Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Сукцессии экосистем в поймах обсыхающих соленых озер юга Западной Сибири

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Сукцессии экосистем в поймах обсыхающих соленых озер юга Западной Сибири"

УДК 504 551

На правах рукописи

Анопченко Людмила Юрьевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПОЙМ ОБСЫХАЮЩИХ СОЛЕНЫХ ОЗЕР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОНЕНТОВ ЦИКЛА УГЛЕРОДА

25.00 36 — «Геоэкология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2007

003162025

Работа выполнена в Сибирской государственной геодезической академии

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

кандидат биологических наук Якутии Михаил Владимирович

доктор биологических наук Кленов Борис Максимович, кандидат технических наук Любивая Ольга Семеновна

Институт водных и экологических проблем СО РАН, г Барнаул

Защита состоится 13 ноября 2007 г в 14 00 час на заседании диссертационного совета К 212 251 01 при Сибирской государственной геодезической академии (СГГА) по адресу. 630108, Новосибирск, ул Плахотного, 10, СГГА, ауд 403

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГГА Автореферат разослан 12 октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Жарников В Б

Изд лиц ЛР № 020461 от 04 03 1997 г Подписано в печать 11 10 2007 Формат 60 х 84 1/16 Уел печ л 1,51 Уч-изд л 0,78 Тираж 100 экз Заказ

Редакционно-издательский отдел СГГА 630108, Новосибирск, ул Плахотного, 10

Отпечатано в картопечатной лаборатории СГГА

630108, Новосибирск, ул Плахотного, 8

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Решение задач информационного обеспечения геоэкологического мониторинга территорий в настоящее время является важным и актуальным аспектом в развитии экономики страны Данные экологического мониторинга территорий и окружающей природной среды могут быть востребованы при строительстве глобальных инженерных сооружений, при проектировании и прокладке трубопроводов и дорог, при планировании распределения территорий для использования в сельском хозяйстве и при создании государственного земельного кадастра с целью оценки земель различного типа и назначения

Важной задачей является экологический мониторинг пойм обсыхающих озер с дальнейшей перспективой использования освобождающихся из-под воды территорий

Барабинская равнина занимает значительную часть Омской и Новосибирской областей (около 117,4 км2) На ее территории насчитывается более 2500 озер, засоленных в той или иной степени, из которых 80 % не имеют стока Тенденции изменения климата Барабы таковы, что в процессе дальнейшего обсыхания многочисленных озер будут освобождаться значительные по площади территории При этом развитие молодых почв сопровождается изменением в них концентрации солей, запаса органического вещества и основных параметров функционирования биоты В процессе развития молодых экосистем происходит изменение структуры продукционного и деструкционного звеньев, изменение запасов органического вещества в надземном и подземном блоках

Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена необходимостью комплексного подхода к осуществлению экологического мониторинга обсыхающих пойм соленых озер

Степень изученности проблемы. В существующих методиках экологического мониторинга основным источником информации о состоянии пойм обсыхающих соленых озер являются данные дистанционного зондирования и картографический материал, значительное место отводится и полевым исследовани-

3

ям Вопросам мониторинга посвящено большое количество работ (Г елашвшш, 1995, Степановский, 2003, Атипов, 2004, Трифонова, 2005) С развитием современного программного обеспечения, автоматизации процессов исследования и обработки информации можно существенно снизить трудоемкость работ и затраты на проведение мониторинга Методика комплексного мониторинга молодых экосистем и почв обсыхающих пойм соленых озер до настоящего времени не разработана

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методики комплексного экологического мониторинга молодых экосистем, формирующихся на обсыхающих участках дна соленого озера (на примере оз Чаны)

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи.

- установить тенденции изменения климата на территории Барабинской равнины,

- оценить особенности обсыхания озерной системы Чаны - Абышкан — Сумы - Чебаклы, площади и темпы формирования почв в обсыхающих озерных поймах в историческое время,

- изучить возможности применения различных методов мониторинга молодых экосистем и почв, формирующихся на обсыхающих участках дна соленого озера (на примере оз Чаны),

- разработать комплексную методику проведения экологического мониторинга с использованием картографического и биогеоценологических методов изучения молодых экосистем и почв, формирующихся на обсыхающих участках дна соленого озера

Научная новизна.

Впервые разработана методика проведения комплексного геоэкологического мониторинга молодых экосистем и почв, формирующихся на обсыхающих участках дна соленого озера, с использованием набора методов, включающего картографический способ исследования, анализ структуры запасов растительно-

го вещества, основных характеристик молодых почв и основных параметров состояния и особенностей функционирования почвенного микробиоценоза

На основании составленной картосхемы почв, сформировавшихся на обсохших территориях озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы — Чебаклы, впервые для лесостепной зоны оценен запас углерода в органическом веществе почв, образованных на обсыхающих территориях Чановской озерной системы за последние 220 лет

Практическая значимость.

Составленная картосхема почв, сформировавшихся на обсохших территориях озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклы, может быть рекомендована при планировании использования территорий для нужд сельского хозяйства в целях создания государственного земельного кадастра для оценки земель различного типа и назначения

На основании сравнительного анализа различных методов, используемых для целей экологического мониторинга молодых экосистем и почв, формирующихся в пойме обсыхающего соленого озера, даны рекомендации по их применению с перспективой дальнейшего изучения и использования территорий

Результаты диссертации использовались при выполнении научно-исследовательской работы «Разработка теоретических основ и методов информационного обеспечения геоэкологического мониторинга экосистем» (номер государственной регистрации 012004 06780) в Сибирской государственной геодезической академии На защиту выносятся:

- комплексная методика проведения экологического мониторинга с использованием картографического и биогеоценологических методов изучения молодых экосистем и почв, формирующихся на обсыхающих участках дна соленого озера,

- методика использования современных микробиологических методов для диагностики и экологического мониторинга почв, формирующихся в поймах обсыхающих соленых озер,

- методика использования показателей, характеризующих структуру запасов органического углерода для оценки стадий почвообразования, возраста и этапа эволюции, на котором находятся молодые экосистемы и почвы

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ЫУ научно-технической конференции, посвященной 225-летию геодезического образования в России «Современные проблемы геодезии и оптики» (СГГА, Новосибирск, 2004), на IV съезде Докучаев-ского общества почвоведов (ИПА СО РАН, Новосибирск, 2004), на VII Международной конференции «Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов» (ТувИКОПР СО РАН, Кызыл, 2005), на III Международном научном конгрессе «ПЮ-Сибирь-2007» (СГГА, Новосибирск, 2007) и на заседаниях кафедры экологии и природопользования СГГА в 2005-2007 гг

По теме диссертации опубликовано 13 работ (11 — в соавторстве)

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 131 странице, состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованных источников, включающего 113 наименований (в том числе 9 на иностранном языке), содержит 2 таблицы, 45 рисунков

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели, сформулированы задачи исследований, дана общая характеристика работы.

В первом разделе сделан Аналитический обзор существующих методов экологического мониторинга и степени изученности обсыхающей Чановской озерной системы

Мониторинг призван выявлять критические и экстремальные ситуации, факторы антропогенного воздействия на окружающую среду, производить оценку и прогноз состояния объектов наблюдения, обладать управляющим воз-

действием для регулирования взаимного влияния объектов техносферы, гидросферы, литосферы, атмосферы и биосферы За последние Десятилетия в связи с увеличением в атмосфере планеты концентрации СОг и, как следствие этого, нарастание парникового эффекта, прогнозируется повышение температуры воздуха по всему Земному шару от 1,5 °С (Леггет, Шнайдер, 1993) до 4,0 °С (Дроздов, 2000) к середине XXI в

В последние десятилетия на фоне развития глобального парникового эффекта происходит повышение среднесезонных и среднегодовых температур и на территории Барабинской равнины Одновременно с этим наблюдается снижение водности рек Все это приводит к обмелению и обсыханию озер Барабы. На обсыхающих территориях активно идут процессы формирования молодых экосистем и почв

Из всего числа усыхающих озер, располагающихся на территории Барабинской равнины, наибольший интерес вызывает оз Чаны В его нынешнем состоянии - это остатки обширной озерной системы Чаны -Абышкан - Сумы - Чебаклы.

Эволюция исследуемой территории связана с ее выходом из-под воды в процессе распада и обсыхания водоемов в результате аридизации климата, поэтому возраст отдельных почв определяется их положением по высоте относительно более старыми являются почвы на поверхностях, занимающих более высокие гипсометрические уровни, более молодые - расположены на более низких уровнях В процессе отступления вод соленого озера и снижения уровня грунтовых вод происходит рассоление почвенных профилей Эволюция почвенного покрова сопровождается утратой почвами признаков гидроморфизма и постепенным переходом их из болотных в лугово-болотные, луговые, солонцы, черноземные почвы Весь процесс эволюции почв может происходить в течение 30-50 лет Если уровень грунтовых вод остается высоким после обсыхания поймы соленого озера, то на этих территориях развиваются солончаки.

