Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЯКУТИИ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЯКУТИИ"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК , ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. вГвГдОКУЧАЕВА

На правах рукописи УДК 634.0.114:634.0.5 (571Лв)

ЩЕПАЩЕНКО Дмитрий Геннадьевич

ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНАЯ .ОЦЕНКА ПОЧВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЯКУТИИ

(Специальность 03.00,27 — почвоведение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва — ) 993

Работа выполнена в Почвенном институте имени В. В.Докучаева.

Научные руководители —доктор с.-х наук, профессор

Рожков В. А.,

кандидат с.-х паук Наумов Е, М.

Научный консультант —кандидат с.-х наук, доцент

Зеликов В. Д.

Официальные оппоненты — доктор с.-х наук, член корр.

РЛЕН, профессор Соколов И. А., доктор биологических паук, профессор Карпачевский Л. О,

Ведущая организация —Центр по экологии и продуктивности лесов РАН,

Защита состоится «

1993 г. в 10 часов

на заседании специализированного совета К 020.25.01 при Почвенном институте имени В, В, Докучаева по адресу: 109017 Москва, Ж-17 Пыжевский пер. 7.

С диссертацией: можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В. В. Докучаева.

Отзывы на автореферат В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ, ЗАВЕРЕННЫЕ ПЕЧАТЬЮ, просим направлять по адресу: 109017, Москва, Ж-17 Пыжевский пер, 7, Почвенный институт им. В,В. Докучаева. Ученому секретарю специализированного совета.

Автореферат разослан « -^Г» . . . . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совету доктор сельскохозяйственных наук М. С. СИМАКО?.'А

Поди, в неч. 28 04 93 г.__Объем 1 п. л. Зак. 282 _ Тир.

Типография МГУ Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ 5

Актуальность тема. Объектом настоящих исследований являются притуидроаые Сор-эалънъ» леса и ■ почвы Северо-Восточной Якутки. Данный регион является малоизученным. Кроне того он привлекает к себ? большое внимание аснявн с проблемой глобального потепленил. С одной стороны в высоких широтах ожидается максимальное изменение климата, а с другой - лесныег экосистемы, находяззгеся в экстремальных условиям, в первую очередь ре-агируш на хибы? изменения окруласдак среды.

Всвпаи с эт:« возникает необходимость белее детального изучения взаимосвязи леса к почв с условиями среды, зафиксировать текущее состояние биогеоценозов и тем самым создать баау для мониторинга и прогноза развития бореальних лесов.

Цели и задачи исследовании. Главной целью нашей работ является лесорастигельная оценка почв полигонов для мониторинга бореальных лесок, а также создание экспертной системы, описывающей состояние и динамюф лиственничных насаждений в различных почвенных условиях. Для достижения этой цели необходимо : было решить следующие задачи:

1. Отпгсать основные типы почв, условии местообитания, л»-' митирувщие факторы роста лесных насаждений.

, 2. Изучить взаимосвязь почвенных условий и растительности.

3. Выделить свойства почв,коррелируюорю с продуктивность® лесных' биогеоценозов и являндося доступным* дм мониторинга.

4. Совдать фактографическую и картогра}>ичвснух> баем данных по почвам и лесной растительности.

5. Построить модели развития лесных насаждений по почвам.

6. Создать экспертную систему, описывающую состояние и динамику лесов в различных почвенных условиях.

Научная_новиана работы состоит в том, что на территории Севесо-Восточной Якутии впервые были проведены комплексны» исследования с целью получения исходных данных и выбора показателей (почвенных к лееоводственных) для мониторинга бореальних лесов, -а'также разработана экспертная система "ЕьгтантаА", повводящая . оценить лесорастительные условия данной территории, прогнозировать динамику роста лесних насаждений в естественных условиях, при вездеиствил пожаров к при глобальной за* мене мл 1 климате.

_

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сег.ьско;^. ачадомии

- г -

Эашищрешэ положения. Защите подлежит лесорастительная оценка почв малоизученного региона Северо-Восточной Якутки, а тахдб экспертная система, прогнозирующая динамику лиственничных лесов в раэличнш: природных условиях.

Практическая значимость. Заложены полигоны для мониторинга боре альта лесов Северо-Восточной Яку«ш, собран комплексный материал по оценке лес срастите ль кых условий, разработана экспертная система, обобщающая знания о росте лиственницу в различных почвенных условиях данного региона и позволявшая прогногировать состояние насажден™ в естественных условиях, а также при воздействии на них пожаров и изменения климата.

Апробация и публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей, полевые материалы и аналитические данные вошли в три отчета Почвенного института имени В.В.Докучаева и ВНИЦ по лесным ресурсам. Они бшш доложены на научных конференция* ъ Московском лесотехническом институте, в Марийском политехнической институте к в Беларусском научно-исследовательском институте лесного ктйства.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит иэ »ведения, четырех глав, выводов, рекомендаций « приложения. Она изложена на 142 машинописны! страницах, имеет 15 таблиц, 3d рисунков. Список литературы содержит около 200 наименований.

