,что эю своеобразие почвенного покрова аласов связано с рельефом, а следовательно и с характером увлажнения почв. Позднее, с началом более интенсивного этапа исследования почвенного покрова Якутии, почвам аласов было уделено больше внимания (Зольников, 1954; Еловская, 1958, 1968; Елов-ская, Коноровский, Саввинов, 1966). Но исследования были в основном посвящены вопросам генезиса и географии почв. Наиболее обстоятельная и разносгороняя характеристика основных генетических типов аласных почв дана в работе Р.В.Десяткнна (1984). Гндрогермическнй режим аласных почв изучался сотрудниками Института мерзлотоведения СО РАН П.П.Гаврнльевым (1970), А.А.Мандаровым (1972). В этих работах в основном были отражены вопросы изменения тсплофи-шческих свойств почвогрунгов при лиманном орошения лугов. Представляет интерес работа Д.Д.Саввннова и К.Е.Кононова (1981), где более зеталыю рассмотрены проблемы климата различной степени увлажненности пойменных лугов долины р. Лены и р. Кенкеме, имеющих несколько сходный характер климатических условии формирования почвенного покрова. До настоящего времени работы по климату аласных почв, сопряженно изучающие температурный и водный режимы еще не проводились.

Цель и задачи исследований. Цель работы- вскрыть основные особенности I пдротермнческого режима почв аласов Лспо-Амгииского

междуречья и определить ею динамику но гидротермическпм поясам и зависимости ог характера общего увлажнения года.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1.Определить агрофизические свойства аласных почв, выявить их особенности по различным поясам атасов в зависимости от изменения гидротсрмическнх условии.

2.Изучить особенности формирования гидротермического режима аласных (остепненных, луговых и болотных) почв.

3.Выявпгь пространстпенную динамичность гидротермнческогс режима аласных почв в зависимости от цикличности климата.

Научная нопнзна и теоретический вклад. Впервые на аласньп почвах температурный и водный режимы изучены как два взаимосвязанных определяющих элемента почвенного климата.

Установлена приуроченность каждого типа аласных почв к определенным гидротермическпм поясам. Для верхнего пояса аласа с остеп-пенными почвами характерна повышенная обеспеченность тепловыми ресурсами при остром дефиците продуктивной влаги в основной перно; развития растительности, тогда как для самого нижнего пояса с пере-гнойно-болотными - избыточная увлажненность при малых тепловьи ресурсах в течение всего вегетационного периода. Оптимальные гидро термические условия для произрастания растительности формируются т среднем ноясс аласа, на аласных луговых почвах.

Выявлена большая пространственная динамичность аласных гид рогермнческих поясов в зависимости от циклической изменчивост! климата. В острозасушлнвые годы происходит существенное простран ственное перемещение границ гидротермических поясов от окраины т центру аласа,нрн котором резко увеличивается площадь верхнего пояс; за счет соответствующего сокращения размеров среднего и нижнего ноя сов. Это сопровождается таким же резким уменьшением бнологическот продуктивности луговой растительности.

Защищаемые положения:

1.Мерзлотные аласныс почвы обладают ярковыраженным, при сущим только им режимами тепла и влаги, специфичность которой выражена в наличии дифференцированных гндротермических поясов.

2.Гпдротермичсскне пояса аласов имеют динамичный характер I постепенно мигрируют но профилю аласов в зависимости от мстсороло гнческнх условий года.

Практическая ценность. Установленные особенности агрофизических свойств и гндрогермического режима аласиых ночи позволяют оценнп» почвенно-экологическис условия произрастании расшгсль-мостн и прогнозировать их изменения при различных режимах атмосферного увлажнения н других агромелиоративных воздействиях.

Апробация и публикация результатов нсслсдованнй.Работа выполнена в соответствии с планами НИР лаборатории экологии мерзлотных почв Якутского института биологии СО РАН и отдела наземных экосистем Института прикладной экологии Севера АН РС(Я).

Результаты исследований были доложены на XI Всесоюзном симпозиуме "Биологические проблемы Севера" (Якутск,1986), на зональной научной конференции, посвященной 100-летию П.И.Колоскова (Якутск,1987), па IV республиканской конференции молодых ученых (Якутск, 1987), на XVII областной конференции молодых ученых (г.Куйбышев,1986), на IV конференции молодых ученых Якутского госу-пиверентета (Якутск,1987), на заседаниях Якутского отделения ВОП (Якутск,1987,1989), а также па межлабораторных научных семинарах Якутского института биологии СО РАН и Института прикладной экологии Севера АН РС(Я).

