Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 9
1.1. Классификация лесорастительных условий 9
1.2. Биология березы повислой {Betulapendula Roth.) и осины {Populus tremulaL.) 13
1.3. Изученность почвенно-грунтовых условий на двучленных отложениях 21
1.4. Выводы 22
2. Природные условия района исследований 24
2.1. Климатические условия района исследований 24
2.2. Географический ландшафт и лесной фонд Сясьского участкового лесничества 27
2.3. Особенности почв на двучленных отложениях в районе исследований 30
2.4. Выводы 33
3. Объекты и методика исследований 34
3.1. Характеристика опытных объектов 34
3.2. Методика исследований 40
3.2.1. Полевые работы 40
3.2.2. Камеральные работы 42
3.3. Выводы 46
4. Исследования почвенно-грунтовых условий произрастания березовых и осиновых насаждений 47
4.1. Оценка гранулометрического состава почвы
4.2. Влияние рельефа и характера расположения водоупорного горизонта на режим влажности почвы 53
4.3. Исследование физико-химических свойств почвы 60
4.4. Анализ морфологических свойств почвы 63
4.5. Выводы 70
5. Анализ видового состава живого напочвенного покрова для индикации почвенно-грунтовых условий произрастания березовых и осиновых насаждений 72
5.1. Исследование видового состава живого напочвенного покрова 72
5.2. Оценка почвенно-грунтовых условий по живому напочвенному покрову 79
5.3. Выводы 86
Заключение 88
Список литературы
- Биология березы повислой {Betulapendula Roth.) и осины {Populus tremulaL.)
- Географический ландшафт и лесной фонд Сясьского участкового лесничества
- Камеральные работы
- Влияние рельефа и характера расположения водоупорного горизонта на режим влажности почвы
Введение к работе
Актуальность темы исследований. В настоящее время Правительством Российской Федерации предусмотрен переход от экстенсивной модели ведения лесного хозяйства к интенсивной. При интенсивном ведении лесного хозяйства объектом могут быть не только хвойные, но и мелколиственные насаждения, формирующиеся в результате дигрессивно-демутационной сукцессии. Березовые и осиновые насаждения в определенных почвенно-грунтовых условиях не требуют затрат на лесовосстановление, характеризуются коротким оборотом рубки, а древесина этих пород в последнее время стала широко использоваться в народном хозяйстве. В настоящее время заброшенные сельскохозяйственные угодья и вырубки часто зарастают осиновыми и березовыми древостоями, запасы которых достигли более 14 млн. куб. м.
Известно, что основными факторами, определяющими породный состав и производительность насаждений, являются плодородие почвы, её водный режим и характер материнской горной породы. По данным А.Д. Жукова (1966) и Ф.Р. Зайдельмана (1985), группа почв легкого супесчано-песчаного гранулометрического состава, подстилаемая на различных глубинах тяжелыми плохо водопроницаемыми моренными отложениями, является достаточно распространенной (15%) в Ленинградской области. Однако сведений о почвенно-грунтовых условиях высокопродуктивных осиновых и березовых насаждений, сформировавшихся на двучленных ледниковых отложениях, недостаточно. Следовательно, тема диссертационной работы является актуальной.
Степень разработанности темы исследований. Проблемой формирования и типологией мелколиственных насаждений занимались А.А. Крюденер (1916), Г.Ф. Морозов (1912, 1917), В.Н. Сукачев (1945), Д.В. Воробьев (1953), И.С. Мелехов (1959), А.А. Ниценко (1972), Н.Б. Гроздова (1978), Л.Е. Михайлов (1978), О.Г. Чертов (1981), В.Н. Федорчук (2005). Однако недостаточно сведений о поч-венно-грунтовых условиях произрастания высокопродуктивных березовых и осиновых насаждений на двучленных отложениях. Эти сведения могут быть использованы для прогнозирования формирования мелколиственных древостоев после сплошных рубок.
Цели и задачи исследований. Цель - изучить почвенно-грунтовые условия произрастания высокопродуктивных березовых и осиновых насаждений на двучленных ледниковых отложениях, и выявить факторы, влияющие на преобладание осины или березы в составе древостоев, сформировавшихся естественным путем в результате дигрессивно-демутационной сукцессии.
Задачи исследований:
-
Исследовать морфологические характеристики, химические свойства и гранулометрический состав почв в высокопродуктивных березовых и осиновых насаждениях.