Основными компонентами любой экосистемы являются продуценты, редуценты и деструкторы В наземной экосистеме роль продуцентов выполняют в основном высшие растения, а роль деструкторов - почвенные микроорганизмы

Именно благодаря их деятельности запасы органического вещества, накопленного в продукционном блоке экосистем, минерализуются до С02 и воды или гумифицируются (происходит формирование запасов органического вещества почв) (Тейт, 1991)

Изучение основных компонентов и процессов в цикле углерода позволяет оценить параметры состояния и функционирования экосистемы и спрогнозировать пути ее дальнейшей эволюции или антропогенной трансформации

В результате усиливающегося парникового эффекта, связанного с увеличением поступления парниковых газов в атмосферу, становятся все более актуальными работы, посвященные оценкам запасов органического углерода в его природных депо (Титлянова, 1994)

Второй раздел диссертации посвящен описанию объектов и методов исследования

В качестве объектов исследования выбрана серия молодых разновозрастных почв, сформировавшихся на участках обсыхающего дна оз Чаны и на побережье озера Все исследованные почвы расположены в Барабинском районе Новосибирской области, в окрестностях села Староярково

Изучение истории озер Срединного региона за 2,5 столетия свидетельствует о том, что в XVIII вив первой половине XIX в состояние общей увлажненности здесь было удовлетворительным, а иногда и благоприятным Однако с середины XIX в наметилась тенденция к снижению общей увлажненности, которая сохраняется в настоящее время Особенно тревожно, что даже при довольно благоприятных климатических условиях в отдельные группы лет уровень озер продолжает снижаться (Шнитников, 1968)

Руководствуясь данными топографических и геологических карт 20, 40 и 80-х гг. XX в., оценен примерный возраст исследованных почв и соответственно экосистем- Т 1 (1 (0) год), Т 2 (10 лет), Т 3 (40 лет), Т 4 (60 лет), Т 5 (80 лет) (таблица 1). В целях оценки изменения климата выполнен анализ метеорологических наблюдений на Здвинской метеостанции (г Здвинск Новосибирской области), расположенной наиболее близко к району исследований

Таблица 1 - Основные характеристики исследованных экосистем

Почва Геоморфологическое положение Экосистема Сельскохозяйственное использование

Т1 На уровне уреза во- Озерный ил с пес- - -

Эмбриозем ды, недавно обсо- ком, покрытый в не-

инициаль- хшее дно озера которых местах

ный сверху слоем матов из водных растений (толщина слоя 1 см)

Т 2 100 м от уреза воды Солянковый луг (со- -

Солончак лянковая ассоциа-

луговой ция)

ТЗ 200 м от уреза воды Разнотравно- Пастбище

Луговая со- злаковый луг

лончакова-

тая

Т 4 Слабонаклонная по- Разнотравно- Пастбище

Солонец верхность Юго- полынно-ковыльный

глубокий восточный склон гривы, 500 м от уреза воды остепненный луг

Т 5 Вершина гривы, Разнотравно- Сенокос

Чернозем- 1 - 1,5 км от берега злаковый луг

но-луговая озера Большая поляна в березово-осиновом колке, открытая в южном направлении

Для определения темпов обсыхания озер за период с 1786 по 2001 гг и оценки состояния современного почвенного покрова обсохшей поймы озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклы в работе использован картографический метод проведен сравнительный анализ данных разновозрастных карт (1786,1813,1824,1930,1987, 2001 гг издания)

Выбор места и описание почвенного разреза выполнялось в соответствии с общепринятой методикой (Добровольский, 1998). Величина рН, а также содержание в почвенных пробах хлорид-ионов, сульфат-ионов, натрия, калия, кальция и магния определялись в водной вытяжке, углерод гумуса определялся мокрым сжиганием по Тюрину (Аринушкина, 1970) Анализ запасов растительного вещества проводился на выбранных участках исследуемых экосистем Вся надземная и подземная фитомасса (при необходимости) отделялась от почвы методом декантации на ситах, высушивалась и взвешивалась (Титлянова, 1994). Определение дыхания почвы (выделения С02) проводилось газохроматографи-ческим методом Содержание углерода в биомассе почвенных микроорганизмов (С-биомассы) определялось фумигационным и кинетическим (SIR) методами (Звягинцев, 1991)

В третьем разделе изложены дистанционные методы мониторинга обсохшей поймы Чановской озерной системы

В Барабинской и Кулундинской степях и на прилегающих к ним территориях в течение многих десятилетий ведутся метеорологические наблюдения на метеостанциях, охватывающих как зону бассейна оз Чаны, так и прилегающие к этой зоне районы Для оценки тенденции изменений климата в районе оз Чаны в XX в выполнен анализ метеоданных с 1934 по 2006 гг по наблюдениям на метеостанции г. Здвинска

На рисунке 1 приведен график изменения температуры воздуха, построенный на основании сравнения среднемесячных температур в каждом конкретном месяце со среднемесячными за весь период наблюдений (график температурных аномалий на протяжении 840 месяцев) Из графика хорошо видна тенденция устойчивого роста температуры воздуха в районе оз. Чаны

В результате анализа аномалий месячных суммарных количеств осадков по сравнению со среднемесячными многолетними суммами количества осадков за период 1934-2006 гг по Здвинской метеостанции была выявлена закономерность - незначительный общий рост увлажненности Причановской территории Барабы Причем в месяцы с наибольшей испаряемостью воды (июнь и июль)

количество осадков за последние 70 лет в целом снижается Эти тенденции свидетельствуют о постепенном усилении аридности климата юга Западной Сибири и сохранении тенденции к снижению водности рек и обсыханию озер Барабинской равнины

Рисунок 1 - Аномалии среднемесячной температуры воздуха по сравнению со среднемесячными многолетними температурами воздуха за период 1934—2006 гг

Анализ динамики изменения почвенных контуров на территории обсыхающего дна Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклинской озерной системы выполнен с помощью программного продукта Мар!пй> В процессе работы над картографическим материалом выделены 23 разновидности почв, которые для удобства анализа объединены в 8 групп по типам и подтипам (рисунок 2)

На основании построенной картосхемы стало возможным оценить динамику изменения площадей различных почв и динамику накопления общих запасов органического углерода в профилях молодых формирующихся почв

Для расчетов запасов углерода в почвах в работе принято, что чернозем в слое до 100 см содержит в среднем 30 кг С/м2, лугово-черноземные и чернозем-но-луговые почвы - 25 кг С/м2, солонцы — 12,5 кг С/м2, солончаки - 10 кг С/м2, луговые почвы - 20 кг С/м2, болотные почвы - 32,5 кг С/м2, озерные иловые отложения и молодые солончаки - 0,5 кг С/м2 (Титлянова, 1994)

черноземы озерные иловые отложения, обсохшие с 19В7 по 2001 гг

ша спи

лугово-черноземные и черкоземно луговые водные объекты (2001 год)

уровень озера 1786 год

луговые уровень озера 1813 год

' . I уровень озера 1824 год

солончаки - - -

I } уровень озера 1930 год

болотные

Ц I [ I ¡1

Рисунок 2 - Картосхема групп почв, сформировавшихся

в поймах обсыхающей озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклы с 1786 по 2001 гг

Сукцессия почв и экосистем начинается сразу же после выхода участка поймы из-под воды График на рисунке 3 наглядно демонстрирует динамику обсыхания Причановской территории Барабы и особенности эволюции почв с течением времени

Максимальная площадь поймы озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы -Чебаклы обсохла 90-157 лет назад Второй по масштабам период обсыхания произошел 157-184 года назад Отчетливо видно, что 90 лет назад процесс обсыхания озер Чановской озерной системы замедлился.

В течение первых 40 лет после обсыхания участков озерного дна на них формируются болотные почвы, солонцы и солончаки 12

■ Черноземы

ПП Лугово-черноземные и

черноземно-луговые И Солонцы

¡3 Солончаки

0 Луговые

□ Болотные

0-40 40-30 90-157 157-184 возраст почв (годы)

Рисунок 3 — Площади различных почв, сформировавшихся в обсохших поймах озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклы

На следующей стадии формирования (возраст почв 40-90 лет) появляются почвы луговые, лугово-черноземные, черноземно-луговые и черноземы.

С увеличением возраста почв (90-157 лет) связана их дальнейшая эволюция На данной стадии наибольшие площади занимают солонцы и солончаки, а также лугово-черноземные и черноземно-луговые, черноземы, луговые, болотные почвы Максимальный возраст имеют почвы, сформировавшиеся 157-184 года назад На этой стадии эволюции почв большие площади занимают солонцы, лу-гово-черноземные и черноземно-луговые, черноземы Значительно снижается доля солончаков, луговых и болотных почв

Таким образом, в итоге эволюции экосистем, формирующихся в поймах обсыхающих озер, происходит формирование почв черноземного ряда (черноземы и лугово-черноземные почвы), которые занимают высокие элементы рельефа.

