Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И БИОГЕОХИМИЯ МЕЖГОРНЫХ КОТЛОВИН ТУВЫ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И БИОГЕОХИМИЯ МЕЖГОРНЫХ КОТЛОВИН ТУВЫ"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

КУРВАТСКАЯ Светлана Суруновна

УДК 631.4(571,52)

ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И БИОГЕОХИМИЯ МЕЖГОРНЫХ КОТЛОВИН ТУВЫ

Специальность 03. 00.27 — почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

МОСКВА 1990г.

Работа выполнена на кафедре географии почв факультета поч' воьедения Московского государственного университета им. М. В. Ломоносога.

Научный руководитель: член-корреспондент АН СССР, профессор Г. В. ДОБРОВОЛЬСКИЙ.

Официальные оппоненты: доктор географических наук Б. Л. АНДРОНИКОВ.

кандидат биологических наук

М. С. МАЛ ИНИН А.

Ведущее учреждение: Институт1 почвоведения и фотосинтеза АН СССР.

Защита состоится *_»_ 1990 г. в 15 час.,

30 мин. в ауд. М-2 факультета почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова на tac еда ни и Специализированного совета К. 053.05,16. Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 119899, ГСП, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый сосет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета ПОЧЕОГеДСННЯ МГУ.

Асто реферат разослан « » 1990 г.

Ученый секретарь специализированного сое сто

МОТУЗОВА Г. В.

Актуальность проблемы. Исследования последних лет показали, что в межгорных котловинах Тянь-Шаня, Алтая, Саян и других горных систем действуют провинциальные закономерности, которые, «вкладываясь на проявление широтной зональности и вертикальной поясности,

втих котловин, в частности, определяют в значительной мере специфику их почвенного покрова. ■ ■ .

Межгорные котловины представляют собой сложные образования, в которых вертикальный градиент температур и внутрикотловинная атмосферная циркуляция, перераспределяющая влагу, формируют ясно выраженную зональность не только на горных окаймлениях, но и на дне котловин. При этом смена почвенных зон происходит очень сжато, на близком расстоянии друг от друга, что придает котловинам свойственные только км провинциальные особенности. Они проявляются в структуре растительного покрова, численности и составе почвенных животных, свойствах почв и в биогеохимии макро- и микроэлементов. Таким образом, комплексная биогеохимическая и биогеоценотическая характеристика ландшафтов способствуют выявлению и изучению провинциальных особенностей комовин позволяет рациональнее организовать ведение хозяйства и природопользование в них» Этим определяется актуальность данной работы.

Цель и задачи исследований. Целью работы яжляетея изучение особенностей почвенного покрова и проявления вертикальной зональности в межгорных котловинах, расположенных на стыке таежно-лес-ных ландшафтов Сибири и пустынных степей Центральной Азии.

. В связи с этим ставились следующие основные задачи: изучение почвенного покрова межгорных котловин, уточнение

существенно сказываются в формировании природных особенностей

ловин;

изучение состава, -свойств почв и определение их генетических особенностей химическими, иикроиорфодогическныи и спектрографическими методами;

определение содержания» установление закономерностей распределения и миграции микроэлементов в различных компонентах сопряженных ландшафтов ыежгоршх котловин;

выявление зависимости свойств почв от биоклиматических условий почвообразования. ,

Научная новизна работы заключается в рассмотрении ыежгоршх котловин Тувы как особых замкнутых экосистем, выделяющихся спецификой своих природных условий,-в том числе особенностями проявления котловинной и горной вертикальной поясности.

Впервые проведена комплексная характеристика ландшафтов вертикальной поясности, заключающаяся в сопряженном анализе свойств пород, почв, вод, растительности и почвенных беспозвоночных, их микроэлементного состава. Комплексная характеристика дана в биогеохимическом сопряжении па элементам рельефа.

Результаты анализа широкого набора микроэлементов в различных компонентах ландшафтов, удаленных от промышленных объектов, дают возможность ввделить котловины Тувы в биогеохимические провинции бора, меди, ванадия и кобальта.

Практическая ценность работы состоит в том, что она вносит вклад в долгосрочную программу биосферных и экологических исследований АН СССР (советско-монгольский эксперимент "Убеу-Нур").

Результаты работы могут быть использованы в почвенно-географк-ческом районировании, в выделении межгорных котловин Тувы не в ранге равнинной почвенной провинции сухостепной зоны (1962), а в ка-

честве котловинно-горных округов в пределах Алтае-Саянской горной почвенной провинции.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзных конференциях: "Мелиорация» использование и охрана почв Нечерноземной зоны" (Москва, 1960), "Охрана природы и человек" (Кызыл, 1986« 1967), на Совете по проблемам биосферы при президиуме АН СССР {Москва, 1987) и на Многостороннем совещании стран-членов СЭВ по проблэмам эксперимента "Убсу-Нур" (Кызыл, 1969).

Внедрение. Результаты работы использованы при определении границ биосферного заповедника в Убсунурской котловине, при разработке методики его мониторинга и банка данных Тувинского природе по ль эо вателъского геоэкоинформационного центра, при составлении Институтом почвоведения и фотосинтеза АН СССР почвенной карты Убсунурской котловины и в учебно-педагогической работе.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.