-
Оценить влияние мезорельефа на почвенно-грунтовые условия произрастания мелколиственных насаждений.
3. Изучить видовой состав живого напочвенного покрова и выявить возмож
ность его использования для индикации условий местопроизрастания березовых
или осиновых насаждений.
4. Выявить важнейшие факторы, определяющие преобладание в составе
насаждений одной из мелколиственных древесных пород.
Научной новизной исследований являются: 1) морфологические и физико-химические свойства почв, занятых высокопродуктивными березовыми и осиновыми насаждениями, и сформированных на мало- и среднемощных покровных отложениях, подстилаемых основной мореной; 2) индикационная характеристика живого напочвенного покрова в насаждениях с преобладанием в составе березы или осины; 3) связь породного состава древостоя с особенностями временного переувлажнения почв, сформированных на двучленных материнских породах.
Научная и практическая значимость. Выявленные особенности поч-венно-грунтовых условий произрастания высокопродуктивных мягколиствен-ных насаждений имеют не только теоретическое, но и практическое лесохозяй-ственное значение, так как особенности возобновления и ухода за лесом основываются на сведениях о конкретных условиях местопроизрастания. Результаты исследования могут быть использованы при проведении кадастровых, лесоустроительных и лесохозяйственных работ, а также в учебном процессе для подготовки бакалавров по направлению «лесное дело».
Методология и методы исследования. Для достижения поставленных целей исследований использованы методы наблюдения, сравнения и абстрагирования, широко применяемые в биологической отрасли науки.
Положения, выносимые на защиту:
-
На почвах, сформированных на мало- и среднемощных покровных отложениях, подстилаемых основной мореной, породный состав древостоев зависит от степени временного переувлажнения почв. При наличии долговременного избыточного увлажнения в весенний и осенний периоды более вероятно образование насаждений с преобладанием осины, чем березы.
-
Покровные отложения в березовых и осиновых насаждениях характеризуются супесчаным составом, но подстилающая основная морена имеет различный гранулометрический состав: от легкого суглинка до глины. Эти факторы, наряду с рельефом местности и уклоном водоупорного горизонта, определяют степень влияния временного избыточного увлажнения на морфологические и физико-химические свойства почв.
-
Растительные индикаторы не позволяют достоверно оценить характер временного избыточного увлажнения почв, достоверным критерием оценки поч-венно-грунтовых условий роста березовых и осиновых насаждений являются морфологические признаки почвы, указывающие на оглеение отдельных горизонтов или его отсутствие.
Степень достоверности подтверждается достаточным по объему и разнообразию материалом полевых исследований, применением современных методик и методов обработки и анализа данных.
Апробация результатов. Результаты исследований докладывались на международной научно-технической конференции (Вологда, 2010 г.); 8-й международной научно-технической конференции (Санкт-Петербург, 2011 г.); международной научно-технической конференции (Брянск, 2011 г.); международной научно-технической конференции (Санкт-Петербург, 2013 г.); ежегодной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЛТУ им. С.М. Кирова (Санкт-Петербург, 2012, 2013); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Пермь, 2014).
Личный вклад автора. Исследования выполнены лично автором на всех этапах работы: постановка цели и задач, составление программы, выбор методики, сбор, обработка и анализ полевых исследований, обобщение результатов, обоснование выводов, написание научных статей и тезисов докладов на конференциях.
Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 10 работ, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 133 наименования, в том числе 6 иностранных, четырех приложений. Материал изложен на 127 страницах текста, содержит 27 таблиц, 14 рисунков.
Благодарности. Автор признателен научному руководителю, д.б.н., проф. Ковязину В.Ф., к.б.н., доц. Потокину А.Ф, к.б.н., доц. Касаткиной Г.А. з а п о м о щ ь в работе. Отдельная благодарность Безверхову П.В. за поддержку на всех стадиях работы.
Биология березы повислой {Betulapendula Roth.) и осины {Populus tremulaL.)
Типология лесов начинает свое развитие с конца XIX века, когда возникло понятие о «типе насаждений». Затем она развивалась Г.Ф. Морозовым [72], Е.В. Алексеевым [2], В.Н. Сукачевым [106] иП.С. Погребняком [83].
