Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение свойств подзолистых почв с возрастом ельников

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Изменение свойств подзолистых почв с возрастом ельников"

Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова.

\ч '

Факультет почвоведения

ч На правах рукописи КАРТАШЕВ Федор Владимирович

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ С ВОЗРАСТОМ ЕЛЬНИКОВ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1997

Работа выполнена на кафедре физики и мелиорации почв факультета Почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор биологических наук проф. Л.О. Карпачевский

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

МГУ им. М.В. Ломоносова: 119899, Москва, Воробьевы Горы, факультет Почвоведения, Ученый Совет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета Почвоведения МГУ.

Ведущее учреждение:

А.И. Поздняков кандидат биологических наук Л.Г. Богатырев Институт лесоведения РАН

Защита диссертации состоится заседании специализированного

Автореферат разослан "М " ФШГ* Л Яр Л- 1997г.

Ученый секретарь

специализированного совета ,т Г.В

/г с- / <

Г.В.Мотузова

Актуальность проблемы. Строение лесного БГЦ и особенности функционирования его структурных единиц- парцелл во многом определяют изменчивость почвенных свойств в пространстве и во времени (Сукачев, 1964). В тессере, в пределах фитогенного поля влияния дерева, из-за перераспределения осадков, изменения их состава, неравномерного поступления опада и т.д. формируются микрозоны, отличающиеся химическими и морфологическими свойствами (Соколов, 1972; Ovington, 1965, Карпачевский, 1977). Межпарцеллярные и внутрипарцеллярные отличия свойств почв, обусловленные воздействием эдификаторов, достоверно установлены (Карпачевский, 1993). Объем почвы, соответствующий парцелле (тессе-ра), проходит свой индивидуальный этап развития, связанный с эволюцией фитокомпонента и историей его смены. Это приводит к тому, что в одном типе леса встречаются не только зрелые почвы, но и целый ряд находящихся на разных стадиях развития, со сложным сочетанием в почвенном профиле современных и реликтовых признаков.

Несмотря на большое количество работ по изучению неоднородности естественных лесных почв на всех уровнях организации экосистем (Zinke 1962. Карпачевский 1977, Холопова 1982), совершенно не исследованным остается вопрос о влиянии возраста организатора парцелл на почвенные свойства.

Цель работы и задачи исследований: Исследование возрастных изменений почвенных свойств еловых парцелл с учетом внутрипар-целлярной неоднородности. В работе уделялось внимание решению следующих задач:

1). Выявить изменения системы анизотропности почв в тессере с

возрастом.

2). Установить влияние факторов возраста и микрозональной струи туры парцеллы на некоторые почвенные свойства.

3). Выявить возможные пределы в развитии этих свойств.

Научная новизна. Установлено наличие значительной связи почвенных свойств с возрастом эдификатора парцеллы для одного типа леса. Показано, что содержание обменных катионов, гумуса, запасов подстилки больше связано с фактором возраста парцеллы, чем с ее микрозональной структурой. Выявлено существование пре делов для содержания гумуса и емкости поглощения у дерново-подзолистых почв южной тайги.

Практическая значимость. Результаты работы могут использоваться для мониторинга почв ненарушенных экосистем. Имеют большое методическое значение при проведении детальных почвен , ных исследований, так как учет возраста парцелл больше влияет н результаты анализа, чем место отбора образца в пределах тессеры.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубл] ковано три работы. Материалы диссертации были представлены на международной конференции студентов и аспирантов по фундамен тальным .наукам "Ломоносов-96" (1996г.). Работа рассмотрена и ре , комендована к защите на кафедре физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ (1997).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора и трех глав, содержащих результаты экспер! ментальных исследований и выводы, содержит /¿¿»страниц текста, < рисунков, 6 таблиц. В списке литературы 200 наименований, из них 68 на иностранных языках.

Объекты и методы исследования. Работа основана на результатах четырехлетних исследований, проводившихся в различных кварталах коренных еловых лесов ЦЛГЗ (Нелидовский р-н, Тверская обл.). Природные условия и почвенный покров заповедника хорошо изучены (Комплексные БГЦ исследования в ЦЛГЗ..., 1982; Генезис и экология..., 1979).

