Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Водно-тепловые свойства и режимы почв склоновых ландшафтов Западного Забайкалья

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Водно-тепловые свойства и режимы почв склоновых ландшафтов Западного Забайкалья"

РГ6 од

----- •■••'министерство сельского хозяйства

российской федерации

красноярский государственный аграрный университет

На правах рукописи

УДК 631.432:631.436

Б А ДМ А ЕВ Нимажап Баяржапович

ВОДНО-ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА И РЕЖИМЫ ПОЧВ СКЛОНОВЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Красноярск 1993

/

Работа выполнена в лаборатории почвоведения и агрохимии Бурятского института биологии СО РАН

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор В. М. Корсунов

кандидат биологических наук, с.н.с. Л. И. Куликов

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор П. С. Бугаков кандидат биологических наук, с.н.с. Г. И. Яшихин

Ведущее учреждение: Бурятский сельскохозяйственны!"!

институт . лЦсо Защита состоится с__» Но^УР# 1993 года в '¡Ц — час.

па заседании Специализированного совета Д-120.45.01 по присуждению ученой степени кандидата наук при Красноярском Государственном аграрном университете по адресу: 650049 г. Красноярск, Проспект мира, 88, конференц-зал.

С, диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского Государственного аграрного унизерситета.

Автореферат разослан «_ 7 » СКГГЯБ|?^ 1993 г.

Ученый секпетапь Специализнпованного совета

доктор сельскохозяйственных

СЕ11Я "Ш'АКГЕРГЗЗТТКИ РАБОТЫ

¿.•сгтпл^кость про5х5:.гц. Б склоновнх гандсадтах горного Забайкалья наиболее ярка проявляется разнообразие и неоднородность почзенпгго покрова, ^фференциация свойств и релсиу-оз почв. Здесь склоны квотой л северной зксгозиций кз горотком расстояши отрзяззт радкацпоззэ-теплоэнгргегггческий к гидро-:-:лп.2.гтеескнй рэгглу геогрг^дэскк далеюх сбллстей. ГЬзтоиу с:гдокозыэ лаэдпзфгс: является 'учебной кодэгьз исследований з непосредственной йпзоотя контрастного почгт .\-23оаая1я, которое 1?зучено "рай'нэ слабо. Ссуезтся кедост;.л :г-г:о изученным: состав, свойства, :: Спзирсдукгпвность

слоновых почв.

В связи с разной теплгезяергеггпгзл склонов гезшиаег и другая спедля рэг-тстгз приклэтня проблема - ергазиза-пия агротелнологжеекж лртзмэв аеьсспольгогааия з соот-"ететгз;:::; с выявленной гыгокоЛ ззрпгбегькссгл тепловлагссбт-спе-•13КНОСП1 ПОЧВ з пространств*. -Зтст гсп;;.? лрлс5ретает особую зяач:гйс::> 2 связи с зовьая услз^пк:"*. ::с?пГ;с;тЕ0закия (;-зр-■'.ерство, п пр.).

указанна: проблей тгрг;. .треде лплэ выбор "еля кзсгсягтк ксследовагпй. Работа вшо.т • -а з соотазтстзаи с планом наг-^о-'.ясл-эдозательсгкк работ л^Ссрагсрки ло^овздешгя и згро&вт Бурятского '/-нстптута биолог;-; СО РАН.

Цель последов ак?тй. Игу^ггъ проетразстсеннуэ оргслизаапэ и контрастность свойств и ре:с?ов почз на рзвксобрагизл: $ормэх рельефа.

Задача изслэлований: 1) изучить кшгсэйв шпзгтчееьтп-:, з том ч:<сле водных и тепловых свойств почз разКгК :.:5стоподо::знпй з рельефе и закономерности формования пл мерзлотного, годного з: теплового реганов з суточной и сезснно-годовой

2) устаковсть зодно-теплобалансовие параметры и количественно оцекоть различия склоновых почз по'-аплоэлагообеспеченпостп;

3) внязлтъ основные принципы оптшалзюто использования сга)-нозой дп^узрепдлащк земель по почЕеЕно-йзтзпчэским 'свойства«! а тэпловлагосбесп-зченности в практике геглэделкя.

Научная новизна. Епервкэ изучена дп^эрзнцкэцкя свлозовье есчз по «еорфогсЕзтическкм, £2зичзекгц свойствам а резшзи, оп-

- 1 -

ределены воднотеплобалансовые и статистические параметры, а также вычислены коэффициенты пространственного перераспределения тепла и влаги, возводящие количественно оценивать региональные особенности почв и их различие в зависимости от положения в системе мезорельефа.

Защищаемые положения. 1) Особенности водно-физически*, тепловых свойств режима и баланса влаги и тепла в почвах склоновых ландшафтов Забайкалья; 2) пространственная неоднородность склоновых почв по тепловлагообеспеченности и предложенные коэффициенты для ее оценки; 3) принципы адаптивно-организованной системы земледелия в горном Забайкалье.

Практическая ценность. Выводы и предложения, полученные диссертантом могут служить основой для использования и сохранения плодородия и проведения оценочно-кадастровых работ скло-новьсс почв как Забайкалья, так и в других горных областях.

Апробация и публикация результатов исследований. Результаты исследований доложены на Всесоюзных научных конференциях молодых ученых Бурятского института биологии СО АН СССР(г. Улан-Удэ, 1987,1990) на конференциях научной молодежи Института мерзлотоведения СО АН СССР (г. Якутск,1988), в институте почвоведения и агрохимии АН Узбекской ССР (г. Ташкент, 1990).. на Всесоюзных конференциях (г. Владивосток, 1990; г. Улан-Удэ, 1991), на совещнии в Институте почвоведения и агрохимии АН Казахской ССР (г. Алма-Ата,1991), на Всесоюзной школе-конференции молодых ученых(г. Курск, 1991). По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений- Содержание работы изложено на 205 страницах машинописного текста, включая 18 таблиц, 21 рисунок и 2 приложения. Список литературы включает 168 наименований, из них 3 на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились на полигоне-трансекге, рассекающем с севера на юг типичную для Западного Забайкалья мезоформу рельефа с выраженной ассиметрией склонов: южноакспонированныэ

- 2 -

крутые и укороченные, а северные пологие и протяяэнные.