Основателем целостного учения о типах леса является Г.Ф. Морозов [72]. Он рекомендовал объединять в один тип леса совокупность насаждений, если разница почвенно-грунтовых условий вызывает необходимость назначения иного способа возобновления леса. В пределах географических районов им выделялись типы лесных массивов, приуроченные к рельефу, а затем типы насаждений, зависящие от почвы. Полноценная классификация не была разработана. Им были сформулированы основные идеи и принципы лесной типологии, которые развивались в различных направлениях его последователями.
Одновременно с Г.Ф, Морозовым вопросом лесной типологии занимался финский ученый А.К. Каяндер [42]. В основу классификации он положил характер травяного и мохового покрова. Он считал, что эта растительность служит хорошим показателем почвенных условий. Однако современные исследования свидетельствуют о том, что не всегда по напочвенному покрову можно судить о особенностях почвенно-грунтовых условий, влияющих на состав и продуктивность древостоя [77, 106, 120].
Вдохновленный идеями Морозова Г.Ф., Крюденер А.А [53] развил направление, опирающееся на почвенно-грунтовые условия произрастания растений. Он разработал полноценную классификацию типов условий местопроизрастания с учетом рельефа, влажности и гранулометрического состава почвы, впервые применил термин «тип лесорастительных условий». Под этим термином Крюденер А.А [53] понимал «известное растительное сообщество, образовавшееся при данном климате, при известных почвенно-грунтовых условиях и носящее, без вмешательства человека, более или менее константный характер». Разработанная Крюденером А.А. классификация позволяла в общем виде систематизировать всё многообразие лесорастительных условий и была ориентирована на систематизацию почв по лесорастительному эффекту.
Идеи и разработки Крюденера А.А. послужили основой формирования украинской лесотипологической школы. Алексеев Е.В. [2] упростил классификацию Крюденера А.А. Он принял гранулометрический состав почвы в качестве основного критерия богатства почвогрунтов. Его классификация представлена в виде сетки, по одной оси которой размещены группы богатства, по другой - 2 группы влажности (по суходолу и по мокрому). В дальнейшем академик П.С. Погребняк [83] усовершенствовал лесотипологическую классификацию Алексеева Е.В. Согласно классификации Погребняка П.С. тип лесорастительных условий характеризуется двумя показателями богатством (трофотоп) и влажностью (гигротоп) почвы. Вместе они характеризуют эдатоп, под которым понимаются лесные участки с одинаковыми почвенно-грунтовыми условиями. Благодаря простоте её использования, классификация получила широкое распространение. Однако она не позволяет характеризовать отличающиеся между собой лесорастительные условия в пределах одного эдатопа. Идеи Погребняка П.С получили дальнейшее развитие в исследованиях профессора Воробьева Д.В. [16]. По его классификации тип леса объединяет участки, сходные не только по почвенно-гидрологическим, но и по климатическим условиям. Он также применял достаточно крупные классификационные единицы, так, в пределах климатической области тип леса объединяет один коренной тип насаждений со всеми его производными.
Биогеоценотическое направление типологии лесных земель разработал академик Сукачев В.Н. [106]. Биогеоценоз он выделял и классифицировал по фитоценозу, на основе однородности и сходства синузиальной структуры. Под эдафотопом и климатопом ученый понимал участки почвы и части атмосферы, пространственно соответствующие данному биоценозу. При этом доминирующая роль отводится биологической составляющей, которая в свою очередь влияет на остальные компоненты. В.Н. Сукачев указывал на то, что применение биогеоценотического подхода не всегда позволяет прогнозировать дальнейший ход развития отдельного биогеоценоза. Может быть такой случай, когда биогеоценозы в определенное время однотипны, но в дальнейшем развиваются в различных направлениях. Сукачев В.Н. также отмечал, что его классификация применима в основном для слабо затронутых хозяйственной деятельностью лесов [106].
Более широким подходом к лесу стала динамическая классификация академика Мелехова И.С. [65]. Классификация позволяет учитывать антропогенное влияние, отражает внутренние и внешние изменения типа леса, динамику отдельных компонентов. Разработанное Мелеховым И.С. учение о типах вырубок является составной частью динамической типологии леса. Однако она также оперирует достаточно крупными классификационными единицами и учитывает разнообразие почвенно-грунтовых условий лишь косвенно, через растительность.