В течение всех полевых сезонов отбор образцов происходил в конце июня- начале июля. В 1993-1994 было проведено тщательное изучение морфологических и химических свойств тессеры 300- летней ели (92 квартал). Начиная с 1995 начались исследования разновозрастных парцелл. В 1995г. было заложено две пробных площади (в 92 и 93 кварталах), в 1996 еще три (в 92, 78, 95 кв.). Все площади расположены на пологих, хорошо дренированных участках, тип леса- ельник-кисличник.

Отбор образцов в 1995г. проводился из парцелл следующих групп возрастов: молодняк (примерно 15-25 лет), жердняк (30-45 лет), спелые парцеллы (около 100 лет), распадающиеся (парцеллы с погибшими деревьями 120-150 лет). В 1996г. количество парцелл было увеличено за счет учета конкретного возраста деревьев. Он определялся по годовым кольцам на спилах и при помощи геоботанического бура.

Образцы отбирали из верхней почвенной толщи (гор. А1А2 и А2) в 15-20 -кратной повторности из каждой группы возрастов парцелл. Общий объем составил около 600-650 образцов. Для контроля пространственного варьирования свойств пробы брали вдоль нескольких заложенных трансект (по радиусам от ствола к границе проекции кроны) через 0,5-1 м (учитывалось относительное положе-

ние точки отбора в парцелле- приствольная часть, середина проекции, граница кроны). Образцы анализировали на содержание обменных катионов (Са2+ , , А13+ , Н+), измеряли рН, запасы подстилки, содержание гумуса (по Тюрину). Обменные А13+ и Н+ определяли одновременно с Са2+ и Мд2+ в вытяжке 1н. ИаС1. Са2+ и М£2+ - комплексонометрически, А13+ и Н+ - по Соколову. Эта ме тодика применялась ранее при изучении пестроты почвенного покрова и сезонной динамики свойств почв (Киселева 1972. Карпачев ский 1977, Холопова 1982). При обработке результатов применялись статистические и информационные методы анализов (Дмитриев 1995, Рожков 1989).

Химические и морфологические свойства почвы 300-летней еловой парцеллы.

Исследование морфологических и химических свойств почв 300-летней еловой парцеллы проводилось для выявления особенностей строения системы анизотропности почв в тессере при максимально возможном по продолжительности воздействии эдификато-ра. Исследуемый участок лежит в верхней части склона пологого холма, понижающегося к ручью (92 квартал). Ниже приводится описание одной из трансект, проходящей через 300-летнюю парцел лу и сопряженные с ней парцеллы окна и 120-летн. ели (рис1). Об щая длина трансекты -12,5м.

В пределах профиля меняются мощности и составляющие гор] зонты морфоны. Среди морфонов выделяются гумусово-аккумуля-тивный, иллювиалыю-гумусово-железистый (АШО, и поверхностно осветленный (А2по). Морфон АМ в целом характерен для палево-подзолистых почв заповедника, в большинстве выделяется фрагме! тарно и сопровождает морфон А1А2. Его образование связано с

(обозначения в тексте).

осаждением вмываемых альфегумусных соединений в виде пленок на зернах минералов (Строганова и др., 1989). На формирование А2по, по-видимому, значительное влияние оказывают продукты минерализации подстилки (подподстилочное подзолообразование), обладающие восстановительными свойствами (Карпачевский, 1977). Известно (В1оошПеМ, 1953), что водные вытяжки из хвои и подстилок растворяют железо и алюминий, причем железо переходит в вытяжку в двухвалентной форме.

В парцелле 100-летней ели был выделен блок, состоящий из перемешанных почвенных горизонтов, образовавшийся в результате вывала дерева. В нижней части вывала наблюдается более осветленная по сравнению с остальной почвенной массой зона. По всей вероятности, её образование связано с начинающейся дифференциа-

цией на подгоризонты. В основе лежит элювиально-глеевый продес с, ведущий к "восстановлению" в этой нарушенной части профиля горизонта А2ко.

Большинство морфологических признаков по терминологии Таргульяна и Соколова (1976) относятся к категории "почва-память". В молодых тессерах мощность минеральных горизонтов но-

<1 и II

сит случайный характер, часто определяется разного рода педотурбациями и фактически не связана с фитокомпонентами пар целл. Из-за крайней консервативности морфологических признаков при различных нарушениях, в зависимости от площади для их восстановления до "начального уровня" требуется около 150-200 лет (Баранова и др., 1989; Абатуров, Карпачевский 1965). Реальное со ответствие мощности горизонтов структуре парцелл возможно тол] ко в исключительных случаях, при максимальном по продолжител! ности воздействии эдификатора (в ЗОО-летней парцелле). Внешне оно выражается в уменьшении варьирования мощности гор.А1А2 (коэффициент вариации снижается от 50% для БГЦ в среднем, д< 23% в 300- летней тессере. таб. 1). Мощность гумусового горизон та в приствольной части можно считать при этом максимально выраженной, она составляет не более 5-7 см.

