WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

На правах рукописи

Матышак Георгий Валерьевич

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВ

СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ В УСЛОВИЯХ КРИОГЕНЕЗА

Специальность 03.00.27 – почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва, 2009

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

Кандидат биологических наук, доцент,

Лев Георгиевич Богатырев

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

Феликс Рувимович Зайдельман

Кандидат биологических наук,

Мария Анатольевна Орлова

Учреждение Российской Академии Наук

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Защита диссертации состоится «22» декабря 2009 года в 15 час. 30 мин.

в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения

Автореферат разослан «20» ноября 2009 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук А.С. Никифорова

Актуальность

Площадь почв, формирующихся в зоне вечной мерзлоты на территории России, составляет 63,5% (Мельников Е.С., 1997), что определяет необходимость их последовательного и детального изучения. Влияние мерзлоты сказывается на процессах обмена, превра­щения и перемещения вещества и энергии в почвах. При этом реализуется специфическая совокупность элементарных и частных почвенных физических, химических и биологических про­цессов – педокриогенез. Характеризуя почвообразование в холодных гумидных областях, В.О. Таргульян (1971, с.16) отмечает: "Промерзание и мерзлое состояние почв оказывают существенное влияние на почвообразование, сильно замедляя или значительно видоизменяя химические и биохимические процессы превращения и миграции веществ и значительно сокращая активный период почвообразования". Влияние многолетней и длительной сезонной мерзлоты на свойства и режимы почв столь велико, что О.В. Макеев (1974, 1978) возводит ее в ранг субфактора почвообразования, в котором сочетаются климатические (отрицательные температуры почвенного профиля) и породные (цементация породы льдом) особенности. Не менее важным является изучение криогенных почв как в связи со значительным увеличением на них антропогенной нагрузки, так и в связи с проблемой глобальных климатических изменений.

Большинство работ по криопедологии посвящено изучению влияния процессов промораживания-оттаивания на минеральную и органическую составляющую почв (В.Н. Конищев, И.Б. Арчегова, Н.А. Караваева, В.О. Таргульян и др.). Однако до сих пор малоизученными остаются вопросы систематики и классификации криогенных процессов и явлений в почвах, не определен четкий критерий оценки влияния вечной мерзлоты на почвенные свойства.

Работа направлена на решение фундаментальных проблем почвоведения, связанных с выявлением роли криогенеза в формировании и функционировании почв Севера.


Цель работы

Установить основные закономерности формирования почв севера Западной Сибири в условиях криогенеза на примере почв северотаежных ландшафтов бассейна реки Хейгияха.

Основные задачи исследования

  1. Охарактеризовать основные особенности почвенного покрова территории.
  2. Установить особенности морфологических и химических свойств почв (степень разложения торфов, рН, содержание золы, Собщ, Nобщ, гидролитическая кислотность, сумма обменных оснований).
  3. Охарактеризовать специфику и систематизировать особенности проявления криогенеза в почвах и почвенном покрове территории.
  4. Охарактеризовать взаимосвязь изученных параметров и криогенных процессов.
  5. Охарактеризовать особенности функционирования почв в условиях криогенеза.

Научная новизна

Впервые на основе использования подхода к криогенному фактору, как к «субфактору» почвообразования дана характеристика почвенного покрова севера Западной Сибири. Анализ почвенного покрова проведен в ряду ландшафтов различного криогенного генезиса и степени проявления криогенеза. В качестве меры влияния криогенеза использована глубина залегания многолетнемерзлых пород (ММП). Установлена взаимосвязь варьирования ряда почвенных свойств и криогенных процессов. Показано, что процессы криогенного пучения являются альтернативой физико-географическому расчленению территории и относятся к числу факторов, ускоряющих эволюцию гидроморфных почв по пути развития к зональному типу. С помощью радиоуглеродного и дендрохронологического методов получены данные, позволившие выявить особенности генезиса почв изученной территории. Составлены схемы форм проявления криогенеза в почвах севера Западной Сибири. На основе оригинальных данных составлена детальная почвенная карта изученной территории.