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и обьем работы. Диссертация обьемом 115 страниц машинописного гекста_(тексговая часть составляет 65 страниц) состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы ( 94 источника,в том числе 5 иностранных), приложения, содержит 34 таблицы и 7 рисунков.

Глава 1.ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Исследования проводились на одном из замкнутых аласоп па стыке Бестяхской и Тюнгюлюнской террас Лсно-А.мгинского междуречья.

Алас Аллах, на котором проводились наблюдения,представляет :обой супесчаную термокарстовую котловину сложной формы. Площадь часа - 40 га, глубина - около 4 м. Крутизна северных склонов - 25-30° , южные склоны пологие, облесены (лиственничник). Дно ал ас а осложнено булгунняхом в его западной части и четыремя остаточными озерами. Высота булгуннпха - 3,5 м.

Наблюдения проводились на гидротермнчеекпх поясах аласа различной степени увлажнения: наблюдательная площадка 1 организована ч верхнем гидротермичсском поясе на лугу недостаточного увлажнения

с аласной серой осIсиненной окультуренной почвой на псрнфсрнйнпой части аласа; площадка 2-й среднем гидро1срмическо.м поясе на лугу оптимального увлажнения с аласной луговой солончакова 1 ой окультуренной почвой; площадка 3 - также в среднем гидротермическом поясе на лугу оптимального увлажнения с аласнммн луговыми легкосуглн-нисгыми окультуренными почвами (ближе к центру аласа, чем площадка 2); площадка 4 - в нижнем гидротермнческом поясе на лугу избыточного увлажнения на аласных перегнойно-болотных целинных почвах.

Методика исследовании. Химические и агрофизические свойства почв определялись но общепринятым методикам .(Принципы организации.. ,1976; Агрофизические методы исследований почв,1966; Руководство но химическому анализу почв,1961). В полевых условиях определялись следующие физические показатели почв: обьемная масса,наименьшая влагоемкость, водопроницаемость и макроструктурный состав почв. Обье.мная масса установлена но методу Качпнского на вето глубину сезоного нротапвания иочв с интервалом 10 см, новторность 4-х крагная. Наименьшая влагоемкость - методом залива площадок с поверхности, а также с глубины 40, 80 п 120 см, новторность 3-х кратная. Водопроницаемость почвы - по Качннско.му с поверхности и с глубины 20 см, а также по генетическим горизонтам, повторность 3-х кратная.

В лабораторных условиях определялись следующие показатели: химические - реакция среды,состав поглощенных оснований, содержание гумуса ,состав водных вытяжек ; физические - гигроскопическая и максимальная гигроскопическая влага, удельная поверхность,механический, мнкроагрегатныи и макроагрегатпый состав и удельная масса.

Влажность почвы определялась по методике А.А.Родс (1965) по слоям через 10 см на всю глубину сезонного протаивания в 4-х кратной повторности, один раз в декаду ( с мая по сентябрь).

Температура почвы замерялась 8 раз в сутки согласно единому метеорологическому времени . С глубины 40 см температуру измеряли один раз в сутки (13 час. 40 мин. местного времени) через каждые пять дней. Круглосуточные наблюдения проводились один раз в пентаду, а в остальное время - только дневные . В холодный период ( конец октября -начало мая) замеры температуры проводились па глубинах 10,20,40,80,120 и 160 см один раз в сутки через каждые 15 дней.

ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ

Район исследовании расположен в северной част Лено-Амгннского междуречья, которое в гсоло! о-геоморфологнческом от ношении рассматривается как единое целое. П.А.Соловьев (1559) выделил I» среднем течении реки Лена одиннадцать террас. Для нас наибольший интерес предсчавляюг средневысогные террасы, гак как к ним п к аллювиальным равнинам приурочен термокарстовый апасный рельеф : 1) бсстяхская (четвертая надпойменная), высотой 56-78 м; 2) тюш ю. конская нссвдотерраса ( часть бестяхской террасы, выделяющаяся морфологически, но нсрасчлененпая но геологическим признакам) высотой 66-98 м; 3) абатахская (пятая надпойменная) высотой 116-176 м.

В геологическом строении территории нршшмаюг участие в основном архейские, мезозойские » кайнозойские отложения. Докем-брнйские отложения залегают на разных глубинах от 500 до 1000 м и нокрьиы чехлом осадочных отложений.

Для исследуемой территории , как и для всей Центральной Якутии, характерен резкоконтинентальный климат с очень ппзкпмп температурами воздуха зимой и высокими летом, с малой облачностью и относительно слабыми, особенно в зимний период ветрами ( Шашко,1961; Гаврилова,1973).