Парцеллы окна, 300 и 100-летней елей резко отличаются друг от друга условиями почвообразования. Особенно четко разделение можно провести по сумме обменных катионов (Са+ Mg+ Н+ А1) у содержанию гумуса. В гор.А1А2 "окна" гумусированность в целом выше, а распределение более равномерно (рис.2). Возможно, увел] чение содержания гумуса в "окне" связано с развитием травяной растительности, однако наблюдаемые различия могут определятьа историей развития парцелл и их разновозрастностыо (Карпачев-

ский, 1977). В самих еловых тессерах содержание гумуса максимально в приствольной части. В ЗОО-летней парцелле содержание гумуса падает в средней части проекции кроны и возрастает в периферической. В парцелле 100-летнего дерева происходит более равномерное снижение содержания гумуса от ствола к границе проекции кроны. Очевидно, возникновение зон с различной степенью гу-мусированности в пределах тессер связано с существованием участков с большей и меньшей степенью проявления процесса минерализации по радиусу от ствола (Холопова, 1982). Коэффициент вариации содержания гумуса в пределах ЗОО-летней парцеллы составляет 72% в гор.А1А2 и 51% в гор.А2. Для данного типа леса в целом (усредненно по тессерам разных возрастных групп)- 38% и 42% соответственно (таб.1). Также, как по содержанию гумуса, парцеллы четко различаются по сумме обменных катионов. В окне варьирование меньше, в парцеллах елей- больше. Вероятно, наблюдаемые мелкие "пики" в окне связаны с влиянием травяного покрова- в гор.А2 они исчезают. Амплитуда изменения содержание обменных катионов с глубиной уменьшается. По сумме обменных катионов в гор.А1А2 и А2 заметно, что влияние собственно древесной растительности более четко проявляется в гор. А2, в который проходят только наиболее мощные и продолжительные сигналы, в верхней части профиля оно маскируется наложением других факторов. По сравнению с равномерным содержанием суммы катионов в пределах окна, хорошо выделяются "пики" на границе проекции крон.

Содержание Са, Мд, А1 в микрозонах тессер различается по амплитуде и направленности изменений. Можно выделить зоны-приствольную, среднюю часть проекции кроны и периферическую.

Рис.2 Изменение содержания обменных катионов (мг.экв/ 100гр), гумуса (%) и величина рН вдоль трансекты.

Они выделяются и по разной мощности подстилки и по содержанию в почве элементов. Величина pH минимальна в приствольных зонах, из-за более кислых осадков, стекающих по стволам (Мина, 1965), а содержание обменных катионов и гумуса - максимально. Содержание AI играет доминирующее значение в определении обменной кислотности, однако в приствольной зоне 300-летней парцеллы содержание AI резко падает и становится менее половины от суммы AI + Н. Возможно, это связано с поступлением более кислых по сравнению с другими зонами осадков. Общее распределение элементов, наблюдаемое в пределах тессеры 300-летней ели (максимум- у ствола, минимум- в середине и повышение на границе проекции кроны) является типичным для зрелых ельников (наблюдается в 60% всех случаев). Строение тессеры 300-летней ели сложнее, чем тессеры 120-летней парцеллы, более четко обособляются и выделяются микрозоны. Возможно, что данное отличие отражает длительность воздействия дерева и представляет собой максимально выраженную, "полностью" сформированную и наиболее вероятную структуру тессеры. Предположение о том, что схема пространственного распределения элементов в пределах тессеры должна становиться более "определенной" с увеличением возраста эдификатора высказывается уже в самой первой работе, посвященной исследованию влияния отдельных деревьев на свойства почвы (Zinke, 1962). Однако фактического материала как в этой статье, так и в литературе в целом по этому поводу нет.