СОДЕР1АНЙЕ РАБОТЫ l.Jt&c н почвы в условиях глобальных изменений.

В первой главе приведен подробный аналитический обзор литературных источников со научаемой теме, который свидетельствует о той, что проблеме изучения взаимодействия леса и почвы уделялось большое внимание (Рудэкий,1898; Крсденер,191б; Коро-вов,1931; Зокк.1956; Благоведов,1859; Колчанов, I960; Ремиэов, Погребняк,1965; Соболев,1363; Зеликов,1970; Роде, Смирной, 1973; Чертов,1974; Карпачевский, 1981; Viereck, 1970; Оугпезз, 1982; Van Cleve, 1990 и др.). Однако в районе иашос исследований таких работ проводилось 'сравнительно мало. ■

Рост лиственничных лесов на мералотных почвах изучали В.Й.Сукачев (1312), Ф.А.Бухштейн (1922), Р.Й.АбОлия (1926),

- а -

С.Н.Нидригайлов (1927), Б.Г.Городкоэ {1930), А.И.Утюш (1991), Епифанов (1966); Данные о влиянии пониженных температур на физиологические процессы в растениях имеются в работах В.Я.Дада-кина (1958). Гвдротерьсмэсгаот режим почэ изучали В.Г. Зольников (1962), Д.И. Шашко (1961), Л.Г. Едовская (1966).

tie посредственно в Северо-Восточной Якутий детальное описание лесов и влияние на них пожаров изучено л.К. Поздняковш (1961) и И.П. Щербаковым (1975). Почвы региона описаны в работа* Л.Г. Еяовской (1969,1979), E.U. Наумова (1973,1974).

В ближайшие десятилетия, по данным Ц.И.Будыко (1980), H.A. Ясманова (1985) и др. ожидается глобальное повышение температуры на отдельных участках планеты на 1.5-4.5° С.

Наибольшее повышение температуры произойдет в высоких широтах, в воне распространения бореалъных лесов. В связи с этим возникает необходимость изучения этого процесса и влклаие быстро ыенящихсл климатических условкй на экосистемы для выработки стратегии поведения в данной ситуации.

В соответствии с учением В.В. Докучаева, почва является отражении факторов почвообразования. В связи с этим можно предположить, что при Глобальном изменении климата изменятся я почвы. Различные свойства почв требуют разного времени для достижения равновесия с факторами среды, т.е. он» обладают различным "характерным временем" (Соколов, Таргулъян, 1978). При оценке почвенник условий для целей мониторинга бореааыыг лесов необходимо учитывать закономерности и скорость изменения почвенных свойств, что позволит прогнозировать направлен!» основных почвообраэующих процессов, а та*де возможные сукцессии биоценозов в новых условиях глобального намекеmw климата.

■ г. Характеристика объектов, задачи и методы исследований

. Научаемая территория охватывает- бассейны двух крупных рек: Яны и Индигирка, расположенные в северо-восточной Якутии." Она являетгп слоялъм геологическим образованием с пестрым составом горных: перед; Здесь присутствуют отложения всех систем, но - преобладает осадочные породы верхнего палеозоя и мезозоя. :: ' '

Гель»5 Северо-Вссточной- Якутии характеризуется; сочетанием ; ■ высокзйс;:"хребтов и плоскогорий с низменностями. Основную часть

территории занимают хребет Черского к Ыоыскне гори. Восточнее лх расположены Иадягирская низк-эиноеть и Адаэейскйэ плоско™ горье. Полигон« закладывались в предгорных районах и представляют собой сочетание отдельных солок (высотой 300-600 и), плоскогорий, долин рек и междуречных высоложенных пространств.

Северо-восточная часть Якутии характеризуется резко континентальным климатом. Сумма положительных температур га вегетационный период колеблется от 400 до 1000 градусов. Среднегодовое 1 количество осадков колеблется от 142 ш до 264 мм. Повсеместно распространена вечная мерзлота.

Сложный горный рельеф северо-востока Якутии обуславливает хорооо выраженную вертикальную поясность в распределении растительности. Здесь выделяется 3 пояса: лесной, горно-тундровый и пояс горные арктических пустынь. Лесной пояс занимает шишнэ части горных склонов, господствующей древесной породой является лиственница даурская. Иэ других пород встречается белая береза, тополь, чоэения, реже - осина. В подлеске растут береза тощая и Шаддендорфа, ивы, ольховник. 2 напочвенной покрове обильно представлены кустарнички, зеленые ыхи к лишайник».

Горные тундры в основной лишайниковые. Травяно-кустарнич-кпвая растительность развита слабь. В сырых местах встречаются пушициевые и ерниково-пушициевые кочкарники. На горных склонах иногда встречается степные участки. Они занимают небольшие цлощздн, в основном на пжных склонах сопок, и вкраплены среди лиственничного леса и болотистых луг св. Растительность степных участков представлена многолетний« степными злаками, осечками, разнотравьем и бобовыми. Иэ кустарничков встречаются спирея средняя, шиповник, астрагал кустараичковый, кизильник черноплодный и боярышник даурский.