Объекты исследований - склоновые почвы, организованные в пределах двух катен в парагенетическое единство. На луго-во-степной катене вжнозкспонированного склона изучались мерзлотные серые лесные щебнистые почвы элювиального местоположения, сезонномерзлотные черноземы мучнисто-карбонатные скелетные транзитной части склона и мерзлотные лугово-черноземные почвы делювиального шлейфа. Лугово-лесная катена склона противоположной ориентации также включает мерзлотные серые лесные гребнистые почвы элювиальной части ландшафта под растительностью лесостепного облика и пашней. Другие компоненты этой катены - мерзлотные серые лесные щэбнистые почвы трансэлювиальной части пологого склона под антропогенно-разрежеиным бе-резово-лиственничным крупнотравным лесок, мерзлотные луго-во-черноземные суглинистые почвы пологонаклонные к северу на щебнисто-суглинистом делювиальном плейфе под пашей и пахотные мерзлотные луговые суглинистые почвы на делювиально-аллювиаль-яых отлогэннях.

Использовались общэпринятые методы исследования почв, изложенные в ряде руководств (Агрофизические метода.. ,1966; А. А.Роде.1969,Еадюнина, Корчагина,1974,1986; Аринушкина,1970; Агрохимические метода.., 1975; Принципы . организации... ,1976). Свертка информации и статистические параметры получены с помощью дисперсионного и информационного анализов (Дмитриев,1972; Водяницкий.1986; Благовещенский и др. ,1986). Специфика полевых исследований на полигоне-трансекте заключалась в сопряженных во времени и пространстве наблюдениях за температурой и владностыо почв.

Морфологические характеристики склоновых почв существенно различаются в зависимости от местоположения почвы в рельефе. Нэрзлотные серые лесные элювиальной части ландшафта и черноземы транзитной части склона южной экспозиции характеризуются высокой скелетностью и незначительной по мощности профилем. Пэчвы склона северной экспозиции отличаются мощным профилем, с яркими признаками криогенных процессов и гидроыорфизма.(моро-зобойнке трещины, криотурбации). Криогенез вызывает такта язы-коватость границ генетических горизонтов, надмерзлотную рете-низахшю гумуса и оглеение. Все почвы мерзлотные ряда, неза-

- 3 -

еисю'.э от местоположения, характеризуются больсиш ежзйанияшх мощности горизонтов, что обусловлено* дезорганизуйте елзшецэы почвенного криогенеза. Сезонномэрзлатнка черноземы ¡шзгг езй-ыенывую дисперсию. Цэцкость гумусового горизонта склаепн:: почв варьирует в широких пределах. ЦниЕдальная ее еэличенз. (10-12 см.) характерна для почв водораздельной. частя, максимальная (37-42 см) - отмечается в акку>луляП2Ных частя:-: ландшафта, а салгзя большая мощность гумусового горизонта приурочена к слейфам крутых склонов юлной экспозиции, объясняется более интенсивным сносом материала, чек с полопе: склонов противоположных ориентация. Резкое уменьшение «оцкогег гумусового горизонта в элювиальных условиях вызвана как осла£ленностьа процесса гумификации под мало продуктивными фитоценз^з^и на грубоскелетнои материале, та!', и выносом плодородного «асказемз с водно-воздушными потоками при распадке почв.

ОСОБЕННОСТИ ЩЩЯ>-®ШИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ СКЛОНОВЫХ Е5ЧЗ.

Гранулометрический состав. КсследоЕакия показали (табл.1) абсолютное доминирование грубоскелетных фракций во всех изученных почвах независимо от местоположения е рельефе. Количественные различия для отдельных горизонтов обусловлены особенностями внутршочвенного или внутрикатенарного перераспределения фракций. 3 гумусово-аккумулятганых горизонтах мерзлотных серых лесных почв доля скелетных фракций.(>1мм) составляет 53-66%, а в горизонте материнской породы - 85-90Х от об-1цей массы. Ш составу данные почвы откосятся к пылева-то-песчанным легкосутлинистым и суглинистым разностям. Черноземы крутых склонов ншгой экспозиции по грансоставу нвлеогсе самыми легкими и скелетными в спектре изученных почв. Гумусовый горизонт этой почвы пылевато-сильноопесчаненный. Мерзлотные лутово-черноэемные и мерзлотные луговые почвы имеют более-тяжелый грансостав. Доля мелкозема в данных почвах в пахотном горизонте достигает до 45-58%. Для них характерно резкое увеличение фракций мелкого песка с глубиной. Гумусово-аккумуля-тивные горизонты и горизонты материнской породы характеризуются высокой степенью варьирования (24,2-55,4Х). Следует отметить широкое варьирование содержания пылеватых отдельностей

- 4 -

Табл.1

Водно-физические свойства склоновых почв

1— IГлубина, си \ Общя по| нв ВЗ дав ...... i Содержание фракций!, а X) |

ровность| 1 разшроы (мм) 1 i

I- в X от объема почвы >1 <1 <0,01 1 <0,001| 1

| 1 i 2 I 3 4 5 6 7 8 1 9 !