Это можно рассматривать как проявление закономерного процесса развития молодых почв по зональному типу Но особенности процесса почвообразования на данной территории таковы, что максимальные площади в итоге оказываются занятыми почвами солонцово-солончакового комплекса

В таблице 2 приведены данные по запасам углерода, закрепившегося в органическом веществе почв на протяжении 220 лет их эволюции

Таблица 2 - Запас органического углерода (Сорг) в 0-100 см слое почв, сформировавшихся в пойме обсыхающей озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклы (т)

Вид почвы Периоды обсыхания озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклы, годы

1786-1813 1813-1880 1880-1930 1930-1970 1970-2001

Черноземы 4395 000 7467 000 894 000 - -

Лугово-черно-земные и черно-земно-луговые 10220 000 7517 500 262 500 - -

Солонцы 11920 000 22317 500 1470 000 611250 -

Солончаки 3 440 000 7 690 000 380 000 312 000 -

Луговые 1232 000 2 582 000 1 176 000 - -

Болотные 3500250 4 273 750 5 242 250 11 501 750 -

Озерные иловые отложения - - - - 223 030

£ 34 707 250 51 847 750 9 424 750 12 425 000 223 030

108 627 780

Общий запас углерода в органическом веществе почв, сформировавшихся на обсыхающих территориях Чановской озерной системы за период с 1786 по 2001 гг. составил 108 627 780 т

Проведенный анализ позволяет сделать вывод о возможности использования картографического метода анализа в мониторинге почв обсыхающих озер Наиболее эффективен этот метод для мониторинга обширных обсохших территорий (рисунок 2)

В четвертом разделе описаны биогеоценологические методы мониторинга обсохшей поймы оз Чаны

Эволюция экосистем непосредственно после выхода поймы из-под воды начинается с процесса аккумуляции в почве подвижных солей, вследствие чего происходит засоление На засоленных почвах на первом этапе развития экоси-14

стем формируются солянковые луга (Т 2) (таблица 1) По мере опускания базиса эрозии начинается и продолжается в дальнейшем вынос подвижных солей в более низко расположенные элементы рельефа Вследствие этого происходит распреснение формирующихся почв Вторым этапом сукцессии при формировании экосистем является разнотравно-злаковый луг на почве луговой солон-чаковатой (Т 3) Следующий этап эволюции экосистем - разнотравно-полынно-ковыльный остепненный луг на глубоком солонце (Т.4) Наиболее старыми почвами на Причановской территории Барабинской равнины являются черноземные и черноземно-луговые почвы, расположенные на вершинах грив На них формируются разнотравно-злаковые луга (Т 5) (рисунок 4).

□ С надземной фитомассы £3 С гумуса

IIС корней Н С микробной биомассы

Рисунок 4 - Запасы органического углерода в исследованных экосистемах (г С / м2)

Постоянное использование разнотравно-злаковых лугов в качестве пастбища (Т 2) и сенокоса (Т 4) не дает возможности оценить общие запасы надземной фитомассы в этих экосистемах, поэтому действительным отражением процессов формирования экосистем являются только данные по запасам корней растений.

Запас Сорг был наибольшим в верхнем (0-10 см) слое солонца глубокого (Т 4) Для эмбриозема инициального (Т.1) характерен наименьший из всех изученных экосистем запас Сорг Черноземно-луговая почва (Т 5) характеризуется

значительными запасами Сорг, сравнимыми с солонцом глубоким (Т 4) Для луговой солончаковой почвы (Т 3) и солончака лугового (Т 2) характерны средние по величине запасы Сорг (рисунок 4)

Таким образом, запас Сорг в слое 0-10 см является диагностическим показателем только при переходе от луговой солончаковатой почвы к солонцу глубокому и солонца глубокого к черноземно-луговой почве, в слое 10-20 см - при переходе от эмбриозема инициального к солончаку, от солончака к почве луговой солончаковатой, от почвы луговой солончаковатой к солонцу глубокому и от солонца глубокого к черноземно-луговой почве

Наряду с запасами Сорг классические характеристики почв (описание почвенного профиля, концентрация солей, рН) являются важнейшими диагностическими показателями молодых почв, формирующихся в пойме обсыхающего соленого озера

Усредненные данные профильного распределения С-биомассы почвенных микроорганизмов за три года, полученные методом фумигации-инкубации представлены на рисунке 5

Эмбриозем инициальный (Т 1) характеризовался относительно низким уровнем С-биомассы микроорганизмов

Присутствие деструкторов в почве, где отсутствуют высшие растения, объясняется высоким содержанием и интенсивным разложением органического вещества озерного ила в только что вышедшей из-под воды молодой почве

В луговом солончаке (Т 2) наблюдается рост запасов углерода биомассы в верхнем (0-10 см) слое почвы На следующем этапе эволюции почв озерных депрессий происходит постепенное распреснение почвенных профилей В луговой солончаковатой почве (Т 3) происходит резкое увеличение содержания микробобиомассы в верхнем 0-10 см слое по сравнению с солончаком. В нижележащих горизонтах уровень биомассы микроорганизмов остается низким. В солонце глубоком (Т 4) и в черноземно-луговой почве (Т 5) содержание микробобиомассы в верхнем 0-10 см слое остается на уровне луговой почвы, но отмечается значительный рост биомассы в нижележащих горизонтах

Т 1 Эмбриозем инициальный

(0-10) -I I

(10-20) Г I

О 60 100

МГ/100Г

Т 2 Солончак луговой

НСР(5 %) = 6,5

Т 3 Луговая солончаковатая

мг/100г

НСР(5 %) = 8,2

НСР(5 %) = 6,5

Т 4 Солонец глубокий

(0-10) - 1

(10-20)

(20-36) Н

(36-70) |

(70 и ниже)

О 30 100

мг/ЮОг

НСР(5 %) = 8,4

Т 5 Черноземно-луговая

мг/ЮОг

НСР(5 %) = 7,2

Рисунок 5 - Профильное распределение С-биомассы микроорганизмов в исследованных почвах (мг С-биомассы / 100 г) (усредненные данные за 2004—2006 гг)

На рисунке 6 приведены данные дисперсионного анализа для С-биомассы в слое 0-10 см в исследованных почвах

X <х

с с г г

хх> с с с £

с с с с с Е Е

:

1 и : Н-- 1т*1п.|Г"1 Ш

НА-ТИП почвы

■ В - срок отбора образцов

ЗАВ - взаимодействие факторов"- р<0 05 **-р<0 01 "*-р<0001

Рисунок 6 - Значения Р-критерия для различных факторов, влияющих на С-биомассы в слое 0-10 см (I - переход от эмбриозема инициального к солончаку, II - переход от солончака к почве луговой солончаковатой, III - переход от почвы луговой солончаковатой к солонцу глубокому, IV — переход от солонца глубокого к черноземно-луговой почве)

Таким образом, С-биомассы (фумигационный метод) в слое 0-10 см является диагностическим показателем эволюции почв только на самых первых стадиях почвообразования (стадии инициальных эмбриоземов и луговых солончаков) При переходе от эмбриозема инициального к солончаку луговому, от почвы луговой солончаковатой к солонцу глубокому и от солонца глубокого к черноземно-луговой почве концентрация С-биомассы в слое 10—20 см исследованных почв может быть использована в качестве мониторингового показателя

Биомасса микроорганизмов — важнейший диагностический показатель состояния комплекса почвенных микроорганизмов Но в каждый конкретный момент времени только от 15 до 40 % биомассы микроорганизмов является метаболически активной (Тейт, 1991) В работе для характеристики «активности» микроорганизмов был выбран показатель дыхания почвы - выделение С02 из почвы

Для первой стадии развития молодых почв (эмбриозем инициальный (Т.1)) характерна высокая дыхательная активность Это объясняется высоким содержанием и интенсивным разложением органического вещества озерного ила в только что вышедшей из-под воды молодой почве 18

На второй (луговой солончак (Т 2)) и третьей (почва луговая солончакова-тая (Т 3)) стадиях эволюции почв дыхательная активность ■снижается

На четвертой (солонец глубокий (Т 4)) и пятой (черноземно-луговой почве (Т 5)) стадиях эволюции почв наблюдается резкое увеличение дыхательной активности (рисунок 7)

НСР(5 %) = 0,3

Т 3 Луговая солончаковатая

(0-10) (10-20) (20-32) (32-55)

0 5 1 15 2 мкг С-С02(Г*час

НСР(5 %)~ 0,1

Т 2 Солончак луговой

0,5 1 15 мкгС-С02/г*ч«с

НСР(5 %) = 0,3

Т 4 Солонец глубокий

05 1 15 мкг С-С02/г"чае

НСР(5 %) = 0,2

НСР(5 %) = 0,2

Рисунок 7 - Профильное распределение дыхательной активности исследованных почв (мкг С - С02/г • час) (усредненные данные за 2004-2006 гг)