Практическая ценность

Полученные данные могут быть использованы для мониторинга современного состояния почв криолитозоны, тенденций их дальнейшего развития при естественной и антропогенной динамике ландшафтов, для прогнозирования изменения границ вечной мерзлоты, а также для уточнения классификационной принадлежности северных почв.

Публикации и апробация

По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ, в том числе 4 статьи в реферируемых журналах, 2 главы в монографиях. Материалы работ обсуждались на 17 российских и международных конференциях.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 157 страницах, состоит из введения, 6 глав, выводов. Включает 32 таблицы и 30 рисунков. Список литературы содержит 129 работ отечественных и иностранных авторов.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю к.б.н., доценту Л.Г. Богатыреву за неоценимую помощь и терпение, проявленные при выполнении работы. Особую благодарность д.г.н. Н.Г. Москаленко за возможность работать на уникальном стационаре «Надым» и всемерную поддержку, а также всему коллективу кафедры общего почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова и Московского отделения Института Криосферы Земли СО РАН за ценные советы и доброе отношение.

Содержание работы

Глава 1. Особенности почвообразования в районах распространения

вечной мерзлоты

В главе кратко рассмотрена история исследований почв в зоне вечной мерзлоты, приведены основные этапы формирования представлений о влиянии мерзлоты на структуру почвенного покрова и свойства почв. Дан анализ представлений о понятийном аппарате, связанном с вечной мерзлотой: криопедосфера, педокриогенез, криогенные процессы и явления. Систематизирован перечень процессов и явлений, приуроченных к криогенным почвам, приведена история обсуждений вклада этих процессов в формирование и свойства почв севера. Рассмотрены вопросы классификации криогенных почв.

К настоящему моменту в почвоведение введено понятие почвенный криогенез (педокриогенез), в форме которого мерзлота проявляет свою активную почвообразующую роль. Почвенный криогенез рассматривается как совокупность физических, химических и биологических преобразований в почвах, происходящих под влиянием отрицательных температур, т.е. при их промерзании, пребывании в промерзшем состоянии и протаивании, развивающихся в пространстве и времени (Макеев, 1981, 1999; Худяков, 2002). В результате действия процессов почвенного криогенеза в почвах формируются специфические криогенные признаки, горизонты, режимы (Макеев, 1999). Криогенные явления отражаются в рельефе, изменяя структуру почвенного покрова, профиль почвы, отдельный генетический горизонт, оказывают существенное влияние на молекулярном и ионном уровнях (Худяков, 2002). Влияние криогенеза оценивается столь высоко, что некоторые исследователи предлагают рассматривать криогенез, как иерархическое подразделение в системе факторов почвообразования (Макеев, 1981). В современной отечественной и зарубежной литературе изучению криогенных процессов и явлений уделяется большое внимание (Smith аt аl, 1991; Walker, at al, 2008; Michaelson et al, 2008; Ping at al, 2008 и др.).

Глава 2. Природные условия района исследования

Район исследований расположен на севере Западной Сибири (Надымский район, Тюменская область, ЯНАО) в пределах северной границы распространения северной тайги (65°7826), в краевой части III-ей озерно–аллювиальной равнины р. Надым, на междуречье Хейгияха — Левая Хетта. Согласно почвенно-географическому районированию (Добровольский, Урусевская, 2004) этот район относится к Нижнеобской провинции фации холодных длительно промерзающих почв подзоны глееподзолистых почв и подзолов северной тайги Европейско-Западно-Сибирской таежно-лесной области бореального пояса. Для него характерны суровые климатические условия: продолжительный зимний период, низкие среднегодовые температуры воздуха (-5 °С), количество осадков варьирует от 450 до 650 мм в год.

Стратиграфо-генетическим комплексом, залегающим непосредственно с поверхности, являются биогенные образования современных болот и торфяников (реликтовых болот), в основном представленные торфом. Они сформированы на верхнеплейстоценовых, преиму­щественно песчаных отложениях зырянской свиты мощностью 10-15 м, подстилаемых супесчано-суглинистыми отложениями салехардской свиты.