Иэрздотнш серне лесныэ почвы 1

| 0-10 49.8 | 36.4 8.8 27.6 62.4 37.6 37.8 21.0 |

| 10-20 43.5 | 25.8 7.9 17.9 66.0 34.0 39.1 24.2 1

| 20-30 42.6 | 21.9 8.8 13.1 57.9 42.1 35.9 25.1 |

| 30-40 40.0 | 21.6 9.8 11.8 63.5 36.5 46.1 28.2 |

1 40-50 39.9 | 19.7 10.1 9.6 78.6 21.4 45.3 32.1 |

| 50-60 39.0 | 18.5 10.3 8.2 88.1 11.9 40.1 30.4 |

i 60-70 38.8 | 18.7 10.2 8.5 88.2 11.8 31.2 25.6 |

| 70-80 41.2 | 18.6 9.2 9.4 88.5 11.5 34.0 21.9 |

| 80-90 39.3 | 16.7 8.1 8.6 87.9 12.1 37.2 24.0 |

| 90-100 36.7 | 16.1 7.5 8.6 87.8 12.2 40.1 26.1 |

|Запас вла- | • 1

lra 0-100 | 214. 90.7 123.3 - - - |

Мэрзлотныэ лугово-червозеияда 1

| 0-10 52.8 | 22.5 9.3 13.2 49.1 50.9 33.1 17.1 !

| 10-20 43.5 I 23.8 10.4 13.4 49.4 50.6 33.'2 17.4 |

| 20-30 46.6 | 21.5 10.2 11.3 57.0 43.0 39.0 24.2 |

| 30-40 44.4 | 23.0 12.0 11.0 52.3 47.7 39.2 26.2 |

| 40-50 45.6 | 20.0 11.6 8.4 43.9 56.1 47.1 20.7 |

! 50-60 54.6 1 18.8 11.6 7.1 48.1 51.9 55.0 34.0 |

I 60-70 52.1 | 22.1 11.4 .10.7 50.3 49.7 54.2 31.9 |

70-80 53.7 | 24.5 11.0 13.5 59.1 -10.9 Si. 9 28.7 |

80-90 52.8 | 24.6 10.6 141 52.4 47.6 48.1 25.6 |

90-100 53.4 | 24.6 9.7 14.9 54.0 46.0 42.5 25.7 |

Запас вла- 1225.4 107.8 117.6 - - - . |

ги 0-10Q ! i i i !

Продолжение табл.1

6 | 7

Ь&рзлотные

0-10 10 - 20 20-30 30-40 40-50 50-60 60 - 70 70-80 80 - SO 90 - 100 Запас влаги 0-100

0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 ' 60-70 70-80 80-90 90-100 Запас влаги 0-100

58.7 47.6 47.1

35.8 39.6 47.0 54.8 56.4 49.8 54.4

51.0 50.6

48.0

45.1 47.8 48.4 50.4 38.8 41.8 43.8

| 30.2 | 28.5 | 29.8 | 19.3 | 18.5 | 17.0 | 21.3 | 23.7 I 22.8 22.0

I

1233.1

I

Чернове; | 15.4 15.0

13.5

15.0 14.3

16.6

13.1 13.5 14.5

| 14.3

1145.2

луговые

8.4

8.5

8.6 8.7 8.9

9.0

9.1

10.5 11.1

11.6 94.4

21.8 20.0 21.2 10.6 9.6 8.0 12.2 13.2 11.7 10.4 137.7

мы ыучнга

I

7.5 7.7 7.9 8.0 7.9 8.1

7.7 7.4

6.8 6.1

75.1

icto-7.9

7.3

5.6 ?.0

6.4

8.5 5.4 6.1

7.7 8.2

70.1

50.3149.7 51.4148.6 57.2|42.8 65.4134 6 63.0137.0 51.9|48.1 54.0|36.0 56.4|43.6 61.4|39.6 65.1134.9

- I -I

карбонатные 65.4134.6 66.1133. 9

67.2132.8 73.0127. О 80.4|19.6 85.6)14.4 86.7ЦЗ. 3 81. 9118.1 87.4|12.6 88.0Ц2.0

" I -

38.1 38.4

39.6

43.7

42.8 49.4 53.4 54.6 57.3 60.6

24.1 24.3 32.1 33.6

34.0

38.1

40.3 ¿52.7

27.4 22.9

19.7 20.1

24.3 28.6

27.4

31.8 39.7 37.6

34.9 39.4

13.1

13.8 20.1

20.9 21. S 24.6 26.1 21.9 16.8 13.4

i

Г

4

5

8

9

2

(35,3-82,6%). Низкой вариабельностью характеризуется содержание илистой фракции (0,2-2,7%). Таким образом, фракция пыли является наиболее подверженной внешним воздействиям.

Интегральным показателем грансостава почв является энтропия. Особенно показательны расчеты, учитывающие содержание екелетлых частиц. Шявлено, что почвообразование - процесс,

- 6 -

увеличивахщий сложность грансостава, ка что указывает возрастание энтропии от породы к гумусовому горизонту. При этом в тонкодисперстных почвах склона северной экспозиции и шлейфов склонов величина энтропии больше, чем в почвах грубодисперсно-го состава Как оказалось, вспашка вызывает увеличение сложности грансостава Так, в пахотном слое элювиальной позиции энтропия больше на 0.2 бита, чем в равнозначном слое целинной почвы.

Объемная масса в изученных почвах достигает особенно больших различий в верхних гумусовых горизонтах. Саше низкие значения объемной массы отмечаются в тонкодисперсных и высоко-гумусных почвах мерзлотного ряда (1,02-1,11 г/см). Пахотные горизонты данных почв по объемной массе характеризуются как типичные для культурной свежевспаханной пашни. Высокоскелетные легкосуглинистые и малогумусные мерзлотные серые лесные и се-вонномерзлотные черноземы по величине объемной массы в пахотном слое относятся к сильноуплотненным (1,22- 1,32 г/см). Объемная масса в почвах данной позиции достигает максимума в горизонте материнской породы (1,59-1,64 г/см).