Варьирование свойств по микрозонам, определяемых расстоянием от ствола меньше, чем по тессере в целом. Для величин pH (гор. А1А2 и А2): 4% и 13% в приствольной зоне, 8% и 13% в средней часть проекции кроны, 14% и 11% -в периферической. Для

содержания гумуса соответственно: 5% и 41%, 36% и 66%, 23% ] 87%. Четко прослеживаются различия в варьировании по микрозонам- в приствольной части оно минимально. Увеличение коэффициентов вариации величин pH и содержания гумуса в средней и периферической частях связано со следующими причинами: 1). Фитогенное поле влияния эдификатора не является симметричным, так как меняется горизонтальная и вертикальная структура кроны. Схема может дополнительно осложняться превалирующими направлениями ветров и их силой (Zinke, 1962). 2). На границе проекции кроны проявляется действие соседних парцелл, отличных по условиям (другая освещенность, скорость минерализации опада, характер растительного покрова и т.п.). 3). Сами границы между парцеллами представляют собой зоны, в которых почвенные процес сы наиболее динамичны и сложны. По мере увеличения возраста парцеллы, идет развитие полога- граница постоянно отодвигается, захватывая новые территории, происходит наложение и смешивани унаследованных от предыдущих парцелл и "современных" признаков. Приствольная область является наиболее "зрелой" по свойствам, так как находится под влиянием только данного эдификатора, не меняет своего положения в течение жизни дерева, только она полностью испытывает все время воздействия организатора парцеллы.

Изменение свойств почв с возрастом парцелл.

Данные 1995/1996 гг свидетельствуют о значительном отличии между собой парцелл разного возраста по химическим и морф< логическим свойствам на всех пробных площадях (92, 93, 78 и 95 кв.).

На рис.3 представлены изменения содержания обменных ка-

и 9 -г

О

I7""

Л

ё е-

5 -■ 43 -21 -О

О

О 20 40 60 80 100 120 Возраст, лет '60

Рис. 3. Изменение содержания обменных катионов, рН, гумуса, запасов подстилки в зависимости от возраста; горА1А2, А2 (78кв).

-Mg -Al

гор.А1А2

..-Л

f-pH

Зап(кг/м2) д.

тионов, рН, гумуса в зависимости от возраста парцелл (78 кв.). Существует тенденция к уменьшению величин большинства показателей в почвах жердняков. Наибольшая дифференциация между парцеллами проявляются по сумме обменных катионов и содержанию гумуса и А1 в гор. А1А2. Несмотря на количественные отличия между участками, существует общий тренд, заключающийся в увеличении содержания гумуса и суммы обменных катионов в почвах пo^ зрелыми елями и снижение в жердняках. Свойства почв молодня-ков разных пробных площадей могут заметно отличаться в зависимости от участия березы в верхнем ярусе древостоя и характера ее влияния. Увеличение содержания гумуса в молодняке может быть связано с тем, что, во-первых, еловый подрост наследует от березняков содержанием гумуса в почве, во-вторых, участие березы увеличивает скорость круговорота веществ и степень гумусирован-ности (Ремезов и др. 1959). В чисто еловом древостое (92 кв.) тенденция к увеличению содержания гумуса в парцеллах подроста иоч ти не выражена.

Характер изменения содержания суммы обменных катионов с возрастом отражает в первую очередь процессы накопления древостоем и скорости возврата в почву химических элементов. Ремезов и др. (1959), изучавший биологический круговорот веществ в ельниках разных типов ЦЛГЗ показал, что наибольшее потребление всех элементов питания происходит в 30-40 летнем возрасте, к 3060 летнему возрасту их накопление достигает максимума и в дальнейшем почти не увеличивается.

Описанный выше тренд в изменении свойств в зависимости о' возраста наблюдается четко только для содержания гумуса и сумм поглощенных катионов. Оба эти свойства являются в данных уело

виях фитогеиными признаками: накопление гумуса напрямую связано с организатором парцеллы и особенностями его функционирования и мало зависит от лито- и палингенетических факторов, а содержанием гумуса в значительной степени определяется емкость поглощения в верхних горизонтах подзолистых почв (Орлов, 1985). Так как среди обменных катионов превалирует А1 (до 70%), его содержание также изменяется в соответствие с общей тенденцией. Изменения среднего по тессерам содержания гумуса и суммы обменных катионов с возрастом настолько велики, что перекрывают различного рода "помехи". Остальные показатели либо обладают большей степенью пространственного варьирования, либо меньше меняются во времени, кроме того, на них влияют различные "шумы", скрывающие реальное изменение средних по тессере величин с возрастом. Полностью выявить зависимость свойств с возрастом парцелл возможно только при помощи методов информационного анализа.