На территории Лено-Ампшского междуречья многолетняя мерзло! а распространена повсеместно, при чем мощность се в различных частях региона неодинакова. Температурный режим мерзлых пород изменчив по районам.

На гаежно-атасных ландшафтах преобладающими тинами являются .мерзлотные палевые почвы, широко развитые на водораздельных рчастках, под пологом лиственничных и смешанных лесов. Преобладающими типами почв аласов являются атасные темно-серые и серые (сгепненные, атасные луговые легкосутлннистые и атасные перегной-ю-болотные почвы (названия атасных почв даны по

>.В.Десяткнну,1984). Аласные остенненнпые почвы развиваются на ювышепных перефериппых участках атасов, в верхних гндрогер-тических поясах под луговыми степями. Аласные луговые почвы рас-юложены в средних гидротермических поясах аласов, где создаются штнмальнме условия для произрастания растительности. Аласные 1ерегиойно-болошыс почвы занимают небольшие площади па самых шзкпх участках днища аласов.

Аласы занимаюг ис более 30 % геррнгорпи. Выделяются четыре пояса аласпои луговой расппельности: прнбрежно-видный, избыточного увлажнения, среднею увлажнения и сухой комплексный (Работной,1933; Кунаев, 1957;Усанова,1961; Гоголева,Кононов,Миркин и др..1987).

Глава 3. АГРОФИЗИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧВ

Своеобразие агрофизических свойств аласных почв заключается в днфферснцнрованностн основных показателей по гндротер.мичсскнм поясам .

Верхний пояс. В верхнем гумусированном горизонте остепненных почв преобладающими являются фракции крупного и среднего песка ,н нижних минеральных толщах - фракции мелкого песка и крупной пыли. Соддержание водопрочных макроагрегатов размером более 0,5 мм в верхних органогенных горизонтах этих почв несколько ниже, чем у аласных луговых и болотных почв. Для аласных остснненных почв характерна относительно высокая обьемная масса верхнего слоя ( 1,13 -1,18 г/см3) и резкое се возрастание в нижележащих минеральных толщах ( 1,63 - 1,72 г/см3). Удельная масса гумусированпого горизонта составляет 2,57 - 2,58 г/см3, а ниже по профилю почвы она колеблется в пределах от 2,67 до 2,69 г/см3. Общая порозность гумусированпого горизонта составляет 57 %, а уже в слое 20-50 см отмечается ее резкое снижение ( в среднем около 43 % ) и далее до самого надмерзлотного экрана она постепенно сннжасгся.Но в этих нижних слоях порозность несколько увеличивается (около 40%), это связано с их посткриогенной текстурой I Саввинов ,1981 ). В верхнем 40-сантиметровом слое аласных остепненных почв максимальная гигроскопичность (МГ) составляет 3,1-4,2 %,влажность завядания (ВЗ)-4,1-5,6 %. Вследствие небольших величиг наименьшей влагоемкости ( всего 18,2 - 19,7 % ) в этом слое ( 0-40 см] четко выделяется зона малого диапазона активной влаги (ДАВ) - от 13,5 до 14,7 %. Водопроницаемость остепненных почв по шкале Качинскоп характеризуется как хорошая ( 98,7 мм с поверхности в первый час на блюдений) и является лучшей по сравнению с остальными аласнымг почвами.

Средний пояс. В отличие от аласных остепненных почв меха ничеекпй состав аласных луговых почв представлен в основном круп попылеватыми супесями и песками. Содержание водопрочных агрономически ценных агрегатов размером более 1 мм в луговых почвах со

ставлнет лишь 6-10 %, что характеризуется как 'псу доило ворнтелыюе. Обьемная масса аласпых луговых солончаковатых почв (площадка 2) сильно варьирует по всему профилю. Если в верхних гумуенрованпмх горизонтах она составляет 1,10-1,24 т/см3, то далее вниз по профилю наблюдается ее резкое увеличение. Колебания шаченин ОМ хорошо коррелируют с варьированием содержания илистого материала. Удельная масса изменяется в пределах от 2,54 до 2,60 г/см3. На площадке 3 показатели ОМ и УМ в слое 0-20 см варьируют в пределах соответственно 1,02-1,35 г/см3 и 2,41-2,55 г/см3 . Максимальная гигроскопичность луговых почв в верхних органогенных горизонтах по своим показателям не отличается от других аласпых почв, а начиная с иллювиального горизонта и далее вниз по профилю отмечается заметный рост МГ, связанный с утяжелением механического состава. По шкале Качинского водопроницаемость аласпых луговых почв ( площадка 3) характеризуется как удовлетворительная (45,3 мм с поверхности в первый час наблюдений ) н как неудовлетворительная ( 22,3 мм ) у аласпых луговых солончаковатых почв ( площадка 2).

