Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Почвы долины среднего Енисея

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Телеснина, Валерия Михайловна

Введение.

Глава 1. История изучения почв Западной Сибири и ее приенисейской части.

Глава 2. Изучение проблемы взаимосвязи таежных почв с растительностью в естественных и антропогенно нарушенных биогеоценозах.

2.1. Изучение проблемы взаимосвязи лесных почв с растительностью.

2.1.1. Индикация свойств почв по характеру лесной растительности.

2.1.2. Влияние почвенных свойств на продуктивность лесных экосистем.

2.1.3. Влияние лесной растительности на свойства почв.

2.1.4. Классификация лесных экотопов по почвам.

2.2. Изменение свойств почв таежной зоны при сельскохозяйственном освоении разной интенсивности и выводе из использования.

2.2.1. Особенности почвообразования на суходольных лугах.

2.2.2. Изменение почв под действием окультуривания.

2.2.3. Восстановление свойств почв при выводе их из сельскохозяйственного использования.

2.3. Влияние рубок, пожаров и лесовосстановительных сукцессий на свойства почв бореальной зоны.

2.3.1. Изменение температурного и гидрологического режимов при сведении древостоя.

2.3.2. Изменение морфологических, физических, химических и микробиологических свойств после вырубки и в ходе лесовосстановительной сукцессии.

2.3.3. Влияние низовых пожаров на лесные почвы.

Глава 3. Физико-географическая характеристика изучаемой территории.

3.1. Климат.AS

3.2. Геологическая история и строение территории.

3.3. Современный рельеф и почвообразующие породы.

3.4. Растительность.

Глава 4. Особенности почв долины среднего Енисея и прилегающих территорий во взаимосвязи с растительностью. Ландшафтно-экологическая классификация почв в системе почвенно-растительных комплексов.

4.1. Объекты и методы исследования. Наиболее типичные почвенно-растительные комплексы изучаемого фрагмента долины.

4.1.1. Левый берег.

4.1.2. Правый берег.

4.2. Взаимосвязь почв долины среднего Енисея с растительностью на примере окрестностей ст. Мирное).

4.2.1. Лесные почвы ледниковых и подпрудно-ледниковых останцов и надпойменных террас (разрезы 61,46,45,47 и 59).

4.2.2. Болотные верховые почвы.

4.2.3. Грунтово-переувлажненные лесные и болотные почвы.

4.2.4. Аллювиальные почвы.

4.2.5. Построение ландшафтно-экологической классификации почв долины Енисея и прилегающих территорий.

Глава 5. Влияние разных видов сельскохозяйственного использования и вывода из использования на подзолистые супесчаные почвы долины Енисея.

5.1. Объекты и методы.

5.2. Влияние различных видов сельскохозяйственного использования и вывода из использования на химические свойства подзолистой почвы.

5.2.1. Изменение почв в ходе зарастания суходольного луга.

5.2.2. Влияние на почву многолетнего интенсивного окультуривания и выпаса мелкого рогатого скота.

5.2.3. Влияние на почву кошения, выпаса и вывода луга из использования.

Глава 6. Влияние сплошных рубок и последующих лесовосстановительных сукцессий на иллювиально-железистые подзолы и болотно-подзолистые почвы сосновых лесов.

6.1. Характеристика особенностей почвенного и растительного покровов вырубочных и контрольных мониторинговых площадок и методы исследования объекты и методы.

6.2. Изменение морфологических показателей почвенного профиля.

6.3. Изменение некоторых химических свойств почв.