Значительный вклад в изучение типов лесорастительных условий в XX веке внесло развитие ландшафтоведения. «Оно было посвящено изучению не отдельных природных тел и явлений, а взаимосвязей между ними. Ландшафтоведы увидели тесную генетическую взаимосвязь форм рельефа, горных пород, атмосферы, вод, растений и животных» [44]. Основы и основные принципы этого направления в изучении природы заложили Берг Л.С., Раменский Л.Г., Сочава В.Б., Исаченко А.Г. и другие [80]. Широко распространено мнение о целесообразности ландшафтного подхода к изучению лесных земель [7, 15, 38, 44, 58, 107, 116]. Так, профессор Киреев Д.М. [44] пишет, что минимальная единица географического ландшафта -фация. Она однородна по почвенно-грунтовым условиям и идентична по таксационным показателям насаждения. В пределах её значительно сужаются амплитуды варьирования целого ряда таксационных показателей древостоев. Таксационное сходство видов фаций связано с тем, что в них одинаково протекает процесс лесовосстановления, который в значительной степени зависит от почвенно-грунтовых условий. На данный момент достаточно подробно изучен вопрос о ландшафтном районировании территории и выделении ландшафтов различного ранга [15, 17, 38, 39, 58, 80].
Географический ландшафт и лесной фонд Сясьского участкового лесничества
Обработка фотографий почвенных разрезов и прикопок проводилась в программе Adobe Lightroom. Для соответствия цветовой гаммы изображения объекта цветовой гамме объекта съемки проводилась настройка баланса белого цвета по образцу, для получения которого на стенку каждого почвенного разреза перед съемкой помещался лист белой бумаги. Настройка баланса белого цвета позволяет добиться отображения цветов цифрового изображения, близкого к реальному. Для определения статистических показателей фотоизображений нами использовалась программа АгсМар 10.0, разработанная компанией ESRI. Эта программа позволила нам рассчитать среднеквадратическое отклонение ряда распределения оттенков растрового изображения почвенных разрезов и прикопок.
Для определения видов растений использовались различные определители различных авторов [3, 6, 34, 35, 100, 109, 115]. Оценка экологических условий произрастания растений проведена по шкалам Д.Н. Цыганова [117] и Л.Г. Раменского [87]. В этих шкалах приводится оценка условий, в которых встречаются ценопопуляции вида, т.е. каждому виду растения по отдельному фактору присвоены максимальный и минимальный балл, которые характеризуют диапазон условий, благоприятных для данного вида растения. По Д.Н. Цыганову определялись: степень увлажнения почвы (HD), трофность почвы (TR), содержание подвижного азота (NT), кислотность почвы (RC), переменность увлажнения (FH). По Л.Г. Раменскому устанавливались: увлажнение почвы (У), богатство почвы (БЗ), переменность увлажнения (ПУ). Общий балл экологического фактора для отдельного фитоценоза устанавливался методом «среднего значения» [117].
1. Исследования проводились на опытных объектах, состоящих из двух секций: одна представлена березовым насаждением, другая осиновым. Все объекты расположена на высокопродуктивных землях (1С-2 класс бонитета). Объекты представлены основными возрастными этапами развития лесного биогеоценоза. Березовые и осиновые древостои сформированы в результате сплошных рубок в мелколиственных насаждениях и являются длительно производными формациями.
2. Полевые работы проводились по общепринятым в лесоводстве, таксации и почвоведении методикам с использованием современных измерительных приборов и инструментов. При закладке пробных площадей использована спутниковая навигационная система второго поколения (GPS) и высокоточные электронные таксационные инструменты. Углы наклона земной поверхности определялись с помощью геодезических приборов.
3. Результаты полевых исследований обработаны математическими методами с применением современных компьютерных программ. Почвенные образцы анализировались с применением общепринятых методик и современного оборудования.