Нижний пояс. По механическому составу аласныс перегноппо-бологные почвы - супеси круннопылеватые. Отмечается слабая дифференциация почвенного профиля по содержанию илистой фракции. На долю агрономически ценных агрегатов (3- 0,5 мм) приходится всего 1,4 -8,5 % . Обьемная масса верхнего 10-сантиметрового слоя богатого гумусом составляет 0,86 г/см3. С глубиной она постепенно возрастает н достигает 1,64 - 1,68 г/см3 , лишь в слое 80 - 90 см, где относительно высоко содержание илистого материала, не превышает 1,59 г/см3. Удельная масса в верхнем органогенном слое составляет 2,44 - 2,52 г/см3 и далее с глубиной постепенно возрастает до 2,69 г/см3. Максимальная гигроскопичность верхнего 20-сантиметрового слоя богатого гумусом (до 14%) резко отличается от нижележащих слоев и гораздо их выше. Вследсгвии пониженных величин МГ, диапазон активной влаги иллювиального горизонта несколько меньше, чем у аласнмх луговых почв. Аласныс Золотые почвы обладают хорошей общей порозностыо ( 64,7 - 56,7 %) верхнего гумусного слоя. Пористость аэрации этого же слоя составляет 15,1 - 27,4 % . Водопроницаемость болотных почв крайне неудовлетворительная (лишь 16 мм с поверхности в первый час наблюдений) и яв-тяется наихудшей по сравнению с другими аласнымп почвами.

Глава 4.ТЕМПЕРАТУРНЫИ РЕЖИМ ПОЧВ

Особенностью температурного режима аласных помп является строгая дифференциация юмнературных полей по почвенно-раетигельным поясам различной степени лвлажненносш. Эта дифференциация проявляется в различии таких важных показателей температурного режима, как температура почвы на глубине 0,2 м ( среднегодовая, среднемесячная самого теплого и самого холодного месяцев), сумма активных температур, глубина их проникновения и но другим показателям.

Вся эта совокупность различий позволяет выделить три температурных пояса: верхний - на аласных остспнснных почвах (луг недостаточною увлажнения); средний - на аласных луговых почвах (луг оптимального увлажнения) н нижний - на аласных перегнойно-болотных почвах (луг избы точного увлажнения).

Верхний нояс ( аласные остеиненные почвы). Почвы расположены на самых высоких нерефернйных участках аласа,где наблюдается более ранннй сход снежного покрова (третья декада апреля) и наиболее интенсивное нротанвапне почв. Причем протаиванпс верхнего полуметрового слоя, более влажного, чем нижележащие слон идет заметно мед-ленсс (1-1,5 см/сутки).3атем с началом нротанвапия менее влажных слоев скорость прогаиванпя резко возрастает и достигает максимального значения в конце мая - начале июня ( 4-4,5 см/сутки ). С глубиной протаивали» увеличивается и доля теплового потока, участвующего в прогревании протаявшего слоя. В период интенсивной оггайки (май) здесь отмечается наибольшая глубина проникновения суточных колебаний температуры (до 30 см). Наибольшие суточные колебания температуры зарегистрированы в первой декаде августа. Самая большая амплитуда составляла на глубине 5 см - 10-12, 10 см - 8-9, 15 см - около 5, 20 см - 3,5- 3,8°С. Активные температуры на остепненных почвах проникают на глубину в среднем 0,7-0,8 м (максимально до 1,0 м). Промерзание почвы начинается в конце сентября-начале октября п уже к середине октября промерзает верхний слой почвы толщиной 20-25 см. В холодный период года аласные остенненные почвы выхолаживаются сильнее, чем остальные аласные почвы.

Средний нояс (аласные луговые почвы). Температурные наблюдения,как и гидрологические на этом поясе были организованы на двух

нлощадках( 2 п 3) .Эго было сделано с целью наблюдения за динамикой изменении гидротермпческпх условий на поясах.

