Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
СИСТЕМА МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВ ЗАБАЙКАЛЬЯ: КООРДИНАТНЫЙ АНАЛИЗ И ПРИНЦИПЫ РАСПОЗНАВАНИЯ
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение
Автореферат диссертации по теме "СИСТЕМА МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВ ЗАБАЙКАЛЬЯ: КООРДИНАТНЫЙ АНАЛИЗ И ПРИНЦИПЫ РАСПОЗНАВАНИЯ"
л-т&і
На правах рукописи БАДМАЕВ Нимажап Ваяржапотч
СИСТЕМА МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВ ЗАБАЙКАЛЬЯ: КООРДИНАТНЫЙ АНАЛИЗ И ПРИНЦИПЫ РАСПОЗНАВАНИЯ
03.00.27- почвоведение
¥
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Улан-Удэ - 2004
Работа выполнена в Институте общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН
Научный консультант:
Официальные оппоненты:
Доктор биологических наук, профессор Куликов Анатолий Иннокентьевич
Доктор биологических наук, профессор Саввинов Дмитрий Дмитриевич
Доктор географических наук, профессор Семенов Юрий Михайлович
Доктор биологических наук Ральднн Баир Будаевич
Ведущее учреждение:
Бурятский государственный университет
Защита состоится {<20» 2004 г в 10,00 часо
заседании специализированного совета Д - 003.028.01 при Инст общей и экспериментальной биологии СО РАН по адресу: 670047 Удэ, ул. Сахьяновой, 6, конференц-зал. E-mail: ioeb@bsc.biiryatia, t (3012)433034.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бу*ія" научного центра СО РАН.
Автореферат разослан « V» 2004 г.
Ученый секретарь Диссертационного Совета,
доктор биологических наук D.M
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Познание разнообразия почв и природных комплексов одна из основных проблем современной науки. К сожаленью, до сих пор идут споры о способах его измерения. Особенно ЭТО ОТКОСИТСЯ к таким сложноорганизованным системам как почва и почвенный покров. Данная проблема обретает еще большую значимость в регионах, где возникают новые связи и соотношения почв со средой, вызванные криогенными процессами. Мерзлотные условия, равно как и онтологические и фитоценотические, дальше усложняются при расчлененности рельефа. Именно поэтому, становится возможным обособление множественной сети экологических ниш с' резко контрастными режимами выветривания и почвообразования.
Чтобы выявить особенности мерзлотного ¡ »почвообразования и географические закономерности распределенйя''' йочв криолитозоны, необходимо изучить их пространственную организацию и параметры функционирования. Решение этих и других проблем потребовало новых, особенно количественных подходов, реализованных в рамках современных методов анализа картографической информации, а с учетом пространственных масштабов объектов - разработки и применения информацнонно-картометрического подхода для координатной оценки связей в системе «почва-среда» и распознавания почв в многомерном признаковом: пространстве.
Цель исследований - Разработать информационно-распознающую систему почв на основе количественной оценки и факторной диагностики связей в системе «почва-среда».
Для решения поставленной цели последовательно решались следующие задачи:
1. Создать картографическую информацию пространственной организации факторов почвообразования и почвенного покрова на разных иерархических уровнях;
2. Дать всесторонний анализ картографической информации и разработать ннформацнонно-картометрическнй подход для оценки связей в системах регионально-экологического и топоэкологического уровней;
3. Разработать алгоритм выявления экологических ниш почв;
4. Создать многоступенчатую Информационно-распознающую систему для факторной диагностики почв.
Рбъект и методы исследований. В качестве природной модели для исследования почвенного покрова >криолитозокы принята Еравнинская котловина (ЕК) Забайкалья, занятая в цейтрё криоаридиой лесостепью, а по периферии - лиственничной тайгой. ЕК расположена в юго-западной части Витимского плоскогорья, где ярко проявляется кольцевая зональность
ЦНБ МСХА
сочетаний природных комплексов степи, песостетгА'тайги с мерзлотными и сезонномерзлотными почвами. " ■
Методологический подход заключается в выявлении связи почв'6 факторами почвообразования, которая в отличие от функциональней, является вероятностной, пространственно-временной: и меняется сопряженно под воздействием множества взаимосвязанных причин; Такие связи устанавливаются методами информационно-статистического" и картографического анализов (Пузаченко, Мошкин, 1969; Берлянт, 1978). Основное достоинство этих методов в том, что они позволяют выявить количественные параметры связи между качественными признаками {Арманд, 1975; Кар паче веки й, 1977; Куликов, 1991; Маркина, 1992; Михеева, 2001). Наряду с ними, использованы общепринятые методы исследований картографирования почв (Фридланд,' 1972)^ координатный метод (Водобуев, 1973), метод комплексной ординацик (Сочава, 1973; Снытко, 1974),. анализы свойств и изучения гидротермического режима (Агрофизические 1966; Химия, 1968; Вадюнина, Корчагина, 1974; Принципы организации..., 1976). Достоверность и воспроизводимость результатов и выводов обоснованы статистически.
Научная новизна и теоретическая значимость работы заключается в том, что на основе информационно-картометрического подхода впервые выявлены меры связи почв со средой на разных уровнях организации почвенного покрова и определены параметры экологических ниш основных типов: почв Забайкалья. Каждый тип почвы имеет свою экологическую нишу в многомерном признаковом гидротермическом и топоэкологическом пространствах с числовыми характеристиками.
Впервые создана информационно-распознающая система для факторной диагностики почв. Процесс распознавания почв проводится последовательно с применением иерархического принципа таксономии почвенной номенклатуры; ствол — отдел — тип. Информационно-карто метрич ее кий подход, разработанный для оценки разнообразия почв криолитозоны Забайкалья, является универсальным инструментом для описания, обобщения, упорядочения и формализации имеющегося картографического материала по почвам.
Защищаемые положения:
1. Разработанный информационно-картометрический подход составляет методологическую основу оценки связей б системах «почва-среда»;
2, Установленные количественные параметры экологических ниш почв рассматривается как базовое для факторной диагностики почв в многомерном признаковом пространстве;
3. Многоступенчатая информационно-распознающая система, опирающаяся на факторную диагностику, позволяет адекватно оценить почвенный покров.
Практическое значение и реализация исследований. Научный материал по всесторонней , reoграфо-генетической оценке разнообразия почв криолитозоны Забайкалья явился основой их диагностики и классификации, а.также разработки проектов Бурятского предприятия «ВостсибНИИгнпрозем» и комитета по землеустройству Республики Бурятия. По результатам исследований обоснована возможность создания ботанического памятника природы «Ширкнгинский сосновый бор» в Еравнинской котловине Забайкалья.
Исходные материалы и личный вклад автора в решении проблемы. В основу работы положены материалы, собранные, автором в процессе картографических и: стационарных исследований почвенного покрова аридных, крноарндных ц мерзлотных котловин Забайкалья в рамках плановых тем Института общей и экспериментальной биологии СО РАН и грантов РФФИ (№ 97-04-96168, 01-04-97205) и ГЭФ (№ UVA-A008 М1) с 19S7 по 2004 годы. Лично автором сформулированы научные задачи, разработан методический подход к оценке разнообразия почвенного покрова и принципы многоступенчатой информационно-рас познающей системы для факторной диагностики почв.
. Публикации ишапробата работы. Основные положения диссертации изложены в 36 печатных работах, в том числе в 3 монографиях и J5 статьях в рецензируемых и центральных журналах. Выводы и заключения апробированы в> докладах-на международных (Томск, 1993; Улан-Удэ, 1995, 1996,2002; Новосибирск, 2000) и российских (Пущино, 1989; Якутск, 1989; Ташкент, 1?89; Владивосток, 1989; Новосибирск, 1989, 2004; Курск, 1991; Алма-Ата; 1991; Красноярск; 1996, 1998; Чита, 1999; Иркутск, 2001; Улан-Удэ, 1987,1990) симпозиумах, съездах, конференциях и совещаниях.
Содержание рабрты. Диссертация представляет собой рукопись объемом 308, страниц компьютерного набора, состоит из введения, пяти глав и заключения, в том числе содержит 63 рисунка, 18 таблиц и библиографию из 226 наименований, из них 39 на иностранном языке.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ И КАРТОГРАФИЧЕСКОМ МЕТОДЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
: Закономерности географии почв можно рассматривать как конкретную реализацию в реальном географическом пространстве общих закономерностей экологии почв (Волобуев, 1963), т.е. закономерностей распределения факторов почвообразования. Почва, как самостоятельное естественно - историческое тело, представляет собой противоречивое
единство четырех ■ составляющих: совокупность литогенных свойств, унаследованных^ от исходных почвообразующих пород; совокупность педогенных свойств, возникших в результате преобразования почвенными процессами исходных почвообразующих пород, при участии геоморфологических факторов и климатических процессов;'совокупности процессов и, режимов циклического характера,1 'представляющих жизнь'' поч в; срвокул ность ■ антропогенных свойств (Соколов,: 1993*;Ананко, Соколов, Конюшков; Градусов, 1998). ■ 11 '! ''' ;
Изменяясь в пространстве, эти сбЬтавляк)щие "формируют почвенный покров конкретной территории, йм&ьц^й'ёвой'спе^фические черты, которые выражаются в его строении и вза1Ыодейстайи'1ггочв между собой. Следовательно, почвенный покров можно. рассматривать как сложную многокомпонентную и многоуровнейукН систему иё|&рхических единиц, для оценки t разнообразия которой необходимо 'Использование современных методов анализакартографической информации. В первую очередь к ним относятся;; U'Методы геофафии поЧв:Ь) профильно-генетический; 6) учение й структуре почвенного покрова (Фридланд, 1972); в) принципы и структура ; факторной классификации почв (Лебедева, Тонконогов, Герасимова, 2000, 2002; Тонконогов, 2001; Лебедева, Тонконогов, 2002; г) координатный (климатический) метод (Волобуев, 1973); д) метод комплексной ординации (Алкучанский ..., 1964; Сочава, J973; Снытко, 1978; Геосистемы..., 1991; е) учение о пространственной организации почв (Корсунов, Красеха, 1990); 2. Картографический метод (Берлянт, 1978): создание и анализ картографической информации; 3. Методы полисистемного анализа и синтеза (Черкашин, 1997; Китов, 2002): разделение и расслоение сложных объектов, представление единого в системе координат их частных отображений (слоев); 4. Информационный ' метод (Пузаченко, Мошкин, 1969; Бурлакова; 1984; Ралько, 1987; Маркина, 1992); а) анализ картографической информации; б) выявление тесноты связи между компонентами почв и почвенного покрова.
На основе синтеза этих методов разработан информационно* картометрический подход для оценки разнообразия почв и выявления связи с характеристиками других компонентов ландшафта. Для анализа' «снимаются» (используются) данные картографической информации (картометрия - графоаналитический прием измерения и исчисления по картам размера и ориентировки объекта-исследования), которые сводятся к наложению тематических карт последовательно друг на друга, определению площадей и фиксации свойств среды - факторов почвообразования. Для оценки информативной емкости карты и оценки связи в системе «почва-среда» предлагается использовать формулу энтропии К.Ц1еннона:Н = -£р, log1 ip,
Теоретической основой методического подхода является положение о том, что почвенный покров — это система, которая состоит из элементов, каждый из которых имеет свои количественные и качественные показатели. Элементами системы "почвенный покров'' являются факторы почвообразования или среда, в котором они формируются и развиваются.