Наибольшие различия по величине удельной массы между почвами разных позиций отмечается также в гумусово-аккумулятивных горизонтах. Высокое содержание гумуса обусловило низкую удельную кассу в тонкодисперсных почвах склона северной экспозиции. В характере распределения удельной массы с глубиной следует отметить быстрое ее увеличение. Шксимальные величины удельной массы приурочены к мерзлотным серым лесным почвам и сезон-но-мерзлотным черноземам.

В изученных почвах величина порозности имеет наибольшую вариабельность там, где высока антропогенная нагрузка. Наибольшие величины характерны для сеэонномерзлотных черноземов.

Шчвы склонов в состоянии полного протаивакия способны удерживать довольно большое количество влаги. Так, запас влаги при НВ в 1-м слое равняется 389,7 км в мерзлотных лугово-чер-аозенных, 231,6 мм - в мерзлотных луговых и 282,2 мм - б мерзлотных серых лесных почвах под березово-лиственничным лесом Согласно кгалк^кацип для почв Сибири (Панфилов, 1973), эти гачйы о^кеотя к ют»- а очень влагоемким. в водораздельной

- ? -

части величина НБ в мерзлотных серых лесных почвах пониженная (187,7-171,2 мм), особенно она низка на черноземах транзитной части (145,2'мм) и в мерзлотных лугово-черноземных почв их аккумулятивной части ландшафта(146,2 мм).

В черноземах и мерзлотных лугово-черноземных почвах склона южной экспозиции значения ВРК незначительны и колеблятся от 2,8 до 14,6% от объема, что составляет 70-80% НВ. С переходом в нижние горизонты облегченного грансостава отмечается некоторое сближение значений НВ и ВРК и может бьггь их полное совпадение. Почвы склона северной экспозиции характеризуются высокими показателями ВРК (11,2-30,9%). В мерзлотных серых лесных почвах величина ВРК • постепенно снижается с глубиной, вследствие увеличения содержания скелетных частиц. В мерзлотных лугово-черноземных и мерзлотных луговых почвах данной катены, начиная с глубины 160-170 см, наблюдается тенденция к увеличению ВРК в связи с утяжелением грансостава.

В богатых гумусом и тонкодисперсными фракциями мерзлотных лугово-черноземных и мерзлотных луговых ' почвах величина БЗ составляет 8,4- 21,0%. Черноземы малогумусные и скелетные характеризуются низкими значениями ВЗ (5,3-7,5%). Мерзлотные серые лесные почвы водораздельной части склона по величине ВЗ занимают промежуточное положение.

Диапазон активной влаги, характеризующий количество доступной растениям влаги, изменяется в соответствии с изменением НВ и ВЗ и зависит от положения почв в рельефе. По величине запаса влаги при ДАВ в слое 0-100 см выделяются мерзлотные серые лесные почвы. Они содержат 157,6 мм влаги и оценивается как имеющие высокий ДАВ. Почвы катены склона южной экспозиции (мерзлотные серые лесные, черноземы и мерзлотные лугово-черноземные) по величине ДАВ в слое 0-100 см характеризуется как низкий. В мерзлотных лугово-черноземных и мерзлотных луговых почвах склонов северной экспозиции этот показатель относится к средним. Рассчитан коэффициент пространственного перераспределения. За единицу были приняты значения НВ и ДАВ в мерзлотной серой лесной почве элювиальной части ландшафта под папней. Коэффициенты перераспределения Кнв и Кдав в почвах катены склона южной экспозиции имеют пониженные значения, их величина составляет 0,85 по НВ и 0,88 по ДАВ. 1Ьчвы склона северной

- 8 -

экспозиции, наоборот, имеют повышенные показатели коэффициентов по отношению к почве элювиальной позиции, га величина колеблется от 1,10 до 2,75 по НВ, по ДАВ достигает до 2,18.

Водопроницаемость изученных мерзлотных и сезонно-мерзлотных почв характеризуется в пределах градаций от "провальная" до "наилучшая" за 1-е часы наблюдений, как "излишке высокая" или "наилучшая" в последущие часы. Наиболее высокие величины водопроницаемости за 1-е часы характерны для черноземов (1580,0 мм/час). Относительно низкие величины водопроницаемости в спектре изученных почв характерны для мерзлотных серых лесных почв элювиальной части ландшафта под степной растительностью (241,0 мм/час). Коэффициент вариации водопроницаемости е почвах мерзлотного ряда составляет 28,5-49,1%, а в сезон-но-мерзлотных черноземах его величина колеблется только от 3,5 до 14,0%.

Тепловые свойства почв. Почвы катены склона южной экспозиции характеризуется низкими величинами объемной теплоемкости (0.23-0.31 кал/ом3С) и сравнительно высокими показате-

-2 у о

лями теплопроводности (1,9-2,28*10 кал/см*с*С), температуропроводности (3,9-4,8*10 сМ/'с), что объясняется незначительным увлажнением. Постоянно высокая увлажненность почв катены склона северной экспозиции обусловила высокие значения коэффициентов объемной теплоемкости (0,48-0,61 кал/см5Ь}и низкие величины коэффициента теплопроводности (0,9-1,0*1б3кал/см*с*Ь) и температуропроводности (2,1-3,2*1(?сю'с). В целом тепловые свойства склоновых почв оцениваются как недостаточно благоприятные в агромелиоративном отношении. Особенно это касается сочетания повышенной тепло- холодоемкости и понтонной температуропроводности почв склона северной экспозиции.

РЕЕЙН И БАЛАНС! ВЛАГИ К ТЕПЛА В СКЛСНОЕЫХ 1ЮЧЕАХ

Перераспределение осадков и испаряемости по элементам рельефа. В склоновых ландшафтах большее значение приобретает изучение пространственного перераспределения осадков и иегтаря-емасти. Наблюдениями установлено, что березово-лиственничные леса, обычно занимающие склоны северной экспозиции, в кронах удерптапг от 11 до 13% от выпадаюцих осадков. Относительно

- 9 -

невысокая водоудерживающая способность крон деревьев объясняется изреженностью леса. Пэ другим элементам рельефа зафиксированные различия незначительны и находятся в пределах ошибок измерения.