Лласпые луговые почвы в оглпчне от аласных остепненных почв в теплый период года менее прогреваются, а в зимний период они наоборот теплее. Прогаппанис аласных луговых почв, как уже упоминалось начинается на 3-4 дня позже аласных остепненных почв верхнего пояса. Суточные колебания температуры почвы в период оттаивания атом поясе проникают на глубину 20-25 см, наибольшая амплитуда колебаний на глубине 20 см отмечается в августе - 2,0-2,5 °С. Среднемесячная температура самого холодного месяца на глубине 20 см не опускается ниже -20 °С на аласных луговых солончаковатых ( площадка 2) п ниже - 14 °С на аласных луговых почвах (площадка 3), расположенных ближе к нижнему переувлажненному поясу. Этот же показатель самого теплого месяца колеблется в пределах 12,2 °С (площадка 2) и 9,2 °С (площадка 3). Сумма активных температур на глубине 20 см составляла в среднем 550 °С, что, значительно меньше,чем на аласных остепненных почвах. Глубина проникновения активных температур составила 30-70 см.

Нижний пояс ( аласные болотные почвы). Протанванис аласных болотных почв начинается на 6-8 дней позже чем на остспненных и на 45 дней позже чем на луговых почвах. Эго связано с относительно поздним сходом снежного покрова п избыточной увлажненностью этих почв. Максимальная мощность нротапвання к концу вегетационного периода составила в 1985 году - 145 см, 1986 г. - 160 см, 1987 г. - 190 см. В мае, в период оттаивания почв, здесь отмечается наименьшая глубина проникновения суточных колебаний температуры (10-15 см). Это связано с тем, что в период прогревания почвы на переувлажненном поясе при фазовом переходе почвенной влаги поглощается больше тепла,чем на сухом поясе. Наибольшая амплитуда колебаний суточной температуры па глубине 20 см составляет 0,5-0,7 °С. Среднемесячная температура самого холодного месяца (январь) на глубине 20 см варьирует в пределах ог -14,1 до - 14,8 °С, самого теплого(нюль) - от 8,7 до 10,8 °С. Сумма активных температур составляет в среднем 240 °С, глубина их проникновения - 25-40 см.

Глава 5. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ

Водный режим аласных почв также четко дифференцирован но гидрогермическнм поясам. Причем эти пояса очень динамичны п в

течение сложного процесса развитии термокарстовых комовнн подвержены циклическим колебаниям водообнлмюстп. В каждом цикле водоо-бильности Р.В.Дссяткин(1984) выделяет четыре фазы рашития почв аласов : озерную,бологную,лу1овую и осгенпенную. На основании проведенных исследований можно по гидротермическим поясам выделить такие тины водного режима аласных почв : недостаточного (верхний пояс), оптимального (средний пояс) н избыточного (нижний пояс) увлажнения.

Верхний пояс ( аласные остепненные почвы). Растительность развивается в течение длительного сезона при влажности варьирующей в пределах ВРК - ВЗ. Небольшое количество осадков и постоянные ветры в весенний период вызывают сильное иссушение верхнего (0 - 20 см) слоя почвы. Весенний влагозапас в этом слое обычно ие превышает значений ВРК, что отрицательно сказывается на дальнейшем росте н развитии растительности.

Динамика запаса влаги метрового слоя показывает что основной расход влаги идет из верхних слоев - 0-20 и 20-50 см. Отмечено иссушение верхнего горизонта и наличие иссушенного горизонта в середине сезоинопротаивающего слоя. Слой 50-100 см в течение всего теплого периода влажнее всех других слоев. В аласных остспнснных почвах иллювиальные горизонты более унлотнены,чем верхние гумуенрованные и нижележащие горизонты и содержат сравнительно больше ирочносвязанной влаги в силу особенностей механического состава.

Средний пояс (аласные луговые почвы). В этом поясе создается оптимальный режим увлажнения для произрастания луговой растительности. Режим влажности аласных луговых почв, как и всех аласных почв, зависит от показателей атмосферного увлажнения и это отчетливо прослеживается по годам наблюдений.

Весенние запасы влаги, во многом определяющие режим влажности па весь теплый период на аласных луговых лсгкосуглинистых почвах (площадка 3) во все годы наблюдений были выше значений наименьшей влагоемкостн (58 мм) и составляли в слое 0-20 см около 70 мм (в среднем за 1985-1987 гг.), а в слое 0-50 см - около 135 мм. На площадке 2 весенние запасы влаги в слое 0-20 см ( в среднем около 60 мм) также были всегда выше НВ (54 мм). Отчетливо прослеживается уменьшение запаса влаги от 290 мм в 1985 г. и 208 мм в 1986 г. до 173 мм в 1987 году. Это связано, в первую очередь, с уменьшением количества выпавших за

теплый период осадков и увеличением величины максимального про-тапвания почвы.