Почвенный покров Северо-Восточной Якутии сравнительно разнообразный. На выволоченных элементах релье {а, где создаются [юлугидроморфные и гидроморфоде условия на небольшой глубине а пределах почье^<юго профиля присутствует вечная мерзлота. Она в значительной мере определяет течение почвенных процессов. Активно идущее криогенное перемешивание и близкое залегание льдистого водоупера препятствует, дифференциации почвенного профиля. Перечисленные процессы приводят к образованию криозе-мов (Е.Ы.Наумов, 1073; Соколов, 1380; Быстрякоа, 1082; Ши-■ов,Соколов, 1980). Характерно развитие мерзлотного трещи-

но-бугорков зтог о кикрорельефа и в связи с этим сочетание генетической пары почвенных профилей: на бугорка н в мерзлотной трепане. По'шц кароктеркауются отсутствием вьзюса ила и ансви-алъпо-ид-шэиального перераспределения валовых и щавелевокислых растаор15йл: форм SIO2 'и R2C3. кислей реакцией (табл.), поточностью гумуса к проглтакисстью ум всегс с по второй его надмерэлатной аккумуляцией.

Пракгкчзскн есь> иркоаенц jm г ¡-тсуг.-;; п i-c г t;e тмгаотропяы сес-ной к а кзчадо лета, у икагнх ;:э ник tiikcотрог:soctl над«орз-.101'rup;!3CiLTCü еокрокдетск ь те-IOÍUI»; sce гп сезо-

на. Кроме т;:;:;:чпего :íp;:;:£ei.¡a распространены та1-:»» ^юмш rxcCiijTiíí с г,иралек;.!!л< огдссниг-!« гор;;гонта ЕС; кр;:огеш; терфя-mu;тыс при мощности гсригснта G-15 см; :т кргзээ-

iíj тоpíя¡t¡te*го-перегj:ои-э ( у которой rcpü?Gít? Лт-гг

¡;або.".ыш м сод ости. Ibtf.j пр;:зодк?ся oa;ícaiis:e tkiíwhijx р?.-регсэ КР позема.

Раароз 20-91 А. ?.08.91. Левобережье р.Бытантай в среднем течении. Л pe su йя терраса. Листая г бруешгмо-багульнщезао-ли-щщикшзрээеленомопийл!, полпота 0.3, Va класс бонитета. Трещине-бугорков атый микрорельеф. Трещины на расстоянии 1-1.5 к, перепад высот между трещиной и бугорком составляет 10-30 см.

Бугорок:

Да 0-3 Слаборазломавшаяся лесная подстилка.

, BCt Э-22 Серый, легкосуглинистый, творожистая структура, свежий, корни растений, переход ясный.

ВСг 22-38 Серый, легкосуглинистый, структура не выражена, влажный, тиксотропный, корни растений.

Глубже 30 Мерзлый горизонт, насыщен кристаликами и мелкими (длина около 5 им,.ширина около 1 им) жилами льда.

■ Почва - крноз&м легкосуглинистый

Разрез 20-91'Б. Там же. Иерзлотная треиина.

Аот 0-12 Оторфованная лесная,подстилка.

ЕС 12-18 то же, что и на бугорке.

- Глубже 18 Иерэлота о более, крупными жилами, чем на Оугор-

V.V ": ■ ке. :' • . • ■■'*"■■'.

■, Почва криоэем торфянистый легкосугдниисмй .

- в -

При ухудшении дренирована ости и переводе к гидроиорфяш условиям & криоаемах сначала раэещзавтся глеевые процессы, а ватем происходит смена их ua торфянисто*глеевые почвы.

На склонах холмов "теплой" экспозиции а автоморфнызс условиях вечная шрвдота налагает значительно глуйка и становится нельдисто« или маложь диетой, ьермводка и признаки оглеенга отсутствуют. В связи с аридностьо климата в этих условиях прэ-ойхадаст метаморфические процессы, приводят» к накоплению же-лева и илистых частиц в верхней части профиля. Развиваются палевые криоаридные насыпанные почвы (Наумов, 1972). Реакция профиля кислая, книгу - слабокислая; гюглшцаший комплекс насыщая основаниями. Содержание гумуса високос, он пропитывает профиль. Данные валового анализа и вытяжки Таима указывают на отсутствие вдавиалыю-иллювиального перераспределение веществ. Отпечена аккумуляция оодвюишх RgOs, особенно желева я верхнем гориаонте (табл.). Вше приводится описание типичного профиля палевой почвы.

Раереэ 1D-91. 25 км к юго-эападу от п.Верхоянск, Вераина пологого холма. Листаяг Срусштс^ лишайниковый, полнота 0.4, V класс бонитета.