Для выявления "скрытых" количественных и качественных показателей факторов почвообразования создается картографическая информация (КИ). КИ, созданная, для каждого фактора почвообразования -ранжируется, и тем самым, создается многомерное признаковое пространство. На каждый выделенный почвенный контур на уровне,типа накладывается КИ факторов почвообразования, рассчитываются статистическая , встречаемость типа почв с отдельными факторами почвообразования и их ранговыми значениями,, а также выявляются информационные параметры каналов связи. В конечном итоге каждый тип почв имеет только ему присущие количественные и качественные параметры, которые характеризуют его экологическую нишу в этом многомерном признаковом пространстве.
Информационно-картометрический подход для оценки разнообразия почв и выявления связи в системе "почва-среда " делится на три крупных блока. Первый блок решает задачи создания КИ, где проводится выявление особенностей факторов почвообразования на основе анализа имеющихся карт и разработки тематических карт среднего масштаба (от 1:500000,до 1:200000). На основе полевого картографирования создаются карты структуры почвенного покрова на региональном (бассейне вом-М 1:200000), катенном (М 1:25000), микрокатенном (М 1:2000) и наноуровнях (М 1:100). Задачами второго блока является сопряженный количественный анализ КИ в системах "почва-климат^.' на, регионально-экологическом и "почва-среда" на топоэкологическом. уровнях. На основе выявленных количественных и качественных параметров экологических ниш почв в многомерном признаковом пространствах системы "почва-среда" и кспользованием подхода «теза-антитеза», на заключительном III блоке создается многоступенчатая информационно-распознающая система для факторной диагностики почв.
ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
2, ]. Пространственно - временная организация ландшафтов Вит имского плоскогорья в позднем плейстоцене и голоцене На основе анализа результатов исследований по палеогеографии и природы плейстоцена-голоцена (Гитерман, Голубева, Заюшнская и др., 1968; Федорова, Комарова, Минко и др., 1968; Таргульян, 1971; Равский, 1972; Кинд, 1974; Нейштадт, 1977; Хотннскнй, 1977; Олюнин, 1978;
Тайсаев, 1981; Колосов, 1983; Базаров, 1986; Кузьмин, 1988; Имегхенов, 1997; Дергачева, Вашукевич, Гранина, 2000; Проблемы реконструкции 1998, 2000; Основные закономерности..., 2002; Природная среда..., 2003) можно сделать вывод, что до раннего голоцена на всей территории Забайкалья, в соответствии с эволюцией биоклнматической обстановки существовал широкий спектр типов почвообразования - от тундрового до степного. В голоцене на территории современной тайги и лесостепи преобладали тундровый, таежный и лесостепной типы почвообразования. ЕК имеет самый древний на Витимском плоскогорье морфологический реликт - педиплен, сформированный в мезозое и слабо затронутый новейшими релъефообразующими процессами (Ендрихинский, 1974).
Таким образом, на исследованной территории к настоящему времени сформировались сложные, разновозрастные гетерогенные ландшафты, отличающиеся пестрым мозайчным сочетанием древних и молодых природных комплексов.
2.2. Пространственная организация факторов почвообразования в ЕК
ЕК имеет полого-вогнутую округлую форму, вытянутую в северовосточном направлении на 70 км при ширине до 60 км, ее площадь составляет около 3850 км1. По почвенно-географическому районированию ЕК относится к бореальному (умеренно-Холодному) поясу ВосточноСибирской мерэлотно-таежной области Северо-Прибайкапьской горной провинции Еравнинско-Телембинского котловинного округа (Атлас 1967).
Плоская поверхность днища ' котловины чередуется с увалисто-холм истыми и предгорно-волнистыми (по окраинам котловины) формами рельефа. Кристаллический фундамент котловины покрыт мощным чехлом осадков различного генезиса и состава. Наиболее широко распространены породы четвертичной системы. Центральная, наиболее низкая часть котловины в северо-восточном направлении по долине р.Холой занята в основном древнеозерными песчаными отложениями. Приподнятая плоская остепненная часть ЕК формируется на делювиальных карбонатных супесчано-суглинистых отложениях. Луговые, лугово-болотные и болотные ландшафты низких пойменных экосистем представлены озерными, аллювиальными, аллювиально-делювиальными отложениями, легкого гранулометрического состава. Предгорные пологие лесостепные и лесные позиции ЕК заняты делювиальными и делювиально-карбонатными суглинистыми отложениями. Таежные денудационные части ЕК формируются на элювиально-делювиальных отложениях разного гранулометрического состава.
Таким образом, в геоморфологическом отношении ЕК характеризуется свреобразной кольцевой структурой природных комплексов. В центре котловины формируются озерные и плоские равнины неоген-четвертичного возраста. Следующее кольцо представляют плоские и слабовсхолмленные денудационные равнины плиоцен, нижнего и среднего плейстоцена. Замыкают кольцо ЕК денудационные слабо- и густорасчлененные ландшафты. f .
Климат. Забайкалья подвержен резко противоположному влиянию холодной Субарктики и Арктики, ж,аркнх и сухих .пустынь Монголии, влажных муссонов Дальнего Востока. Сопоставление гидротермических показателей ЕК Забайкалья с климатическими ареалами основных типов почв мира (Волобуев, 1973) и котловин Предбайкалья и Северного Забайкалья (Кузьмин, 1988), показывает, что в подобных климатических условиях располагаются лишь ареалы тундровых и подзолистых почв. В таком «узком» гидротермическом диапазоне (среднегодовая температура воздуха колеблется от - 3,8 до - 5,5 °С, 'годовая сумма осадков - 250-400 мм) в ЕК Забайкалья выявлены 14 типов почв. Причем последние находятся в холодной части ареала с отрицательной среднегодовой температурой.
Геокриологическая особенность района исследований приуроченность вечной мерзлоты к понижениям рельефа. По данным Н.Л. Мельничук (1966) мощность криолитозоны в ЕК достигает 120-130 м (в среднем 80-85 м), на долю тал и ко в приходится не более 11 % территории. Температура мерзлых пород составляет -1,2-1,7 °С. Анализ данных мерзлотного режима почв ЕК свидетельствует (Бадмаев, 1997), что максимальная глубина протаивания характерна для наиболее теплообес печен ной степной части, минимальная - низких позиций ландшафта. , iis.ü.',-
Гидрографическая система ЕК представлена; системой Еравнинских озер и основными реками Индола, Тулдун и Домная, Вытекает из системы Еравнинских озер только одна река Холой, которая имеет северо-восточное направление. Наиболее распространены пресные воды с минерализацией до 0,6 г/л. По составу воды гидрокарбонатные кальциево-натриевые, шш калышево-магниевые и гидрокарбонатно-сульфатные кальциево-магниевые, или кальцнево-натриевые (Мельничук, 1966).
По ботанико-географическому районированию ЕК относится к Северо-забайкальскии (горнотаежному округу) и Центральноазнатскнм (Онон-Аргунскому геоботаническому округу и забайкальским степным котловинам) формациям (Атлас Забайкалья, 1967). Характер растительного покрова ЕК весьма сложен и своеобразен (Сергиевская, 1951; Горшкова,
1954; Ре щи ков, 1961; Бадмаев, Осипов, Мангатаев, 1996; Осипов, Бадмаев, 1996; Бадмаев, Куликов^ Бадмаева, 1996,2001; Куликов, 2003).
Анализ пространс+вёнйой-'организации растительного покрова ЕК (Атлас Забайкалья, 1967; Ра'ййтельность 1972) показывает, что центральная наиболее теплая И относительно засушливая часть представлена центрально-азиатскими формаЦйями, Вокруг крупных озер в южной части ЕК формируются тнпчаковь|е'' и ' Мя-гликовые, иногда смешанные с мелкодер нови нно-3 лаковыми, степи УЧсйчбтамии с зарослями степных кустарников. В восточно^'более приЬодня+Ьи и слабозасоленной части котловины, развиты в острецов е степи в'сочетании с тбнконогово-типчаковыми сообществами и ^¿стами с пятнами галофитных лугов. Юго-западная, более влажная лесостепная часть ЕК занята' крупнотравными луговыми степями ' в сочетании с лесоопушечными лугами и лиственничными лесами. "
Предгорная час'гь и горное обрамление котловины представлены лиственничными ерниковыми лесами и редколесьями, а также лиственничными осока-моховыми заболоченными лесами с подлеском из кустарниковых ив.
Таким образом, в Еравнннской мерзлотной лесостепной котловине по положительным формам рельефа (по увалам и пологим склонам) вкраплены фрагменты южнотаежного ландшафта, а по плоским днищам вокруг системы озер - луговые степи.
На основе классификаций геохимических ландшафтов (Перельман, 1975;1 Тайсаев, 1981) и данных крупномасштабной почвенной съемки выявлено, что на территории ЕК преобладают таежные и степные черноземные типы геохимических ландшафтов (ГЛ). Первые представлены в бортовых обрамлениях котловины и характеризуются среднетаежным мерзлотным (лиственничные и лнетвенннчно-ерниковые) семейством с кислым классом (Н"*). Второй тип ТЛ преобладает в центральной степной части ЕК, где встречаются-лугово-чернозёмные мерзлотные семейства различных классов: кальциевый (Са3+), содовый (Ыа+-ОН*) и соленосный Са2\ СГ; БО/*). '
Биоклиматнческие условия в исследуемом районе подчинены кольцевой зональности, осложненной влиянием котловинного эффекта, экспозиции и других показателей; рельефа. По особенностям почвенного покрова, обусловленным рельефом, выделяются три кольцевые зоны (субсистемы Еравнинской системы): первая центральная безлесно-степная равнинная вокруг озерной системы, вторая '— лесостепная приподнятой равнины и предгорных шлейфов склонов гор и третья — лесная (таежная) по окраинному обрамлению ЕК,
2.3. Пространственная организация почвенного покрова на разных ■ ,„:■. ; иерархических уровнях
Анализ работ (Прасолов, 1927; Семенова, 1956; Соколов, Соколова, 1963; Ногина, 1964; Митупов, 1966; Уфимцева, 1967; Соколов, Таргульян, 1970; Цыбжитов, 1971; Вторушин, 1982; Колосов, 1983; Худяков, 1986; Куликов, Дугаров, Панфилов, 1986, Кузьмин, 1988; Дугаров, Куликов, 1990; Чимитдоржиева, 1990; Алифацов, 1991; Керженцев, 1992; Абашеева, 1992; Нимаева, 1992; Цыбжитов, Убугунова, 1992; Бадмаев, Корсунов, Куликов, 1996; Куликов, Дугаров, Корсунов, 1997; Убугунова, Убугунов, Корсунов, Балабко, 1998) свидетелШ+вует о доказанном факте самобытности почв экстраконтинетального Забайкалья, в связи с чем общепринятые сложившиеся взгляды на генезис .н эволюцию почв здесь оказались не вполне приемлемыми и требовали выработки новых подходов.
Согласно положениям классификации почв России (Классификация 1997, Почвенная 1999), в результате средне- и крупномасштабного картирования почвенного покрова ЕК выделены два ствола (постлитогенные и синлнтогенные), 7 отделов, 13 типов и 30 подтипов почв (табл. 1).
Почвы отделов литоземов и альфегумусовых (литоземы, дерново-подзолы и подбуры) характеризуются малой мощностью почвенного профиля, кислой реакцией среды, ненасыщенностью поглощающего комплекса основаниями, хорошим дренажем, средним запасом влаги и слабой те ллоакку муля цией. Исключение составляют дерновые альфегумусовые почвы, отличающиеся легким гранулометрический составом, низким запасом влаги и высокойтеплообеспеченностью.