Нижний пояс (аласные болотные ночвы). Весной влажность алас-ных болотных почв в верхнем корнеобнтаемом горизонте бываем ближе к полному насыщению. К концу нюня она обычно падает до НВ, т.е. во время всходов влажность была постоянно выше НВ. Лишь в период цветения (середина июля ) влажность в этом слое почвы была около НВ. В конце вегетации ( 1 декада сентября ) влажность находится в пределах 0,9 НВ - НВ . Нижележащие слон в течении вегетационного периода находились в условиях когда влажность была постоянно выше НВ. Следовательно, можно сказать что в течение всего вегетационного периода года аласные болотные почвы находились в нзбьпочно-увлажненных условиях режима влажности.

На третий год наблюдений режим влажности почв был аналогичен первым двум годам , но почва ушла в зиму с запасом влаги в слое 0-20 см ниже ВРК (51 мм) ,а в слое 0-50 см и 0-100 см соответственно -129 мм и 245 мм (0,7 - 0,8 ВРК). Это самые низкие показатели для алас-ных болотных почв за все года исследований.

Глава 6.ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПОЯСА И ИХ ДИНАМИКА

Термокарстовые котловины депрессионного характера (аласы) являясь одной из характерных ландшафтных единиц рельефа Центральной Якутии выделяются рядом особенностей при формировании своеобразного микроклимата. Особенность микроклимата атасов заключается в присущей им чувствительности климатических показателей на разного рода микро- и нанорельефные особенности аласов. Чем больше размер объекта и глубина вреза котловины, тем больше микроклиматические отличия объекта от окружающей местности, а размеры аласов Центральной Якутии как известно варьируют от нескольких десятков метров до нескольких километров ( например, аласы Тгонгю-лю,Мюрю, Бяди и др.).

Исследуемый алас Аллах - средних размеров (около 40 га). В первый год наблюдений был сравнительно хорошо обводнен, но на третий год площадь зеркала озер вледствне усыхаппя сильно сократилась, изменились и границы гидрогермическнх поясов, что сказалось и на микроклиматических условиях всего атаса в целом. Если в первый год наблюдений безморозный период по температурному режиму аласных

Гидротермические

Гидро- Тип Год Глубина Температура почвы

гермичес почвы протаива на глубине 20 см, С0

кии пояс ния,

см ср. мес. ср. мес. сумма

самою самого актив-

холод. теплого ных

месяца месяца темпе-

январь июль ратур

Верхний Аласная 1985 275 - 15,8 1180

остеи- 1986 270 -22,0 16,8 1380

ненная 1987 275 -19,5 17,7 1370

Средний Аласная 1985 220 - 12,2 910

луговая 1986 215 -19,2 9,2 210

солон- 1987 220 -20,6 12,5 770

чакова-

тая

Аласная 1985 180 - 12,5 900

луговая 1986 205 -14,6 9,5 200

1987 205 -13,2 10,1 460

Нижний Аласная 1985 145 - 10,8 310

иерег- 1986 160 -14,1 8,7 100

ноино- 1987 195 -14,8 9,5 360

болот-

ная

Таблица 1

показатели аласных почв.

Глубин а про-нпкнов ення активп ых температур Запас влаги по слоям, мм Суммарное испарение из полуметрового слоя, мм

0-20 0-50

начало середина конец начало середин а конец

вегетационного периода

75 30 10 20 84 38 49 133

100 20 6 10 62 33 33 64

110 25 16 10 65 60 44 90

40 - 60 54 - 125 130 -

30 80 36 27 140 104 68 107

70 60 31 21 144 85 52 161

35 65 57 74 158 136 158 98

25 68 53 40 145 129 96 84

50 62 46 31 169 110 80 158

25 110 58 68 228 155 172 -

20 80 49 55 162 129 136 -

40 58 66 51 218 156 129 -

почв tociauli.il 102 дня ( с 23 мая по 2 ссшнбря), то на второй год - 88 дней ( с 17 мая по 13 августа) и на третий год 71 день ( с 8 нюня по 18 августа). Сумма активных температур воздуха на высоте 20 см была в 1986 году - 1195 °С, в 1987 году - 1170 °С.

Характеристика гндротермических поясов. Специфичностью климата аласнмх почв является наличие в них дифференцированных гндротермических поясов, концентрическими кругами расположенных внутри аласных котловин и обладающих присущим только им режимами тепла и влаги (табл.1).