При достижении деревом зрелости, со стабилизацией процессов выноса и отдачи элементов, содержания гумуса и сумма обменных катионов явно подходят к некоторому пределу своего развития, являясь максимальными для данного типа леса. Предельность развития свойств зависит от данных термодинамических условий, поэтому в сходной обстановке пределы могут быть близкими (Рис. 4). По мере увеличения возраста парцелл лито- и палингенетические свойства, определяющие отличия в характере изменения содержания гумуса и суммы катионов по тессерам, все более стираются, ведущее значение приобретает современное воздействие организаторов парцелл. По содержанию гумуса и суммы обменных катионов почвы зрелых парцелл разных участков оказываются ближе между собой,

о

А'

—*—Суыма(92хв) —■—Сумыа(78хв) —Сумма(95кв) -С%(95кв) .....■.....с°/^(78кв) | .....а.....с/р (92кв) дозраст |

О

20

40

60 80 100 120 140 160

Рис.4 Изменение содержания гумуса и суммы катионов в разновозрастных парцеллах (92, 95, 78 кв.).

чем разновозрастные парцеллы одних и тех же участков. Предельные максимумы в содержании гумуса и суммы обменных катионов не превышают соответственно 4% и 8мг.экв/100гр, при их достаточно большом варьировании в пределах тессер.

Для оценки изменчивости свойств почв в пространстве был применен коэффициент вариации (таб.1). По изменению степени варьирования свойств по тессерам разного возраста не обнаружен каких-либо явных закономерностей. Исключение составляет резко увеличение коэффициентов вариации содержания обменных катио нов, гумуса и величины рН в 300-летней парцелле (92кв), что отр жает усложнение структуры пространственного распределения эл< ментов с возрастом. В молодняке варьирование большинства пока зателей как правило больше, чем в спелых парцеллах. Это связан» с тем, что содержание и распределение элементов может быть

Таб.1. Коэффициенты вариации некоторых показателей по тессерам разного возраста в горА1А2 и А2. Участок 1 (92кв.)

Возраст А1 Mg Са Н X А1А2 рН(пм) рн

20 44 75 14 15 14 8 65 59 40 34 49 4 6 4

23 21 32 23 12 10 12 13 16 16 18 42 12 3 6

25 6 28 26 44 14 9 37 25 13 28 36 17 7 6

40 31 38 30 29 20 44 33 33 25 26 38 10 4 5

50 30 39 18 24 9 10 29 16 24 18 57 5 4 3

96 39 41 16 30 5 31 30 99 24 28 32 6 4 12

100 10 88 27 22 14 52 9 37 8 28 37 9 4 19

120 6 54 27 28 18 34 13 38 5 40 55 4 4 6

150 17 38 25 28 24 22 32 22 14 20 108 10 4 4

300 44 66 90 87 99 57 40 26 41 37 23 - 9 11

Ср 23 48 23 26 14 25 29 38 19 27 50 8 4 7

Возраст Мощ поде Запасы %С Са % Mg% Н % А1 %

20 10 36 77 55 24 26 25 40 27 44 6 19

23 28 16 16 23 20 19 9 8 12 29 5 18

25 10 8 35 37 5 37 13 17 24 8 7 0

40 33 5 26 43 29 25 12 19 20 43 9 21

50 13 35 59 39 17 27 7 8 24 28 8 27

96 13 28 46 64 18 46 18 2 28 73 15 18

100 36 9 16 59 12 60 23 35 13 37 2 73

120 50 42 21 37 16 15 24 14 12 61 6 15

150 47 21 17 39 33 33 26 37 9 21

300 72 51 - -

Ср 24 22 38 42 19 32 19 20 20 44 7 26

унаследовано от предыдущих БГЦ структур и создает неоднородность "случайного"характера в пределах современной тессеры. Возобновление леса часто происходит на нарушенных участках (например на местах вывалов). В третьих, сфера влияния эдифика-

тора в молодом возрасте ограничена, возможно значительное вли: ние окружающих парцелл (примешивание опада, воздействие корн вых систем и т.п.). Из-за небольшого размера парцелл молодняка возможны ошибки в точности отбора образцов в "нужной" микроз не.