6.4. Выявление почвенно-экологических групп вырубок.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Почвы долины среднего Енисея"

Приенисейская территория средней тайги Сибири довольно мало изучена в почвенном отношении, т. к. является пограничной между двумя географическими странами - Западной Сибирью и Средней Сибирью, характеризующимися совершенно разной геологической историей и строением, и даже в некоторой степени климатом. Кроме того, почвы Красноярского края и Сибири вообще изучены очень неравномерно - главным образом исследования проводились в земледельческих районах на юге, соответствующих степной зоне (Корсунов, Горбачев, 1978). Вместе с тем, почвенный покров долины Енисея по причине сложности и многоэтапное™: геологической истории, разнообразия почвообразующих пород и форм рельефа должен иметь также очень неоднозначную структуру, и поэтому представляет интерес. Из общей площади Сибири и Дальнего Востока на долю тайги приходится 31 % (Ковалев и др., 1977). Что касается Западной Сибири, подавляющая часть ее территории расположена либо в зоне избыточного увлажнения (болотные почвы составляют по площади 38,7% от таежной зоны Западной Сибири) или влияния вечной мерзлоты, либо, напротив, в засушливых районах (Гаджиев, 1994). Несмотря на то, что освоение таежных почв сопряжено с рядом трудностей, потенциальные сельскохозяйственные угодья здесь все же существуют - под них могут быть использованы плохо восстанавливающиеся лесные территории, пройденные рубками и лесными пожарами (Гаджиев, 1994). Кроме того, поскольку почвы долины в ряде случаев более благоприятны для хозяйственного использования, чем водораздельные, в силу природных и экономических причин, освоение долины Енисея имеет перспективы (Соболев, 1988). Помимо сельскохозяйственной и лесохозяйственной ценности, Западно-Сибирский экономический регион связан с добычей нефти и газа (Бивалькевич, 1997), что также требует комплексных исследований сибирских ландшафтов в плане устойчивости к антропогенному воздействию. В связи с этим необходимо всестороннее изучение генезиса и свойств сибирских лесных почв вообще и малоизученных почв приенисейской территории в частности.

Для изучения и оценки естественных и антропогенно преобразованных ландшафтов необходим системный экологический подход, в котором важное место занимает исследование почв и почвенного покрова в тесной взаимосвязи с растительным покровом, включая особенности этой взаимосвязи применительно к разным локальным экологическим условиям. Подобные исследования по выявлению «экологических типов» были начаты JI.H. Соболевым применительно к экотопам приенисейской территории Центральносибирского заповедника. В перспективе результатом таких исследований служит возможность оценки земель, в частности, лесорастительных свойств почв, по характеру растительного покрова.

Поскольку существует реальная перспектива освоения территории средней тайги с созданием если не пахотных, то по крайней мере кормовых угодий, необходимо изучение влияния разного характера и интенсивности этого освоения на свойства почв, ответственные как за продуктивность агроценоза, так и за устойчивость почвы к воздействию. Это особенно важно, принимая во внимание практическое отсутствие соответствующих материалов по среднетаежной подзоне Сибири.