Значения Р-критерия для различных факторов, влияющих на базальное дыхание в слое 0-10 см приведено на рисунке 8

45 40 35 30 25 20 15 10 5

XXX

В А - возраст почвы

Ш АВ - взаимодействие факторов *- р<0,05, ** р<0 01 "*-р<0 001

■ 8 - срок отбора образцов

0

II

III

IV

Рисунок 8 - Значения Р-критерия для различных факторов, влияющих на базальное дыхание в слое 0-10 см (I - переход от эмбриозема инициального к солончаку, II - переход от солончака к почве луговой солончаковатой, III - переход от почвы луговой солончаковатой к солонцу глубокому, IV - переход от сЬлонца глубокого к черноземно-луговой почве)

При переходе от эмбриозема инициального к солончаку, от солончака к почве луговой солончаковатой, от почвы луговой солончаковатой к солонцу глубокому базальное дыхание в слое 0-10 см исследованных почв может быть использован в качестве мониторингового показателя

Базальное дыхание в слое 10-20 см рекомендовано для целей экологического мониторинга при переходе от эмбриозема инициального к солончаку, от почвы луговой солончаковатой к солонцу глубокому, от солонца глубокого к черноземно-луговой почве

Анализируя структуру запасов органического углерода в формирующихся молодых экосистемах можно сделать следующие выводы

На первой стадии эволюции экосистем и почв (стадия инициального сообщества) растения в экосистеме отсутствуют, и весь запас органического углерода в почве формируется из озерного ила (рисунок 9)

Н С гумуса П С микробной биомассы Ш С корней □ С надземной фигомассы

Рисунок 9 - Доля различных компонентов в структуре запасов органического углерода в исследованных экосистемах (в процентном соотношении)

На второй стадии (солянковый луг на солончаке луговом) появляются рас-тения-галофиты и общий запас органического углерода в экосистеме увеличивается, снижается доля углерода почвенного органического вещества и доля углерода микробной биомассы

На третьей стадии сукцессии (стадия разнотравно-злакового луга на луговой солончаковатой почве) общий запас органического углерода в экосистеме снижается по сравнению с солянковым лугом При этом снижается доля углерода почвенного органического вещества в общем запасе, а доля углерода в корнях, надземной фитомассе и микробной биомассе увеличивается На третьей стадии сукцессии запас органического углерода, заключенного в продукционном звене биологического круговорота, увеличивается в 1,5 раза, а в деструк-ционном звене - в 2,5 раза по сравнению со второй стадией (солянковый луг) Таким образом, только на третьей стадии сукцессии деструкционный блок экосистемы окончательно формируется и минерализует органическое вещество озерного происхождения

На четвертой и пятой стадиях сукцессии (солонцовый и остепненный луг) запас органического углерода в экосистеме увеличивается При этом увеличивается доля углерода в почвенном органическом веществе, а в корнях, надзем-

ной фитомассе и микробной биомассе - снижается Следовательно, на четвертой и пятой стадиях эволюции запас органического углерода в продукционном и деструкционном блоках экосистемы стабилизируется и система достигает терминальной стадии своего развития

Таким образом, проведенное исследование наглядно продемонстрировало, что показатели, характеризующие структуру запасов органического углерода, могут успешно использовагься в экологическом мониторинге молодых экосистем, формирующихся на обсыхающих участках дна соленого озера При этом наиболее показательной для всех стадий сукцессии является динамика запасов почвенного органического и растительного вещества Заключение

По результатам выполненной диссертационной работы можно сделать следующие выводы:

1) разработана комплексная методика проведения экологического мониторинга с использованием картографического и биоценологических методов изучения молодых экосистем и почв, формирующихся на обсыхающих участках дна соленого озера

С использованием картографического метода показано, что площадь обсыхания озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклы с 1786 по 1813 гг составила 2022,2 км2, с 1813 по 1880 гг - 3364,6 км2, с 1880 по 1930 гг - 416 км2, с 1930 по 1970 гг - 434 км2 Картографический метод (анализ разновозрастных карт) применим в экологическом мониторинге почв, формирующихся в поймах соленых озер, занимающих значительные по площади обсохшие территории

Важнейшие показатели состояния экосистемы, например, общий запас и запас отдельных компонентов надземной и подземной фитомассы являются индикаторами некоторых стадий эволюции экосистем и почв, формирующихся в обсыхающих поймах соленых озер Наиболее стабильным диагностическим показателем различных стадий эволюции молодых экосистем является запас корней растений в слоях 0-10 см и 10-20 см

Основные характеристики почв являются важными индикаторами стадий почвообразования, возраста почвы и этапа эволюции, tía котором находится данная почва На разных стадиях эволюции молодых почв, формирующихся в пойме обсыхающего соленого озера, в качестве мониторинговых рекомендуются к использованию следующие показатели сумма солей, суммарная концентрация соды, pH,

2) предложена методика использования современных микробиологических методов для диагностики и экологического мониторинга почв, формирующихся в поймах обсыхающих соленых озер

При переходе от эмбриозема инициального к солончаку луговому надежным диагностическим показателем являются С-биомассы (фумигационный метод), С-биомассы (SIR-метод) и базальное дыхание в слоях 0-10 см и 10-20 см, при переходе от солончака лугового к почве луговой солончаковатой — С-биомассы (фумигационный метод), С-биомассы (SIR-метод) в слое 0-10 см, от почвы луговой солончаковатой к солонцу глубокому — С-биомассы (SIR-метод) и базальное дыхание в слоях 0-10 см и 10-20 см, а также С-биомассы (фумигационный метод) в слое 10-20 см С-биомассы (фумигационный метод), С-биомассы (SIR-метод) и базальное дыхание в слое 10-20 см рекомендуются в качестве диагностического показателя при переходе от солонца глубокого к черноземно-луговой почве,

3) разработана методика использования показателей, характеризующих структуру запасов органического углерода для оценки стадий почвообразования, возраста и этапа эволюции, на котором находятся молодые экосистемы и почвы, формирующиеся на обсыхающих участках дна соленого озера Концентрация Сорг в слоях 0-10 см и 10-20 см исследованных почв является надежным диагностическим показателем при переходе от луговой солончаковатой почвы к солонцу глубокому и от солонца глубокого к черноземно-луговой почве, а также в слое 10—20 см — при переходе от эмбриозема инициального к солончаку и от солончака к почве луговой солончаковатой,

4) наилучшие результаты в практике экологического мониторинга экосистем, формирующихся в пойме обсыхающего соленого озера, дает комплексное

исследование с использованием картографического, почвенных, почвенно-микробиологических методов и методов оценки общего запаса и структуры запасов растительного вещества

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Скутина, Л Ю Особенности почвообразования и формирования запасов микробобиомассы в пойме обсыхающего озера Чаны [Текст] / Л Ю Скутина, М В Якутии // География новые методы и перспективы развития Материалы XV конф молодых географом Сибири и Дальнего Востока 16-19 апр 2003 г г Иркутск - Иркутск Ин-т географии СО РАН, 2003 - С 28-30

2 Анопченко, Л Ю Сравнительный анализ вековой динамики озер Чаны и Арал проблемы и перспективы [Текст] / Л Ю Анопченко // Вестник Сибирской государственной геодезической академии (СГГА) Вып 10, Новосибирск СГГА, 2005 - С 20-24

3 Анопченко, Л Ю Геоэкологические методы в мониторинге пойм обсыхающих соленых озер Барабы [Текст] / Л Ю Анопченко, МВ Якутии//Современные проблемы геодезии и оптики сб науч ст по материалам ЫУ научно-техн конф, 19-23 апр 2005 г, Новосибирск -Новосибирск СГГА -2005 - С 70-74

4 Анопченко, Л Ю Картографические методы в мониторинге почв, формирующихся в поймах обсыхающих соленых озер Барабы [Текст] / Л Ю Анопченко, М В Якутии // Почвы — национальное достояние России материалы IV съезда Докучаевского общ-ва почвоведов в 2-х кн — Новосибирск Наука-Центр,2004 -Кн 2 -С 448

5 Якутии, МВ Современные микробиологические методы в геоэкологическом мониторинге молодых почв озерных депрессий Барабы [Текст] / М В Якутии, Л Ю Анопченко // Мониторинг окружающей среды, геоэкология, дистанционные методы зондирования земли сб. материалов науч. конгр «ГЕО-Сибирь-2005» 25-29 апр 2005 г - Новосибирск-СГГА, 2005 -Т 5 -С 114-118

6 Анопченко, Л Ю Климат в XX веке и обсыхание озер Барабинской равнины [Текст] / Л Ю Анопченко // Мониторинг окружающей среды, геоэколо-

гия, дистанционные методы зондирования земли сб. материалов науч конгр «ГЕО-Сибирь-2005» 25-29 апр 2005 г - Новосибирск СГГА, 2005 - Т 5 -С. 124-128