Объем работы. Диссертационная работа содержит 151 страницу машинописного текста, 32 таблиц, 17 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, четырех глав и выводов. Список литературц включает 245 наименований, в том числе 7 на. иностранных языках.

1.1. Объекты исследований. Исследования проводились в Тувинской и Убсунурской межгорных котловинах IV®" и их горных обрамлениях.

1.2. Метолц исслрдовышй. При полевнх исследованиях использован метод заложения про^члеИ'с ключевыми участками через днища до вершин ока пилящих котловины хребтов, Е^ло заложено Ь профилей протяженностью от'10 до 60 км и проведены дополнительные маршрутные исследования. На ключевых участках были заложены почвенные разрезы, проводились морфологическое описание почв, отбор образ-

110В почв, пород, вод и растений на химические анализы и на определение микроэлементного■состава; отбор образцов на исследование микроморфологии почв; проводился учет фитомассы, определялись численность и зоомасса почвенных беспозвоночных.

Лабораторные исследования включали общие химические анализы, определение состава гумуса, микроморфологические исследования, определение содержания микроэлементов в породах, почвах, водах и растениях эмиссионным спектральнш (на ИСП-30) и атомно-абсорбционныы анализами.

РЕЗУЛЬТАТЫ иссадрвАний 2. Особенности почвенного покрова межгорных котловин и их горных окаймлений. Почвы котловин Тувы отнесены к почвам степной зоад . с учетом наличия вертикальной поясности ландшафтов в горах (Носин, 1963).

В межгорных котловинах широтное изменение природных условий прослеживается слабо. Несколько большая аридизация в Убсунурской котловине по сравнению с Тувинской объясняется воздействием центрально-азиатских пустынь. Однако, опустыненные нанофитоновые ландшафты, характерные для расположенной шнее Убсунурской котловины/ встречаются и в Тувинской.

Выявлены закономерности вертикальной зональности котловин и высоткой поясности горных склонов, проявляющиеся под воздействием "котловинного эффекта" (Воейков, 1952; Преображенский, 1958; Коляго, 1964; Стебаев, 1966) и внутрикотловинноП атмосферной циркуляции (Бугровский, Бутусов( 1966),

2.1. Вертикальная поясность (зональность) в катлонигах проявляется в виде кольцевых структур различной формы в зависимости .от ландшафтных особенностей межгорних котловин. ■

Наиболее аридную полупустынную зону в котловинах: представляют незакреплённые, полузакреплённые пески и бурые пустынно-степные почвы, распространенные на днищах котловин от 600 до

и. над у,м- Пески с поверхности затронуты почвообразованием ("каштановые пески", каштановые песчаные почвы). Они широко ис-

г

пользуются как пастбища.

Бурые пустынно-степные почвы, распространены в западной ч узкой полосой - в северной частях Убсунурской котловины. Поверхность почв дресвянистонцебнистая с пустынным загаром, растительность на них изрежена (30-40$ покрытия). Наиболее характерными признаками данных почв являются равномерная бурая окраска почвенной массы, хорошо диагностируемая микроморфологически, и ясно' выраженная пористая корка в зерхней части гумусового горизонта. В западной части котловины бурые пустынно-степные почвы имеют красновато-бурый оттенок от третичных красноцветных почвообраэую-щих пород. Данные почвы не имеют гипсового горизонта, и это отмечено как провинциальная почненно-географическая особенность' этого региона (Шлыков, 1926, 1930; Беспалов, 1951).

Светло-каштановые почвы в Тувинской котловине составляют нижний пояс вертикальной зональности, занимая высоты от 600 й: в Хемчикской до 660 м в Улугхемской котловинах. В УОсунурской же котловине они расположены выше бурых пустынно-степных почв £ 060-920 м).

В профило светло-каштановых почв, в отличие от бурых пустынно-степных нет пыраженной пористой корочки и равномерной бурой окраски почвенной массы, а также иное строение пор и агрегатов.

Каштановые почвы представляют собой основной фон почвенного покрова котловин. Они эпнимают обширные подгорные равнины,

остегшенные террасы рек и озер на уровнях цт 900 до 1100 м. Карбонаты в них обнаруживаются чаще всего с глубины 10-20 см в виде равномерно рассеянных мучнистых образований и натечных форм на нижней поверхности галечника и щебня.

Каштановые почвы у предгорных шлейфов склонов, в "аридно-тв-невоЙ" части южного склона, переходят в темно-каштановые - полосу; шириной от БО до 1500 м, Она обладает повышенной увлажненностью : за счет стока-с гор, при равном теплообеспеченик с другими частями котловин. Здесь выше травостой и его сомкнутость. Эта зона сгущения жизни (по Стебаеву, 1971, І986Ї активно заселяется почвенными животными, способствующими переработке растительного опа- ' да. В ней главным образом сосредоточена и деятельность человека.

Темно-каштановые почвы в Тувинской котловине смыкаются с черноземами южными и обыкновенными на шлейфах северных склонов хребтов Восточного и Западного Танну-Ола, западного Саяна (Уюкская котловина), а в Убсунурской котловине - с горными каштановыми почвами.

ІІТак, в почвенном покрове котловин четко прослеживаются вертикальные пояса кольцевых структур (рис.2.2.)

С*вцтичес/Ш профиль Ьысотнои поясности меж гарных Катмш

АосіТскич-Мч

>-«-4 С

ЄАУІСіиИ*!