Леса занимают особое место в ряду природных ценностей Сибири (Бабинцева, 1986), так как они представляют собой не только важную базу отечественной промышленности и основной лесной фонд России (Симакова и др., 1996), но и являются крупнейшим в мире лесным массивом после лесов тропического пояса (Коропачин-ский, Седельников, 1994). Общая площадь территории Сибири, покрытой лесом, составляет 331,9 млн. га (Соколов и др., 1994). Естественно, эти леса вносят огромный вклад в баланс углерода и стабилизацию состояния атмосферы. В сибирской тайге сконцентрированы разнообразные природные ресурсы - древесина, торфа, а также пищевые, лекарственные и технические растения (Коропачинский, Седельников, 1994), многие из которых нуждаются в охране. Ежегодная расчетная лесосека (Соколов и др., 1994) составляет 277,6 млн. кубометров - это довольно много. При этом в ряде случаев нарушение равновесия в лесных экосистемах носит необратимый характер - формируются производные лесные сообщества, сильно отличающиеся от первичных (Бех, 1992), обедняется генофонд и сокращается продуктивность лесных экосистем (Санников, 1998). Уничтожение лесов при пожарах является также очень серьезной проблемой - в отличие от промышленных рубок, оно не контролируемо. В Западной Сибири площадь территорий, пройденных пожаром, в некоторые годы достигает 1 млн. га (Санников, 1998). Известно, что снижение запасов углерода на континентах происходит главным образом именно за счет сведения лесов (Горшков и др., 1983); те же закономерности выполняются и для Западной Сибири (Бурлакова, 1997). В связи с этим необходимо рассмотрение проблемы естественного и искусственного возобновления лесов и охраны лесных почв от эрозии. Очень важной является проблема воздействия лесозаготовительных мероприятий на почвы, так как исчезновение основного компонента, образующего лесной экотоп - древесного яруса, а также нарушение других компонентов системы неизбежно приводит к коренным изменениям во всем биогеоценозе. Поскольку почва является важнейшим компонентом экосистемы -связующим звеном между большим геологическим и малым биологическим круговоротами - при нарушении биогеоценоза она не может не испытывать воздействия; кроме того, сама почва во многом определяет возможность восстановления нарушенной лесной экосистемы. Особенно это касается сосновых лесов, которые, с одной стороны, интенсивно подвергаются лесозаготовкам по причине высокого качества древесины, а с другой - растут на песчаных почвах, неустойчивых к механическому нарушению.

Цель настоящей работы - изучение взаимосвязи почвенного покрова с растительностью в приенисейской части средней тайги, как для естественных, так и для антропогенно нарушенных биогеоценозов. В связи с целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучение особенностей наиболее распространенных почв долины Енисея и прилегающих территорий в их связи с характером биогеоценозов.

2. Выявление по совокупности ряда почвенных характеристик экологических групп почв, связанных с определенными группами растительности, и построение ландшафтно-экологической ординации почв в системе почвенно-растительных комплексов - как по характеристикам почв и характеру растительности, так и по литолого-геохимическим особенностям ландшафтов.

3. Изучение воздействия на среднетаежные почвы разных видов сельскохозяйственного использования, а также вывода их из использования на примере подзолистой супесчаной почвы суходольного луга, образованного в результате сведения кедрового леса.

4. Изучение изменения лесных почв в результате промышленных рубок главного пользования и последующей лесовосстановительной сукцессии, на примере сочетаний песчаных подзолов и болотно-подзолистых почв, соответствующих сосновым лесам флювиогляциальных ландшафтов, а также построение почвенно-экологической классификации типов вырубок сосновых лесов.

Работа выполнена в течение полевых сезонов 1996-1998 гг. на базе экспедиций ИПЭЭ РАН, целью которых является комплексное исследование экосистем среднего Енисея. Работа проводилась в пределах Туруханского района Красноярского края на двух участках приенисейской территории (рис. 1 Приложения). Первый (северный) расположен на территории Центральносибирского Биосферного заповедника в районе Енисейской экологической станции ИПЭЭ РАН «Мирное» - в 120 км ниже устья Под-каменной Тунгуски - и охватывает оба берега Енисея. Второй расположен южнее, в 170 км выше устья Подкаменной Тунгуски, на левобережье Енисея (в 40 км на запад от пос. Зотино). На северном участке выполнена часть работы, касающаяся изучения взаимосвязи почв и растительности в естественных экотопах, а также влияния сельскохозяйственного освоения на подзолистую почву. Другая часть работы, посвященная почвам вырубок, выполнена на южном участке, в рамках многолетнего фитомони-торинга вырубок, проводимого под руководством проф. В.Б. Куваева.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Телеснина, Валерия Михайловна

выводы

1. Составлена иерархическая ландшафтно-экологическая система почв долины среднего Енисея и прилегающих территорий по характеру увлажнения, морфологическим и химическим свойствам почв в связи с особенностями биогеоценозов. По химическим и морфологическим особенностям почв выделено 4 ряда: олиготрофный, мезотрофный, эв-трофный и ультраэвтрофный. Переход от олиготрофного ряда к ультраэвтрофному соответствует переходу от песчаных ландшафтов приенисейской территории к прирусловой части поймы - постепенной смене зональных почв интразональными, геохимически автономных почв - геохимически подчиненными, а также олиготрофных растительных сообществ - эвтрофными.