7 Якутии, М В Биомасса и активность микроорганизмов в почвах обсыхающих пойм соленых озер Барабинской равнины [Текст] / MB Якутии, JIЮ Анопченко // Вестник Томского государственного университета Материалы III Всерос научн конф. «Соврем проблемы почвоведения и оценки земель Сибири» -Томск -2005 -№15 -С 98-100

8 Якутии, М В Биомасса микроорганизмов в поймах обсыхающих соленых озер Внутренней Азии [Текст] / М В Якутии, JIЮ Анопченко // Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов материалы VII междунар конф (19-23 сент 2005 г, Кызыл) в 2-х томах - Кызыл ТувИКОПР СО РАН, 2005 -Т 1 -С 328-331

9 Якутии, М В Структура запасов растительного вещества в мониторинге экосистем, формирующихся в обсыхающих поймах соленых озер Барабы [Текст] / MB Якутии, ЛЮ Анопченко // Вестник СГГА - Новосибирск. СГГА, 2006.-Вып 11 -С 172-177

10 Якутии, М В Закономерности формирования биомассы микроорганизмов в процессе развития молодых почв озерных депрессий Барабы [Текст] / М В Якутии, К А Самойлов, Л Ю Анопченко // Мониторинг окружающей среды, геоэкология, дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия Ч 1 сб материалов междунар науч конгр. «ГЕО-Сибирь-2006», 24-28 апр 2006 г, Новосибирск - Новосибирск СГГА, 2006 - Т 3 -С 177-182

11 Якутии, М В Картографические методы в мониторинге запасов органического углерода в почвах Причановской территории Барабы [Текст] / М В Якутии, Л Ю Анопченко // Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология сб матер III междунар науч конгр «ГЕО-Сибирь-2007», 25-27 апр 2007 г, Новосибирск -Новосибирск СГГА, 2007 -Т. 3 -С 134-139

12 Структура запасов органического углерода в экологическом мониторинге молодых экосистем Барабы [Текст] / MB Якутии, Л Ю Анопченко, И И Проскурникова, С Н Шувалов // Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология сб материалов III междунар науч конгресса «ГЕО-Сибирь-2007». 25-27 апр 2007 г, Новосибирск - Новосибирск. СГГА, 2007 -Т 3 -С 152-156

13 Якутии, М В Биомасса микроорганизмов в почвах, формирующихся в обсыхающих поймах соленых озер Барабы [Текст] / МВ Якутии, Л Ю Анопченко // Сибирский экологический журнал - 2007 - № 5 - С 754-759

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Анопченко, Людмила Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

Г ПРИЧАНОВСКАЯ ТЕРРИТОРИЯ БАРАБЫ И ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СУКЦЕССИОННЫХ ЭКОСИСТЕМ.

1.1 Закономерности сукцессий экосистем.

1.2 Трансформация почв.

1.3 История обсыхания Чановской озерной системы.

1.4 Анализ изменения климата в XX веке.

1.5 Почвы и экосистемы Причановской территории Барабы.

1.6 Структура продукционного и деструкционного звеньев наземных экосистем1.

2 ОБЪЕКТЫИ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Общая характеристика объектов исследования.

2.2 Методы исследования.

2.2.1 Методика обработки климатических рядов.

2.2.2 Картографический метод исследования.

2.2.3 Выбор места и описание почвенного разреза.

2.2.4 Методы исследования почв.

2.2.5 Почвенно-микробиологические методы исследования.

3 КЛИМАТИЧЕСКИЕ ТРЕНДЫ И ДИНАМИКА ОБСЫХАНИЯ ЧАНОВСКОЙ ОЗЕРНОЙ СИСТЕМЫ.

3.1 Изменение климата на юге Западной Сибири.

3.2 Динамика обсыхания и трансформация почв в пойме Чановской озерной системы.

4 ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРОДУКЦИОННОГО И ДЕСТРУКЦИОННОГО ЗВЕНЬЕВ ЭКОСИСТЕМЫ В ХОДЕ СУКЦЕССИИ.

4.1 Обсыхание озер и сукцессии экосистем.

4.2 Изменение структуры запасов растительного вещества в молодых экосистемах пойм обсыхающих соленых озер.

4.3 Динамика Соргв молодых формирующихся почвах.

4.4 Динамика микробной биомассы и ее функциональная активность в процессе трансформации почв.

4.5 Динамика структуры запасов органического углерода в сукцессионных экосистемах.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Сукцессии экосистем в поймах обсыхающих соленых озер юга Западной Сибири"

Актуальность темы. Барабинская равнина занимает значительную л

часть Омской и Новосибирской областей (около 117,4 тыс. км-). На ее территории насчитывается более 2500 озер, засоленных в той или иной степени, из которых 80 % не имеют стока. Тенденции-изменения климата Барабы таковы, что в процессе дальнейшего обсыхания многочисленных озер будут освобождаться- значительные по площади территории. При этом- на обсыхающих поверхностях параллельно идут сукцессии экосистем и развитие молодых почв.

Трансформация молодых почв сопровождается изменением в них концентрации солей, запаса органического вещества и основных параметров функционирования» биоты. В экологии существует устойчивый интерес к комплексному исследованию сукцессионных экосистем. В процессе сукцессии экосистем происходит изменение структуры и особенностей функционирования продукционного и деструкционного звеньев, изменение запасов органического вещества в надземном и подземном блоках.

Цель работы - изучить закономерности сукцессии экосистем в поймах обсыхающих озер юга Западной Сибири (на примере оз. Чаны).

Задачи исследования:

1. Установить тенденции изменения климата на территории Барабинской равнины.

2. Оценить особенности обсыхания озерной системы Чаны — Абышкан — Сумы - Чебаклы, площади и темпы формирования почв в обсыхающих озерных поймах в историческое время.

3. Изучить закономерности изменения в продукционных и деструкционных блоках экосистем, формирующихся на обсыхающих участках дна соленого озера (на примере оз. Чаны).

4. Оценить особенности' изменения структуры запасов органического вещества в ходе сукцессий.

Научная новизна. Впервые составлена картосхема, почв, сформировавшихся на обсохших территориях озерной системы Чаны-Абышкан-Сумы-Чебаклы, и оценены запасы углерода, аккумулированные в сформировавшихся почвах за время обсыхания.

В результате проведенных исследований впервые проведено комплексное изучение сукцессионных экосистем в пойме обсыхающего соленого озера, включающее в себя оценку структуры запасов растительного вещества, анализ основных характеристик молодых почв и анализ основных параметров состояния! и особенностей функционирования почвенного микробоценоза. Проведен« комплексный анализ состояния и особенностей процесса формирования продукционного и деструкционного звеньев молодых экосистем, формирующихся в поймах обсыхающих озерных депрессийБарабы.

Защищаемые положения.

- Сукцессия экосистем в пойме обсыхающего соленого озера тесно связана с трансформацией почв.

- В/ сукцессионных экосистемах постепенно происходит увеличение общего запаса органического углерода и увеличение доли почвенного органического вещества в этом запасе.

Теоретическая и практическая значимость.

На основании составленной картосхемы оценены запасы углерода, аккумулированные в сформировавшихся почвах за время обсыхания озерной системы Чаны-Абышкан-Сумы-Ч ебаклы.

Полученные количественные характеристики структуры запасов органического вещества в сукцессионных экосистемах дают возможность оценить соотношения запасов углерода в продукционном и деструкционном* звеньях экосистемы и характеризуют важные параметры углеродного цикла в лугах различного типа.

Результаты комплексного изучения молодых экосистем, формирующихся в обсыхающих пойме озера Чаны, могут быть рекомендованы для разработки методик комплексного мониторинга-территорий пойм обсыхающих соленых озер.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на» LIV научно-технической конференции, посвященной 225-летию геодезического образования в России «Современные проблемы геодезии и оптики» (СГГА, Новосибирск, 2004); на IV съезде Докучаевского общества почвоведов (ИПА СО РАН, Новосибирск, 2004); на VII Международной конференции «Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов» (ТувИКОПР СО РАН, Кызыл, 2005); на Ш Международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2007» (СГГА, Новосибирск, 2007) и на заседаниях кафедры экологии и природопользования СГГАв'2005-2007 гг. I

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ (из них 11в соавторстве), в том числе 1 статья в ведущем научном рецензируемом журнале, входящем в Перечень изданий, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация-изложена на 132 страницах, состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и. списка литературы, включающего 125 наименований- (в том числе 9 зарубежных), содержит 2 таблицы, 45 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Анопченко, Людмила Юрьевна

выводы

1) На протяжении последних 70 лет наблюдается устойчивые тенденции к постепенному усилению аридности климата юга Западной Сибири, к снижению водности рек и обсыханию озер Барабинской равнины;

2) Существует тесная взаимосвязь структуры запасов органического углерода и уровня метаболической активности почвенной микробной биомассы со стадией сукцессии экосистемы;