Рельеф равнины, имеющей абсолютные высоты 25-35 м, плоский и пологоволнистый, осложнен скоплениями бугров и гряд многолетнего пучения. Преобладают два типа морфоструктур: озерно-болотный и приречный (Ландшафты криолитозоны.., 1983). Приречные слаборасчлененные части равнины залесены (6%), для центральных нерасчлененных частей характерна большая заболоченность и заозеренность, которая местами достигает 30-40%.

Район исследований расположен в зоне островного распространения многолетнемерзлых пород. Они имеют прерывистый характер, отсутствуя с поверхности под островами лесных урочищ и болотами, и приурочены к торфяникам, буграм и грядам пучения (Мельников и др., 2005). Из современных экзогенных геологических процессов наиболее широко развиты криогенные процессы (преимущественно сезонное и многолетнее пучение, термокарст) и заболачивание, менее распространены эрозия и эоловые процессы.

Растительность Надымского района представлена березово-лиственничными и березово-сосновыми кустарничково-лишайниковыми редколесьями. Значительные площади заняты морошково-багульниково-сфагново-лишайниковыми торфяниками, пушицево-осоково-сфагновыми и кустарничково-осоково-моховыми болотами. На буграх пучения развиты кедровые багульниково-лишайниковые и багульниково-сфагновые редины (Москаленко, 1999).

Глава 3. Объекты и методы исследования

Объекты исследования

Объектом исследований являются торфяные, глеевые и криотурбированные почвы гидроморфных экосистем, а также альфегумусовые почвы северотаежных лесных экосистем. Для решения поставленных задач на участках, выбранных в наиболее типичных ландшафтах, отличающихся по степени гидроморфизма, типу растительного покрова, глубине залегания ММП и степени выраженности криогенных процессов, заложены 4 стационарные площадки мониторинга.

В гидроморфных экосистемах площадки мониторинга располагались на болоте, на плоскобугристом торфянике с кустарничково-мохово-лишайниковым покровом, крупнобугристом торфянике с кустарничково лишайниково-моховым покровом. В лесных экосистемах исследования проводились в лиственничниках лишайниковых с выраженным бугристо-западинным рельефом и сосняках зеленомошниках со слабовыраженным скрытополигональным рельефом.

Детальные исследования проводились на мониторинговой площадке, расположенной в пределах плоскобугристого торфяника. На участке площадью 1га заложена регулярная сеть пикетов с шагом 10 м (121 точка опробования). В каждой точке сделаны детальные описания почв, растительности, почвообразующих пород, рельефа, измерены глубины протаивания, температуры на глубине 25 см, отобраны образцы. Составлена крупномасштабная почвенная карта участка (М 1:200).

Методы исследования

В работе применялись сравнительно-географический и исторический подходы, а также стационарно-режимный, морфолого-генетический, картографический, статистико-аналитический методы.

В августе-сентябре 1999-2008 гг. на изученных площадках заложено более 100 разрезов и 500 прикопок. На каждой площадке проводились круглогодичные измерения температуры почв на поверхности и по горизонтам с частотой 1 раз в 4 часа термодатчиками Hobo и Ibutton (производства фирмы Dallas); измерение глубины протаивания мерзлотным щупом. Почвенная газовая съемка проводилась путем размещения газовых пробоотборников на глубинах 20, 40, 60 см. Анализ эмиссии СО2 с поверхности почв выполнялся методом закрытых камер. Концентрации газов определяли портативным газоанализатором GAZ ANALYZER DX6210. Для оценки свойств почв на уровне почвенного профиля и генетических горизонтов, а также для выявления форм и степени проявления криогенных процессов использовался морфологический метод. Степень разложения торфа определялась в полевых условиях по шкале фон Поста, для оценки возраста древостоя использовался дендрохронологический метод.

Картографические методы были использованы для создания карт и интерпретации аэро- и фотоснимков.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»