В соответствии с напряженным солярным режимом склонов юа-ной экспозиции здесь резко повышена испаряемость. Она в среднем на 19% больше, чем в элювиальной позиции. Шд лесом на склоке северной экспозиции испарение влаги, наоборот, подавлено. Здесь величина испаряемости на 87* меньше от контрольной площадки. Выявлена значительная неоднородность микроклиматическая фона склонов. Если на элювиальной псзиции отношение осадков к испаряемости (КУ - по Иванову) равно 1,0, то на южной склонах КУ <1,0, а на северных -КУ>1,0.

Режим и баланс влаги в почвах Западного Забайкалья исследованы слабее, чем в других регионах страны (Саввинов,1976; Киссис,1969; Коноровский.1974; Криогенные почвы... ,1977 и др.). В последнее время осуществлен многолетний цикл исследований за режимом влажности основных автоморфных мерзлотных почв Витимского плоскогорья Забайкалья В. И. Дутаровым и А. И. Куликовым (1990). Однако до сих пор не изучен режим и баланс влаги склоновых почв Западного Забайкалья.

Водный режим мерзлотных серых лесных почв элювиальной позиции и верхней части склона северной экспозиции и мерзлотных лугово-черноземных почв подножий склонов складывается по мерзлотному периодически промывному типу и лесостепному подтипу, чернозема южноэкспонированного склона - по сезонномерзлотному периодически промывному типу,степному подтипу,а мерзлотных луговых -мерзлотному типу,грунтово-атмосферного подтипа питания. Для всех мерзлотных почв характерно наличие надмерзлотной верховодки, однако участие ее воды в активном влагообороте зависит от положения в рельефе. В элювиальной части склоновых ландшафтов. сложенных грубэдисперсными почвогрунтами .верховодка от-мечаэтся только во-второй половине теплого периода на глубинах более 2 м. При низкой водоподъемной способностьи почвогрун-тов,верховодка вовлекается в инситный кругооборот в количестве 10-12% от общего прихода влаги (табл.2). В почвах аккумулятивного ландшафта,величина верховодки заметно возрастает,достигая 61 мм. В почвах транзитного положения в рельефе,в формировании

- 10 -

Табл.2

Водный баланс склоновых почв за май-сент. . мм (осредн. данные за 3 года. 0-100 см.)

I

и-I

Приход Расход

Почва.угодье и За счет Из над- Внутри- Всего За счет Почвенных Внутри- Всего

положение в рельефе осадков мерзл. почвен. осадков запасов+ почвен-

верховод. сток надмерзл. ный

верховодки сток

1. Мерзлотная серая 259 ** 34 - 293 193 107 300

лесная.пашня (Вп*) 88" Г2 1ГО ~БЗ • "35 ГШ

2. Мерзлотная серая 259 32 - 291 129 137 - 256

лесная, целина (Вц) 89" ТТ ГШ 16 "52 ГШ

3. Чернозем, палия 259 21 280 220 63 21 304

(ЮСп) Я7Г 8Г ТШ "72 2Г "7 ГШ

4. Мерзлотная лутово- 259 61 21 341 151 139 - 290

черноземная, пашш ( ИиТРгЛ 7БГ гз б~ ГШ "52 ГШ

1, шими 5.1&рзлотная серая 259 35 92 355 165 95 92 352

лесная, лес (ССл) 63" ГО 26 ГШ "47 27 25 ГШ

б. Цзрэлотная лугово- 259 42 61 362 194 99 61 354

чернозеыная, пашня ТГ 12 Г7 ГШ "55 23 Г7 ГШ

(ОСп)

7. Мерзлотная луго- 259 53 54 366 201 133 - 334

вая, пашня(ШССп) 7Г ГС ге ГШ ГШ

Примечание: аВп.Вц - элювиальная часть ландшафта: ЮСп - транзитная часть склона одной экспозиции; ИЮс - аккумулятивная часть этого г» склона; ССл - траисэлюзкальная часть склона северной экспозиции; ССп - трансаккуыулятивная часть того ле склона; ПССп - аккумулятивная часть того зэз склона. - в числителе - мы. в знаменателе - X.

приходной части еодного баланса принимает подповерхностный сток, которому нами придается самостоятельное значение. Прямыми наблюдениями установлено,что в качестве регионального водоупо-ра служг карбонатный горизонт,имеющий особую структуру поро-вого пространства 1Ь осредненныы данным получено, что эвапо-десуктив1шй расход почвенной влаги на элювиально-вершинной позиции составляет 255 мм. Еовлечение почв в пашню оптимизирует физические условия,в результате которых расход увеличивается до 300 мы Почти столько жг (304 мм ) расходуется влаги из чернозема склона южной экспозиции. Потенциал испарения здесь явно не восполняется из-за дефицита влаги. На склоке северной экспозиции, несмотря на разный характер поверхности (под лесом и пашней),суммарное испарение одинаково. Расходование'почвенной влаги происходит с разной эффективностью. Выделяется ш-носклоновая позиция,где коэффициент влагопотреблекия наибсль-еий - 49,1 мм ц (культура-овес). Влага в большей своей части терялась на физическое испарение. В подолзе склока на создание 1 ц урожая расходуется всего 17,2 ш влаги,а на склоне северной экспозиции еще мзньсэ - 13,5мм.