Существует тенденция к снижению варьирования относительного содержания обменных катионам по сравнению с абсолютным Особенно заметно резкое уменьшение коэффициентов вариации процентного содержания А1. Возможно, это связано с тем, что абс лютные значения больше зависят от случайных факторов (литоло1 ческой неоднородности, глубины отбора образца), вызываю-щих 31 чительные колебания содержания элементов. Доли катионов в ПГ! в первую очередь отражают термодинамические условия, которые данной системе примерно одинаковы.

Увеличение коэффициентов вариации для содержания обменных катионов, гумуса и рН в гор.А2 происходит не только за счет уменьшения их средних величин, но и из-за увеличения дисперсш что согласуется с литературными данными (Дмитриев 1970, Сама нова 1976). Для подзолистого горизонта, обладающего очень малс поглотительной способностью, на содержание обменных катионов гумуса основное влияние оказывают процессы передвижения растворов из верхних почвенных слоев (Скрынникова 1959). Летние осадки в лесах этой части зоны проникают только в верхнюю 10-< толщу (Васильев, 1959), более глубокое промачивание наблюдает редко, ему препятствуют испарение и транспирация. Глубина про мачивания не является "случайной" величиной, так как кроной э; фикатора осуществляется значительное перераспределение осадкс поэтому зоны либо с очень низким, либо наоборот, с высоким со-

держанием элементов (участки промачивания) в гор.А2 сформированы в соответствии с парцеллярным строением.

Исследования 1995г показали, что после гибели спелого дерева, если не происходит нарушений почвенного покрова (вывала), структура пространственного распределения самых динамичных свойств в тессере (содержание катионов и гумуса), в течение 3-4 лет не претерпевает каких-либо коренных изменений (статистически достоверных).

Информационно-логический анализ. Почва в полной мере отражает особенности функционирования и строения естественных лесных БГЦ в целом, для которых типичны вероятностные связи между его компонентами при высоком уровне различных "помех" (педо-турбационных нарушений, пожаров и т.п.). Для лесных почв характерны полиморфизм (Строганова и др., 1989), сильное варьирование основных свойств и вероятностный характер их изменения в пространстве и времени (Козловский, Горячкин, 1996). Выявить и оценить сигналы от различных источников можно только применяя специальные методы информационно-логического анализа.

Величина связи двух параметров Т(А/В)б11т (т.е. количество информации от явления к свойству) зависит от величин неопределенностей составляющих явлений, поэтому применяется безразмерный нормированный коэффициент эффективности передачи информации. Он изменяется от О (связи нет) до Г(полная связь). Ведущим среди всех факторов будет тот, у которого К наибольший. Подробно техническая сторона этого метода в применении к биокосным телам описана у Рожкова (1989).

Информационно-логический анализ используется в работе для оценки связи между некоторыми биогеоценотическими параметрам (содержанием обменных Са, М.£, А1, Н, гумуса, рН, запасами подстилки и др.) и факторами возраста парцеллы (длительности влияния фитокомпонента) и ее микрозональной структуры

Таблица 2. Оценка связи между некоторыми свойствами почв биогеоценотическими параметрами.

Участок 1 (92 кв).

Возраст Микрозона

а1а2 а2 а1а2 а2

Т.бит к(а/в) Т,бит к(а/в) Т,бит к(а/в) т,бит к(а/в;

Са 0,453 0,169 0,542 0,205 0,251 0,158 0,138 0,087

м£ 0,693 0,258 0,630 0,239 0,318 0,201 0,098 0,062

н 0,476 0,178 0,369 0,140 0,188 0,119 0,195 0,123

а1 0,911 0,340 0,497 0,189 0,271 0,171 0,250 0,158

Сумма 0,799 0,298 0,601 0,228 0,153 0,097 0,256 0,162

С% 0,822 0,305 0,709 0,271 0,131 0,083 0,239 0,151

рН 0,544 0,203 0,761 0,291 0,208 0,132 0,327 0,207

Са% 0,548 0,205 0,572 0,217 0,311 0,197 0,203 0,128

Мд% 0,488 0,182 0,672 0,255 0,272 0,172 0,205 0,129

Н% 0,597 0,223 0,575 0,218 0,336 0,213 0,057 0,036

а1% 0,568 0,212 0,476 0,180 0,316 0,200 0,248 0,157

Мощ(А1А2) 0,345 0,140 0,128 0,081

рН(под) 0,774 0,292 0,306 0,196

Запасы 0,615 0,245 0,404 0,256

Мощ.под 0,457 0,182 0,457 0,290

Таблица 2 (продолжение)

Участок 3 (78 кв).

