Реферат: Сравнительная оценка серых лесных почв Красноярской лесостепи
Изучение серых лесных почв связано с именами В.В. Докучаева, С.И. Коржинского, И.В. Тюрина, В.Р. Вильямса, В.И. Талиева и других ученых.
Докучаев рассматривал серые лесные почвы как самостоятельный зональный тип, сформировавшийся под травянистыми широколиственными лесами в условиях лесостепной зоны. Светло-серые и серые почвы, по В.В. Докучаеву, в большей мере претерпевали воздействие лесной растительности и в меньшей – травянистой; темно-серые образовались под ослабленным влиянием леса и при более интенсивном воздействии травянистой растительности.
С.И. Коржинский (1887) развивал гипотезу о вторичном образовании серых лесных почв из черноземов в результате их изменения под влиянием поселения леса. Согласно представлениям С.И. Коржинского, оподзоленные черноземы, темно-серые, серые и светло-серые почвы представляют собой последовательные стадии деградации черноземов.
Теорию проградации развивали В.И. Талиев и П.Н. Крылов, предполагавшие, что серые лесные почвы возникли из дерново-подзолистых при смене таежно-лесной растительности на широколиственные леса и лугово-степную растительность.
Близкие к этой точке зрения положения развивал В.Р. Вильямс. Он рассматривал серые лесные почвы как результат природного сочетания дернового и подзолистого процессов в лесостепной зоне.
Экспериментальные данные по изучению биологического круговорота веществ и развития дернового и подзолистого процессов подтверждают правильность взглядов В.В. Докучаева о генетической самостоятельности серых лесных почв и показывают, что процессы, которые рассматривались в гипотезах С.И. Коржинского и В.И. Талиева, имеют ограниченное значение. Первые (деградация) характерны для южных районов лесостепи и луговых обсыхающих территорий, вторые (проградация) – для северных районов лесостепной зоны (Почвоведение, 1989).
1.3. Происхождение второго гумусового горизонта в серых лесных почвах
Почвы со вторым гумусовым горизонтом впервые были обнаружены и описаны в южных районах Сибири, при проведении в конце ⅹⅰⅹ - го – в начале ⅹⅹ -го вв. почвенно-ботанических изысканий (А.А. Шпедт, О.А. Малашенко, А.В. Арлавичус, 2006). Эти почвы наиболее распространенный компонент почвенного покрова в переходной зоне между южной тайгой и северной лесостепью (Агрономическая хар-ка почв земледельческой зоны Красноярского края, 1995). Позднее удалось установить, что почвы со вторым гумусовым горизонтом встречаются в Европейской части России, в том числе в пределах Русской равнины и Предуралья. Чаще всего под этими почвами подразумеваются дерново-подзолистые и серые лесные почвы, имеющие в своем профиле темноцветный горизонт Ah, отделенный от верхнего гумусового горизонта более светлыми оподзоленными (А1А2, А2), или иллювиальным (В) горизонтами (А.А. Шпедт, О.А. Малашенко, А.В. Арлавичус, 2006).
Начиная с 60-х гг. интерес к этим почвам существенно вырос, и в настоящее время они рассматриваются как основной источник информации для палеогеографических реконструкций (Караваева Н.А., Черкинский А.Е., Горячкин С.В., 1986).
Относительно генезиса почв со вторым гумусовым горизонтом разрабатывается несколько, в той или иной мере, обособленных друг от друга предположений-гипотез. Большинство исследователей полагают, что горизонт Ah является реликтом, остатком мощного черноземовидного гумусоаккомулятивного горизонта, сформировавшегося в период оптима гоценоза степных и лесостепных почв. В связи с похолоданием и увлажнением климата 4.0 – 4.5 тыс. лет назад черноземовидные среднеголоценовые почвы подверглись процессам выщелачивания, деградации и оподзоливания. В частности, в почвах Красноярского края образование второго гумусового горизонта рассматривается как результат смены одного почвообразовательного процесса другим. Гипотеза реликтового происхождения второго гумусового горизонта была подвергнута жесткой критики, однако, по нашему мнению, она имеет право на существование (А.А. Шпедт, О.А. Малашенко, А.В. Арлавичус, 2006).