Реязм и баланс тепла в почвах. Выявлена пространстЕен-ио-времэнная неоднородность температурного режима и теплоэнергетики склоновых почв. Черноземы, формирующиеся на инсолируе-мых склонах,промерзают на 200-210 см,а материнская порода остается постоянно талыми. Температурно-сезонномерзлотная обстановка диагностируется в более глубоком проникновеюш в профиль положительных температур, чем отрицательных той Х2 величины. Так, до 10°С профиль чернозема прогревается на глубину больше 160 см ,а отрицательная изотерма - 10°С проникает только до 100 см. Почвы элювиальной позиции проп&аштся до 10° С в толще, мощностью 90 см,выхолаживание до -10°С происходит в пределах 120 см. Вспашка способствует более глубокому (до 100 см) прогреванию почв этой позиции до активных температур.

Установлено, что в малоснежных районах Забайкалья лесные участки являются аренами холода и жестких мерзлотных условий по сравнению с безлесными пространствами. Это распознается по тому ,как изотерма 10°0 в мерзлотных серых лесных почвах под березово-лиственничным лесом проникает всего до 50 см, что на 40 см меньше, чем глубины выхолаживания ( до -10 С ).

- 12 -

Выявлено, что по теплоеодеряангаэ гаученные склоновш почвы с умственно различаются в зависимости о? з ко логических условий почвообразования (местоположение в рельефе, характер растительности) и характеризуются высокой динамичностью. Высокие величины теплосодержания характерны для скелетных легких по грансоставу почв катекы склона южной экспозиции. Здесь величина теплосодержания в слое 0-100 см. в целой за вегетационный период 1.5-2.0 раза выше,чек в почвах катены противополол-ной ориентации. Особенно больше различие по величине теплосодержания наблюдаются в начале лета (конец мая-начало июня), когда скорость протаивания почв имеет неодинаковый характер. Так, мерзлотные серые лесные почвы под лесой в этот период з слое 0-100 см уступara1 в 3-4 раза почвам склона южной экспозиции по данному показателю. Итоговый баланс тепла за рассматриваемый период в слое 0-100 см на веек почвах получился отрицательным. Исключение составляют сезонномерзлотные черноземы,где ириход тепла преобладает над расходом. Ш абсолютной величине теплочого баланса мерзлотные почвы располагаются в следущй ряд (в порядке уменьшения): мерзлотные луговые, мерзлотные лу-говс-черноземные и мерзлотные серые лесные. В отношении степени влияния угодий на тепловой баланс мерзлотных серых лесных почв расположение следующее: лес, целина, пашня, т.е. наименьший приход тепла в слое 0-100 см происходит в почвах под беpé-зово- лиственничным лесом.

Структура годового теплооборота почв. Температурные различия почв возникают на основе особенностей внутирпочвенного теплообмена. Как это трактуется фундаментальные положениями теплоэнергетики почв, отрицательная температура профиля формируется при доминировании отрицательного теплооборота над положительными. Тогда, как в сезонномерзлотных почвах, например, в изученной черноземе, наоборот среднегодовая температура положительного знака формируется при доминанте теплоэнергетики теплого периода. Годовой теплооборот в в 1-м слое мерзлотных серых лесных почв равен 2082 ккал/м? В пахотных почвах он возрастает до 2313 ккал/к? из которых ка доли кркогеякьк (холодного периода ) теплооборотов приходится 73-74%. В этих почвах биопродуктиванкй тешшоборот (теплого периода) составляет 26-277. от годового теплооборота. Потенциал криогенеза воз- 13 -

pacTEST до 80% и больше в почзах склона северной экспозиции, а бкопродуктивный теплооборот снижается до 16% от годового теп-до оборота, равного 2139-3071 ккал/м.2 Для этих почв справедливо неравенство Qt<Qx, а разность Qt-Qx достигает 300 ккал/м в пользу Qx, тогда как теплоэнергетическая сущность сезонномерз-лотного чернозем отражается выражением Qt>Qx, а разность равняется 128 ккал/^в пользу От.

Таким образом,на основании полученных данных и в соответствии с классификацией ЕЕДиш (1972) температурный режим склоновых почв относим к следующим типам и подтипам (табл.3).

Табл.3

Классификационная оценка температурного резаша склоновых почв

Почвы 1 | Тип Подтип

по средне-год. темпер 1 по темпер. |по степени лета и з*мы|континент.

Нэрэлотныэ почвы |!£рзлот-1 ный очень холодный 1 холодный |резкоконтинентальный [

Черноземы сезон-номэрзлотныэ |Длительно |сезонно- |промэрза- [ххщха 1 холодный 1 ¡континентальный 1 1 1

Пространственно-временная изменчивость температуры и влажности почв. Результаты сплошной термогидросъемки* показывает постоянно низкую обеспеченность теплом катены склона се-

*Териогидросъеыка проведена на полигоне-трансекге по пяти створам через каадые 20 и на протяжении 800 м от тальвега, через склон шкой экспозиции, водораздельную (элювиальную) часть,склон северной экспозиции до следующего тальвега. Температура измерялась транзисторным тершщупоы на глубине 0,2 м,вл£шюсть определялась в слое 0,1 - 0,2 ы.

- 14 -

верной экспозиции. Здесь почвы достигают биологичесгах активных температур только в начале ишя. Тогда,как ез склонах противоположной ориентации температура почвы почвы на глубине 0,2н достигает дэ10,7°С уга в третьей декаде мая. Еаибольшзэ прогревание почв происходит в элювиальной и транзитной частях склона гкной экспозиции,где в летние гасяцы температура на глубине 0,2м достигает максимальных величин - 18,5 - 20,1°С, а температура 10° С удерживается до первых чисел октября (рис. 1а). Анализ данных пространственно-временной изменчивости влажности склоновых почз показызает,что наиболее засушливыми условиями характеризуется черноземы мучнисто-карбонатнкэ. Здесь влажность за летний сезон снижалась до величины ВЗ (рис. 16). Ее менее иссушеными оказались почзы элювиальной позиции, где формируются мерзлотные серкэ леснне почзы. Зги тгз почвы под берёаово-лиственничным лесом по величине влажности более обеспечены, чем почвы скчэна противоположной экспозиции и элювиальной части ландшафта Наиболее обеспечены влагой в течении всего вегетахлонного периода почвы аккуыулятлзшг: частей ландшафта,особенно склона северной экспозиции.