До 0-1 Спад л>ютвешшцы, лишайшиов, шикви.

Ai (ТВ) 1-2 Темно-серый грубогуыускый, структура непроч-. ная комковатая, сутасчшшш, рыхлый, свежий, много корней, мелкий щебень сланцев 101, переход ясный.

Bju 2-11 Красновато-Сурый, непрочно-комковатый, супесчаный, рыхлый, свежий, много корней, щебень IOS, темно-бурые корочки на щебне, переход ясный.

B¡ju 11-34 Красновато-желтовато-бурый, структура выражена хуже, легко-суглинистый, свежий, корни, щвСнистость горизонта S0-90Z, корочки, переход постепенный.

ВС 34-80 Келтовато-серый, щабнистостъ превыиает 901, мелковем (легкий суглинок) н мелкий вебень покрывает тонким сдоем крупный и средний щебень, влажный, отдельные корни.

Глубже . 80 Льдистая мерзлота.

Почва - палевая супесчаная на сланцах.

Экологического нишу »а переходе от крио&емов к годешм почвам занимают палево- криоэемы. Это средние по теплообеспе-ченности и дренированноети условия местообитания {склоны холмов, супесчаные или каменистые почвы), профиль этих почв содержит горизонт В (АВ), близкий к аналогичному горизонту палевых почв и горизонт ВС нриоеемов (табл.). Ниже приводится типичный профиль.

Разрез 1-91. 25 км к юго-западу от Л.Верхоянск, берег оа.Дабдарн. Ошый пологий склон холма. Листвяг бруснично-ба-гульниково-зеленомошный, полнота 0.4, бонитет V.

До 0-2 Лесная подстилка.

. АВ 2-7(10) Коричневато-палевый, супесчаный, комковато-..

норовистый, иного корней, рыхлый, свежий, переход постепенный.

Вм 7(10)-33 Буровато-серый, супесчаный, ореховато-ь.ро-шистый много корней, уплотнен, свежий, переход постепенный.

ВС 33-80 Серый с темно-серыми стальными и буроватыми пятнами, супесчаный, структура не выражена, уплотнен, свежий, в нижней части влажный, корни, переход ясный.

Глубже 80 Мерзлота насыщенная мелкими жилами льда.

Палево-криозем супесчаный.

Широко представлены комплексы криоэемов и палево-криове-мов. Так полигоне Дланщ (среднее течение р.Яны) при развитом трещино-бугорковзтом микрорельефе на бугорках был описан палево-криозем (Ао-АВ-ВС), а в трещинах - криозем (Ао-ВС).

На склонах юлной экспозиции встречаются безлесные участки со стенной растительность». В этих условиях преобладает процессы накопления гумуса, приводящие к образовании таемно-сте'п-' ных почв, ■■ .

■Для уточнения морфологических понятий, используемых при ■описант. лъдистости мерзлотных горизонтов, была определена их влажность. В супесчаных горизонтах, обычно насыщенных мелкими кристаликаш льда, • влажность составляет 33.7 12.вХ; в ш легкосуглинистых,. с ме^ки).« хилзии льда, содержится 35.7 ±2.71 воды; в легкосуглкнпстых ; горизонтах о крупными жилами льда . влачность достигает 57.4; ¿5.9*; . . . ''-ч ■

- а -

Таблице. Ревультаты химического анализа почв

Г--1-1-т—:-1-1-:-1--:-1

1 Го-1Глу- 1 Гу- 1 рН | | Обманные I Fe^Oa.S not

( ри-|бкна,f цус,|—-|-Н й | Са2+|Мг2<-|--т-1

| вон?) см 1 I u;20 IKC1 i-ь-1-1 Дне к-1 Тамцу!

| | | II I ыг-зкв/lOü г |сону | |

1—Н-1-1-1-1--т--т-1"-Н—I

| Р.20-91. Криозем супесчаный глееватый |

|Ао |0-2| - |5.7в|4.97| - | - ¡- ¡ - [ - |

|ВС ] 6-16| 3.591 Б.4513.97| 8.571 5.17)1.161 2.681 1.20) |8Cfe |22-32| 1.29|6.82|б.80| 1.31.1 4.21|0.89 ( 2.75| 0.74) 1 Р.6-90. Криозем торфянистый глееватый легкоеуглиннстый| )Аот 1 в| - |5.2i|4.51| - 1 - I - t - I - t IT I 7-13f - 16.6214.80) - I J - I - I - I |AT-?|13-18| 3.01|S.61|4.38| 7.64) 8.46|1.74( - | - i IВС? 130-401 4.B2I5.86t4.75| 7.92(12.2611.851 - | - t I P.1-91. Палево-криозбм супесчаный 1 tAo t 0- 21 - |B.58|4.95| - | - | - ( - | - ) (AB I 2- at 3.93|4.92|3.65|12.86| 4.17|1.66| 2.86| 1,041 }Вм I1S-341 0.67|6.49|5.16| 1.4 1 4.26|1.89| 2,97t 0.36j IEC |52-62| Q.45[7.32|6.3S| 0.5 | 4.87|1.95| 2.691 0.27| I P.10-91- Палевая супесчаная на сланцах ■ I I АО I О- 1| - |5.46|4.55| - | - | -.1 -1 |T8 i 1- 2| - |б.02|4.09|52.2 |14.87|5.69| 4.93| 1-42Í |8iM I 4- 9{10.94|4.56|3.44|22.0в| 6.82|3.84| 7.02¡ 1.09| |&£M I15-301 1.23|6.66|3l92| 7,261 7.28)5.591 б.80| 0.77) (ВС |50-60| 1.1в|6.52|4.85) 3.06111.60)6.98) 6.141 0.71) : ■ 1__;_' ■ ■_i_г | |_i