2. Ряды, выделенные по химическим и морфологическим особенностям почв, разделены по характеру увлажнения на группы, среди которых наблюдается закономерное изменение морфологических и химических свойств почв: от переувлажненных почв к оптимально увлажненным, от атмосферно увлажняемых к грунтово-увлажняемым, а также от почв мохово-кустарничковых лесных и болотных сообществ к почвам кустарничково-травяных и травяных.

3. При многолетнем использовании почв суходольных лугов долины Енисея под сенокосы и пастбища происходит потеря гумуса и азота из почвы по сравнению с почвой леса. При многолетнем внесении органического вещества или многолетнем умеренном выпасе скота без сенокошения, происходит обогащение почвы гумусом (до 10-11%) и элементами питания по сравнению с зональными почвами.

4. При выводе почв из сельскохозяйственного использования, в ходе лесовосстанови-тельной сукцессии по суходольному лугу, происходит постепенное улучшение лесорас-тительных свойств (кислотность, сумма обменных оснований, гумус) по сравнению как с почвой используемого луга, так и с коренным лесом, с максимумом в стадии сомкнутого березняка.

5. Изменение морфологии и химических свойств песчаных подзолов и болотно-подзолистых почв приенисейских флювиогляциальных ландшафтов под влиянием сплошной рубки и последующей лесовосстановительной сукцессии, определяется преимущественно сочетанием положения в мезорельефе, глубины залегания грунтовых вод и характера растительности, участвующей в лесовосстановлении. По характеру и направлению послевырубочного почвообразования выделены следующие группы вырубок: эрозионная, эрозионно-пирогенная, фитогенная, гидрогенная со слабым разболачивани-ем и гидрогенная с интенсивным разболачиванием. Первые три типа вырубок соответствуют подзолам, тогда как гидрогенные — болотно-подзолистым почвам.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Телеснина, Валерия Михайловна, Москва

1. Абатуров Ю.Д. Влияние сосновых и березовых лесов на почвы Южного Урала // Почвоведение, 1961. N 6. С. 47-55.

2. Агроклиматический справочник по Красноярскому краю и Тувинской автономной области. JI., Гидрометеорологическое издательство, 1961. 287 с.

3. Александрова Л.Н. О составе гумуса в лесных, луговых и пахотных дерново-подзолистых почвах Европейской части СССР // Вопросы растениеводства и земледелия. Записки Ленинградского сельскохозяйственного ин-та, 1962, вып. 84.С. 3-6.

4. Александрова Л.Н., Пупков A.M. Процессы трансформации органических удобрений в дерново-подзолистых почвах. // Почвоведение, 1980, № 10. С. 44-51.

5. Андреев Н.Г. Луговедение. М., "Колос", 1971. 270 с.

6. Андреева Д.М. К характеристике почв суходольных лугов в лесной зоне. // Вестник Ленингр. ун-та, 1958, в.2, N9. С.29-42.

7. Апарин Б.Ф., Васильев A.M. Морфологические и физико-химические особенности залежных дерново-подзолистых почв на двучленных породах Новгородской области. В кн.: Преобразование почв Нечерноземья при сельскохозяйственном освоении. М., 1981. С. 7-20.

8. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 487 с.

9. Архипов С.А. Четвертичный период в Западной Сибири. Изд. "Наука", Сиб. отделение. Новосибирск, 1970. 329 с.

10. Бабинцева P.M. Сосновые леса Сибири и их народнохозяйственное значение // Почвы сосновых лесов Сибири. Красноярск, 1986. С. 4-15.