Для почв органо-аккумулят ивйого отдела (дерновые и темно гумусовые) характерен ясно выраженный поверхностно-гумусовый горизонт, постепенно ¿меняющийся почвообразующей породой. Основное отличие первых почв является легкий щебнистый гранулометрический состав, высокая водопроницаемость и ' средний запас влаги. Темногумусовые почвы, наоборот характеризуются тяжелым гранулометрическим составом, высоким содержанием гумуса, большой величиной емкости катионного обмена и запасам алаги.
Почвы аккумулятивно-гумусового отдела объединяет относительно мощный темногумусовый горизонт, срединный горизонт В является аккумулятивно-карбонатным. Черноземы криптоглееватые формируются в условиях дополнительного увлажнения почвенно-грунтовыми водами и за счет разм ерзаю щей мерзлоты, характеризуются вариабельностью гумусового горизонта, мощность которого связана с карманами и языками, высокой гумусированностью и емкостью катионного обмена.
Таблица 1
Схема классификации почв ЕК
Отдел | Тип | Подтип
I СТВОЛ ПОСТЛИТОГЕННЫЕ
1. Литоземы I. Литоземы грубо гумусовые <лгч К Типичные
2, Алъфегумусовые ]. Дерново-шшолы (ДП) 1. Иллювиально-железистые
2. Глсевые
2. Подбуры (ПБ) 1. Иллювнально-железистые
2. Иллювиально-гумуеовые
3. Охристые
3. Дерновые альфегумуеовые (ДА Г*) 1, Иллювиально-железистые
2. Глеевагтые
3. Органа-аккумулятивные [. Дерновые (Д) 1. Типичные
2. Иллювиально-железистые
3. Глеевые
2. Темногумусовые (ТГ) 1, Типичные
2. Метаморфизироваиные
3. Глеевагтые
4. Аккумулятивно-гумусовые 1. Черноземы 1. Криптоглееватые (ЧК)
2. Пропиточные (ЧП*)
5. Ще.ючно-гяинисто-д ифференцироеанные 1, Солонцы темные (СН) 1. Типичные
2. Криптоглееватые
6. Голоморфные 2. Солончаки темные <СЛ) ■ .Типичные
2. Криптоглееватые
II. СТВОЛ СИНЛИТОГЕННЫЕ
7. Аллювиальные 1. Аллювиальные . ..,.: светлогумусовые (А0 1, Типичные
2, Глее ваше
3. Поверхноегао-турбированные
2, Аллювиальные "'- ■■■''■■" темногумусовые (АТ) . 1. Типичные
2. Засаленные
3. Глееватые
Э. Аллювиальные перегнойно-глеееые (АПГ) 1. Типичные
2. Засоленные
4. Аллювиальные торфяно-глеевые (АТГ> 1. Типичные
2. Засоленные
Примечание: * -сезониомерзлотиые почвы, остальные мерзлотные.
Оцениваются как средне и высоковлагоемкие, по теплосодержанию и водопроницаемости - как средние. Черноземы пропиточные отличаются маломощным гумусовым горизонтом, легким шебн истым гранулометрическим составом, низким запасом влаги, высокой водопроницаемостью и большой теплоаккумуляцией.
Почвы щелоча о-глинишо'дифф грей цирован и ого отдела (солонцы темные) характеризуются резкой , элювиально-иллювиальной дифференциацией профиля по илу при щелочной реакции среды, низкой
водопроницаемостью,-; средней теплоакукумуляцн ей и высокой влагоемкостью. Солончаки темные отдела голоморфных почв определяются по наличию тем но гумусового горизонта, который с поверхности в сухом ГрбЬтоянии имеет солевые выцветы, характеризуются низкой водопроницаемостью и; запасом влаги, а также средней теплоаккумуляцией, ;; * ■ г
Аллювиальные'¿Цтлрфмусовые характеризуются светлогумусовым маломощным горизонтов у. .слабокислой реакцией среды, низкой водопроницаемостью, средним; запасом влаги и слабой теплоаккумуляцией. Аллювиальные темчогумусоше \ представлены мощным темногумусовым горизонтом, нейтральной реакцией среды, высоким запасом влаги, слабой теплоаккумуляцией и низкой водопроницаемостью. Аллювиальные торфяно-глеевые определяются по наличию торфяно-минерального и глеевого горизонтов, слабокислой реакцией среды и характеризуются низкой водопроницаемостью и очень слабой теплоаккумуляцией. Аллювиальные перегнойно-глеевыв мерзлотные отличаются наличием с поверхности перегнойного горизонта, переходящего в грязно-сизую глеевую толщу. Профиль почв имеет криоморфныйоблик, характеризуются слабокислой реакцией среды, очень.:-, низкой водопроницаемостью, высоким запасом влаги и очень слабой теплоаккумуляцией в слое 0-100 см.
Пространственная организация почвенного покрова и информационное сопряжение почв с факторами среды изучено на разных иерархических уровнях.
а) бассейновый (макроуровень), М 1:200000 "
Разнообразие факторов почвообразования при широком распространении сезонной и многолетней мерзлоты обусловливает большую неоднородность и кольцевую зональность почвенного покрова ЕК (рис. 1).
Центральное степное ядро котловины занимают сочетания черноземов криптоглееватых и солонцов с солончаками. Низкие приозерные позиции заняты почвами аллювиального отдела (торфяно-глеевыми н перегной но-глеевыми). На крутых склонах ЮЖНОЙ экспозиции доминируют черноземы пропиточные, элювиальные и трансэлювиальные части склона противоположной ориентации заняты дерновыми почвами. На теплых песчаных отложениях приозерной центральной части выделены дерновые альфе гумусовые почвы под реликтовыми сосновыми лесами. Выше по абсолютной высоте местности, на пологих склонах окружающих котловину, формируются темногумусовые почвы под березово-лиственичными лесами.
UL-OÛ1
Hl'30»
Иніекс Тцпыяоч** MX СЙЧОТвня*
SD Нелочкмц» Фбргамииі (buxow
і ltdJJ ЛвТМММГ П^убогумуилые
ГЩ1 Сочстшня дерною-іншгапов с пйл&урам»
S Тсмндеумуопде
ma Дфно*ые альфехуцу »iw
РРП
ШЛО Чернозему ермптоюевате
OB Черноземы пропитФчный
шщ CUMIIU 1«МНЫ*
Cdflowim темные
шш Сочетмчл 4домиальнш( е&етж» ґумусо- МІ* с адлюьиалшыии темкогумуїомшн
[551 Лдлтнальнде гарег*ойнсим)ееаие
pssa Аялммнвлмие -шрфяно-Пкеиіе
Оо Oxpi ЁраимммскоЙ системы
Рис, L Пристрій стаєнная оргінлзацня почленного покрова EIC
Аккумулятивные позиции; ландшафтов и пойменные экосистемы речных долин заняты сочетаниями аллювиальных светло- и тем но гумусовых почв, разной степени крногидроморф^ма. 1 Замыкают кольцо сочетания подбуров и дерново-подзолов, которые,занимают хребты бортового обрамления котловины. На водоразделах сильнорасчлененных типов местностей формируются литоземы грубогумусные и встречаются непочвенные образования - выходы скальных пород.
б) кошенный (мезо-уровенъ■), М 1:25000
Влияние рельефа как важнейшего фактора организации топоэкологаческой неоднородности почвенного покрова, почвенных свойств и режимных показателей изучалось на пяти полигонах-трансектах (ПТ), где преобладали мерзлотные почвы (рис. 2).
Рельеф создает контрасты в экологических условиях, а именно локальную аридность и гумидность. Разнообразие почв зависит от рельефа, литологии и типа растительности. На крутых щебнистых склонах южной экспозиции формируются маломощные щебнистые легко-и среднесуглннистые почвы черноземного типа под степными сорбществами. Пологие склоны северной экспозиции под березово-лйственничными и лиственничными лесами заняты дерновыми и тем ногу мусовыми мерзлотными почвами. Первые отличаются высокой скелетностью и легким гранулометрическим составом материнской породы. На крутых склоках южных экспозиций под сосново-лиственничнымИ лесами формируются дерново-подзолы на щебнистых эллювиал ьных и элювиально-делювиальных отложениях. Аккумулятивные части склонов представлены почвами аллювиального типа разной степени криоМорфизма.
в) микрокатеиный (микро-уровень), М 1:2000
В пойменных ландшафтах ЕК и на местах высохших озер встречаются комплексности и пятнистости почвенного покровз, механизмы образования которых, аналогичны процессам аласообразования в Якутии (Саввинов, 1976; Девяткин, 1984; Гоголева и др., 19187; Девяткин, Романов, 1989). ПТ-б "Хаймисан" расположен в центральной степной части ЕК и представляет сопряженный ряд почв от берега ^о днища одноименного высохшего озера (перепад высот от 0,8 до .1,0, м). В пространственной организации почвенного и растительного покрова мпкрохатсны наблюдается кольцевая микрозональность (рис^З).
Внешнее кольцо вокруг озера формируют черноземы криптоглееватые равной степени, засоленности и гранулометрического состава под манникрвр-мятликово й и; злаково-осоковой разнотравной ассоциациями. , Следующеекольцо образуют аллювиальные темногумусовые разного фанулометрического состава под злаково-разнотравиыми и злаково-осоково луговыми ассоциациями.
почвы С 111 Гром-акта»
1. АТ - адлн>в. темногумус, мерзл.
////л 2. ЧК - черноземы кригттаг, метя. СП — супесь; лс— легкий суглинок; с- сред-ннй суглинок
1 [I 3. Д - дерновые мерзлотные
4. ЧП • черноземы пропкт.с/мерал.
РАСТИТЕЛЬНОСТЬ л. Ю
1-»острецо»о-11оле«ициевые сообщестм 2-тнлч»1совые сообщества 3-береюао-лиственнкчный лес 4-5-жигши»в<>-»острсцс»и« сообщества 6-кобрезне»о-типчгковые сообщества 7-ти пч усов о-лолынн ие сообщества С*-—СЮ
1250 1150 1050 950 -гЛТгу
в А
1 ^////ПШПИИ^///
Грансостав ПОРОЛ СП-ПС к ( е с I с сп-лс СП-ЛС
Крутизн» <1 1-3 <1 5-8 <1
Растительность I 2 _ Э 4 1 5 6 7
Почвы АТ ЧК д ЧП ЧК
Свойства почв 1
рН водный АЦ.АУ 7,6 7.7 « 6.8 6.6 7.0
В, АЕЬ 7,9 8.6 5.8 6.5 6.7 и 73
Вса, ВМ 93 8,7 6,5 6,1 6.4 83 9.1
Аи, АУ 6.9 8,8 «,1 63 3,4 3.4 5,4
В.АЕЬ 23 1.2 3.4 2.1 Ы> 2,0 1.7
Вса, ВЬГ 0.6 1,1 1.4 0.7 и и 0.9
Граи-состав Аи, АУ 38,5 38,7 33,2 26,7 25,3 24.1 27,5
В, АЕЬ 43.2 31,5 30,3 38.1 25,4 33.2 40.3
Вса. ВЫ 53,6 61,8 42.6 31,0 32.1 40,6 54,6
БКО АО, АУ 31.4 423 22.9 20,9 22.7 16.5 21.6
В, АЕЬ 36.6 19.7 20,6 253 19.8 243 16,8
Веа,ВЬГ 24,5 18,2 27.8 21.2 30.6 25,2 12,3
Запас влага при ИВ, мм. Степень «лагоемкостм ! 238/ средняя-высока« 387/ очень »ысоюи 301/ очень высокая 190/ нияем-ереллм 186/ НЮ КМ- | средняя 1 163/ ИНЭКМ . 172/ средняя
Теплосодержание, МД*/ м2. Степень тегоюаюсумулацки 1 10/ очень слаб» 20/ елвбяя-средняя 15/ слабая 18/ слабая 18/ 1 слабая | 40/ высокая 23/ срео*. ' я**'
Рис. 2. Пространственная организация, литолого-геоморфологическая,
топоэкологическая, химико-аналитическая и водно-тепловая характеристика почвенно-растительного покрова ПТ-4 «Улхаса» ЕК
Ядро занимают наиболее влажные лугово-болотные камышовые сообщества на аллювиальных перегнойно-глеевых почвах. Анализ морфологических свойств почв мнкрокатены показывает их чрезвычайное разнообразие. Процессы криогенеза усиливаются к центру мнкрокатены, которые проявляются в виде кршугурбаций морфонов, ржавого цвета и признаков оглеения горизонтов.