Изучение лесных насаждении проводилось - методом закладки пробных пловддей на участках контрастных по лесорастительным условиям, возрасту насаждении. На пробных шюиадях отбирались модельные деревья для анализа хода роста. При.изучении почв закладывались полнопрофильные разрезы. Лабораторные анализы отобранных образцов проводились стандартными методами (Аркнуш-кина, -19170; Вадшина, Корчагина; 1973). Валовый (силикатный) анализ почв проведен рентгенофлуоресцентним энергодисперсионным методом на анализаторе модели ТЕФА-6111 (Большаков, Сви-шев, 1980). ......

Результаты, подученные в ходе палевых работ и лаборатор-

- в -

них анализов введены и хранятся в реляционно* вам дамп, , обеспечивающей удобство хранения и представления информации. Картографическая информация, подученная при картировании полигонов, дешифрирования аз рофотос нимков и ив опубликованных источников введена и хранится в геоинформационной системе ЕРЯ7.

. . З.Лесорастительвая оценка почв Оеверо* Восточной Дути4

Испоенвуя данные обмера модельных деревьев, вами был построен макет хода роста лиственницы по почвам. На рисунке 1 приведены кривые ее хода роста на 11 почленных разностях. Они свидетельствуют о том» что лесорастителыше свойства этих шю варьируют очень сильно. На палевых, палево-криоэемах и аллювиальных почвах лиственница к 100 годам достигает 12-14 метров,. в то время как на фрагментарных подбурах и торфянистых почвах на сланцах ее высота к этому возрасту составляет всего 4-5 ы.

Причиной столь сильного варьирования высоты модельных деревьев на равных почвах являются их свойства. Наиболее тесвая корреляция продуктивности насаждения наблюдается с механическим составом, рк, насыщенностью основаниями, а также о мощностью органогенного горизонта и глубиной эяпегаяия многолетней мерзлоты. В целях типизации лесорастителышх условий была проведена группировка почв относительно хода роста лиственяи- • №. На приведенных рисунках 1 и 2 можно выделить четыре группы кривых на уровне сходства 81Х.

В верьую группы вопли криоэеод на в «положенных элементах рельефа (1,2,3) и торфянисто-гдеевые низинные почвы (10). Замедленный рост лиственницы здесь объясняется низкой тешюобес-. печениосты» и часто избыточным увлажнением. В эту хе группу , : ■■ кривых попадает.ход роста лиственницы на примитивной Вдбнистой г.очве (7), что вероятно связано с ограниченностью корнеобитае-мого слоя. ■ ' ■ \ Ч

' Вторую группу кривых представляет , примитивные', цебнисш» (1Э),'к^иогемы (18) и торфяные почвы на сланцах (17). Они рас- ■ ■■."-у полагаются на склонах холод;«« экспозиции, что во многом опре-' деляет медленный рост: насаждений. ■ ; '■....'

Третью группу ".составляют палевые легкосуглинистые почвы . ■;'■ клмм* склонов ссшк (0) й аз.жвяальнкми связанопесчэные почвы речных пойм (5). Б этих условиях гкственннчные насаждения име-

а

1-криозем 'лвгкосуглиикстмй; 2-криовем торфянистый лег-косугливнетый; З-криоэем торфянисто-перегнойный легкосугли-ялстый; 5-аллювиальная свяэанопесчаяая; в-палевая легкосугли-ннстая на сланцах; 7-примитивная щэбнистая теплых склонов; 10-торфа нисто-глоовая низинная; 18-палево-криозем легкосугли-вистый; 17-торфянистая на сланцах; 18-криозем легкосуглинистьгё в& сланцах; 19-примитиваая щебнистая холодных склонов.

Рис.1. Макет хода роста лиственницы по почвам

от сравнительно высокую полноту и максимальный запас 'древесины. Павево-криоземы легкое у?-линяете и'супесчаные (18) представляет собой переход от палевых почв к криоэемам (склоны теплых экспозиций, бровка террас). Аналогичное положение они занимает и по ходу роста насаждений. Необходимо также отметить что ход'роста лиственницы на наиболее распространенном тиле почв - криоземе расположен гораздо ближе к холодной группе (уровень сходства 72Х), чей к теплой .(29%).