Р-ХїччінС

Почи: £л-іуг-£м. Л-»чг. т ^ч-щыгфЩш'Гчгтепр-

гтігеря»-тоеж'ідои' Іі"-Г°у*-7а'*Ч!Є*'<> Шцехц глрм-'ГКА

Дї/чго/к* 5-гой»-ліг. Ги /Ысадлу« ст .' 2 2 ■ '

2.2. Вертикальная поясность горных окаймлений котловин. Выявлены и описаны особенности следующих почвенных зон: I) каштановые почвы на южных горных склонах; 2) горные черноземы на вершинах низкогорий и увалов северо-западных и северо-восточных экс* позиций; 3) горные лесные темноцветные почвы светло-хвойных травянистых лесов; 4) горно-таежные дерновые поувы и горно-таежные перегнойные почвы кедрово-лиственничных лесов; 5) горно-таежные тор-фяно-глеевые почвы под пологом угнетенных лиственничных лесов;

6) горно-таежные кислые ожелезненные почвы на верхней границе леса;

7) горно-лугово-степные почвы и горные лугово-степные черноземевидные почвы под разнотравно-злаковой и высоко-травной субальпийской растительностью; 8) горно-луговые почвы субальпийских.лугов над границей леса; 9) горно-тундровые перегнойные- и горно-тундровые торфянистые; 10) почвы высокогорных пустотных тундр.

Таким образом, выявлена резко выраженная вертикальная поясность как на дне котловин, так и в горах. При этом установлен широкий набор почвенных зон на небольшом расстоянии: почвы пустынь и полупустынь, степей, лесостепей и тайги вплоть до почв каменистых гольцевых тундр, что составляет фациально-проэйнциальнуг осо-

I

бенность изучаемых межгорных котловин.

2.3. Эколого-биогеоцснотическая характеристика почв зональных ландшафтов. В работе дана зколого-биогеоценотическая характеристика почв от тундрогцх до пустынно-степных ландшафтов.

В почвах альпиРски* и субальпийских лугов при поверхностной корневой системе растений масса беспозвоночных в основном сосредоточена в верхнем 0-5 см слое. Количество животных составляет в Среднем 150 экз/м*", а зоомасса под альпийскими лугами составляет 4,2 г/м*", под су Сальш Сенями - 1,6 г/м*\ Наибольшая масса приходится на долю черве? - соответственно 71 и 54%. Личинки жуков

встречаются в солее перегнойной субальпийской почве.

Общая летняя фитомасса трав в альпийской тундре выше (95 ц/га), чек в субальпийской (59,2 ц/га - без массы кустарников).

Большой запас общей фитомассы травяно-кустарничково-моювого яруса горной тайги (95,4 ц/га) не сопровождается обилием почвенной меэофауны. Здесь наблюдается самая низкая плотность почвенных живот' ных - 28 экэ/м*", и их зоомасса также незначительна - 1,5 г/м*% 905? от общей массы составляют дождевые черви. Бедность мезофауны обусловлена близостью мерзлого горизонта (с 20 см). Численность и зоомасса мезофауны коррелирует 8 почвах о содержанием гумуса и мощностью перегнойно-аккумулятивного горизонта (рис.2.3).

Содержание гу«уса, пассы лочв^ридахди* жнвсгних и оЗщен уитонассы

б почва* Ланцшасртси высокогорий.

Л

етв-г

влП^г

. Зм

г<я - И)Ч«е<Т4 «>[>.*

120 .- У.

--- О&цая ■рмгмиоссв

и —... 0(Гщ.аЯ Зоомасса.

Мвссд с о лротел»

40 — >* — масса <ритафаеоя

мае со зоофогой

рис.г.з^

Еиогеоценотическая характеристика степных почв рассматривается на примере останца Ончалаан (13412,3 абс.высоты), расположенного в восточной части Убсунурской котловины на возвышенной грядово-хол-мистой равнине. Здесь распространены низкие плосковершинные и резко расчлененные горы-останцы, на которых проявляются элементы вертикальной поясности, характерные для окаймляющих котловину гор. На вершине останца, на выходах массивно-кристаллических пород-гранитов наблюдается первичной почвообразовательный процесс по известной

схеме Б.Б,Полннова (1945, 1947). В землистом материале под лишайниками, в примитивных почвах под скалами и в трещинах пород обнаружены в большом количестве микроар^поды (в том числе от 15650 До 42300 экз/м ногохвосток), участвующие в почвообразовании..

Северные и южные склоны останца резко различается по микроклимату, почвам, растительности и населению. В почвах на более увлажненном северном склоне численность чернотелок (38), их личинок (27) и личинок двукрылых (33 экэ/м^) больше, чем на южном, более сухом склоне (соответственно 43,19,17). На северном'склоне нами обнаружены фрагментарные "горно-луговые" и "горно-таежные дерновые" почвы. Почвенно-зоологические комплексы подтверждают ето, диагностируя развитие "лесных" и "луговых" почв на северном склоне, и каштановых - на южном.