3) Окончательное формирование деструкционного блока экосистемы происходит на стадии разнотравно-злаковых лугов на луговой солончаковатой почве, а стабилизация запасов органического углерода в продукционном и деструкционном блоках экосистемы происходит на стадиях лугов на глубоких солонцах и остепненных лугов на черноземно-лутовых почвах;

4)'Итогом сукцессии экосистем в поймах обсыхающих озер является формирование остепненных лугов и степей на почвах черноземного ряда, занимающих высокие элементы рельефа, но максимальные площади обсыхающих пойм соленых озер оказываются занятыми экосистемами на почвах солонцово-солончакового комплекса;

5) Общий запас углерода гумуса почв, сформировавшихся на обсыхающих территориях Чановской озерной системы за период с 1786 по 2001 гг., составил 108 627 780 тонн.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На протяжении последних 70 лет наблюдается устойчивая тенденция к увеличению среднемесячных температур воздуха в течение всего года на Причановской территории Барабы. Отмечается также незначительное общее увеличение суммарного количества осадков, но в месяцы с наибольшей испаряемостью (июнь, июль) количество осадков здесь в целом снижается. Все эти тенденции' свидетельствуют о постепенном усилении аридности климата юга Западной Сибири и сохранению тенденции к снижению водности рек и обсыханию озер Барабинской равнины.

На первой, инициальной, стадии сукцессии в поймах обсыхающих соленых^ озер растения в экосистеме отсутствуют, и весь запас органического углерода-в почве сформировался из озерного ила. Для этой стадии* сукцессии характерны относительно невысокие значения С-биомассы. микроорганизмов, высокие значения дыхательной активности и5 высокий уровень удельнош активности.

При переходе ко второй стадии (солянковое сообщество на солончаке луговом) появляются растения-галофиты. Для этой! стадии сукцессии характерен низкий запас растительного вещества и минимальное количество подстилки и корней в слое 10-20 см. Общий запас органического углерода в экосистеме увеличивается. Наблюдается увеличение запасов С-биомассы микроорганизмов, но снижается доля углерода почвенного органического вещества и доля углерода микробной биомассы в общем запасе органического углерода. Уровень дыхательной активности и величина удельной активности также снижаются.

На третьей стадии сукцессии (стадия разнотравно-злаковых лугов на луговой солончаковатой почве) наблюдается рост и общего запаса растительного вещества, и доли корней и подстилки в этом запасе. Общий запас органического углерода в экосистеме снижается по сравнению с солянковым сообществом. Т.е. на третьей стадии сукцессии деструкционный блок экосистемы окончательно формируется и минерализует органическое вещество озерного происхождения. Происходит снижение доли углерода почвенного органического вещества в общем запасе органического углерода экосистемы. А доля общего углерода, заключенного в корнях, надземной фитомассе и микробной биомассе увеличивается. Наблюдается рост С-биомассы по сравнению со второй стадией, а уровень дыхательной активности и величина удельной активности микробобиомассы остаются низкими.

Для четвертой, стадии сукцессии - стадии лугов на глубоких солонцах -характерен максимальный запас корней и максимальный процент корней в слое 10-20 см от их общего запаса в слое 0-20 см. Запас органического углерода в экосистеме увеличивается. При этом увеличивается доля углерода в почвенном органическом веществе, а в- корнях, надземной фитомассе и микробной' биомассе - снижается. Для этой стадии характерны максимальные значения > С-биомассы микроорганизмов и дыхательной активности. Величина удельной активности остается невысокой.

На пятой стадии сукцессии — стадии остепненных лугов на черноземно-луговых почвах» - происходит некоторое снижение общего запаса растительного вещества по сравнению с солонцовыми лугами за счет снижения массы корней, но отмечается увеличение массы подстилки и< ее доли в общем запасе растительного вещества. Запасы органического углерода, С-биомассы и дыхательной активности» сравнимы со значениями четвертого этапа сукцессии, и так же достигают максимальных величин. Удельная активность микробобиомассы увеличивается по сравнению с четвертой стадией.

Следовательно, на 4 и 5 стадиях сукцессии запас органического углерода в продукционном и деструкционном блоках экосистемы стабилизируется.

Итогом сукцессии экосистем в поймах обсыхающих озер является формирование остепненных лугов и степей на почвах черноземного ряда (черноземы и лугово-черноземные почвы), которые занимают высокие элементы рельефа. Но максимальные площади обсыхающих пойм соленых озер оказываются занятыми экосистемами на почвах солонцово-солончакового< комплекса.

Общий запас углерода гумуса почв, сформировавшихся на обсыхающих территориях Чановской озерной системы за период с 1786 по 2001 гг., составил-108 627 780 тонн.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата биологических наук, Анопченко, Людмила Юрьевна, Новосибирск

1. Одум Ю. Основы экологии / Ю. Одум, Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. -М. :Мир, 1975.-742 с.

2. Воробьев Г.И., Лесная энциклопедия / Г.И. Воробьев, H.A. Анучин, В.Г. Атрохин, В.Н. Виноградов. М.: Сов. энциклопедия, 1986. - 631 с.

3. Ковда В.А. Основы учения о почвах / В.А. Ковда. -М.: Наука, 1973. -Кн. 1,-447 с.

4. Орлова В.В. Климат СССР / В.В. Орлова. Л. : Гидрометеоиздат, 1962. - Вып. 4 : Западная Сибирь. — 360 с.

5. Климат и воды Сибири / Г.В. Бачурин, В.В. Буфал, Л.Л. Журина и др. -Новосибирск : Наука, 1980. 234 с.

6. Известия императорского русского географического общества. -СПб., 1886.-Т. 22.-676 с.

7. Пульсирующее озеро Чаны / Н.В. Мирошниченко, В.И. Евсиков, A.B. Шнитников и др. Л.: Наука; 1982. - 304 с.

8. Иоганзен Б.Г. Основные этапы изучения озера. Экология озера Чаны / Б.Г. Иоганзен, А.Г. Поползин, Т.А. Сафонова, Н.П. Смирнова. Новосибирск : Наука, 1986.-247 с.

9. Шубаев Л.П. Процессы увлажнения и их влияние на развитие природы и хозяйственной деятельности / Л.П. Шубаев, И.Н. Ионина, В.А. Шустова // Опыт географической классификации озер. Л. : Недра, 1966. - С. 45-56.

10. Знаменский В.А. Гидрологический режим озер и водохранилищ СССР. Новосибирское водохранилище и озера бассейна Средней Оби / В.А. Знаменский, М.Я. Кунявский. Л.: Гидрометиздат, 1979. - 156 с.

11. Вопросы рационального использования природных ресурсов озера Чаны в связи с проблемой обводнения / В.И. Евсиков, Б.Г. Иоганзен, Г.М. Кривощеков и др. // Экология озера Чаны. Новосибирск : Наука, 1986. - С. 101-112.

12. Борисенков E.II. Климат и его изменения / Е.П. Борисенков: — М. : Знание, 1976. 64 с.13: Рубинштейн Е.С. Общая климатология и изменение климата / Е.С. Рубинштейн. Л. : Гидрометеоиздат, 1970; - 156 с.

13. Кондратьев К.Я. Глобальный, климат и его изменения / К.Я. Кондратьев. Л'. : Наука, 1987. -232 с.

14. Кондратьев К.Я. Природные и антропогенные изменения климата / К.Я. Кондратьев. Л.: Наука, 1986; - 56 с.

15. Рубинштейн Е.С. Современное изменение климата / Е.С. Рубинштейн, Л.Г. Полозова. Л.: Гидрометеоролог, 1966: -268 с.

16. Винников К.Я. Исследование изменений климата и влагооборота / К.Я. Винников, М;И. Будыко, Н.П. Ковынева. Л. : Гидрометеоиздат, 198Г. -129 с.

17. Изменение температуры воздуха северного полушария за период 1881-1975 гг. / И.И. Борзенкова, К.Я. Винников, Л:П. Спирина! и др. // Метеорология и гидрология; 1976: - №7. — С. 27-35.

18. Попов А.И. Прогноз изменения природных условий Западной Сибири / А.И. Попов, В.Т. Трофимов. М. : Изд-во МГУ, 1988. - 236 с.

19. Макункина A.A. Современное состояние и некоторые тенденции изменения природной среды. Западная Сибирь / A.A. Макункина, З.Н. Цветаева // Региональные географические прогнозы: М.: Изд-во МГУ, 1980. - Вып. 2. -С. 135-141.

20. Пономаренко Н.В. Естественные и антропогенные изменения климата, и его будущее / Н.В. Пономаренко. Новосибирск : Изд-во Новосиб. с.-х. ин-та, 1985.-40 с.

21. Борисенков Е.П. Изменения климата и человек / Е.П. Борисенков. -М.: Знание, 1990.-62 с.