Сходство,! 99

90 ■ 81 72 64

55 -

46

37

20

20

2

t

Почвы

3

I

7

I

10 17 18 19

I l II

, i i 1 I I

' I '

I

в I I

1в

Рис.2. Дендрограммв сходства кривых хода роста лиственницы

Анализ хода роста модельных деревьев лиственницы на различных почвах свидетельствует о том, что почвенные условия оквяывают больюе влияние на состояние и рост насаждений. Однако в некоторых случаях это влияние кившируэтся местоположением почв относительно рельефа. В токе время в некоторых почвах различия в ходе роста лиственницы незначительны. В связи с атим для целей мониторинга лучше использовать не типы почв, а более комплексные показатели, отражающие все многообразие лв-сорастнтельных условий на каждом конкретном участке. Таким показателем может служить тип условий местопроизрастания (ТУМ).

В понятие "Тип условий местопроизрастания" мы вкладываем тот же смысл, который имели в виду Н.Л.Благовидов (1859) н O.P.Чертов (1874) при определении "типа местообитания", т.е. "участок лесной площади, . однородный по комплексу лесорасти-тельных условий, по характеру почвообразущих пород (механи/ ческий состав, карбонатноега и др.), рельефу и условиям дренажа".

Всего на обследуемой территории выделено 9 ТУИ (рис.3), по которым была проведена группировка пробных площадей и получены данные по сопряженности их с типами леса и почв, Нище Приводится характеристика ТУ11.

1. Пойма сложена аллювиальными песчано-галечниковыыи отложениями, органогенный горизонт выражен пятнами. Здесь в равной степени распространены ивняки и чоаеяюдо разнотравные.

И гор. 1: 20000 П берга. поверхности 1:5000 II берт, почб 1; 20

8

ВЫ 9

2 1

5г -

^хЛу / /-"-Г^тл;-..

• / N

/

\ < &/ номера ТУП

\ р ° {

Ч^ . » / ^ ~ лиственница

¿Р - чозения ,

- ибы

Рис. 3-Геоморфологический профиль и ТУМ кедроб ыи стланик

_; - поберхносшь земли

......... - ниж. гр. органогенного гор

--- - многолетняя мерзлота . ран-п - каменистость

- 13 - .

Напочвенный покров пятнами, приурочен к грушам деревьев и кустарников. Встречаются вика и астрагал.

2. На первой террасе почвы тате аллювиальные связано-песчаные, - но содержание гшйки заметно ниже (15±БХ) и она ,встречается на большей глубине, водопроницаемая мерзлота колеблется на глубине около 70 см, органогенный горизонт составляет 2-3 см.. Листвяг грутаиково-равнотраашй (70t) постепенно вытесняет чозенник разнотравный■ (30Z). В подлеске единично встречается кедровый стланик, смородина. Хивой напочвенный покров' пятнистый, представлен брусникой, грушанкой, лишайниками рода кладония, из шов наиболее распространен ритвдиум.

3. Доя высоких террас характерной почвой является криозем торфянистый легкосуглинистый. В этих условиях яаблвдается развитие мерзлотного трещнно-бугорковатого микрорельефа и в связи с этим генетической пары профилей: на бугорке » в1мерзлотной трещине. Почвы состоят из лесной подстилки мощности) 2-10 см и серого по цвету, не дифференцированного, иногда оглеенио-го, горизонта ВС легкосугл*чтстого по механическому составу. Льдистая мерзлота наблюдается с 30-40 см. Профиль в мерзлотной трещине состоит на органогенного горизонта мощностью 15-20 см, ниже залегает однородный горизонт ECq. Мерзлота начинается с 1S см. Высокие террасы более разнообразны со типам леса, однако -преобладают эеленомошники, V класса- бонитета, полнота 0.2-0.3. Подлесок редкий, состоит ив березы тощей. Кустаркич-KDBO-травянистый ярус хорошо развит. Обильно представлены голубика, багульник, брусника. Моховой покров, образован зелеными и влаголюбивыми мхами,в западинах микрорельефа - сфагновые мхи.

5п. На крутьпс склонах северной экспозиции распространены криоземы торфянистые и лодбуры фрагментарные на метаморфических сланцах с высокой (около 80%) каменистостью профиля/ Цопщость органогенного горизонта достигает 15-25 см. ' Мерзлота наблюдается на глубине 20-40 см. Древостой представлен редкостойной лиственницей \Гб бонитета с полнотой 0.2 и ниже. В подлеске встречаются ослабленные кедровый стланик, ольховник кустарниковый и береза тощая. В чгстарннчковад ярусе голубика и багульник. ■ Лишайниково-моховый покров сплошной, преобладают веленью мхи, в понижениях микрорельефа встречаются сфагнуш. Лишайники обильно представлены родом Cladortla.