Шлейфы склонов в начале подгорной равнины (темно-каштановые почвы) отличаются более высоким травостоем, максимальной численность» и видовым разнообразием почвенных беспозвоночных: их весной 72, летом 103 и осенью 107 экз/м2. Преобладают чернотелки -90&, Биомасса мезофауны здесь выше (3,4-9,7 г/м2), чем на подгорной равнине

(2,7-3,1 г/м2). С зооиндикационной точки зрения можно с уверенностью говорить о распространении каштановых: и темно-каштановых почв на шлейфах склонов, что мы и наблюдали на останпе Ончалаан.

Средняя часть подгорной равнины с маломощными и малораавиты-ми каштановыми почвами бедна почвенными беспозвоночными (весной 96, летом 66 и осенью 25 экэ/м2). Обилие и разнообразие мезофауны здесь наблюдается только в весеннее время. Растительность представлена зональным дерново-злаковым типом с участием разнотравья, полукустарников и карагакы карликовой. С увеличением засушливости к средней части подгорной равнины доля надземной части умень-

шается в 7-9 риз в общей довольно высокой ^ля сухих степей фито-массе (от 40 до 350 ц/га).

Уменьшение численности почвенных животных и надземной фито-массы коррелирует и со свойствами почв - уменьшением содержания Гумуса в почвах (1,7-2,®), близким залеганием карбонатного горизонта (с 10-12 см), увеличением СО^ карбонатов в нем до 10!1 и уменьшением почвенной влаги до 1%.

В нижней части подгорной равнины возникает подпитный режим. Здесь снова увеличивается разнообразие.видового состава"растений, сомкнутость растительного покрова и численность беспозвоночных животных, связанных с темно-каштановыми почвами. Увеличивается также численность насекомых, питающихся живыми растениями (сарал-чевых на 38-42% больше, чем в средней части подгорной равнины). 1 Возникает еще одна зона сгущения жизни.

Подгорная равнина постепенно переходит в межостанцовую депрессии с соленым озерком. Почвы в депрессии лугово-каштановые солончаковые, солончаки ц гидро карбонатно-хлоридно-сульфатным засолением (сух.ост.1,73-2,15$). В составе почвенных беспозвоночных появляются виды жуков, диагностирующие засоленность почв. Фитомас-са увеличивается с появлением в растительном сообществе чкя блестящего.

Наше исследование показало, что те биогеоценозы, которые находятся в наиболее благоприятном режиме увлажнения (шлейфы склонов и нижние части подгорных равнин), испытывают также большой пресс хозяйственной деятельности человека, и потому весьма уязвимы. С другой стороны, только с их учетом возможно поддержание устойчивости больших территорий экстраконтинентальных биогеосистем. Велико их значение и для мониторинга,

3. Состав и гвойства почв. Разнообразие физико-географичес-

них условий межгорных котловин н их горных окаймлений ЯВЛЯЮТСЯ причиной значительного многообразия облика, состава и свойств почв.

3.1. Органическое вещество и г умуснсе ^состояние ПОЧП. Наблюдается увеличение содержания гумуса в перегнойно-аккумулятив-кых горизонтах почв вертикальной зональности снизу вверх: от 0,5-1,1^ с бурых пустынно-степных, 1,6-1,Ш в светло-каштановых, .2,1-3,6$ в каштановых, 3,0-5)6 в темно-каштановых почвах и 5-72 в черноземах котловин; ст 1,9 в горных светло-каштановых, 2,4-4,4$ в горных каштановых; в торгах черноземах С»?, почвах горнотаежного пояса от 7 до 21% и высокогорного пояса от 14 до 24*. Наибольшее содержание гумуса в верхнем 10-18 см слое, с глубиной оно резко падает.

Степень гумификации горно-таежных и высокогорных почв высокая и очень высокая, а в котловинно-степных - средняя (табл.3.1). Тип гумуса большинства высокогорных почв с высоким содержанием гумуса <7-12?) фульватно-гуматныВ, а черноземных - гуматно-фулъ-ваткый и каштановых фульватный (Сгк: Сфк от 0,47 до 0,77). Преобладание фульвокислот объясняется тем, что за короткий жарки1* летний период не происходит полной трансформации органических остатков и появляется возможность сохранения слабогумифицированных компонентов и неспецифических соединений (Орлов, 1985). Наблюдения показывают, что гумификации в степных котловмнншс почвах способствуют гидротермические условия мая: невысокая среднемесячная температура (10,8°), достаточное количество осадков (75,5 мм) и большой запас влаги в почве (3-16%). Наиболее благоприятно для образования гумуса время с нонца мая до середины июля и частично осень. В июле выпадает наибольшее количество осадков, но они быс-стро испаряются, органическое вещество минерализуется под жарки-

Таблица 3.1

Показатели гумусного состояния почв межгорных котловин

Почвы

Горизонт

С общ. Обогащ.Степень % азотом гумифик.

Тип гумуса ГК, Пї,связ. Пї.проч. Негид.© Сгк:Сфк своб.% с кальц. связан % остаток %

Зап.Саян.рЛ07.Горно- А-0,5-7 8,44 тундр.перегнейная -

ч*

Сангилен р.І.Горно-тун- А-О-2 6,65 дровая дерновая

Зап.Танну-Ола р.165 . А-0-10 4,36 Горная лугово-степная

Зап.Саян. р.ІІІ.Горно- А-І0-20 3,5 таежная дерновая

-Сангилен р.З.Горно-луго- А-2-9 5,12 воя суглинистая

Сангилен р.5.Горный А-2-І6 1,8 чернозем

Убсунурская кстл.р.31 А-0-10 1,1 горн.свет.-каштановая

Убсунурская котл.р.2. А-2-ІІ 1,09 Каштан.супесчаная

Убсунурская котл.р.І7. А-2-ІЗ 0,72 Каштан.супесчаная

13,0 23,1 средняя средняя

55,7 оч.выс.