Возраст Микрозона

А1А2 А2 А1А2 А2

Т,бит К(А/В) Т,бит К(А/В) Т,бит К(А/В) Т,бит К(А/В)

Са 0,994 0,354 0,808 0,288 0,109 0,069 0,196 0,124

0,812 0,289 0,574 0,204 0,266 0,168 0,093 0,059

Н 0,671 0,239 0,311 0,110 0,086 0,054 0,039 0,025

А1 0,671 0,239 0,718 0,255 0,582 0,367 0,044 0,028

Сумма 0,829 0,295 0,484 0,172 0,142 0,090 0,061 0,039

С% 0,922 0,327 0,897 0,319 0,148 0,094 0,062 0,039

рН 0,755 0,269 0,719 0,256 0,150 0,095 0,158 0,100

Са% 1,090 0,388 0,804 0,286 0,137 0,086 0,043 0,027

0,466 0,166 0,358 0,127 0,101 0,063 0,083 0,052

н% 0,674 0,240 0,528 0,188 0,071 0,044 0,105 0,066

А1% 0,564 0,201 0,824 0,293 0,113 0,071 0,141 0,089

Мг>щ(А1А2) 0,743 0,265 0,107 0,067

рН(под) 0,733 0,259 0,090 0,057

Запасы 0,529 0,190 0,112 0,071

Мощлод 0,743 0,257 0,209 0,132

(фактор "места")- Результат обработки данных по участкам 1 и 3 свидетельствует о высокой степени связи БГЦ параметров как с фактором возраста, так и с фактором "места" (Таб. 2). Почти во всех случаях меньше всего связь абсолютного содержания Н с факторами места и возраста. Для других обменных катионов меняется как абсолютная величина связи, так и положение в ряду.

Сравнение коэффициентов связи по горизонтам показывает : уменьшение в гор.А2 фактически для всех свойств. Уменьшение связи при переходе от верхнего горизонта к нижнему по сути отр жает снижение воздействия древесной породы на выбранные покг затели (содержание гумуса, обменных катионов и т.п.) с глубино! На первом участке исключение (с глубиной увеличиваются) соста ляют коэффициенты связи относительного содержания А1 ( "возраст" и "микрозона"), абсолютного содержания А1 ( "возраст") и абсолютного содержания Са ( "микрозона"). Для второго участка коэффициенты связи абсолютного и относительного содержания ("возраст"), относительного содержания lAg ("возраст") и рН ("в раст", "микрозона").

Связь БГЦ параметров с фактором "микрозоны" меньше, чe^ фактором возраста парцеллы, при этом в большинстве случаев ко эффициенты связи "свойство - микрозона парцеллы" уменьшаютс: гор.А2 более резко, чем коэффициенты связи "свойство- возраст парцеллы". Для первого участка только для содержания А1 в гор.А1А2 отмечается бо'лылая зависимость от структуры парцелл чем от ее возраста. Для второго участка- только для запасов подстилки и ее мощности.

Очевидно, это имеет следующие причины: эдификатор созда вокруг себя фитогенное поле влияния, со своей особой структуре зависящей от строения парцеллы. Площадь влияния ограничивае-границей проекции кроны. По мере увеличения возраста парцелл! вплоть до определенного периода идет постоянное развитие и пе стройка структуры полога. Микрозоны все время меняют свое по жение- на уже сформированную и "записанную" схему анизотрог

ности свойств постоянно накладываются новые "современные" изменения. По сути только приствольная зона, из-за постоянства положения, в полной мере отражает весь период воздействия эдифи-катора (как по длительности, так и из-за непрерывности непосредственного действия).

Очевидно, что в течении всего периода развития парцеллы связь свойств почв и микрозональной структуры и не может быть больше, чем связь с возрастом. На трендовые, возрастные изменения, затрагивающие оба горизонта, накладывается пространственная неоднородность, связанная со структурой парцеллы и успевающая изменить в основном только верхнюю часть профиля. Кроме того, в основном в гор.А1А2 проявляются различные "шумы", например действие растительного покрова, которое может иметь разную направленность влияния. Именно поэтому коэффициенты связи свойств почв с возрастом уменьшаются в гор.А2 не так резко, как коэффициенты связи с микрозональной структурой. Воздействие

Таб. 3

Оценка связи содержания гумуса и величины рН в зависимости от факторов возраста и микрозональной структуры парцеллы

(ЗОО-лет). Пробная площадь I (92 кв.)