Поч*ы С 1 Ю ІІІІІР^
Ж 1. ЧК лс - черноземы криігтоглеева-тые мерзлотные легхоеуглнннстые
т 2. ЧК «1 - черноземы крипгоглеева-тые мерзлотные супесчаные
ООО о о а о СП О 3. АТ сп - аллювиальные теыногу-мусоные мерзлотные супесчаные
О О о 0 О о П 00 4. АТ п - аллювиальные темногу-мусовие мерзлотные песчаные
СП ■ 5. АПГ сп - аллювиальные перегно-но-глеевые мерзлотные супесчаные
Растительность
1-манниково-мятяикова* ассоциация; 2-злаково-осоковвя ассоциация; 3-элаково-ршнотравиая ассоциация; 4-злакоесн>сокоеая луговая ассоциация; 5-камышовые сообществ» 950 949 948 {^Т ---'.-І "¡""'ґ і { ( ( ! ! ! і
В А
Грансосгаа пород
Крутизна <1 3-5 <1 1
Растительность 1 2 3 1 4 5
Почвц ЧК | АТ АПГ
СіоПства почв 1
рН водный ли. АУ 72 7,9 ».5 7.8 7,1
В, АЕЬ 7.6 8.0 8,6 8.5 8,0
Вса, ВЬГ 7,9 8,1 8.7 8.8 8.6
С,% ли, АУ 5.9 5.5 6.8 6.9 13.3
В, АЕЬ 2.0 2.5 1,7 и 1.6
Вса, ВЫ Ю 0.9 0.5 0.4 и
Гран- сое- тай Аи, АУ 23,4 16.8 (4,8 9.8 8,7
В,АЕЬ 18,6 14.3 13.6 7.9 7,6
Вса, ВМ 15,5 12.8 10,9 7,5 5,8
ЕКО Аи, АУ 20,3 24.7 21,5 28,1 45.7
В.АЕЬ 16,3 14.8 8.9 21,2 21,6
Вса, ВИҐ : 13,4 12,3 4.6 12^ 12,9
Запас влаги при НВ, мм. 302/ высока* 315/ высокая 323/ высокая 332/ высока* 345 /очень высокая
Теплосодержание, МДж/ м2. 23/ средник 24/ средни 13/ слабая 11/ слаба« 6/очень слабая
Рис. 3. Пространственная организация, литолого-геоморфологическая,
то поэ коло гическая, химико-аналитическая и водно-тепловая характеристика почвенно-растительного покрова ПТ-6 «Хаймисан» ЕК
Таким образом, в пространственной организации ПТ «Хаймисан» отмечается «вложенная» кольцевая мпкрозональность почв, как и в почвенном покрове всей ЕК. В условиях микрокатены центральным ядром, вокруг которого идет формирование почвенного покрова, являются почвы
гидроморфного ряда, т.е. аллювиальные перегной но-глеевые. Вокруг них, формируются полугидроморфные и автоморфные почвы. \,
г) нанокатеиный (нано-уровенъ), М 1:100 - \
В мерзлотных областях, в почвенном покрове на близких расстояниях возникают контрастные гидротермические условия, связанные с образованием педокриогеннЫх структур и возникновением тесного гидротермического сопряжения почв с мерзлотой (Куликов, 1995,1997).
Абсолютная разность во влажности внутритрещинных почв и почв основной части педокриогенного комплекса (блока полигона) достигает 1015%, а по температуре - около 5° С. Изучение почвенного покрова, ее свойств и режимных характеристик на нано-уровне, на границе экопары лес-степь выявила резкий температурный скачок, в летние месяцы достигающий на глубине 0,2 м 10° С и более. Явление морозобойного растрескивания почв приводит к повышению неупоря доч енности строения почв как по горизонтали, так и по вертикали. В природе это.проявляется в анизотропности свойств почв и пространственной мнкронеоднбрбдности.
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Анализ работ о представлении почвы как функдаа;- факторов почвообразования (Иенни, 1948; Волобуев, 1963, 1973; Эвальда, 1972; Степанов, 1975; Прасолов, 1978; Джеррард, t984; Соколов, 1993) свидетельствует о том, что методологической основой является сравнительно-экологический подход - сопоставление между собой почв, формирующихся при различных комбинациях факторов почвообразования. В связи с этим, почвенный покров можно представить как систему объектов, расположенных в h-мерном экологическом гиперпространстве, осями которого выступают факторы почвообразования. Экологическая ниша типа почв определяется его положением и его реакцией на. факторы почвообразования. Толкование понятия экологическая ниша" среди экологов разное (Grinell, 1917; Elton, 1927; Hutchinson, 1957; Одум, 1975, 1986; Grubb, 1977), даже в такой науке как фитоценология (Миркин, 1986, 1989; Миркин, Розенберг, 1978), где оно закрепилось давно (Василевич, 1983). По аналогии с концепцией экологической ниши Г. Хатчинсона (Hutchinson, 1957), которая является общепризнанной среди экологов, любой фактор среды (почвообразования) можно рассматривать как ось в многомерном пространстве. Применительно к почвоведению, каждый тип почвы может формироваться и развиваться лишь внутри определенной амплитуды значений каждого фактора. Крайние значения определяют тот объем многомерного пространства, который и может быть определен как экологическая ниша типа почв. Для установления экологической ниши
почв предлагается координатный анализ - изучение формирования почв в многомерном признаковом пространстве факторов почвообразования.
3.1. Информационно-картометрическая оценка связей в системе
ПОЧВА-КЛИМАТ» на регионально-экологическом уровне Исходным материалом для регионально-экологического познания связей в системе «почва-климат» служили почвенная и карты климатической среды Забайкалья (Атлас 1967) одного масштаба (М 1:3500000). На почвенную карту (размером 10 хЮ см - це^тр ЕК) с контурами мерзлотных почв ( в том числе сравнения окружающие ЕК -сезонномерзлотные почвы со предельны х ^герритори й Забайкалья), последовательно налагались карты мистической среды, (рис.4).
При наложении тематических кар'Г на почвенную карту, появляется возможность определить площадь и зафиксврЬвать свойства климатической среды, количественные характеристики которых в дальнейшем являются базовыми для составления группы . матриц и установления сопряженности числа состояний явления (почвы) и факторов климатической среды с числовыми значениями. Определив вероятности каждого состояния явления (отдельно для каждого типа почв) при всех состояниях факторов климатической среды, можно установить информационные параметры и плотность однофакторных каналов связей почв с факторами климатической среды. Алгоритм расчета подробно описан ранее (Куликов, Бадмаев, Содномов, Дугаров, 1991; Куликов, Дугаров, Корсунов, 1997). На картах идеицнфицировано 100 квадратов, каждый размером 1x1 см. Статистическая выборка почвенной и карт климатической среды позволило сформировать многомерное признаковое пространство системы «почва-климат».
В качестве состояний явления выступали: каштановые типичные сезонномерзлотные (К), черноземы пропиточные сезонномерзлотные (ЧП), черноземы криптоглееватые мерзлотные (ЧК), темногумусовые мерзлотные (ТГ), .аллювиальные светлогумусовые сезонномерзлотные и мерзлотные (АС), аллювиальные темногумусовые мерзлотные (АТ) и аллювиальные перегнойно-глеевые мерзлотные (АПГ) почвы.
Региональными факторами климатической среды выступали: 1) осадки (Ос, мм - 7 состояний); 2) сумма активных температур воздуха (Т > 10°С - 6); 3) среднеянварская температура воздуха (Тя, °С - 10); 4) средней юл ьская температура воздуха (Ти, °С - 5); 5) континентальность климата по Ценкеру (К - 8); 6) число дней с температурой выше 0°С (Пр, дни - 7 состояний).
Анализ картографической информации сопряжения и оценка связи в системе «почва-климат», а также расчеты показали, что по коэффициенту
эффективности передачи информации из изученных климатических факторов доминирует длительность периода с температурой выше 0°С (0,39), которую можно связать с продолжительностью почвообразования.
Рис. 4. Алгоритм информационно-картометрической оценки связей и анализа КИ в системе «почва-климат». Пояснения в тесте.
Хорошим индикатором почв в условиях Забайкалья является средняя годовая сумма осадков (0,32), сумма активных температур воздуха (0,30) и среднеиюльская (0,24) температура воздуха. Выявленные взаимоспецифические состояния почв и климатических факторов среды позволяют прогнозировать характер почвенного покрова при известных состояниях факторов и определить параметры экологических ниш почвообразования (рис. 4). Тем самым, представляется возможность распознавания каждого типа почв в координатах гидротермических факторов, характеризующих в данном случае систему «почва-климат» на регионально-экологическом (бассейновом) уровне организации.
На основе сопряженного анализа почвенных и климатических тематических карт определены, ¡. климатические ареалы, составлена
пшррт;ермическая система и распределение полей почвенных типов
ЗабаїЦада,(Рис- 5).
Осадки, мм 1 і 1 1 1
600 ** ** / г 5 "Ч N \
500 і V тг\ / / АС /
400 АПГ чп \ /
300 С -к
200
Сумма тешіературвоадух*> 10 *С
Рис.5. Гцдрстсрмическая система и распределение полей почвенных типов Забайкалья
Из изученных почв Забайкалья крайне низким (250-300 мм) атмосферным увлажнением характеризуется экологическая ниша черноземов, и каштановых почв криоаридных ландшафтов. Для аллювиальных светло гумусовых и тем ногу му сов ых почв фактор атмосферного увлажнения безразличен, т.к. их формирование связано с грунтовыми, русловыми и надмерзлотными водами, а распространение - с ннтрозональным характером гидрографической сети. Темногумусовые и черноземы криптоглееватые почвы по атмосферному увлажнению входят в, градацию в 350-400 мм и являются «соседями» по экологическому ряду не только по увлажнению, но и по теплу. Гидротермический ареалы этих почв, а также верхние пределы по увлажнению аллювиальных темногумусовых входят в общий контур ареала аллювиальных перегнойно-глеевых почв. Последние, обладают самым широким экологическим диапазоном по гидротермическим показателям (осадки 300-600 мм и сумма активных температур 1000-1400°С). Среди сезонномерзлотных почв таким характером распределения полей и диапазоном характеризуются аллювиальные светлогумусовые. Примечательна высокая экологическая терпимость последних к обеспеченности теплом (1400- 2000°С), что
характерно и для черноземов и каштановых почв. Мерзлотные почвы, наоборот, формируются в узком диапазоне суммы активных температур, поэтому для них тепло следует считать экологически значимым фактором. Пространственной и информационной границей между ними является величина 1400°С, ниже которых формируются мерзлотные, выше -сезон номерзлотные почвы.