13,6 . 51;4 средняя оч.выс.

11,4 44,7 высокая высокая

56,9 высокая

48,5

10,8 43,5 высокая высокая

' 32,2 средняя

- 34,2 средняя

0,3-фуль- 67,1.' 18,6 ватный *

1,3-фульв. 19,3 6,0 гуиатный

1,06-фульв.-43,5 33,6 гуматный

0,81-гум.- 54,9 фульватный .

1,32-фульв.-84,5 гуматный

0,92-гум.- 27,7 фульватный

С,77-гум.- 39,6 фульват.

0,47-фуль.- 10,5 ватныР

14,6 ^ 1

50,3

15,1 31,6

0,51-Фуль- 42,8 14,3 ватный

14,9

74.8

22Ї9 30,5 ■10,2

19.9

43,Г 57,9 .42,8

28, с

18,4

35,4 54,4 33,4

¿5,6 45,9 43,1

ш лучами солнца без достаточной влаги и ослабленной деятельности микроорганизмов.

У большинства почв высокие покзатели негидролидуемого остатка (35-5СЩ, также свидетельствующие о консервации новообразованных гуминовых кислот. В составе ГК и 4К преобладают свободные и связанные с подвижными полуторными окислами фракции (30-846 от ГК и 28-60& от ФК). Содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием в верхнем горизонте горно-тундровых почв составляет от Сгк, в горной лугово-степной 11-14% и несколько увеличивается в лесных Темноцветных и горных чэрноземах.

Ь высокогорных и горно-таежных поясах обогащенность почв азотом средняя и низкая, атомное отношение С:У варьирует в широких пределах от 13 до 26. В почвах горных склонов и днищах котловин обогащенность азотом повышается, отношение С:Н составляет величину от 8 до 10. Широкое отношение С:/является провинциальной особенностью почв высокогорной и верхней тайги данного региона.

3.2. Химические и физико-химические свойства. Почвы днища котловин - преимущественно легкого механического состава и только на горных окаймлениях он утяжеляется в верхних горизонтах. Отчетливое облегчение механического состава нижней чазти профилей большинства почв обеспечивает хороший внутренний дрена*. В связи с этим видимого оглеения профиля обычно не наблюдается. Профиль большинства горных почв отличает сильная скелетность Сот 17 до 54$). Преобладающей фракцией в мелкоземе является крупно-гшеватая (0,05-0,01 мм), а в горно-степных и котловинно-етгпдох - мелко-пеечанная фракция (0,25-0,05 мм).

Высокогорные почвы обладают кислой и сильнокислой реакцией солевой суспензии (рН - 4,2-5,9). При.этом наблюдается некоторая зависимость величины рН от почвообразующих пород: низкие

значения рН г почвах на хлорит-серицитовьос слэлцах и более высокие - на основных эффузивах. В почвах котловинно-степного ряда реакция становится нейтральной и в почвах карбонатных и засоленных - слабо щелочной (р]| - 0-9),

Гольи'ио отличия я величине ёмкости катионного обмена (ЕКО) наблюдаются межг(у почвами котловин, горных склонов и высокогорий. ШО горно-тундровых и горно-луговых среднесуглинистых почв в гумусовых горизонтах достигает значительных величин - от 40 до 60 мг-эк». на 100 г почвы. Наименьшая величина - в почвах каменистых 1

горных степей южных склонов и подгорных равнин (И-20 мг - окр). В составе поглощенных катионов преобладают ионы кальция (26-75$) I

и магния (10-ЗСй от суммь:). Лочвенны!' поглощающий комплекс высокогорных и горно-таежных почв ненасытен основаниями. Гидролитическая кислотность в них колеблется от 8 до 18 мг-экв и обменная - от ОД» до 1,0 мг-экв.

Валовой химический состав почв высокогорного пояса в отличие от котловинных имеет более высокое содержание оксидов кремния и полутораокисей №- 60-71,ь и Й^О^ - 20,7-31 , а в почвах котловин соответственно 60-64 и 10-253. Верхние горизонты почв обогащены оксидом кремния, и он равномерно убывает с глубиной при переходе к менее выветрелой породе, что свойственно для ортоэлыпия плотных пород. Происходит некоторое гымыпание оксидов железа и алюминия из гумусовых и обогащение ими нижемгеазцих горизонтов. Сксид алюминия при этом более вариабелен, и его содержание Еыгае оксида железа в 2,6-2,9 раза.

Во всех горно-тундровых и горно-таежных почвах не обнаружен процесс оподзоливалия. Это говорит о хорошем дренаже и об.особых биоклиматических условиях почгообрапоканнл с большим количестном тепла и меньшим количеством влоги, чем в более северных горах.

Сравнительно равномерное распределение по профилю иаловех кремне ки ело ты и полутораокисей говорит о слабости процессов разрушения почвенных минералов.