Гагат образом, выявлена пространственно-временная нгодко-родкость температуры и влажности склоновых почв. Накопление тепла и влаги в почвах различной экспозиции происходит дифференцированно, в зависимости от конкретных ландшафтно-экологн-ческих условий (положение а рельефе, экспозиция и крутизна).

ПЛОДОРОДИЕ И ИСЮЛЬЗОВАНКЕ СШЮШШХ ГОЧВ

Эффективное плодородие почвы как нногопарамэтрическое свойство (Апарин,1979) з значительной степени определяется физическими свойствами. Изученные почвы существенно различаются по своим свойствам, режимам и плодородию. Так, наиболее обеспеченным:! з этом отношении является мэрзлотнкэ почвы аккумулятивных частей ландшафта Здесь содержание г уху са довольно еысс:-;оэ и колеблется в пахотных горизонтах от 143 до 213 т/га. ,7дннпэ почвы характеризуются благоприятной реакцией среды, средней обеспеченностью Р20зИ высокой обеспеченностью Кг. О. Мерзлотные серые лесккэ почвы,формирующиеся в элювиальной части ландшафта в агрономическом отношении являются гесьш

- 15 -

цзгпкв*. Содэргзнкз гу.^гса. з верхнем горшонтз тал.зблетсг. от 63 до 88 т/га, сута поглотанных оснований сссгг.'Влпет 13-. 7-39.1 ыг-э?:в/1С0 г. почвы, что обуславливает пзпло-дуз структурность почвенных агрегатов. Содергзнде под-дглого фосфора и калкя изменяйся от ннзьгл:: веллчна до висогдсс. ?ез;:-ция почвенной среды благоприятная. Сезоняокерзлстккз чзрпозэ.'г.' транзитной части склона гхжой гкспозшш го судерганкэ гуттгс лтдпчакггся несколько позкпекнглс: деличхдага (20-25?,-'га) до срсакениэ с почвами эгозиалькш позиций явно уступал? лот::^ почвам гкхумулягтгонкм частям лондгзфта. Пэчзы ггнаой познай: характеризуется' относительно высокой сбеспзчсппоетыо : шкрпа-л2:.!ентгь(И, особенно подзигагко; сседпненткгя фзсфсра, в отличие- от почз мерзлотного ряда. Загнув роль для ародпстикю-го роста п развития растений, кроме обеспеченности пктательны-1Г.«. нечестна:.:!,, играет соотношение таких основным злс-к-эктоз почвенного клддэта. клее температура */. влажность. Исследования показали, что гггдгмазьная уроглйнссть (культура-овёс) 8,5 и/га приурочена к лег;тлм. по граисоставу чернозёмом транзитной части 5Хзой эксп03'пл"г„ ^арактериауюшиеся высокой теплосбеспечен-востъз с низки»« ве-лггоигми влажности. Несколько вьппэ урогай-ксстб на кзрзлотаыг серых лесных почвах элювиальной части ландшафта,. вследствие^ ннглторой лучеей вдагсобеспечекнсстн. Тошгадксп&ихглнэ керздопдз- почвы акку^лятмвных частей ландшафта хзраетеризуотся более высокой урогайнсстьо (21,3-22,6ц/гтд))- Ь^акскмальпнз уродайнсстъ наблюдается на мерзлотных лугоЕа-чзрнозёмних ползах трансаккумулятивной позиции склона северной гкепозицкпи ГЬешто на почта:-' данной позиции создаются близкие е шхт/лльноцу,. сочетание тепла и влаги, вы-рзлаазщеся высокой езличиной урсд^пасти (34,0 ц/га). Анализ дапнБХ урояайностк пшзэызает, что наиболее полно использует потенциальные вознолкгппт свойств и темпе ратурно-влш-:ностных условий керэлотныэ лугодз-чгркозё'лща почвы. В остальных случаях Еагдалнасть исподв-ззвания щхеодндзй: сслпэчлой энергии ликитиругтен либо невысокие содержание;-: шепт (чернозёмы тран-зктпо:; часта склона кгтгай гжпгоэкцшт) „ либо дефицитом тепла Оерзлотша птзы. аккумулятивна частей ландшафта)-. Дальнейшая судьба щшидащгй солнечной рзвгаци» опредаллется- свойства».® самой по-чеы„ т. е. слособностБгз ЕЕгпр1!Ш2.ззг& га преобразовывать

- 17-

получаемую солнечную энергию в биологическую (урожайность). Таким образом, неоднородность склоновых почв по плодородию и тепловлаг©обеспеченностью указывает на необходимость изменения существующей системы землепользования на дифференцированную, адаптивно-организованную, учитываадую конкретные ландшафг-но-экологические условия данного местоположения. Результаты наших исследований показывает нецелесообразность использования почв элювиальных частей ландшафта и транзитных позиций склона шной экспозиции как пахотные угодья, ввиду их потенциального низкого плодородия (невысокое содержание гумуса, высокая ске-летность и каменистость и соответственно легкий грансостав) и малая устойчивость к негативным антропогенным воздействиям (эрозия и дефляция). Вероятнее всего их использовать как паст-бит. Потенциально плодородные почвы склона северной экспозиции предпологается использовать как пахотные и сенокосные угодья (наиболее низкие позиции, т.е. аккумулятивные части ландшафта).