3.2. Щформацианно-картометрический оценка связей в системе «ПОЧВА-СРЕДА» на топожологическом уровне Анализ связей в системе «почва-среда» на топоэкологическом уровне проводился также, как н в системе «почва-климат». Отличительной чертой был масштаб аналитического материала составленной КЙ тематических карт природной , среды (М 1:25000) и большая выборка ее количестве н ныхх арактеристнк (рис. 6),
Например, -в данном-квадрате встречаются четыре типа почв: на элювиальной ча&ги ландшафта и на склоне северной экспозиции формируются дерновые. Второй выдел составляют черноземы пропиточные сезонномерзлотные, которые занимают склон южной экспозиции. Третий контур " включает черноземы криптоглееватые, развивающиеся на аккумулятивной части склона южной и трансаккумулятивной позиции склона северной экспозиции, а также на транзитной части склона западной экспозиции. Аллювиальные темногумусовые формируются в аккумулятивной части склона северной экспозиции. Следующий этап включает определение количественных показателей рельефа. Контур с дерновых1 почв ' характеризуется следующим: 1) абсолютная высота местности колеблете^ в пределах 9951000 м; 2) Крутизна склона составляет 1-2°. Почвоббразующие породы представлены элювиальными и элювиальйо-дёлювильйймй легко- и среднесугинистыми разновидностями. Растительность'имеет несколько вариантов: I) житняково-вострецовые сообщества на ¿лювйальной 'чаЬтй склона; 2) березово-лиственничный лес на пологом склоне северной экспозиции. Интегральный показатель почвен но-кл и матическн х условий-глубина протаивания. Дерновые почвы на элювиальной части ландшафта протаивают на глубину 270 см (целина) и 295-300 см (пашня), на склоне северной экспозиции под березово-лиственничным лесом - 250-260 см. Испаряемость принята как интегральная характеристика то по климатических условий, которая определена с учетом экспозиции и крутизны склонов введением соответствующих пересчетных коэффициентов (Романова и др., 1983). Расчеты показали, что испаряемость колеблется в пределах 471-522 мм, в почвах под березово-лиственничным лесом она имеет минимальные величины. По
классификации геохимических ландшафтов (Тайсаев, 1981) дерновые почвы формируются в; условиях лесостепной типа, лесостепного мерзлотного семейства и относится к переходному от кислого к кальциевому классу (Н+-Са2+). .
* -«еюнжхмрздотние1 'jfí почвы,остальные , ^ мерзлотные.
" - гяубхк» промерзши*. ;
Д-яерно»ые: '!! 1' '' ЧК-чіриолии,!;.! " .'і: --крипто rwtMtv.e; ЧП-черА(оем£і:1 ■
ПРОПИТОЧНЫЙ \ .('■ '.'i
ЛТ-млювныьные. темногумуеовьіе''
1, Генезис э,эд Де» Дм
1. Граиеостаи
11. Раститільмхт* Б«р.-лист. Типчаком Вострен.- Кобрели-
лес, ЖНТ-- -поишн- овлии- «СНТШІЧ1-
юетреи. иив циевые ковые
Ш. Patté
1. Высота,« 995-ГООО 965-970 9S1-960 МО-1000
2. Экпозниш С. е-» Ю-з.і-і С. с-» Ю, «и
3. Крутизна. * 1-2 1-3,3-Í <1 3*5, 5-І
4. Геокимкчмни ф*шія Э. то А.-г» А,р TJ.TI
111. Климат
К Глубина протаи-ння,™ 25 -293 260-295 230*250 500-350**
2, Испаряемость, им 47І-І2Ї 47Ы96 471 <496 5ЇЗ-Я0
IV. Тип, еанйетю н класс геахилнтсхих ландшафтов Cl1+ Мчвлотн. Н*-Fe1* Ct1* Омеоіл.
> Рис. б. Алгоритм информационно-картометрической оценки и . ¡ i : анализа КИ в системе «почва-среда». Пояснения в тексте.
На. примере дерновых почв дана последовательность проведения сопряженно^ количественной оценки в системе "почва-среда", где каждый фактор почвообразования имеет свои численные значения и характеризует его экологическую нишу. Далее проводится процедура численной оценки факторов почвообразования и для остальных трех типов почв.
Таким . образом, определены и выявлены параметры топоэкологических ниш почв ПТ-4 "УЛХАСА". Каждый выдел занимает
определенное место в системе1 координат факторов среды, в некоторых случаях несколько типов почв могут иметь одинаковые числовые параметры топоэкологических ниш. Только сочетание разных количественных критериев топоэкологических ниш по факторам почвообразования определяет развитие того или иного типа почвообразования (рис. 6). Количественная оценка позволяет выявить пределы или лимиты специфических состояний факторов среды и дать объективную характеристику экологических ниш формирования почв.
Статистическая выборка почвенной и картографической тематической информации, которые были «сняты» с почвенных выделов на 350 квадратах, позволила сформировать многомерное признаковое пространство системы «почва-среда (факторы почвообразования)».
В качестве состояний явления выступали выявленные в результате почвенного картограф ирования ЕК следующие 15 типов почвенных и непочвенных образований: 1) ВП - выходы пород; 2) ЛГ - лнтоземы грубогумусные; 3) ДП -дерново-подзолы; 4) ПБ -подбуры; 5) ДАГ -дерновые альфегумусовые; б) Д - дерновые; 7) ТГ -темногумусовые; 8) ЧК -черноземы крипто глее вые; 9) ЧП - черноземы пропиточные; 10) СН — солонцы темные; 11) СЛ -солончаки темные; 12) АС -аллювиальные светлогумусовые; 13) АТ — аллювиальные темногумусовые; 14) АПГ -аллювиальные перегнойно-глеевые; 15) АТГ — аллювиальные торфяно-глеевые.
Факторами служили: 1) М — генетические типы материнских пород делятся на 8 состояний; 2) Нм - абсолютная высота местности (14); 3) Р -сообщества растительности (39); 4) Гп - гранулометрический состав почвообразующих пород (5); 5) Гг - гранулометрический состав гумусового горизонта почв (5); б) У - уклон местности (крутизна склона, ° 6 состояний); 7) Ф — положение в рельефе - геохимическая фация (5); 8) Э - экспозиция склона (9); 9) И -величина испаряемости (б); 10) ММ -многолетняя и сезонная мерзлота (6); 11) ТСК - типы, семейства и классы геохимических ландшафтов представлены 10 состояниями.
Сопряженный анализ почвенной и тематической картографической информации и. расчеты свидетельствуют, что энтропия (мера неопределенности) почв в соотношении с различными факторами среды изменяется незначительно. Этот казалось бы, парадокс объясняется тем, что один тип почвы рассматриваемой мерзлотной котловины Забайкалья не может быть жестко приурочен только к одному состоянию фактора почвообразования. Что касается энтропии отдельных факторов, то в соответствии с разнокачественностью ее величина существенно варьирует. Рассчитанные коэффициенты эффективности передачи информации в направлении почва^-фактор показывают, что ведущее положение в
определении типов почв в ЕК остается за генетическим типом материнских пород (М) и их гранулометрией (Г), характером растительности (Р) и высотой местности (Нм).
Оценка однофакторных каналов связи на основе коэффициентов информативности (Ки) показало (рис. 7. А, рис. 8. А), что наиболее высокая сопряженность выявлена между почвами и материнскими породами аллювиально-делювиального генезиса (Кн = 0,85). К ним приурочены подбуры, аллювиальные темногумусовые и аллювиальные перегнойно-глеевые.
Рис.7. Плотность связей почв с состояниями факторов среды: А - материнская порода; Б - растительность; В - высота; Г -гранулометрический состав пород. Ки - коэффициент информативности.
Наибольшим разнообразием почв разного генезиса характеризуются элювиальные, элювиально-делювиальные, аллювиальные и озерные отложения (Ки=0,20-0,30), На первых отложениях развиваются литоземы грубогумусные, а также сочетания подбуров с дерново-подзолами и дерновые. На озерных отложениях формируются группа аллювиальных 'почв: аллювиальные све-йюгумусовые, аллювиальные ггерегнойн о-глеев ы е,
аллювиальные торфяно-глеевые, а также варианты аллювиальных темногумусовых и черноземов криптоглееватых почв нижнего гипсометрического предела. Промежуточное положение 1 по величине информативности занимают (Ки=0,35-0,40) делювиальные, делювиальные карбонатные и аллювиально-пролювиальные отложения. На первых двух породах формируются темногумусовые и черноземы криптоглееватые почвы, что свидетельствует об их близком и * сопряженном почвообразовании, а также сезонномерзлотные черноземы пропиточные крутых склонов южной экспозиции. Последних связывает с черноземами крипто глее ваты ми степной тип почвообразования и карбонатность почвообразующей породы. ^
Растительный покров является наиболее динамичным элементом ландшафта. Поэтому, оценка связей в системе «почва-растительн ость» и выявление корреляционных зависимостей между отдельными типами почв и ассоциациями растительного покрова является наиболее, сложной и дискуссионной (Работнов, 1974; Арманд, 1975; Букс, 1977; Сочава, 1978; Миркин, Розенберг, 1978; Намзапов, 1994; Беллюкевич,-2002; Куликов, 2003;Копцик, Копцнк, Ливанцова и др., 2003). ч
Исследования показали, что тесная связь между типами почв может выявлена и на уровне ассоциаций и на уровне формаций" растптельного покрова. Из заданных состояний растительности наиболее тесная связь с почвами отмечается в экстремальных условиях: для лишайников и редколесий и осоково-вейниковых заболоченных луговых ландшафтов (Ки=0,80-0,75 - рис. 7. Б). Наибольшее разнообразие почв и низкие величины информативности характерны для лугово-ртепных и луговых степей (Ки=0.30-0,35), под которыми могут формироваться черноземы крипто глее ватые, аллювиальные светлогумусовые и темногумусовые и наиболее увлажненные варианты солонцов и солончаков темных почв. Промежуточное положение по величине передачи информации почвае-растительность занимают таежные (лиственничный лес), лесостепные (березово-лиственничный лес) и степные (вострецовые) ассоциации (Ки=0,40-0,50). При указанных информационных мерах связи, под лиственничным лесом формируются сочетания дерново-подзолов и подбуров. Ареалы березово-лиственничных лесов характеризуют дерновые и темногумусовые почвы Вострецовые степные ассоциации часто встречаются на черноземах криптоглееватых, а также занимают относительно теплые и сухие позиции, где формируются солонцы.