Изучаемые почвы характеризуются сравнительно высоким содержанием фосфора, калия и средним - азота,

3.3. МикромоЕфологические исследования позволили иылвнть следующие особенности процессов почвообразования степных и пустынно-степных почв: наличие в них карбонатов мучнистой формы в виде пятен и сплошного пропитывания, фульватность гумуса, отсутствие ( или незначительное проявление) солонцового процесса, а также установить надежный диагностический признак бурых пустынно-степных почв - равномерность бурой окраски исей почвенной массы. В лугово-болотных почвах днищ котловин отмечаются слабое развитие дернового процесса, отсутствие торфонакопления и слабое развитие глеевого процесса, т.е. основные микромореологические диагностические признаки, характерные для почв пустынной и сухо-степной зон.

В почвах высокогорного и горно-таежного поясов выявлено наличие большого количества углистых и сажистых частиц грубого гумуса, являющихся продуктом неполной гумифига'Дии растительных остатков. Обнаружены явления локального оглеения, незначительной подвижности глинистой плазмы, явления криогенеза, проявляющиеся в мерзлотной микросегрегации почвенной массы и образовании органо-железистых ферронов. Отмечается широкое участие оксидов железа в различных процессах почвообразования.

4. Виогвохимия ландшафтов межгорных котловин. Наш впервые для межгорных котловин Тувы и их горных окаймлений сопряженно рассматриваются содержание и закономерности-распределения-важных в биологическом отношении-микроэлементов! марганца,

бора, ванадия, хрома, меди, кобальта и никеля в коренных и почвообразующих породах, почвах, водах и растениях, йюгеохи-иичсские исследования явились одной из составных частей комплексного изучения почвенного покрова межгорных котловин Тувы.

■1.1. Коренными н почвообракующими посохами данного региона являются хлорит-серицитовые сланцы, основные эффуэивы и их ллюрий, песчанни, алевролиты и аллювиальные отложения рек и озер.

Для суждения об обогащенности или обедненности микроэле-кен'пши почвообраэущих пород наедено среднее их содержание по региону на основе всех проанализированных пород и сопоставлено с кларками этих элементов в литосфере (табл.4.1.). Анализ показал обогащенность медью (средн. 70 мг-кг) и бором (средн. 79 нг-кг) элювия песчаника в Хемчикской котловине и всеми изученным« элементами мелкозема песчаника в УСсунурскоП котловине по сравнению с коренными породами. Среднее содержание (фо-иорое для данной территории) в почсообразующих порогах бора, кобальта, ванадия и хрома в Хемчикской котловине превышает кларки их в литосфере, в УбсунурскоЯ же котловине это спрр-ьпдливо только для бора и ванадия, а кобальт имеет одинаковую с клирном концентрацию. Сиднее содержание маргвдца, кеди и никеля в почгюоблА^утещих породах ниже их кларкое.

Таблица 4.1.

Среднее содержание микроэлементов в коренных и почвообраэуицих

породах в мг/кг

среднее содержание_? Ог ' У ! Кп ! 5 ' Си. ! Со ? №

Убсунурекал котловина 71 113 АЪО 70 39 Щ 56 Хе-мчикская котловина 93 МО 934 58 30 20 Ав

Продолжение таблицы <4.1.

Кларк*литосф.по А.П.Виноградову, 1962 83 90 1000 12 47 18 80

4.2. Микрзлементи в почвах. Проведен сопряженный анализ в системе порода-почва по всем горизонтам изученных почв. Он показал, что

л

мелкозем в большинстве случаев обогащен микроэлементами по сравнению с породой. В изученных почвах содержание В, Со,Л? и Си превышают их кларковые значения, и концентрация их находится в прямой зависимости от содержания в породе. Накопление О^Уи В при слабокислой реакции верхних горизонтов почв связано с высоким содержанием гумуса в них. На концентрацию В, , Си и оказывает влияние содержание тонкодисперсных частиц почвы. Для С«, Мп, Со и частично В карбонатный горизонт является геохимическим барьером, в котором происходит накопление данных элементов. Другим геохимическим барьером в горных и высокогорных почвах котловин выступают скальный или мерзлый грунты, солонцовый горизонт. в засоленных почвах. Концентрации элементов в почвах показывающих высокую вариабельность и колеблются в следующих пределах; У--50-355, В - 40-118, Мп - 400-2450, Со - 8-95, Си - 19-178,От- ЕО--180 и Л) - 10-70 мг-кг. Нами установлено, что изученные почвы котловин обогащены ванадием, бором, медью и кобальтом.

В распределении микроэлементов в почвах элементарных ландшафтов от вершин хребтов (-) к днищу котловин наблюдается следующая закономерность (рис.4.2,1 и 4.2,2)- Высокая концентрация почти всех элементов наблюдается в ландшафтах элювиальных и трансэлювиальных ¡аций высокогорных и горно-таежных почв. На склонах горных хребтов происходит вымывание элементов из верхних горизонтов и частичное Закрепление в профиле почв на геохимических барьерах и, наконец, накопление в основном Л1 , 1Л Си и В в лугово-болотньтх, аллювиально-лу-

говых и засоленных почвах дна котловин.

распределение микромеиенго& пощкхрнпю (срушее по Всем горизонтам пачШ).