11. Багаутдинов Ф.Я., Хазиев Ф.Х. Состав и свойства гуминовых кислот целинных и пахотных почв и новообразованных гумусовых веществ. //Почвоведение, 1992, N1. С. 80-84.

12. Баранова О.Ю. Антропогенные изменения дерново-подзолистых почв и их эволюция при лесовозобновлении. Дисс.к.б.н. М., 1987. 198 с.

13. П.Баранова О.Ю., Номеров Г.Б., Строганова М.Н. Изменение свойств пахотных дерново-подзолистых почв при зарастании их лесом. В кн.: Почвообразование в лесных биогеоценозах. М., «Наука», 1989. С. 60-78.

14. Барышева А.А. К вопросу о ландшафтных границах в Приенисейской Сибири // Известия Красноярского отдела географического общества СССР, вып.2. Красноярский край (материалы по географии и истории). Красноярск, 1962. С. 185193.

15. Бех И.А. Антропогенная трансформация таежных лесов. Новосибирск, «Наука» СО, 1992. 199 с.

16. Бивалькевич В.И. Современное состояние земель Западной Сибири. // Проблемы предотвращения деградации земель Западной Сибири и осуществление государственного контроля за их использованием и охраной. Барнаул, 1997. С. 4-8.

17. Бизюкин В.В. Гидрологическая роль подстилки на вырубках в сосняках юго-восточного Прибайкалья. // Роль подстилки в лесных биогеоценозах. Красноярск, 1983. С. 20-21.

18. Бизюкин В.В. Экологическая оценка рубок главного пользования в сосновых насаждениях бассейна оз. Байкал // Гидрологические исследования в горных лесах СССР. Труды ин-та биологии Киргизского филиала АН СССР. Фрунзе, 1985.1. С. 91-109.

19. Благовещенский Ю.Н., Дмитриев Е.А., Самсонова В.П. Применение непараметрических методов в почвоведении. Изд. Московского ун-та, М., 1985. 97 с.on1. AV iuvuv/j,vnitv;21

20. Богашова Л.Г. Роль корневых систем древесных поро, Вестник МГУ, 1957, N4. С. 105-113.

21. Богданов Н.И. Некоторые вопрос25.т т гаАггчоЛуии 1 wv/i pu^/rui,nAIIDAA^nOOrtDOUUM // 11V LUV/V/VJJtWV/UUllfltl I I

22. T1 rr ПЛ ТТЛПЛ TTT J JT ГТАГГГ»1. T

23. Брехов П.Т. Почвенные процессы в подзолистых почвах на песчаных отложениях под сосняками и сельскохозяйственными культурами. Авторе* Дисс.к.б.н. М., 1985.24 с.

24. Бугаков П.С., Вишнякова З.В., Горбачев В.Н., Кириллов М. В., Корсунов В.М., Орловский Н.В., Попова Э.П. К истории исс1. ТГп«згил0плглгл imoo

25. Почвы, удобрения, урожай. Красноярск, 1976. С. 3-14.

26. Бузыкин А.И. Влияние лесной подстилки

27. ОЛГЛ ТТ/ЧХЛТЛ/Л Г> О Г ТО ТД» «гтагчоп ГГМ1Т ГТ1

28. Ош v liwivpvjuu ни i Wi»iipu i. у j^/i iojri09режим почв // Роль подстилки в лесных биогеоценозах: Тез. докл. Всесоюзного совещания. Красноярск, 1983. С.25-26.7 nr\VAD- J1V — —1. VV1J I V.1. А П1996. 104 с.

29. Бурлакова Л.М. Изменения функционирования

30. Быкова Л.Н., Зырин Н.Г. Значение корней травянистой растительности в круговороте азота и зольных элементов. // Вестник МГУ, 1960, №3. С. 67-75.

31. Быковская Т.К. Особенности почвообразования под разными типами леса в ус32