В противовес гипотезе реликтового происхождения второго гумусового горизонта постепенно оформилась другая точка зрения, согласно которой предполагается, что профиль почв со вторым гумусовым горизонтом является современным образованием. В качестве аргумента декларировалось, что дифференциация почв на разные горизонты есть основной закон формирования почв. Далее предполагали, что гуминовые кислоты способны мигрировать по профилю почвы. Эти и другие аспекты, по мнению В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (Гумус и почвообразования (методы и результаты изучения), 1980), свидетельствуют о современном инфильтрационном происхождении второго гумусового горизонта. По мнению почвоведов, придерживающихся подобных взглядов, аккумуляция гумусовых соединений в низу почвенного профиля происходит благодаря существованию мерзлотных окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных барьеров. Наиболее слабым звеном в данной гипотезе является отсутствие убедительных доказательств того, что гуминовые кислоты мигрируют в почвенном профиле. Вместе с этим, в литературе достаточно много свидетельств, указывающих на отсутствие миграции гуминовых кислот с лизиметрическими водами. Однако по нашему мнению, пока нельзя отрицать возможность трансформации фульвокислот в гуминовые кислоты на тех же почвенно-геохимических барьерах (А.А. Шпедт, О.А. Малашенко, А.В. Арлавичус, 2006).
Зачастую изучаемые почвы, имея в профиле общее специфическое свойство – горизонт Ah, весьма различны по свойствам и генезису. Второй гумусовый горизонт, в разных почвах, также имеет существенные различия. Неодинаковы глубина его залегания от поверхности, мощность, структура, содержание и состав гумуса, химические и физико-химические свойства. Широкий разброс основных свойств почв позволяет говорить о различной природе образования второго гумусового горизонта. Отсутствие общепринятого мнения о механизмах образования сложного гумусового профиля почв указывает на недостаточную изученность вопроса.
Отмечают приуроченность таких почв к плакорам и склонам, причем наибольшее развитие второй гумусовый горизонт достигает в средних и нижних частях склонов. Зачастую указывается на то, что степень выраженности второго гумусового горизонта ясно следует за малейшими изменениями рельефа.
Формирование второго гумусового горизонта проходило не в условиях степи, а в условиях леса и лесостепи. В целом исследуемый профиль почвы является молодым образованием, развитие которого протекало в Субатлантический период голоценоза.
Вполне возможно, что первопричиной эрозии стала деятельность человека. Как известно, строительство Красноярского острога и первые распашки земель относятся к 1628 году. Вероятнее всего, уже в середине 16-го века верхняя часть склона и прилегающее к нему плато использовались, сначала как лесозаготовительный участок, а затем как пашня. Косвенным фактом деятельности человека является наличие в образцах, взятых из горизонта А1, В1 и верхней части - Ah, обугленных растительных остатков. Сведение леса, распашка земли привели к небывалой раннее эрозии, смыву и размыву почв и пород, накоплению над гумусовым горизонтом агроделювия, на котором позднее, в течение трех столетий, формировался гумусовый горизонт. Учитывая значительную крутизну склона, все названные процессы протекали очень интенсивно.
История развития почв со вторым гумусовым горизонтом в Красноярской лесостепи тесно связана с формированием ландшафта и влиянием такого фактора почвообразования, как производственная деятельность человека (А.А. Шпедт, О.А. Малашенко, А.В. Арлавичус, 2006).