г (001

«0

«0 «0

90 30

■ і і ■ ■ і - і дгм г ем та і»» ая> кояії »9« ітв9 по* и»* «оа

Т^кнмсМв нтясьина рис # а і'

Коломна

Высокое содержание бора, меди, ванадия и частично кобальта в породах и почвах региона определяет еще одну провинциальную особенность межгорных котловин и может способствовать выделению биогеохимических провинций Д1НКНХ элементов.

4.3. '¿лкроэлемснты вгводах. Нями установлено, что концентрация микроэлементов в водах тесно связана с их общей минерализацией, она увеличивается от год ям со ко гори Г. г водам^зкогориП и днищ котловин. Воды рек водоразделов содержат незначительное количество МЭ, в среднем 0,2-4,5 мкг/л, несколько больше в источниках межгорных впадин СЭдегей). Наибольшее количество элементов содержится в грунтовых водах дна котлов.ш - бора - Г;5С-590, кобальта и никеля - 78-99 мкг/ л, До средней концентрации в природных водах исследопаннне МЭ располагаются в следующий ряд: В > Со > Ып>И>Си>Сг . Э природных водах межгорных котлорин преобладает бор, наиболее подвижный мигрант в любой окислительно-восстановительиор С1«де. Немалые количеств никеля, кобальта » хрома в природных водах связано непосредственно с составом пород, среди которых значительное места эакимают гиперба-эиты.

4.4. Микроэлементы в растениях. Растения, поглощал микроэлементы, оказывают большое влияние на миграцию их в природной среде. О биогенной аккумуляции растениями МЭ можно судить по значениям их коэффициента биологического поглощения (КЕП). КЕП рассчитывался делением содержания НЭ в золе растений на его содержание в почве (Ильин, 1973). Полученные нами данные ИБП говорят о большой накопляемо сти Мп, Сии В в растениях, за некоторыми исключениями, их коэффициенты поглощения выше единицы и даже выше 10 (табл.4.4.1). Содержание элементов в растениях находится в широком диапазоне концентраций: Мл - от 23 до 634, медь - от 1,2 до 19,4, бор - от 2,9

до 52, никель - от 1,0 до 125, хром - от 0,93 до 7,7, ванадий -

*

от 1,4 до 7,8 мг/кг. ■

Избирательная способность поглощения обусловливает различную концентрацию элементов в растениях. Содержание Мл в растительности межгорных котловин повышенное (от 303 до 634 мг-кг) и содержание его в подземной части растений превышает концентрацию в надземной в 1,5-2 раза.

Среднее содержание меди в растительности Тувы составляет 7,4 мг/кг, что превышает среднее содержание её в пастбищах СССР. Саш-ми сильными концентраторами меди в опустыненной степи являются сар-сазан (23 мг/кг), нанофитон (20,3 мг/кг), злаково-холодно-полын-ные ассоциации (15-24 мг/кг). ■

Интенсивность поглощения растительностью бора в условиях меж-

«

горных котловин Тувы средняя и высокая. Среднее содержание бора в растениях региона определено 17,3.

Из высокогорной и лесной растительности мхи, лишайники и хвоя лиственницы обогащены Мп, Си и В. Брусника является явным ма-нганофилом. Горно-луговая травянистая растительность содержит большие количества меди и никеля.

Таблица 4.4.1

КОЭФФИЦИЕНТЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОПЮШИЯ ІСІКРОЗЛЕ^НКТСЕ У РАСТЧТЕШССТІ1 МЯГОИШХ КОТЛОВИН ЗД (в числителе содержание элемента в золе, з знаменателе - в почїє)

Рраэреэа Назв.раст,Части Зольк. Микроэлементы, мг/кг или ассоц. раст. % Си. Ып В

т

Сг

Си Нп В Я О

ЗС-8

ЗС-ІОІ

мох

лишайник

И,7 13Л 352.9 10.6 9.8 6,1 "74" ТЗсГ

4,8 24_ 62.3

2.9 33 I

•5 1 ¿4

разнотравно- 10,5 2Л 526.0 14,4 9.1 злаковая надз.ч. Ти

7,7

со

1.7 2.4

135 43 3.2 3.0 ¿5 ¿оэ ос

Ш—7±

подз.ч.Г2,8 19,8 178.0 17.6 22,8 5.9 5.8

10 398 71 28 135 88

ЗТО-ІЇО брусника побег 3,68 1,33 123^6 7,6 1.3 не опр.

79 380 68 42

подэ.ч.2.10 1,28 637 4,47 0,6 не опр.

УН-ЗІ лапчатково надз.чЛ5.98 7.65 400А8 29,СЗ ІЛі92 7.63 6.71 злаково ^ии **о 7ПГ хОе

холодно- подз.ч.15,83 8,23 446,1 19,0*. 4,12 6,33 7,12 полынная

нанофитск надз.ч.26,8 9^58 246,3 27 4 4.76 не опр.

УН-І5 УН-10 УІі-19

ковыль

змеевка

подз.4.10,41 10,41 111,2 3,8 1,7 не опр. надз.ч.15.26 £6*5 98*2 14.5 2.4 не опр.