Дробная вероятностная оценка выявила высокую информативность высотных отметок 991-1031 м и 1442-1523 м (рис. 7. В). К первым приурочены дерновые и сезонномерзлотные черноземы пропиточные, ко вторым - непочвенные образования (выходы пород) и литоземы
грубогумусные почвы (Ки=0,60-0,75). Низкие высотные отметки характеризуются наибольшим разнообразием почв,1 поэтому не могут быть надежными,; индикаторами (Ки=0,20). К интервалу высот 950-990 м тяготеют все почвы пойменных ландшафтов (аллювиальные светлогумусовые, аллювиальные перёгнойно-глеевые, аллювиальные торф^НО-глеевые), засоленные и гилроморф'нь1е почвы,. занимающие приозерные позиции, и долины узких рек (солонцы и солончаки темные, аллювиальные- темногумусовые), а также почвы лесостепного ряда (черноземы крл пто гл ее ваты е и сезонномерзл отны е дерновые гшьфегумусовы£).!,..,
Средними величинами коэффициента информативности обладают интервалы высот от 1032 до 1318 м (Ки=0.30-0,45). В этих пределах могут формироваться сочетания дерново-подзолов с подбурами, а также встречаются г верхние границы распространения темногумусовых. В интервале высотных отметок 1114-1154 м коэффициент информативности вновь увеличивается до 0,50. Здесь мoíyr развиваться только подбуры, которые имеют самый широкий диапазон функционирования в системе «почва-выдотные отметки» (1032-1359 м), На границе леса и степи, в интервале4 высот от, 990 до 1154 формируются темногумусовые, нижняя гран и цОйапазона которых совпадает с «высотной экологической нишей» дерновых; а верхняя - с подбурами.
Анализ координатной системы «почва-гранулометрический состав материнских ■ пород» П (Г) показывает, что выделяются песчаные и тяжелосуглинистые отложения (Ки=0,65-0,80). К первому литологическому типу приурочены аллювиальные перегнойно-глеевые, аллювиальные торфяно-глеевые, черноземы криптоглееватые и аллювиальные темногумусовые почвы (рис. 7. Г). На породах тяжелосуглиннстого состава формируются темногумусовые и солонцы. Наименьшую сопряженность с почвами проявляют породы среднесуглинистого состава (Ки=0,10-0,12), на которых формируются почти все почвы из выборки, поэтому знание состояния этого индикатора мало что дает для распознавания индицируемого явления. Также имеют низкие значения информативности породы легкосуглиннстого и супесчаного состава.
Таким образом, на основе разработанного информационно-картометрического подхода для оценки связей в системе «почва-среда», рассчитаны статистическая встречаемость типа почв с отдельными факторами почвообразования, выявлена «скрытая» дополнительная информация и формализованы факторы почвообразования на количественные и качественные параметры. Последние составили многомерное признаковое пространство факторов почвообразования,' на основе которых установлены экологические диапазоны (рис. 8. А) в
однофакторных, экологические ареалы (рис. 8. Б) в двухфакторных каналах связи в системах «почва- факторы-шчвообразования» и экологические ниши почв в совокупности всех комбинаций факторов почвообразования.
м Материнские нероды (па ямежу) |
э пттт ТШтт TTTS і
од «ц ш 1ІІШ- 1ІУ А
д —п ТПТ ГТТК
Дк <011 1111- [ПІД
АД
АЛ М ¿=э t ■
А - ¡ГИІИ -гЛГ "lllllll І-'МІП III11tí?
О I4NÜI ^чп МІН llllJüi
пт Пашен
ЛГ | ДП | ПБ | ДАГ t Д 1 ТГ 1 ЧК 1 ЧП І СН | СЛ \ АС t АТ \ АПГ 1 АТГ
1 1
Н, *ысоя 1310 ішмеат ...... ocmtij м ^--- -вп II І
1430 1350 -л г - Б 1 . -ДАГ
1270 _
1190 £ i-nfi hE
1110 — тг Чп С-- 1 ) АТ
1030 9Í0 ¿Гчк,пт —ЇТІ
П <Н,М> 1 э" эо_ Д Дк_ Гаді ДП 1 А 1 ■■■ЯІ
Поч*00бразующая порода (пожмгтеу) 1
Рис. 8. Координатные системы «почва-среда»: однофакторные (А) и двухфакторные (Б) каналы связи, фрагмент. Пояснения в тексте.
Анализ параметров топоэкологических нищ почв бортового обрамления ЕК показывает, что непочвенные образования (выходы скальных пород) и литоземы грубогумусовые отличаются высотными отметками и типом растительности. Первые могут встречаться от 1359 до 1523 м под лишайниками и мхами. Несколько ниже (1278-1482 м) на щебнистых элювиальных и элювиально-делювиальных отложениях с супесчано-песчаным заполнителем формируются литоземы грубогумусовые. Растительность представлена лишайниками, мхами, кустарниками и редколесьями. По характеру геохимических процессов эти почвы относятся к тундровому типу геохимических ландшафтов, гольцовому семейству и кислому классу (Н*).
С высоты 1359 м доминируют сочетания дерново-подзолов и подбуров горного таежного обрамления ЕК. Для дерново-подзолов специфическими диагностическими индикаторами являются транзитные геохимические фации крутых. склонов южных эскпозиций с высокой величиной испаряемости и лиственнично-сосновыми леса. В отличие от них, подбуры могут развиваться почти во всех состояниях факторов
почвообразования, кроме аллювиальных отложений и низких позиций в таежных ландшафтах. Эти почвы характеризуются наибольшим разнообразием состояний факторов почвообразования и обладают самой низкой величиной коэффициента информативности в кольцевом поясе горного таежного обрамления ЕК.
Почвы лесостепного кольцевого пояса характеризуются своимц специфическими параметрами функционирования топоэкологнческих ниш (табл. 2). По высотным отметкам, наиболее низкие позиции (950-960 м) приозерных равнин на песчаных отложениях под сосновыми борами занимают сезонномерзлотные дерновые альфегумусовые. Несколько выше (950-970 м), на делювиальных и делювиальных карбонатных, а также на озерных н аллювиальных отложениях тяжелого гранулометрического состава под лугово-степными и степными сообществами получают развитие черноземы криптоглееватые мерзлотные. Они могут встречаться на выровненных и южных склонах трансаккумулятивных и аккумулятивных фаций и характеризуются кальциевым классом геохимических ландшафтов. На элювиальных и трансэлювиальных частях {991-1031 м) пологих склонов) северных экспозиций формируются дерновые почвы. Для них специфическими состояниями являются элювиальные и элювиально-делювиальные сильнощебнистые и каменистые отложения легко- и среднесуглинистого гранулометрического состава. По типу, семейству и классу ГЛ и величин испаряемости данные почвы сравнительно похожи с сезонкомерзлотными аналогами, только относятся к мерзлотному лесостепному семейству.
С утяжелением гранулометрического состава, на делювиальных и делювиальных карбонатных суглинистых и тяжелосуглинистых отложениях, на пологих склонах северных экспозиций под березово-лиственничными травяными лесами с ерниками и ивовыми зарослями появляются темногумусовые почвы. В отличие от выше описанных почв лесостепного ряда, последние могут формироваться несколько выше (до 1100 м) по трансэлювиальным, трансаккумулятнвным и аккумулятивным частям ландшафта. Такие топоэкологические условия определяют для этих почв специфический класс геохимических ландшафтов: переходный от кислого глесвого к кальциевому глеевому.
Анализ параметров топоэкологнческих ниш степных почв ЕК показывает, что солонцы формируются на аллювиальных и озерных отложениях средне- и тяжелосуглинистого гранул ометр ичес ко го состава под вострецовыми сообществами в сочетании с тонконогово-типчаковы м и. Они могут развиваться на приозерных равнинах и аккумулятивных выровненных позициях (960-970 м).
....Таблица 2 Параметры топоэкологических ниш почв ЕК (фрагмент)
Фактор Почва
ТГ Д ЧК ' ДАР
/. Материнская порода 1. По генезису 2. Рранйостав А Дк с, тс Э,ЭД лс, с Дк,Д, О, А с, їх;, лс, сп ■■' Г" 0 . " п, сп, лс
II. Растительность ЛС4, ЛС5 ЛС1, ЛС2, ЛСЗ С1,С2,СЗ, С4, С5, Сб, С7,С8,С9, СЮ Л9, Л10
Ш. Рельеф 3. Высота, м 4. Экспозиция 5. Крутизна," 6. Фация 991-1113 с, с-в, С-3, 3 1-3,3-5 тэ, та, а 991-1031 с, с-в, с-з 1-3,3-5 Э, тэ 950-990 ю.ю-э.ю-в.в 1-3 та, а 950-960. Р ■ < I Э
IV. Климат 7. Глубина протаив., см 8 Испаряемость, мм 200-250 445-470 250-300 471-522 250-275' 47У-496 ' 250-300** 471-522
V. Тип, семейство и класс геохимических ландшафтов. Н+-Ре3+ Н+-Саг+ м Си2* м Н+-Саї+ см
Примечание:
* • сезокномерзлотные почвы, остальные мерзлотные. ** - глубина промерзания. Условные обозначения; Почвы: ТГ-темногумусовые мерзлотные; Д-дерновые мерзлотные; ЧК-черноземы крнптоглееватые; ДАГ-дерновые альфе гумусовые сезон номерзлотные. Материнская порода (по генезису): Э-элювнй; ЭД-алювио-делювий; Д-делювнй; Дк-делювнй карбонатный, О-озерные отложения. Гранулометрический состав: п-песок; сп*суоесь; лс-легкнй суглинок, с-средний суглинок; тс-тяжелый суглинок. Растительность: ■ Л9-несомкнутые ценозы и сосновый лес на береговом валу; Л10 - сосновый лес с единичными лиственницами; ЛС1 - березово-лиственничный лес; ЛС2 - березово-лиетвенкичныйлес с единичными ерниками; ЛСЗ - березово-лиственничныЯ лес со злаковым разнстравіеіи; ЛС4 -березово-лиственничный лес с ерниками и ивовыми зарослями; ЛС5 -, березояо-лиственничные леса с кустарниковым подлеском; СІ - твердовато-оеоково-полынные; С2 -ковыльные в сочетании с твердовато-осоково-полынными; СЗ - типчаковые; С4 - типчаково-полынные; С5 - осоково-зделъвеПсово-зл аховые; С6 - злаковое разнотравье; С7 - манниково-мятликовые; С8 - злаково-осоковые; СО - полынные; СЮ - вострецовые. Экспозиция: с-северная; с-в-североеосточная; ю-з-юго-западная; ю-южная, р-равнинная. Положение в ландшафте (фация): э-элювнапьная, тэ-трансэлювнал ьная; та-траїкаккумулятнвная; а-аккумулятивная. Тип, семейство и класс геохимических ландшафтов: Н+-Ре1*'-Са11,-Ре1+ лесостепной тип, лугово-лесные мерзлотные семейства, переходный от кислого глеевого к кльциевому глеевому классу; Н+-Са1+ м - лесостепной тип, лесостепные мерзлотные семейства, переходный от кислого к кальциевому классу; Са1+м - степной черноземный тип, лугово-черноземные мерзлотные семейства, кальциевый класс; КГ-Са^ем - лесостепной тип, лесостепные сезонномерзлотные семейства, переходный от кислого к кальциевому классу.