1.4. Преобразование серых лесных почв при антропогенном воздействии
Под влиянием распашки происходит разрушение структуры. В целинных почвах преобладают агрегаты от 7 до 2 мм, в пахотных больше мелких (от 2 до 0.5 мм). Процесс крошения, перемешивания при механической обработке приводит к увеличению содержания микроагрегатов. Однако, структура, возникшая в результате такого воздействия, отличается малой водопрочностью. Большая ее часть разрушается в период осеннее-весеннего переувлажнения почвы. Часть агрегатов, образованных обработкой, под влиянием гумусовых веществ эволюционирует в стабильно прочную структуру. В данном случае механическая обработка оказывает двоякое действие, снижая прочность структуры и способствуя минерализации гумусовых веществ, в то же время, создавая лучшие условия для развития корневой системы растений. При этом образуются перегнойные вещества, мицелий и слизистые продукты жизнедеятельности микроорганизмов, повышающие прочность структуры.
Как показали исследования, вовлечение серых лесных почв в пашню резко нарушает дифференциацию на генетические горизонты, особенно в верхней части профиля. Происходит перемешивание аккумулятивно-элювиальных горизонтов и подпахивание нижележащих иллювиальных. В результате образуется качественно новый горизонт – пахотный слой. На пашне структура из ореховатой переходит в комковато-творожистую с признаками пылеватости. Более продолжительное освоение почв уплотняет и пахотный слой, что связано с тяжелым гранулометрическим составом серых лесных почв, со склонностью их к распылению, уплотнению быстрому заиливанию и заплыванию.
При раскорчевке и распашке, стаскивании комлей некоторая часть органического вещества целинных почв теряется. Отмечается более энергичная минерализация органического вещества, резкое усиление процессов нитрификации, нарушается пространственная однородность в распределении гумуса, особенно в почвах молодых раскорчевок (2 – 3 года). Наблюдается также снос коллоидных частиц и гумусовых веществ с открытой поверхности распаханных участков, даже при слабой выраженности эрозийных процессов.
По сумме водопрочных агрегатов на первом месте стоят целинные варианты почв (55,1 – 56,3%), снижаясь в распаханных до 34,0 – 35,6%.
Ухудшение агрофизических свойств освоенных серых лесных почв связано не только с их генетическими особенностями, но и с систематическим нарушением агротехнических приемов обработки (отсутствием периодического почвоуглубления, мелкой некачественной вспашки и т.д.).
Для распаханных серых лесных почв по сравнению с целинными под лесом характерна более высокая насыщенность основаниями и пониженная потенциальная кислотность.
Таким образом, резкая смена экологической обстановки на раскорчеванных и освоенных серых лесных Красноярской лесостепи приводит к ослаблению дерново-аккумулятивного процесса, снижению активности процесса оподзоливания и ухудшению ряда показателей почвенного плодородия.
Изучение влияния на серые лесные почвы южной части Средней Сибири двух равнонаправленных процессов смены экологических факторов показало высокую чувствительность этих почв к антропогенным воздействиям, быструю реакцию целого комплекса свойств и признаков на изменившиеся условия среды. Это является свидетельством слабой устойчивости и стабильности изученных экосистем, что ведет или может привести к экологическому риску (О.А. Сорокина, 2006).
2. Экологические условия почвообразования Красноярской лесостепи
Месторасположение и рельеф. Территория Красноярской лесостепи находится на юго-восточной окраине Западно-Сибирской равнины в пределах Чулымо-Енисейского денудационного плато. Полого увалистая равнина, наклоненная к северо-западу, окаймлена с запада Кемчугским поднятием, с юга отрогами Восточных Саян и с востока Енисейским кряжем. Формирование рельефа на этой площади связано преимущественно с экзогенными процессами (плоскостная денудация, водно-эрозионные, термокарстовые, эоловые и др. явления) (Биологическая активность и азотный режим почв Красноярской лесостепи, 1975). Поверхность здесь расчленена на плоские увалы и плосковершинные холмы c абсолютными высотами 160 – 470 м. Падение высоты котловин происходит по мере приближения к их центру (Основы теории почвообразования, 1999). Имеет заметно выраженный микрорельеф. Красноярская лесостепь захватывает в основном бассейн малых притоков среднего течения р. Енисея (Бузим, Верхняя и Нижняя Подъемная) (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975).