Ss. На южных склонах формируются палевые почвы или пале-

во-криовеш легкооуглгаистие на сланцах. Оки значительно менее каменисты (28.4 ±4.41), чем почвы северных склонов. Мощность органогенного горизонта колеблется около' 4.Б см, мерзлота встречается в среднем на глубине 65 см. Для зтих условий характерны лиетвяги бруснично-лишайниковые, брусничные и брус-ннчно-вагульвиково-зелеиомошные IV-V классов бонитета с полнотой 0.4-0.8. В составе древостоя иногда встречается осине, береза плосколистная. В подлеске можжевельник, шиповник, смородина. Живой напочвенный покров представлен брусникой, зелеными мхами, лишайниками родов Кладония и Стереокаулон, встречаются полынь, вика, астрагал, камнеломка.

бЬг. Бровки террас и склонов'. Для этих условий характерны палевые фрагментарные, встречаются также криоземы и палево-криоаемы легкосуглинистые. Каменистость около Z5Z, мерзлота наблюдается на глубине в среднем 54. см. Бровки террас и склонов покрыты лиственничниками шикшево- лишайниковыми и бруснич-яо-багульниково-лишайниковыми. Бонитет древостоя на класс выше, чем на основной территории террас и плато. В подлеске пси являются шиповник и можжевельник.

6. На плато и пологих склонах в равной степени распространены криоземы типичные, торфянистые и торфянисто-перегнойные. Каменистость отсутствует или слабая (7.7 ±5.01), органогенный горизонт в среднем 7 см, шрэлота встречается на глубине 47 см. Характерно развитие мерзлотного трещино-бугорковато~ го микрорельефа. Насаждение представлено листвягом брусиич-но-багульниково-лишайниково-зеленомошньм и ерниково-зелеиомош-ным. Подлесок состоит из березы Мяддеадорфа, березы тощей, ив.

8. Бессточные верховые западины представлены' листвягом сфагновым, почва торфяно-болотная сфагновая. Мощность органогенного горизонта 30 см, мерзлота обнаруживается в пределах органогенного горизонта на глубине 25 см. ■ s

. fl. Межгорные и межтеррасные низинные понижения. предетав-лены осоковым болотом,' . по (фаям которого располагаются лесные участки с л::ственпичнгасамн ерниково-зеленомеютыми, багульнико-во-зеленомоЕнкми и осоксво-эеленомогошми. Преобладают торфя-но-Солотшб осоковые, )фиогемы торфяииссые и торфянисто-перег-■ ЯОЙ1Ш9. Камепкстость'практ^еска'отсутствует,' органогенный горизонт согта-ьллат окохо 14 см, мерзлота.- 41 см.

Приеденное еь^'л огшешше свадетельстьуют о том, что от

- 18 - .

одного типа условий местопроизрастания к другому мешштся почвенные условия, состав живого напочвенного покрова и состояние лесных насаждений. Эти изменения обусловлены главным образом различием в тепло- и влагообеспеченностн, что подтверждается закономерным расположением ТУМ в классификации перечисления (рис,4),

"1-Те-Тз

I I I

»2 «1--Из «1-«2-«з

1111111 ТУ« 6П 8,9 3,8 5Ьг 1 2 83

Рис.4. Классификация перечисления (градации температуры: Т1 - холодные условия. Те - средние, Тэ - теплые; градации влажности; и*- влажные, У£* средние, Из- сухие).

Наиболее сильно различается условия местообитания на крайних по увлажнение и теплообеспеченности элементах - северном и южной склонах. При переходе от северного склона к южному с улучшением теплового режима происходит более интенсивное выветривание горной породы и формируется более мощный почвенный профиль. Создается благоприятные условия для разложения органики, и ока не накапливается. Глубина залегания вечной мерзлоты выходит ва пределы почвенного профиля. Одновременно с этим улучшаются и лесорастительные условия. Кроме лиственницы в составе насаждений появляется осина и береза, продуктивность насаждений заметно увеличивается. Еще более существенные изменения происходят в подлеске и напочвенном покрове. Аналогичные изменения можно скидать и при потеплении климата. /

Выделенные типы условий местопроизрастания представляют собой комплексы определенных лесорастительных условий. Они могут быть дешифрированы на аэрофотоснимках и легко определены в процессе наземных полевых исследовании. Поэтому их рекомендуется использовать при мониторинге бореальных лесов.

- 1В -

4. Экспертная система "Бытантай" для прогноза динакики лесного покрова Северо-Восточной Якутии

Для оценки состояния лиственничных лесоа Севзро-Воеточкой Якутия, прогноза их изменений под воздействием различной сглы пожаров н в связи с ожидаемый поте плен ну и здшата, предлагается экспертная система "Бытантай".

В архитектуре системы можно выделить три блока: база данных, экспертная и гэоииформационная система. База данных . по пробным площадям, заложенным во время полевых работ, йкяочаег в себя описание рельефа, растительности и почв. Она предостав-' ляет возможность ввода и хранения данных, а также осуществления всевозможных выборок.