В связи с тяжелым гранулометрическим составом и высокой степенью увлажненности, а также низкими величинами испаряемости (471496 Мм) солонцы; протаивают неглубоко (150-200 см). По характеру геохимических реакций относятся к степному черноземному типу геохимических ландшафтов, лугово-черноземному семейству и содовому классу, где- доминируют ионы ТМа* и ОН". Солончаки, в отличие от солонцов, формируются несколько ниже (950-960 м) в пониженных формах рельефа высохших озер и характеризуются легким гранулометрическим составом. Они могут развиваться не только под луговыми сообществами, но и вострецовыми степями с пятнами галофитных лугов. Поэтому, Данные почвы относятся к степному черноземному типу геохимических ландшафтов, лугово-черноземному мерзлотному семейству, соленосному классу (Ыа+-Саг+-СГ-3042*). Основными отличительными параметрами топоэкологических ниш сезонномерзлотных черноземов пропиточных являются:' I) делювиальные карбонатные отложения легкого щебнистого и каменистого;'гранулометрического состава; 2) наиболее засушливые степны^р сообщества ЕК - кобрезиево-типчаковые; 3) крутые склоны южных экспозиций; 4) сезонное промерзание - 300-350 см; 4) сухостепной сезонномерэлотный тип геохимических ландшафтов, южносклоновое семейство и кальциевый класс (Са2+); 5) максимальные величины испаряемое^ (523^54 8 Мм)?" •
Анализ' выяате^йь(х^ параметров топоэкологических ниш почв подчиненных ланДЙафтЬв1ЕК показывает, что аллювиальные светлогумусовые1 ■ формируются на аллювиальных и аллювиально-делювиальных породах песчано-супесчаного гранулометрического состава. Дяя этих почв специфичны достаточно широкие колебания высотных отметок (от 950 до 1031 м), слабый уклон и аккумулятивные позиции ландшафта. Растительность представлена вейниково-осоковыми сообществами. Аллювиальные светлогумусовые характеризуются относительно большими величинами глубины протаиваиия (250-275 см), что обусловлено легким гранулометрическим составом почв и отепляющим воздействием теплозаряженных внутрипочвенных вод, притекающих с более высоких гипсометрических уровней ландшафтов. На террасах и их склонах, несколько выше по высотным отметкам, формируются аллювиальные темногумусовые почвы, которые в отличии от первых почв пойм характеризуются большой экологической амплитудой по материнским породам и их гранулометрии, положением в геохимических фациях и экспозициях склонов. Однако, эти почвы больше тяготеют к пологим склонам северных экспозиций бортового стыка поймы и надпойменной террасы с луговыми сообществами, в связи с чем глубина протаивания несколько меньше (150-200 см). Аллювиальные перегнойно-
глее вые и аллювиальные торфяно-глеевые почвы встречаются в пониженных элементах рельефа, а также на грансаккумулятивных частях ландшафта, преимущественно на склонах северных ориентаций. На этих склонах наиболее высока встречаемость аллювиальных перегнойно-глеевых почв, которые формируются под листве н н и чно-заболочеиными лугами и камышовыми зарослями. Аллювиальные торфяно-глеевые занимают самые низкие позиции в котловине под осоково-вейниковыми заболоченными лугами и ерниками с осоково-пуш тоневыми сообществами в сочетании с осоково-хвощевыми. Для этих почв характерны минимальные глубины протаивания (< 100 и 100-150 см). Почвы подчиненных ландшафтов относятся к луговому и лугово-болотному типу геохимических ландшафтов, лугово-болотному мерзлотному семейству, кислому глеевому классу (Н+-Ре +), .
Таким образом, для каждого типа почв выявлено наиболее характерное состояние фактора среды, что позволяет не только индицировать и прогнозировать почвы по факторам почвообразования, но также определять на совершенно объективных количественных критериях параметры экологических ниш почв, их экологический диапазон функционирования,
ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-РАСПОЗНАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ФАКТОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПОЧВ
Распознавание образов - научное направление, 1 связанное с разработкой принципов и созданием систем, предназначенных для установления места объектов к одному из заранее выделенных классов объектов (Загоруйко, 1972; Распознавание ..,, 1978, 1989; Розенберг и др;, 1972; Миркин, Розенберг, 1978, 1979, 1984; Ту Дж, Гонсалес, 1978; идр).
На основе выявленных экологических ниш каждого из 14 типов почв ЕК Забайкалья в многомерном признаковом пространстве систем «почва-климат» и «почва-среда», а также установленных параметров связи между почвами и факторами почвообразования, разработаны принципы' информационно-распознающей системы (ИРС) для факторной диагностики почв.
Для создания ИРС использован известный в науке подход - теза-антитеза, построенный на дихотомических таблицах (табл. 3). Анализируются установленные количественные и качественные' характеристики факторов почвообразования в системах «почва-среда».
Таблица 3
Алгоритм многоступенчатой информационно-распознающей системы для факторной диагностики почв Ундино-Даинской котловины (УДК) Восточного Забайкалья
Ступень'
Спел
Оте»
Тип
Определитель поч» (ИРС)
1. Пост-лнтогенньк
2. Снн-лигогенные
I. Почвы формируются на внепоЯменных территориях...........................2
+ Почвы формируются в поймах.....■'.................$
1.П0С1-лнтогенные
2, Облесенные..............3
+ Необлемнные...........5
Ш.
ш
I. Альфе-гумусовые
ПБ
3.Хвойные...............ПБ
+■ Лиственные...............4
IV.
2. Органо-
аюсумуля-
тивиые
ТГ
4. Березово-лнственннч-нью леса на элювиальных отложениях легкого
грансосгава................Д
+ Березово-лкственнич-ныеерииковые леса нале-лкенальньос отложениях тяжелого грансоста»а...ТГ
3. Аосу-
мулятнвно-
гумусояые
ЧП
5. Почвы формируются под степным и сооб -ществами.................ЧП
VI
2. Син> литогенные
б. Почвы формируются на повышенных элементах
центральной поймы......7
+ Почвы формируются на пониженных частях и депрессиях...................8
VII.
4. Аллювиальные
тш:
АС АТ
7. Под злаковыми
лугами.....................АС
+ Под луговыми сообществами............АТ
АТГ
8. Под осохово-вешшко -вымн переувлажненными лугами н ерниками с осоково-пушицневыми в сочетании с осоково-хвощевымн.............АТГ
* - фрагмент почвенной карты Уидиио-ДаинскоЙ котловины
Для начала процедуры последовательной многоступенчатой ИРС для факторной диагностики почв необходимо иметь топографическую и геоботаническую карты рассматриваемой территории > М ;1;200 ООО, где представлены характеристики рельефа (высота, крутизна, экспозиция и фация) и типы растительности. Топографическая карта представлена с левой стороны ИРС, второй, третий и четвертый столбцы' занимают таксономические единицы почв.
На каждой ступени, исходя из заданных дихотомических таблиц последовательно выделяются контура отдельных стволов^ отделов и в конечном итоге типов почв, что показывается на карте рассматриваемой территории и указываются в тезах и антитезах. Такой системный подход к анализу структуры почвенного покрова определяет необходимость разработки многомерной и многоступенчатой классификации почвенного покрова, представляющий ее как систему иерархических единиц с показом основных генетических, географических и топоэкологических факторов, определяющих закономерности в ее пространственной организации.
Проверка и реализация разработанной многоступенчатой ИРС для факторной диагностики почв проведена на независимом, материале. В качестве модельных территорий послужили Ундино-Даинская (УДК) и Нерчинская (НК) котловины Восточного Забайкалья. | Вравнинская, Ундино-Даинская и Нерчинская котловины относятся к забайкальскому типу котловин и характеризуются близкими климатическими показателями (Атлас..., 1967; Ландшафты..., 1977, врезки).
Выделенные и распознанные типы почв на модельнцх территориях по своим параметрам входят в диапазон экологических ниш типо| почв ЕК Витим с ко го плоскогорья, установленных на ■ основе инфор-мацийН'но-картометрического подхода для координатной оценки связей в системе «почва-среда». ; л-.
Распознавание этих почв происходит достаточно достоверно и коррелируется с почвенной картой на эту территорию (Алнфанов, 1977; Керженцев, 1992).
Некоторые несовпадения в распознавании почв | ^обусловлены отсутствием озерной системы в УДК и НК, и достаточно; большой дренирован костью этих модельных территорий, а потому7 другим характером и особенностями связей в системе «почва-среда».
Таким образом, разработанная многоступенчатая ИРС для факторной диагностики почв получила подтверждение и реализована на примере почвенного покрова котловин забайкальского типа Восточного Забайкалья.
ГЛАВА 5. ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ ЕРАВНИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ ЗАБАЙКАЛЬЯ
'Стратегия экологически рационального и экономически выгодного использования земель должна базироваться на теории почвенно-экологического зонирования и функционального потенциала почв {Добровольский, Никитин, 1990; Столбовой, Савин, Овечкин, Сизов, 1996), ; На основе дан^ь(х; средне -и крупномасштабного картографирования почвенного покрова ЁК^ детального изучения их свойств и режимных характеристик, проведено почвенно-экологическое зонирование Ера вн и некой котловины Забайкалья.
Зонд1'Использования Земель в режиме сохранения. Под режимом сохранения пойиШются вводимые ограничения на формы и интенсивность эксплуатаЦЫ ! Ш1ел4> для обеспечения естественного развития почв в условиях,'Ч:Ьключйощих антропогенное воздействие. Режим сохранения -это не '«кбнсервйЦия» ^территорий, а особая форма эксплуатации почв, нап^айлёнйая на ' сохранение биоресурсного потенциала. К этой зоне отнёсены тёрри ториН е литоземами грубогумусовыми, дерново-подзолами, п оДбу рам и, * тем нбгумусовы м и, дерновыми, дерновыми альфегумусовыми, аллювиальными перегнойно-глеевыми и аллювиальные торфяно-глеевыми почвами.
Зона экономического целесообразного использования земель. Сюда отнесены территории с темногумусовыми, дерновые, аллювиальными Светло-и темногуйусовыми почвами. Землепользование здесь должно быть организовано С Счетом анализа пригодности почв под желаемые, экономически эффективные и экологически разумные виды использования.
'Зона экологически адаптивного использования земель объединяет чернозёмы крнптоглееватые, солонцы и солончаки темные. При организации землепользования здесь необходимо учитывать пригодность почв для кбнкретных видов использования и факт экологической эффективности для ландшафта в целом.
Зона иепдлъзования земель в режиме восстановления включает черноземы пропиточное крутых склонов южной экспозиций, пахотные опвечаненные и сильнокаменистые черноземы крнптоглееватые и земли техногенных ландшафтов. Землепользование здесь должно быть организовано таким образом, чтобы придать почвам тренд к восстановлению их нарушенных экологических функций.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Почвенный Покров представляет собой систему объектов, расположенных в п-Мерном экологическом гиперпространстве, осями которого выступают факторы почвообразования. Экологическая ниша типа
почв определяется его реакцией-надфакторы почвообразования. Каждый тип почвы может формироваться^ развиваться лишь внутри определенной амплитуды значений каждого,!фактора. Крайние значения определяют тот объем многомерного пространства; который и может быть определен как экологическая ниша типа почвы.
На основе разработанного информационно-картом етрич е с ко го подхода : удалось дифференцировать континуальный и чрезвычайно неоднородный контрастный почвенный покров модельной территории криолитозоны Забайкалья - Еравнинской котловины - в соответствии с факторами почвообразования.
Подготовка многоступенчатой картографической информации и использование информационно-картометрического подхода позволили рассчитать статистическую встречаемость типа почв в связи с отдельными факторами почвообразования, формализовать количественные и качественные параметры среды. Оценка. параметров среды дала возможность установить экологические диапазоны в однофакторных, экологические ареалы в двухфакторных каналах связи в системах «почва -факторы почвообразования» и экологические ниши почв в совокупности всех факторов почвообразования.