ЗАКЖШИЕ

Скяоновьгэ ландтафгы Забайкалья являются аренами экологически разнокачественного почвообразования, где в непосредственной близости формируются почвы мерзлотной и немерзлотной форшций. Склоны шной экспозиции представлены сезонно-мерзлотными чернозёмами, а противоположные склоны и вся вер-шшная часть ландшафта - мерзлотным., серыми лесными неоподзоле иными почвами.- На делювиальных шлейфах формируются мерзлотные лугово-черноземные и мерзлотные луговые почвы.

Установлена пространственная неоднородность морфологических, физических и тепловых свойств, режимов и продуктивности склоновых почв. Мэрзлотнье серью лесные и сезонномерз-дотные чернозёмы характеризуются высокой скелетностью. легким гранулометрическим составом и незначительным по мощности профилем. Почвы склона северной экспозиции отличаются мощным профилем. с яркими признаками криогенных процессов и гвдроморфиэ-ма (шрозобойные трещины, криотурбацки ),более тяжёлым гранулометрическим составом и высоким потенциальным плодородием.

Выявлено абсолютное доминирование грубоскелектных фракций

- 18 -

во всех изученных почвах, независимо от мзстополояэния в рельефе. Количественные различия для отдельных горизонтов обусловлены особенностями внутркпочвэиного зли внугрикатенарного перераспределения фракций.

Установлено заАгэтное участие влаги раэмерзащей иэрзлоты и надмэрзлотной верховодки, а такта бокового внутрипочвенного стока в водной балансе склоновых почв. Наибольший приход влаги из надмерзлотной верховодки зоны характерны для мерзлотных почв склона северной экспозиции. В качестве регионального во-доупора слутит карбонатный горизонт, нмзщнй особую структуру порового пространства. Водный регзш иэрэлотных серых лесных и мерзлотных дугово-чернозвиных почв складывается по ьгзрзлотному периодическому типу, лесостепному подтипу, чернозема-по сезон-номе рэлотному периодически промывному типу, степному подтипу, а мерзлотных луговых почв- мерзлотному десуктивно-выпотноыу типу, грунтово-атмосферного подтипа питания.

йювлена пространственно-временная неоднородность температурного реяима и теплоэнергетики склоновых почз. Предложено, что соотношение элементарных составляющих годового теплооборота является важнейшим диагностическим признаком теплового режима почв мерзлотной и неиэрэлотной формаций. Температурный режим чернозёма относится к длительно-сезоннопроиерзахадэыу типу, по условиям зимы и лета и по среднегодовой температуре - к холодному подтипу, а по степени гаштпнеятальности-континентальному подтипу. 1£эрзлотныэ почвы тгэпт мерзлотный тип температурного регама и очень холодный а резкоконтинентальный подтипы.

Неоднородность склоновых почз по плодородию и тепловлаго-обеспеченности указывают на из^ненке существующей системы землепользования на дифференцированную, адаптивно-организованную. Основными принципами последней является учет конкретных ландшафтно-экологических условий данного местоположения, маневрирование сортами культур, удобрениями к комплексом агро-технологических операций.

Список работ, опубликованных по теме дисертации:

1. Бадмэзв &К, Токтонова Н. А., Куликов А. П. О глубине прота-

- 19 -

дедошя почт: г.эрэ.шке£2: лз^дсщдс^ // Бхдзд ю^дызс бкоаогоз в ресэи;э вопросов продоьольстгенной прогрг^с^« и охраны ск-

. рутзх^зй средн. Улги-Удэ,1537,-С. ¿0-42.

2. Ездогаэз SE ^однородность почзенкого покрова склоновых ландсзфтов Забайкалья // Биологические ресурси ï; Bpoûisisa экологии CîiSirpu. Ул£н-УдзД930г-С. 46-48.

3, Бадаазв Е Е , Кулаав /- ïi. Влияние skcnosisss: не. плодородие зочв склоновых ЭабаГладья // Экологические проблема по^зовойешш и зекл£гол:п:. Курск. 1991. -С. 79-80. в;дузэе ее прострелксгъс>п:з£ jpekiihaiçia к^гстанг ..очв Бажагьскэй Дзик по шю^орогля /7 Е^зхэг^ческпэ рзеурсм и вгдэнхе Государстгенша кедзстроз Буря-скоя ССР. Улак-Удз,1991.-С.15-16.

5. Тогммгоьа 8. Д., гаг-с-зь ЕЕ , Еигезв» O.S. ^гроокологи-

чзсккэ оссбэнносун скл0н0вц2 пэчз // та-'! 5.2. -с. 43-49.

о. фликов А. II , Е Е., Соднэмов Е Е , Лугероз Е 31 О

агагогзк nous // Е-ссопсл :: охрана поча сазушиня: территорий йзвахстгпг.. -С. 162-162.

?. Еул;1кэг Л. IL . Дутаров Е Е , Езгиззв H, S. Ркдротэрмккк ск^э-roBir почз Згбагасзлья // Геогрг.'^ и пркраднш .-эсурсн, 1991, Ь'4. -С. 69-76.

3. Егдглег Е Е. , Дутаров Е Е ПэчЕек!:^

свойст2з п ?ен.Ш2.гггоэ5еепечгнн-эегь // Шчвавг--с. 70-79.

9. Emisas Е Е. Пространственная дк}ф:-ренцкац:д 5,:грглс7кы:-: катан ЕсЗзйкагья по 'геплоагзгообес;.гч««костй // До^гздн EACIC-EEii, 1S92, Y.5. -С. 8-11.

•:0. Еадеаэв Е Б., Кусгков А. Е , Дутаров Е Е Прсстракстзен-ко-вреизннзл из^знчигость ташературы к елекеости почз склоновых ландшафтов Забайкалья // Почвы Дальнего Взстояг. и других регионов СССР: теоретические основы повышения кх продуктивности, eçïbektiskoctïi использования и охраны. Ела-Д]:зосток,1932 (в печати).