і і ¿а ач

подз.4.14,06 10,73 4,64 165,9 19,5 кадз.чЛІІІб 4,16 11Ь\3 ІЗ, ё -

подз.4,10,73 4,64 165,9 19,5 1,91 -

8 3016 1,2 9,3 1,04

12,0 1296 0,Є£ 76,7 0,$'

70 12,6 1,9 зд о.зг

15,4 3,5 1,9 6,< 0,5]

0,4С С,8 3,1 0,8 -

С,77 7Э,6 3,: 0,8 -

1,17 6,27 3,96 0,35 -

1,23 7,05 2,61 0,77 -

0,85. !,;: 0,93, 0,61 -

2,47 0,77 0,74 -

ІІ62 3^91 т^гэ -

1.92 2,21 4,07 1,17 -3:39 3,52 4¡42 і)тг -

3.93 5»74 6,49 1,27 -

Растительность сухо-степных ландшафтов (особенно полынь холодная и^ злаки) накапливают » большом количестве Мп, В,Сг,У. Растительность оцустыненных степей - нанофитон ежовый и змеевка, растопыренная являются ыанганофилами, сарсаэан и тростник обогащены Си, М и В. Бора много во всех растениях, особенно в произрастающих на засоленных почвах.

Сопряженный анализ микроэлементного состава пород, почв, вод и растений показал обогащенность борон, медью, ванадием и кобальтом, что позволяет рассматривать изученные регионы в качестве биогеохимических провинций этйх элементов.

ШВОДГ ■■'...

1. Провинциальная особенность межгорных.котловин Тувы - ярко выраженная вертикальная поясность не только в горах, но и на дне котловин, проявляющаяся в широком наборе почвенных зон, расположенных очень сжато на небольшом расстоянии друг от друга.

2. Структура вертикальной поясности в межгорных котловинах Туш дает основание для выделения данных регионов в качестве кот-ловинно-горных округов.

3. Гумусообразоваяие в почвах вертикальных поясов котловин благодаря специфическим гвдротермическии условиям региона обладает рядом особенностей; подвижный характер гумусовых веществ, пониженное содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием и преобладание свободных гуминовых кислот во всех почвах. Чернозёмы и каштановые почвы имеют гуматно-фульватный и фульватный типы гумуса, в отличие от большинства горно-таёжных и высокогорных с фульветно-гу-матглзм типом гумуса.

4. Проведенные микроморфологические исследования в почвах Позволили уточнить их генетические особенности и своеобразие процессов почвообразования в межгорных котловинах.

5. Изучение микроэлементов в ландшафтах межгорных котловин показало биогеохимическую взаимообусловленность и'взаимосвязанность состара пород, почв, вод и растений. Наблюдалась обогащёкность бором, медью, ванадием и кобальтом, что даёт основание выделить био-гоохимичеекие провинции этих элементов в изученных котловинах.

6. Дана эколого-биогеоценотическая характеристика зональных лондяафтов, включающая почвы, почвенных беспозвоночных животных и растительность в их количественных проявлениях. Проверена и подтверждена методика диагностики зональных почв по почвенным животным.

7. Исследования показали особую роль наиболее продуктивных ландшафтов, лежащих узкими полосами на шлейфах склонов и в нижней части подгорных равнин. От них зависит устойчивость обширных, примыкающих к ним экстраконтинентальных биогеосистем. Эти ландшафты, удобные для мониторинга, находятся под сильным прессом хозяйственной деятельности и нуждаютот в охране.

Список основных опубликованных работ по теме диссертации:

1. Микроэлементы в почвах Западного Саянам/Мелиорация, рациональной использование и охрана по'г Нечерноземной зоны: Тез., докл. Всесоюзн, кенф. - П., IS80. - С.£Г7-88.

2. Национально-провинциальные особенности почв вертикальной зональности Западной Тувы // Прикципн содерж. учебн. матер. ...: Тез. докл. - Кыэыг, 1965. - С. 32-33.

3. Макроэлемент*j d ландшафтах Западной Тупы и УбсунургкоР котловины // Кнформ. проблемы изучения биосферы. Эксперимент "Убсунур". - Пущяно, 1966. - 0. П7-137.

4. О "природам потенциале" сухих степей Убсунурской котловины // Там же. - С. 205-212 // в соавторстве/.

5. Содержа!«« микроглемзктов в ropttux ландшафтов Тувы //Взаимодействие человека с природой- и юлр.охраны: Мат. квнф. - Кызыл,

1986. - С.32-33. : '

$>. Убсунурская котловина - уникальный полигон для биосферных исследований. - Пущино, 1987. - 54 с.(соавторстве).

7. Становление почв и их зоологических комплексов в ходе денудационного развития рельефа в криоаридных условиях //ПроСл. почв, эоол.: Мат. докл. IX Бсес. совещ. - Тбилиси: Ме^чиереба, 1987. --298-299 (в соавторстве),

8. Содержание тяжёлых металлов (Со, Си, Мп) в ландшафтах Уб-сунурской и Хеичикской котловин Тувы //Охрана о кружащей среды и человек: Тез. докл. - Кызыл, -1988 - С.,23-25 (в соавторстве).

9. Структура степных биогеоценозов Убсунурской котловины //Советско-монгольский эксперимент "Убсунур", Тез. докл. - Цущино, £989. - С, 60-64 (в соавторстве).

10. Останец Ончалаан - микромодель Убсунурсксй котловину /Дам же, - С. 81-85 (в соавторстве).