Породы. Геологическую основу составляют осадочные, изверженные и метаморфические породы, перекрытые чехлом различных четвертичные отложения (Основы теории почвообразования, 1999).Четвертичные осадки залегают на юрских континентальных озерно-речных отложениях. Они представлены древними речными песками с галькой, коричнево-бурыми глинами (с включениями гальки) делювиального происхождения, желто-бурыми лессовидными легкими глинами и тяжелыми суглинками. На террасах Енисея среди поверхностных отложений наиболее распространены лессовидные суглинки и супеси. Террасы притоков Енисея сложены чаще всего суглинками и глинами (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975).
Климат. По агроклиматическому районированию территория Красноярской лесостепи относится к умеренному поясу и холодно-умеренному поясу и холодно-умереннному подпоясу, к области достаточного увлажнения (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975). Сбалансированное увлажнение на равнинах и по периферии котловин и недостаточное в пониженных частях котловин. Континентальность климата повышается к востоку и центру котловин. В этом направлении количество осадков уменьшается, повышается температура. Средняя годовая температура января колеблется от 0,4 – 0,5º С до –0,5 … -1,5º С. Сумма температур выше 10 градусов С составляет 1600 – 1800º С, а безморозный период – 120 дней. Сумма осадков за год 360 – 460 мм (Ю.И. Ершов, 1999).
Зима продолжительная и суровая, а лето короткое и жаркое, часто засушливое в первой половине (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975). В первую фазу зимы циклоническая деятельность несколько усиливается, хотя атмосферное давление и возрастает. Вследствие повышенной облачности суточная амплитуда температур становиться наименьшей (6 – 7º С). Стоит ветреная со снегопадами погода. Повторяемость ветров с большими скоростями в ноябре высокая (12,5%). На долю зимних осадков приходится 10 – 20 % годовой нормы. В виде снега в Красноярской лесостепи выпадает 30 – 60 мм осадков. Мощность снегового покрова небольшая до 15 – 35 см. С повышением местности на каждые 100 м толщина снежного покрова увеличивается на 13 – 28 см. На высотах предгорий она достигает 80 – 100 см, а на высоте 1200 м – 105 – 130 см, в зависимости от экспозиции и уклона. К концу декабря и в январе устанавливаются сильные морозы. Температура падает иногда до –50. В январе температура ниже –25 держится обычно 10 – 12 дней. В горных районах нередко наблюдаются инверсии, когда на склонах гор температура воздуха выше, чем в котловинах, что связано с застоем холодного воздуха в последних. В третьей декаде февраля – начале марта промерзание почв достигает максимума, несколько усиливается циклоническая деятельность. Часты метели продолжительностью от 1 до 5 дней. Можно говорить о явном потеплении зим в последнее время, стали наблюдаться необычные для Сибири оттепели в январе уже в 70-е годы, в последнее время температура зимних месяцев выше нормы. Годовая сумма осадков при этом повысилась.
Весна холодная, сопрождается частыми и сильными ветрами, нередко недостаточно увлажненная с поздним возвратом заморозков. В связи со сходом снега наблюдается резкий подъем температуры воздуха и верхнего слоя почвы. Температура воздуха с 9º С во время снеготаяния поднимается в мае до 11 – 12º С, а при ясном небе до 17 – 18º С, иногда до 20º С и выше. К концу апреля – началу мая приурочивается переход температур через 5ºС, но в мае часты вторжения холодных масс арктического воздуха, иногда со снегопадами и обязательно с ночными заморозками, которые сев кукурузы и проса до конца мая. В конце мая наблюдается переход температур через 10º С.