Подсистема прогнозирования динамики лесных насаждений представляет собой ординарнуп экспертную систему. Одной иа основных ее частей является база знаний, в которой в виде правил представлены енанкя о динамике лесного покрова в различных условиях среды и при внешнем воздействии. Эти знания Были получены частично в результате полевых работ 1990-92 гг.,частично ив консультаций со специалистами и из литературных источников. "

В качестве программного средства дли поддержки картографической базы был использован пакет ЕРР1.7, предоставленный Почвенному институту Информационным Центром Управления Землями штата Миннесоты США. Основные функции геоикформационной подсистемы заключаются во вводе карт в ЗЕЫ, визуализации их и раскраски по контурам, наложении нескольких карт и снятии с них информации. В лаборатории почвенной информатики Почвенного института имени В.В.Докучаева, при участии автора были введены климатические карты, карта рельефа, почв, растительности и некоторые другие карты Якутии в масштабе 1:8000000. Для полигона. Бытантай введены и хранятся в системе планы мезорельефа, почв и лесных насаждении в масштабе 1:10000. . V „

Управляющий блок объединяет все подсистемы в единое, це- . лое. Для соущгствленин прогноза динамики лесов на конкретном участке необходимы данные о "кюмате,1 'мавдо-. и:. '«еэорельефе., почвах данного участка. Используя эти данные, ; а также базу знаний, экспертная система прогнозирует изменен»» ' лесов." при". - заданных условиях развития :■ (естественные,различной силы пожары, различные направления изменения климата) на заданное число •

лет. Исходные данные об объекте экспертная система помет получать двуия путями; либо в диалоговом режиме, либо считывая с Iкарт, заранее введенных и хранящихся в ЭШ. Результатом работы экспертной системы являются таксационные показатели насаждения на прогнозируемый возраст. Эта информация может быть представлена также в картографическом виде.

тдя работы, системы требуется ЭШ типа IBM PC/AT VGA.

Выводы и предложения ■ _

1. С целью выявления связи роста лесных насаждений с экологическими условиями ' на трех полигонах изучено исходное состояние и получены количественные характеристики основных компонентов биогеоценозов, как основы для мониторинга бореалъ-ных лесов.

2. Подтверждено, что- разнообразие лесов и почв Северо-Восточной Якутии тесно связано с мезорельефом.Лучшими лесорастительным» свойствами обладают поймы рек с аллювиальными почвами и склоны теплых экспозиций с палевыми почвами, где лиственница может достигать норм III-IV бонитетов. Значительно хуже создаются лёсорастительные условия на выпололаиных элементах рельефа и склонах холодных экспозиций на криоземах и торфянисто-глеевых почвах. 1

3. В результате проведенных исследований высказаны предположения о возможных изменениях направления почвенных процес-

* сов, состава и продуктивности растительности при глобальных изменениях климата.

4. В качестве единицы мониторинга бореалышх лесов Северо-Восточной Якутии целесообразно использовать тип условий местопроизрастания (ТУЫ), который представляет собой комплекс лесорастительньк условий среды, а .также использование комплекса лесоводетвенных и почвенных показателей.

5. Разработана экспертная система "Бытаитай", позволяющая оценить лесорастителыше условия Северо-Восточной Якутии, прогнозировать развитие лесного покрова при автогенных условиях, пожарах различной интенсивности и в случае изменения климата.

- 18 -

Список работ опубликованных по теме диссертация:

1. Учет подроста в . насаждения* эксплуатационного фонда //Пробдеш организации хозяйства комплексны* предприятий. . Научные труды «ЯТИ.- Вып. 210.- K.i ЦЛТИ, 1039.- С. 3-14.

2. Концептуальная модель экспертной оценки пригодности почв для древесных пород //Тевисы докладов конференции молодых ученых западного отделения ВАСХНИД,- Гомель: ЕелНЮШС, 1990,0.8-10.

3. Концептуальная модель экспертной оценки пригодности почв для древесных пород //рациональное использование и воса-роиеводство лесных ресурсов. Научные труды 'ШТЙ.- Вып 223.-М.: ШЛИ, 1990.- С. 94-93.

4. К вопросу о прогнозировании влияния глобального изменения климата на лесные экосистемы //Совершенствование методов контроля лесопользования и состояние лесных экосистем. Научные ТРУДЫ 1ИТИ.- вып 244.7 к, ¡ ЮПИ, 1901.- С. 43-51.

5. Экспертная система прогноза динамики лесов северо-восточной Я^ггии /ЛТрдоенение математических методов и ЭШ в почвоведении, агрохимии и земледелии. Тезисы докл. Барнаул, 1002.-С.68.

6. Геоинформациовная система как основа мониторинга лесов и почв //Проблемы лесной Сиогеоценологии и методические основы га решения. Тезисы докл. Йовкар-Ола, 1993.-С.37.