22. Менжулин Г.В. Изменения климата и его последствия / Г.В. Менжулин. СПб.: Наука, 2002. - 269 с.

23. Smagorinsky J. "Strenghts weaknesses of GCMs", introductory paper of the symposium on: Climate change models and policies / J. Smagorinsky // AAAS meeting,. New Orlean, 19 Feb. 1990. - P. 218-220.

24. Angell J.K. Estimate of the global change in temperature, surface to 100? mb, between 1958 and 1975 / J.K. Angell, J. Korshover // Mon. Wea. Rev. 1977. -№ 4. - P, 375-385.

25. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем / М.И. Будыко. Л. : Гидрометеоиздат, 1980. - 352 с.

26. Глобальное потепление : докл. Гринпис : пер. с англ. / Дж. Леггетг, С. Шнайдер, Д. Вудуэлл и др. М.: Изд-во МГУ, 1993. - 272 с.

27. Houghton R.A. Global climatic change / R.A. Houghton, G.M. Woodwell // Scientific American. 1989. - Apr. - P. 36-44.

28. Гедеонов А.Д. Изменения температуры воздуха в северном полушарии за 90 лет / А.Д. Гедеонов. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 146 с.

29. Береснева И. А. Климаты аридной зоны Азии / И.А. Береснева. М.: Наука, 2006.-287 с.

30. Будыко М.И. Антропогенные изменения климата / М.И. Будыко, Ю.А. Израэль. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. -405 с.

31. Зубенко Л.И. Испарение на континентах / Л.И. Зубенко. Л. : Гидрометеоиздат, 1976. -266 с.

32. Казанцев В.А. О происхождении солей в почвах и водах Барабинской и Кулундинской равнин / В.А. Казанцев* // Почвоведение. 1990. - № 12. -С.16-25.

33. Казанцев В.А. Проблемы педогалогенеза: на примере Барабинской равнины / В.А. Казанцев. Новосибирск : Наука, 1998. - 280 с.

34. Почвы Новосибирской области* / Р.В. Ковалев, С.Н. Селяков, С.С. Трофимов и др. Новосибирск : Наука, 1966. - 422 с.

35. Опекунова М.Г. Биоиндикация загрязнений : учеб. пособие / М.Г. Опекунова. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2004. - 266 с.

36. Структура, функционирование и эволюция системы биогеоценозов Барабы : в 2 т. / Р.В. Ковалев, Н.И. Базилевич, Т.А. Вагина и др. -Новосибирск : Наука, 1976. Т. П : Биогеоценотические процессы. — 496 с.

37. Орлов Д.С. Запасы углерода органических соединений в почвах Российской Федерации / Д.С. Орлов, О.Н. Бирюкова // Почвоведение. 1995. -№ 1. - С. 21-32

38. Пузаченко Ю.Г. Оценка запасов органического вещества в почвах мира: методика и результаты / Ю.Г. Пузаченко, Д.Н. Козлов, Е.В. Сиунова, А.Г. Санковский // Почвоведение. 2006. - № 12. - С. 1427-1440.

39. Титлянова A.A. Потери углерода из почв Западной Сибири при их сельскохозяйственном использовании / A.A. Титлянова, A.B. Наумов // Почвоведение. 1995. -№11. - С. 1357-1362

40. Тейг Р. Органическое вещество почвы: Биологические и экологические аспекты : пер. с англ. / Р. Тейт. -М.: Мир, 1991. 400 с.

41. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования / Т.В. Аристовская. Л. : Наука, 1980. - 187с.

42. Вагина. Т.А. Структура, функционирование и эволюция системы биогеоценозов Барабы : в 2 т. / Т.А. Вагина, Р.В. Ковалев, A.A. Титлянова. -Новосибирск : Наука, 1976. — Т. I: Биогеоценозы и их компоненты. 308 с.

43. Подземные органы растений, в травяных экосистемах / A.A. Титлянова, Н.П. Косых и др. Новосибирск : Наука, 1996. -128 с.

44. Почвенные беспозвоночные как показатели почвенного режима и условий среды / М.С. Гиляров, H.H. Смирнов, A.B. Макрушин и др. // Биологические методы оценки природной среды. М. : Наука, 1978. - С. 113120.

45. Проблемы и методы биологической диагностики и индикации почв / Г.В. Добровольский, М.С. Гиляров, Е.Н Мишустин и др. // Индикационное значение почвенных животных при работах по почвоведению, геоботанике и охране среды. -М., 1980. С. 214.

46. Глазовская М.А. Почвенно-геохимическое картографирование для оценки экологической устойчивости, среды / М.А. Глазовская // Почвоведение. -1992.- №6--С. 5-14.

47. Микробные ассоциации'почвенных типов / Г.В. Добровольский, М.С. Гиляров, E.H. Мишустин и др. // Проблемы- и методы биологической диагностики и индикации почв. М., 1980. — С. 214.

48. Шнитников A.B. Озера Срединного регионам (историческая изменчивость и современное состояние) / A.B. Шнитников. JI.: Наука, 1976. -559 с,

49. Белецкая Н.П. История развития речных долин и проблемы мелиорации земель. Западная Сибирь и Средняя Азия / Н.П. Белецкая, H.A. Флоренсов. Новосибирск : Наука, 1979. - 192 с.

50. Озера полуаридной зоны / A.B. Шнитников, Т.Б. Форш, Л.А. Земляницына и др. Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1963. - 288с.

51. Шнитников A.B. Внутривековая изменчивость компонентов общей увлажненности / A.B. Шнитников. Л. : Наука, 1968. - 246 с.

52. Сакс В.Н. Географические проблемы при перераспределении водных ресурсов Сибири / В.Н. Сакс. Новосибирск: Наука, 1982. - 201' с.

53. Сакс В.Н. Влияние перераспределения стока вод на природные условия Сибири / В.Н. Сакс. Новосибирск: Наука, 1980. - 184 с.

54. Карта Новосибирской области. Барабинский район / ПО «Инженерная геодезия» Роскартографии. 1 : 200 ООО. - Новосибирск, 1997. - 1 л.

55. Байдал М.Х. Колебания климата Кустанайской области в XX столетии / М.Х. Байдал. JI.: Гидрометеорологическое изд-во, 1971. -156 с.

56. Закономерности изменения' режима температуры воздуха на территории России в последнее столетие / В.М. Мирвис, М.И. Будыко, В.П. Мелешко и др. // Изменения климата них последствия. СПб. : Наука, 2002. — С. 150-158,

57. Conen F. Potential for detecting changes in soil organic carbon concentrftions resulting from, climate change / F. Conen, M.V. Yakutin; A.D: Sambuu // Global Change Biology. 2003. - Vol. 9. -P. 1515-1520.

58. Дистанционные методы зондирования земли при решении природоресурсных задач / B.C. Антипов, В.И. Истахов, И.А. Бычкова и. др. -СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. 132 с.

59. Поцелуев A.A. Дистанционные методы исследования окружающей1 среды / A.B. Поцелуев, В.В. Архангельский. Томск: STT, 2001. - 184 с.

60. Новаковский Б.А. Аэрокосмические методы в географических исследованиях / Б.А. Новаковский, Н.И. Тульская. М. : Изд-во МГУ, 2003. -144 с.

61. Трифонова Т.А. Информационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях / Т.А. Трифонова, Н.В. Мищенко, А.Н. Краснощеков. М.: Академ, проект, 2005. - 352 с.

62. Снытко В.А. Исследование нарушенносги земель по данным дистанционного зондирования / В.А. Снытко, Т.В. Кейко, Т.И. Коновалова // География и природные ресурсы. 2003. - № 2. - С. 112-117.

63. Николаев В. А. Картографические методы в научных исследованиях / В.А. Николаева. — Новосибирск : Наука, 1986. — 96 с.

64. Руденко Л.Г. Проблемы применения карт в программах мониторинга среды / Л.Г. Руденко, К.Я. Кондратьев // Аэрокосмические и картографические методы в исследованиях окружающей среды. Л. : Геогр. предпр. ММФ, 1980. -С. 35-37.

65. Берлянт А.М. Образ пространства: Карта и информация / A.M. Берлянт. М.: Мысль, 1986. - 256 с.

66. Берлянт A.M. Картографический метод исследования / А.М: Берлянт. -М.: Аспект Пресс, 2001. 336 с.71*. Берлянт А.М. Картографический метод исследования / A.M. Берлянт.- М.: Изд-во МГУ, 1988. 252 с.

67. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв и грунтов / А.Ф: Вадюнина, 3:А. Корчагина. Mi : Высшая школа, 1973. - 400 с.

68. Герасимов И.П. Основы почвоведения и географии почв / И.П. Герасимов, М.А. Глазовская. — М.: Гос. изд-во географ, лит-ры, 1960. 490 с.

69. Почвы. Энциклопедия природы / Г.В. Добровольский, Б.В. Шеремет и др. -М.: ABF, 1998. 368 с.