К верхнему гидротермическому поясу (луг недостаточного увлажнения) приурочены аласныс серые остсннснные почвы. Они занимают повышенные окраинные участки аласов и характеризуются маломощным (3-5 см) гумусовым горизонтом. Содержание гумуса -2-4 %.Максимальная мощность сезонного нротаивания за период наблюдении (1985-1987 гг.) колеблется от 2,6 до 2,8 м. Интенсивность суточного протапвапия достигает наибольшего значения в период конец мая -середина нюня, что связано с резким повышением температуры воздуха и быстрым протанваннсм в этот отрезок времени заметно иссушенных слоев почвогрупга. Среднемесячная температура самого холодного месяца на глубине 20 см составляет -19,5-(-22,0)°С, а самого теплого 15,9-17,7°С. Сумма активных температур равна 1200-1350°С , при их максимальном проникновении от 75 до 1 10 см.

Запас влаги в слое 0-20 см большую часть вегетационного периода пребывает в пределах 6-25 мм, что ниже или около ВЗ. Запас влаги в слое 0-50 см в первую половину нюня обычно составляет 60-70 мм, или чуть ниже влажности разрыва капилляров (ВРК). Испарение из слоя 0,5 м за теплый период составляет 60-130 мм.

В среднем гндротермическом поясе ( луг оптнмалыюго увлажнения ) господствующее положение занимают аласныс луговые почвы. Мощность гумусового горизонта этих почв составляет 10-20 см, содержание гумуса 7-9%. Протаиванне луговых почв начинается на 2-4 дня позже, чем остепненных, и идет менее интенсивно. Среднемесячная температура почвы самого холодного месяца на глубине 20 см варьирует в широком диапазоне и составляет на участках ближе к верхнему поясу -20,6 - (-19,2)°С, ближе к нижнему поясу -14,6 - (-13,2)°С. В то же время температура почвы самого теплого месяца на этой же глубине изменяется в гораздо меньших пределах от 9,2 до 12,2°С. Сумма активных температур на аласных луговых почвах значительно меньше,чем на остепнеп-

пых, 400-900 "С. Глубина проникновения активных температур 30-70 см. Запас влаги в слое 0-20 см в течение вегетационного периода редко опускается ниже ВРК и уж совсем редко ниже ВЗ и варьирует в пределах 32-64 мм. Запас влаги в слое 0-50 см в начале-вегетационного периода всегда выше Hß.

Нижний гндротермический пояс ( луг избыточного увлажнения ) представлен аласнымн перегнойно-бологнымн почвами. Протаиванне аласных болотных почв начинается на 2-3 дня позже аласных луговых почв. Среднемесячные температуры почв самого холодного и самого' теплого месяцев на глубине 20 см составили соответственно -14.5 и 9,7°С. Сумма активных температур почв на этой же глубине - в среднем 250°С, глубина их проникновения 25-40 см. Запас влаги в слое 0-20 см в течение вегетационного периода не опускается ниже 0,8-0,9 HB, а в слое 0-50 см ниже 0,75 HB. В начале вегетационного периода в этом слое запас влаги всегда выше 1,3 HB, а в отдельные годы близок к полной вла-гоемкосги.

Динамика гидротермических поясов.

Согласно выводам А.В.Шпптнпкова (1957) - наше время относится к длительному еще не закончившемуся этану низкой увлажненности материков северного полушария в ее многовековом цикле изменчивости. С этим согласуется уменьшение количества аласных озер и среднего коэффициента водообнлыюстн аласных котловин в Центральной Якутии, говорящие о прогрессивном усыханни в современную эпоху (Соловьев,1961).

В работе Саввннова Д.Д. и Саввипова Г.Н. (1988) на основе анализа инструментальных наблюдений за климатом длительностью примерно в 100 лет выдвигается теория о 30-40-летней цикличности внутриве-ковых колебаний атмосферных осадков и о наступлении примерно через 70-80 лет длительных засух. На основании этих выкладок выдвигался тезис о смене относительно устойчивого высоковлажного периода на продолжительный сухой в 90-е годы нашего столетня (Саввннов,1981), что мы сейчас и наблюдаем.