Для каждого типа почв установлено наиболее характерное состояние фактора среды, что позволяет не только индицировать и прогнозировать почвы по факторам почвообразования, но также . определять с использованием объективных количественных критериев параметры экологических ниш почв, их экологический диапазон функционирования.
На основе выявленных параметров экологических ниш почв Еравнинской котловины Витимского плоскогорья в многомерном признаковом пространстве системы «почва-среда» и с использованием подхода «теза - антитеза», а также картографической - модели с распознаванием почвенных таксонов, создана многоступенчатая и нфор м ацио н но -рас поз на ю щая система для факторной диагностики почв, которая проверена на примере почвенного покрова Ундино-Даинской и Нерчинской котловин Восточного Забайкалья. Процесс распознавания почв проводится последовательно с применением, .иерархического принципа: ствол - отдел - тип.
Информационно-картометрический подход, разработанный для оценки разнообразия почв криолитозоны Забайкалья, является универсальным инструментом для описания, обобщения, упорядочения и формализации имеющегося; почвенно-картографического материала. Дальнейшее углубление этого направления откроет широкие перспективы для системно-количественного анализа связей в системе «почва-среда»,
изучения структурной организации почвенного покрова, его экологии и ■ географии.
Список основных работ, опубликованных ло теме диссертации
/, Монографии
1. Бадмаев Н.Б. Тепловлагообеспеченность склоновых земель /Н.Б. Бадмаев, В.М. Корсунов, А.И. Куликов. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1996.-125 с. 1
2. Бурятия. Природные ресурсы /Коллектив авторов...Я.К- Бадмаев. -Улан-Удэ: Изд-во Бурятск. гос. ун-та, 1997.-280 с.
3. Устойчивое развитие и природопользование /Коллектив авторов...Н.Б. Бадмаев. - Улан-Удэ: Изд-во Бурятск. гос. ун-та, 1998.-362 с. 1;
П. Научные статьи .^¡¡.'--i i' -
4. Куликов А.И. Гидротермика склоновых почв Забайкалья '^Л.И. Куликов, В.И. Дугаров, Н.Б. Бадмаев // География и природные 1 ресурсы. -1991.-№4.- С. 69-76.
5. Бадмаев Н.Б. Почвенные катены Забайкалья: морфология, свойства к тепловлагообеспеченность /Н.Б. Бадмаев, В.И. Дугаров // Почвоведение. - 1991. -Ла II. - С. 70-79.
6. Бадмаев Н.Б. Пространственная дифференциация мерзлотных катен Забайкалья по те пл о влагообеспеченности //Доклады ВАСХНИЛ.1 -1992. -Лг 5. - С. 8-11.
7. Бадмаев Н.Б. Классификационная оценка теплового режима' ; мерзлотных катен Витимского плоскогорья II Почвоведение; - 1995. -№9.-С. 1109-1114.
8. Куликов А.И. Проблемы и методология изучения почвенного покрова заповедника «Джергн некий» /А.И. Куликов, А.Б. Гынинова, Н.Б. Бадмаев // «Сохранений и проблемы особо охраняемых территорий Байкальского региона» - Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 1996. - С. 34-40.
9. Бадмаев Н.Б. О почвенно-экологическом зоннровании мерзлотных котловин Забайкалья /Н.Б. Бадмаев, В.М. Корсунов, А.И. Куликов // «Проблемы географии Байкальского региона» - Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 1997. -С. 84-88.
10. Бадмаев Н.Б. Пространственные коэффициенты для оценки плодородия и бонитета склоновых почв // Там же. - С. 92-95.
11. Бадмаев Н.Б. Условия формирования и характеристика плодородия холодных и мерзлотных почв Бурятии /Н.Б. Бадмаев, Г.Д. Чимитдоржиева // Там же. - С. 102-110.
12. Бадмаев Н.Б. Режим и баланс влаги в почвенных топорядах Еравнинской котловины Забайкалья // Почвоведение. - 1997. - № 7. - С. 1306-1309.
13. Бадмаев И.Б. Мерзлотный режим, катен Еравнинской котловины Байкальского региона // География и природные ресурсы. - 1997. - № 2. -С. 179-183.
14. Бадмаев И.Б. Экологическая оценка и картографирование, почв мерзлотных ландшафтов Забайкалья /Н.Б. Бадмаев, А.И. Куликов // Вестник БГУ, серия географическая. - Улан-Удэ: Изд-во Бурятск. гос. ун-та, - 1997.-С. 23-28.
15. Бадмаев Н.Б. Информационно-картометрическая оценка связей в системе «почва-среда» /'Н.Б. Бадмаев, A.B. Корсунов, М.А. Куликов, Н.К. Бадмаева // География и природные ресурсы. - 2000. - № 2. - С. 142-148.
16. Kulikov MA Spatial heterogeneitu of vegetation of frozen ecosystems /М.А. Kulikov, N.B. Badmaev il Biodiversity and dynamics of ecosystems in North Eurasia. Volume2. Novosibirsk. - 2000. - P. 124-126.
17. Бадмаев Н.Б. О разнообразии почв криоаридных ландшафтов Баргузинской котловины Забайкалья /Н.Б.Бадмаев, A.B. Корсунов, М.А. Куликов, Н.Б. Бадмаева // Сибирский экологический журнал. 2002.-№4.-С.263-268.
18. Куликов А.И. Пространственно-временная динамика свойств почв Байкальского региона /А.И. Куликов, Ю.В. Абгапдаев, М.А. Куликов, B.C. Баженов, Н.Б. Бадмаев //Почвоведение. - 2004. - № 6.- С.654-662.
///. Информационные материалы и доклады
19. Бадмаев И.Б. О глубине протаивания почв мерзлотных ландшафтов /Н.Б. Бадмаев, H.A. Токтонова // Материалы конференции. «Вклад молодых ученых в решение охраны окружающей среды» - Улан-Удэ: БФ СО АН СССР. - 1987. - С. 14-15.
20. Бадмаев И.Б Неоднородность почвенного покрова склоновых ландшафтов Забайкалья //Материалы конференции «Биологические ресурсы и проблемы экологии Сибири» - Улан-Удэ: БФ СО АН СССР, - 1990.-С. 34-35.
21. Бадмаев И.Б. Влияние экспозиции на плодородие почв склоновых ландшафтов /Н.Б. Бадмаев,. А.И. Куликов //Материалы Всесоюзной конференции «Экологические проблемы в почвоведении и земледелии» - Курск, -1991. - С. 43-45,
22. Бадмаев И.Б. Пространственная дифференциация склоновых почв Байкальской Азии по плодородию //Материалы конференции «Биологические ресурсы и введение Государственных кадастров в Бурятской АССР» - Улан-Удэ; БФ СО АН СССР, -1991. - С.23-24.
23. Бадмаев И.Б. Микробиологические особенности склоновых почв /Н.Б, Бадмаев, З.Д. Тогмитова, С.Ш. Нимаева // Там же, - С. 34-35.
24. Куликов А.И. О количественной экологии почв /А.Й. Куликов, В.Ч. Содномов, Н.Б, Бадмаев, В.И. Дугаров //Материалы всесоюзной конференции «Экология и охрана почв засушливых территорий Казахстана. - Алма-Ата: АН Каз. ССР, - 1991. - С. 86-87.
25. Бадмаев Н.Б. Пространственно-временная структура температуры и влажности подстилающей поверхности в условиях расчлененного рельефа /Н.Б. Бадмаев, А.И. Куликов //Материалы международной конференции «Сибирское совещаний по климато-экологическому мониторингу», - Томск; СО РАН, - 1993.-C.54-55.
26. Бадмаев Н.Б. Количественная1 и качественная характеристика структуры микробного ценоза мерзлотных катен Забайкалья /Н.Б. Бадмаев, З.Д. Тогмитова //Материалы международной конференции1
' «Экологические проблемы микробиологии и ' биотехнологии Байкальского региона. - Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, - 1995.- С.34-35. '
27. Бадмаев Н.Б: О кольцевой зональности почвенно-растительного покрова мерзлотных ландшафтов Северо-Востока Бурятии' /Н.Б. Бадмаев, Ц.Д. Мангатаев, М.А. Куликов //Материалы всероссийской конференции «Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока» -Красноярск, -1996. - С.35-36.
28. Осипов К.И. Распределение растительности и почв по элементам рельефа в Северо-Восточном Забайкалье /К.И. Осипов, Н.Б, Бадмаев И Там же, - С.47-48.
29. Бадмаев Н.Б. О разнообразии почв мерзлотных катен Витимского плоскогорья //Материалы международной конференции «Сохранение биологического разнообразия в Байкальском регионе» - Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, - 1996, Том П. - С.23-24.
30. Бадмаев Н.Б. Задачи по оценке разнообразия почв в зоне многолетней мерзлоты Забайкалья /Н.Б. Бадмаев, В.М Корсунов // Там же. Том 11. -С.35-36.
31. Бадмаев Н.Б. Пространственная неоднородность почвенно-растительного покрова мерзлотных ландшафтов Еравнинской котловины Забайкалья /Н.Б. Бадмаев, М.А. Куликов, Н,Б. Бадмаева // Там же. Том II. - С.42-43.
32. Бадмаев Н.Б. Почвенный покров межгорных котловин Байкальского региона в зоне многолетней мерзлоты /Н.Б. Бадмаев, В.М. Корсунов, A.B. Корсунов // Тез. докл. II Съезда почвоведов России. - С-Петербург, - 1996. - С. 87-88.
33. Бадмаев Н.Б. О методах количественной оценки разнообразия почв криолигозоны /Н.Б. Бадмаев, М.А. Куликов, A.B. Корсунов, Н.Б. Бадмаева // Материалы всероссийской конференции «Проблемы
оценки природных ресурсов» - Красноярск: СО РАН, - 1998,— С; 3436. " :
34. Бадмаев Н.Б. О новых методах количественной оценки разнообразия почв // Устойчивое развитие: проблемы охраняемых территорий и традиционное природопользование,,^. Байкальском регионе, - Чита,
.. 1999.-С. 23-25.
35. Бадмаев Н.Б. Ширингинский сосковый бор Внтимского плоскогорья -реликт среднего голоцена /Н.Б. Бадмаев, М.А. Куликов, Н.К. Бадмаева //Материалы всероссийской конференции «Дендрологические исследования в Байкальской Сибири» - Иркутск; СО РАН, - 2001. - С. 23-24.
36. Куликов А.И. Территория устойчивого развития в тисках энтропийных
процессов /А,И, Куликов, B.C. Баженов, Н.Б Бадмаев // Материалы международной конференции «Устойчивое развитие сельского хозяйства в бассейне оз. Байкал». - Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, - 2002. -С. 45-48.
N
\
Подписано в печать 02.11.2004 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Объем 2,5 печ. л. Тираж 100, Заказ № 184.
Отпечатано в типО]-рафии Изд-аа БНЦ СО РАН 670047 [-. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6,
-
Бадмаев, Нимажап Баяржапович
-
доктора биологических наук
-
Улан-Уде, 2004
-
ВАК 03.00.27
- Система мерзлотных почв Забайкалья
- Водно-тепловые свойства и режимы почв склоновых ландшафтов Западного Забайкалья
- Экология и теплоэнергетика мерзлотных почв Забайкалья
- Гидротермический режим мерзлотных почв Западного Забайкалья, их мелиорация и сельскохозяйственное использование
- Мерзлотно-экологическое картографирование криолитозоны России