70. Елизарова Т.Н. Почвоведение / Т.Н. Елизарова, В.А. Казанцев; СГТА.- Новосибирск, 1998. 143 с.

71. Муравьев А.Г. Оценка экологического состояния почвы / А.Г. Муравьев. СПб.: Кримас, 2000. - 164 с.

72. Экспериментальная экология / В.Н. Кудеяров, И.Н. Гоготов, В.Н. Башкин и др. М.: Наука, 1991. - 248 с.

73. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. М.: Изд-во МГУ, 1970. - 486 с.

74. Колешко О.И. Экология микроорганизмов почвы : лаборат. практикум (для биол. спец. ун-тов) / О.И. Колешко. М.: Высш: школа, 1981. - 176 с.

75. Титлянова A.A. Биологический круговорот углерода в травяных биогеоценозах / A.A. Титлянова. Новосибирск : Наука, 1977. - 224 с.

76. Роуэлл Д.JI. Почвоведение: методы и использование / Д.Л. Роуэлл. — М.: Колос, 1998. -486 с.

77. Базилевич Н.И. Методы изучения биологического круговорота в различных зонах / Н.И. Базилевич. М.: Наука, 1978. - 182 с.

78. Чмутов К.В. Хроматография / К.В. Чмутов. М. : Химия, 1978. -128 с.

79. Березкин В.Г. Газовая хроматография в химии полимеров / В.Г. Березкин, В.Р. Алишоев, И.Б. Немировский. — М. : Наука, 1972. 238 с.

80. Анваера Б.И. Руководство по газовой хроматографии / Б.И. Анваера, В.П. Шварцман, А.Ф. Шляхова. М. : Мир, 1969. - 506 с.

81. Инструментальные методы в почвенной микробиологии / Б.И. Андренюк, Е.В. Валагурова, Н.Н. Мальцева и др. Киев : Наукова думка, 1982. -176 с.

82. Возняковский Ю.М. Методологические рекомендации. Основные микробиологические и биохимические методы исследования почвы / Ю.М. Возняковский. — Л.: Наука, 1987. 130 с.

83. Громов Б.В. Экология бактерий / Б.В. Громов, Г.В. Павленко. Л. : ЛГУ, 1989.-248 с.

84. Schinner F. Methods in soil boilogy / F. Schinner, El. Kandeler, R. Ohlinger, R. Margesin. Berlin, Heidelberg : Springer, 1996. -418 p.

85. Anderson J.P.E. Quantities of plant nutrients in the microbal biomass of selected soils / J.P.E. Anderson, K.H. Domsch // Soil Sci. 1995. Vol. 130. P. 211216.

86. Anderson Т.Н. Determination of ecolophysiological maintenance carboni requirements of soil microorganisms in a dormant state / Т.Н. Anderson, K.H. Domsch // Biol. Fert Soil. 1985. - № 5. - P. 81-89,

87. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. М. : Колос, 1973.-336 с.

88. Попова А.И. Прогноз изменения природных условий Западной Сибири / А.И. Попова, В.Т. Трофимова. М.: Изд-во МГУ, 1988. - 236 с.

89. ШвареваЮ.Н. Климат Западно-Сибирской равнины в погодах / Ю.Н. Шварева. — М.: Наука, 1976. 116 с.

90. Поползин А.Г. Озера юга Обь-Иртышского бассейна / А.Г. Поползин. — Новосибирск : Зап.-Сиб. книжное изд-во, 1967. — 352 с.

91. Мезенцев B.C. Атлас увлажнения и теплообеспеченности ЗападноСибирской равнины / B.C. Мезенцев. Омск : Изд-во с.-х. ин-та им. С.М. Кирова, 1961.-68 с.

92. Воскресенский К.П. Ресурсы вод местного стока в засушливых районах Советского Союза / К.П. Воскресенский, Е.Э: Булаховской // Труды ГТИ, вып. 241 : Вопросы расчета стока и водного баланса. JI. : Гидрометеоиздат, 1977. - 128 с.

93. Гуляева Н.В. Климат г. Барабинска в XX веке (Региональные географические проблемы) / Н.В. Гуляева, В.В. Костюков, Н.И. Костюкова // Известия РАН. Сер. географическая. 2006. -№ 6. - С. 106-113.

94. Густокашина H.H. Многолетние изменения основных элементов климата территории Прибайкалья / H.H. Густокашина, Н.П. Белецкая. -Иркутск : Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2003. 107 с.

95. Магаева JI.A. Особенности распространения и химического состава грунтовых вод в сложно-слоистых отложениях (на примере Новосибирской области) / JI.A. Магаева, В.А. Казанцев // Сибирский экологический журнал. -2003. -№ 2, С.159-170,

96. Формирование и эволюция почв обсыхающих территорий соленых, озер (на примере озера Чаны) / В:А. Казанцев; JI.A. Магаева и др. // Сибирский, экологический журнал. — 2005. № 2. - С. 321-339:

97. Дилрова К.Ш. Арал сегодня и завтра / К.Ш. Дилрова, Г.В. Гельдыева. Алма-Ата : Койнар; 1990. - 280 с.

98. Чичасова Г.Н. Гидрометеорологические проблемы. Приаралья / Г.Н. Чичасова. -Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 277 с.

99. Кривошей М.И. Арал и Каспий: (Причины катастрофы) / М.И. Кривошей. СПб.: Гидрометеоиздат, 1997. - 130 с.

100. Акрамов 3. Прошлое, настоящее, будущее Аральского моря / 3: Акрамов, А. Рафиков. Ташкент : Мохнат, 1989; - 144 с.108.'Израэль Ю.А. Мониторинг природной'среды, в бассейне Аральского моря) / Ю.А. Израэль. СПб.*: Гидрометеоиздат, 1991. - 216 с.

101. Крупенье О: Судьба Арала / О; Крупенье. Ташкент : Мехтан; 19881 -224 с.

102. Чемоданов С.Г. ВопросыгеографииСибири / С.Г. Чемоданов. Томск : Изд-во Том. гос. ун-та, 1953. - 214 с.

103. Почвенная карта Новосибирской области / ГУГК при Совете министров СССР. 1 : 400 000. -М., 1987.

104. Запасы органического углерода в почвах Западной Сибири / A.A. Титлянова, Г.И. Булавко и др. // Почвоведение. 1994. - № 10. - С. 49-53.

105. Бирюкова О.Н. Содержание и состав гумуса в основных типах почв России / О.Н. Бирюкова, Д.С. Орлова // Почвоведение. 2004. - № 2. - С. 171188.

106. Проблемы устойчивости экосистем и оценка их современного состояния / С.О. Ондар, Н.И. Путинцев и др.; ТувИКОПР СО РАН. 2000. -182 с.

107. Запасы углерода- в растительном веществе и микробной массе в экосистемах Сибири / A.A. Титлянова, С.Я. Кудряшова и др. // Почвоведение. -2001.-№8.-С. 942-954.

108. Якутии М.В: Биомасса и активность микроорганизмов пойменных почв Средней Сибири / М.В. Якутии»// Почвоведение. 1994. - № 12. - С. 7076.

109. Мирчинк Т.Г. Современные подходы к оценке биомассы и продуктивности грибов и бактерий в почве / Т.Г. Мирчинк, Н.С. Паников // Успехи микробиологии. 1985. - Вып. 20. - С. 198-226.

110. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ почв / Т.Г. Добровольская. — M : Академ-книга, 2002. 282 с.

111. Якутии М.В. Биомасса микроорганизмов в засоленных почвах Восточной Барабы / М.В. Якутии // Сибирской экологический журнал. 2001«. — № 3. - С. 299-304.

112. Сезонная! динамика почвенной микробобиомассы в солонцово-солончаковых комплексах Восточной Барабы / М.В. Якутии, В.А. Казанцев и др. // Сибирской-экологический журнал. 2001. - № 3. - С. 305-314.

113. Курачев В.М. Засоленные почвы Западной Сибири / В:М. Курачев, Т.Н. Рябова. Новосибирск : Наука, 1981. - 152 с.

114. Угланов И.Н. Мелиорируемая толща почв и пород юга Западной Сибири /И.Н. Угланов. Новосибирск : Наука, 1981. - 193 с.

115. Рябова Т.Н. Вопросы освоения солонцов Кулунды и Барабы / Т.Н. Рябова, С.Н. Селяков // Тр. Биолог, ин-та СО АН СССР. Новосибирск, 1992. -Вып. 9. - 283 с.

116. Jenkinson D.S. Studies on the decomposition of plant material in soil. П. Partial sterilization of soil and the soil biomass / D.S. Jenkinson // Soil Sei. 1966. -Vol. 17.-P. 280-302.

117. Van de Werf H. Estimation of active soil micvolysis of respiration curves: development and verification of the model / H. Van de Werf, W. Verstracte // Soil. Biochem. 1987. - Vol. 19; № 3t - P. 253-260.