Во время наших исследований (1985-1987 гг.) ясно прослеживалось смещение гндрозермнческнх поясов к центру аласа из-за небольшого количества атмосферных осадков и связанного с эгн.м усыхаиия озер. В 1985 г. аласные остепнениые почвы верхнего гпдротермнческого пояса занимали 24,4 % территории аласа, аласные луговые среднего -57,3 п аласные болотные нижнего - 18,3. В 1987 г. в результате смещения

гидротермических попсов к центру аласл площадь верхнего шдротермического пояса составила 33,4, среднего - 51,2, нижнего - 15,4 % территории аласа, т. е. размеры верхнего гидротсрмического пояса увеличились за счет уменьшения площадей среднего и нижнего. В 1995 г. вследствие сильного иссушения (по данным гндрогермнчсской сье.мкп на конец июня) площадь занимаемая верхним гндрогермическнм поясом составляла 42,8 % от всей территории аласа, среднего - 39,3, нижнего с перегнойно-болотнымн почвами - 17,9. Увеличение площади нижнего пояса произошло за счет сокращения площади зеркала озер аласа. Даже за столь короткий срок наблюдений ( 1985 - 1987 гг.) ясно прослеживается динамичный характер гидротермических показателей аласных почв, что связано с климатическими условиями региона и колебаниями водообнльности аласных озер.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1.Тепловые и гидрологические условия определяют основное направление развития аласного почвообразовании. Поэтому выделение типов аласных почв основывается на различии их гидротсрмического режима.

2.Снсцнфнчностыо климата аласных почв является 'наличие в них! дифференцированных гидротермичсских поясов, приуроченных к определенному почвенно-растительному поясу. Мы выделяем :

- верхний гидротермический пояс ( соответствует лугу недостаточного увлажнения);

- средний гидротермический пояс ( луг оптнматыюго увлажнения);

- нижний гидротермический пояс (луг избыточного увлажнения ).

3. Установлено,что агрофизические показатели атасных почв различаются по гндрогермическнм поясам. Причем зги различия отмечаются в основном в верхнем 20-сантнмстровом слое почв. Наибольшие значения обьемной массы (ОМ) получены на атасных остепненных (1,15 г/см3) и луговых (1,17 г/см3) почвах, где мощность гуму сового горизонта мата, наименьшие значения ОМ на атасных болотных, имеющих более мощный гумусовый горизонт. ОМ нижележащих слоев всех типов атасных почв мат о отличаются друг от друга и варьируют в пределах 1,38 - 1,87 г/см3. Влажность завядания верхних горизонтов, раечнтанная через максимальную гигроскопичность, возрастает от 5,8 % (от ОМ) на

аласных осгспненных до 15,9 % на аласных болотных почвах. Наименьшая влагосмкость на аласных остеиненных почвах составляет 21,5 % (от ОМ), на аласных луговых - 22,3, на аласных болотных - 36,0.

4. Цикличный характер климата Центральной Якутии и связанные с ним циклы водообильиости термокарстовых отер вызывают пространственную динамичность гидротермических поясов аласов. За время наблюдений ясно прослеживается смещение гидротсрмических поясов к центру аласа ввиду небольшого количества осадков теплого периода в годы исследований и связанного с ним усыханпя аласных озер.

1.Дмнгриев А.И.,Гаврильев К.Д.,Иванов К.П. Некоторые закономерности стратификации дойных отложений разнотипных озер Центральной Якутии//Тсзисы докладов IV республиканской научно-практической конференции молодых ученых. - Якутск,1982.- С.54.

2. Жирков И.И., Дмитриев А.И.,Гаврильев К.Д. и др. К стратиграфии донных отложений разнотипных озер Центральной Якутии// Вопросы рационального использования и охраны природных ресурсов разнотипных озер криолитозоиы.-Якутск,1983.- С.32-41.

3.Дмитриев А.И., Десяткин Р.В. Вопросы рационального нсполь-юваиня почв аласов//Тезисы докладов X областной научно-практической конференции молодых ученых. - Куйбышев,1985.- С. 157-

4.Дмитриев А.И. Суточный ход температуры аласных почв // Те-шсы докладов VI республиканской научно-практической конференции иолодых ученых. 4.4. - Якутск, 1986.- С. 52 - 53

5.Дмитрнев А.И.Температурный режим аласных почв // Тезисы юкладов XI Всесоюзного симпозиума "Биологические проблемы Севера". - Якутск, 1987.- С.41

6.Дмитриев А.И.,Окоиеп1пнков К.Г. О некоторых агрофизических :войсгвах аласных почв // Тезисы докладов XI Всесоюзного симпозиума 'Биологические проблемы Севера" . - Якутск,1987.- С.44

7.Дмитрнев А.И.Особенности iндротермического режима и агрофизических свойств аласных почв// Клнмат.Почва.Мерзлота: Комплексные исследования в районах Сибири и Дальнего Востока. - Ново-:пбирск: Наука. Сиб.отд-пие,1991.- С. 49-54.

Синеок работ опубликованных по теме диссертации:

158