Микрозона (300 лет) Возраст

А1А2 А2 А1А2 А2

Т,бит К(А/В) Т,бит К(А/В) Т,бит К(А/В) Т,бит К(А/В)

с% 0,439 0,279 0,254 0,161 0,822 0,305 0,709 0,271

рН 0,272 0,173 0,253 0,160 0,544 0,203 0,761 0,291

древесной породы на процесс почвообразования в парцелле в цел< имеет одно направление и действует постоянно, а пространственн неоднородность в пределах тессеры во многом определяется случг ными причинами.

Только при достижении зрелости эдификатора система внутр парцеллярной анизотропности стабилизируется, приобретает свой окончательный, "предельный" вид. Это предположение хорошо по тверждается увеличением коэффициентов связи между содержан» ем гумуса и рН и микрозональной структурой 300-летней парцелл (92 кв.). Их значение приближается к величинам связи этих же почвенных свойств с фактором возраста (табл. 3).

ВЫВОДЫ

1).Свойства верхних горизонтов почвы в пределах парцелл обладг ют значительной изменчивостью. Мощность горизонтов носит пределах тессер случайный характер. Реальное ее соответствие структуре парцелл возможно только в исключительных случаях (при максимальном по продолжительности воздействии эдифик; тора). Основное влияние на внутрипарцеллярное варьирование менных катионов, рН, гумуса и запасов подстилки оказывает э^ фикатор парцеллы. Варьирование свойств почв по микрозонам меньше, чем по тессере в целом.

2).Влияние древесной растительности, как более сильное и продс жительное затрагивает оба горизонта- А1А2 и А2, травяная рас тельность воздействует только на свойства верхнего горизонта в пределах тессер способствует возникновению неоднородное™ стохастического характера.

3).Установлена связь анизотропности почв в тессере с микрозональной структурой парцелл. Система пространственного распределения свойств меняется с возрастом, ее стабилизация наступает только в спелых парцеллах. Из-за развития кроны организатора парцеллы только приствольная зона не меняет своего положения и в наибольшей степени отражает всю продолжительность влияния эдификатора. На свойства почв микрозон средней части проекции и границы оказывают сильное воздействие случайные факторы- геометрия кроны и влияние окружающих парцелл.

4).Установлено наличие связи между содержанием обменных катионов, гумуса, рН, запасов подстилки и возрастом отдельных парцелл для одного типа леса. Наиболее сильно меняются с возрастом содержание гумуса, обменного А1 и сумма катионов. Их содержание минимально в почвах жердняков, максимально в зрелых парцеллах. Содержание элементов в тессерах молодняка сильно варьирует, так как контролируется в основном палингенетически-ми признаками, а также наличием и степенью участия в древостое мелколиственных пород.

5) .По содержанию гумуса и суммы обменных катионов почвы зрелых парцелл разных участков оказались ближе между собой, чем разновозрастные парцеллы одних и тех же участков. Предельные максимумы в содержании гумуса и суммы обменных катионов не превышают соответственно 4% и 8мг.экв/100гр. Предельная мощность гор. А1А2 в приствольной части 300-летней тессеры не превышает 5-7 см.

6).Определение степени воздействия факторов возраста и микрозональной структуры парцеллы при помощи методов информацион-

ного анализа выявило, что связь содержания обменных катионо] рН, гумуса, запасов подстилки с фактором возраста больше.

7).После гибели спелого дерева, если не происходит вывала, сист< ма пространственного распределения обменных катионов и гуму в тессере сохраняется в течение по крайней мере 3-4 лет.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Карташев Ф.В. Морфологические и химические свойства почв

300-летней еловой парцеллы//Международная конференция студентов и аспирантов по фундаменталььным наукам "Ломоносов-

96". Тезисы докладов. Москва, 1996, С.Ъ^.

2. Карташев Ф.В. Изменение некоторых свойств почв в возрастно

ряду ельников. Вестн. Моск. Ун-та. сер. 17. Почвоведение.

199$. ¿'Я Р-ё^лТгс.) .

3. Карташев Ф.В., Чесноков C.B. Особенности микрозонального

строения 300-летней еловой парцеллы. Географическая Вестник. I

СЛРъЯ ^Гу

печати.