Как известно, продуктивность почвы во многом зависит от почвообразующей породы, особенностей её гранулометрического состава, сложения. Эти факторы в свою очередь частично определяют режим увлажнения почвы, гумусонакопление и направление почвообразовательного процесса. Определение гранулометрического состава почвы органолептическим способом подразумевает достаточно грубую оценку, которая не только может быть ошибочной, но и не представляет возможность оценить распределение механических элементов почвы по их размеру. Именно для подтверждения гетерогенности изучаемых почв нами проведен подробный гранулометрический анализ основных горизонтов почвы (таблица 4.1). Следует отметить, что примененный метод анализа не сопоставим с результатами, получаемыми другими общепринятыми методами и значительно занижает содержание фракции физической глины. Тем не менее, исследования данного метода [118] обосновывают целесообразность его применения для оценки особенностей распределения частиц, слагающих почву, по размерным фракциям. Данные гранулометрического анализа, представленные многочисленными цифрами, характеризующими содержание различных фракций, мало наглядны и трудно сопоставимы. Поэтому мы применили также графические и аналитические способы сравнения полученных данных. Исследованиями Рухина Л.Б. [97] установлено, что гранулометрические коэффициенты, вычисленные исходя из веса фракций, позволяют сравнить состав различных пород. Кроме того, их величина в некоторой мере отражает и условия их образования. Так, увеличение среднего размера зерен указывает на возрастание скорости движения среды отложения, а уменьшение значений коэффициента сортировки - на улучшение сортированности. Таблица 4.1
По результатам анализа гранулометрического состава установлено, что все представленные почвы образованы на двучленных породах. Для верхних горизонтов характерно достаточно высокое значение коэффициента сортированности частиц (от 2,5 до 4 единиц). Также, несмотря на сильные различия между покровными отложениями почв опытных объектов по значению средневзвешенного диаметра, по значению моды, которая характеризует наиболее представленную фракцию гранулометрического состава, везде преобладает фракция от 0,04 до 0,08 мм. Эта фракция многими почвоведами [85, 90, 97] называется «лессовидной». Хотя характер распределения и близок к лессовидным породам, мы считаем, что верхняя толща почвы сложена абляционной мореной. Наше мнение основано на том, что в большинстве изучаемых почв обнаружено большое количество грубообломочного материала и валунов размером от нескольких десятков см до 1 м. Так, на поверхности ледника обломочный материал подвергался выветриванию и переработке талыми ледниковыми струйками. Поэтому после стаивания ледника остается два горизонта морены: верхний, сложенный моренным материалом, скапливавшимся на поверхности ледника (абляционная морена) и нижний - горизонт основной морены, состоящий из обломочных частиц, перемещавшихся внутри ледника и в его нижней части. Как правило, абляционная морена отличается от основной большей песчанистостью и значительным содержанием валунов [98]. Исключение составляет только почва в осиновой секции объекта №2, здесь не обнаружены валуны, а нижние горизонты почвы, залегающие непосредственно над подстилающей мореной имеют явное слоистое строение и, вероятно, образованы отложениями внутриледникового озера.
Камеральные работы
Несмотря на вероятные ошибки в установлении генезиса покровных отложений и сложности отличия лессовидных пород от отложений абляционной морены, по результатам нашего анализа гранулометрического состава можно выделить особенности. Покровные отложения изучаемых почв характеризуются низким содержанием илистых и коллоидных частиц, что обуславливает общую начальную бедность этих пород, однако на этих отложениях формируются и благоприятные для растений условия, потому что лессы и отложения абляционной морены обладают более низким объемным весов, повышенной пористостью и водопроницаемостью по сравнению с отложениями основной морены [29].
Не вызывает сомнений происхождение подстилающей породы. Особенно ясно это видно на графике распределения размерных фракций почвы (Рисунок 4.1). Если в горизонте «B» во всех образцах почвы мы видим распределение, близкое к нормальному с одной выраженной вершиной, что явно свидетельствует о сортированности частиц (наибольшее содержание имеют фракции крупной пыли и тонкого песка), то для горизонта D наоборот характерно относительно равномерное распределение содержания частиц по фракциям без выраженных пиков. Коэффициент сортировки колеблется от 7 до 12 единиц. Это является признаком отложений основной морены. Подстилающая порода во всех представленных почвах имеет и другие черты, характерные для отложений основной морены: а) непременное присутствие некоторого количества грубообломочного материала, низкое содержание фракции крупной пыли (0,05-0,01 мм); б) морена совершенно не сортирована по составу и размерам - от коллоидной глины до глыб и валунов; в) обломочный материал морены неокатан; г) отсутствует слоистость; д) отложения основной морены очень плотны, в этом отношении они значительно превосходят покровные отложения.
Известно [23], что наиболее активной подвижностью в пределах почвы обладает коллоидная фракция. Она обладает свойством перемещаться как в горизонтальном, так и вертикальном направлении с потоками почвенной влаги. На графике распределения размерных фракций почвы (рисунок 4.1) отчетливо видна обособленная группа таких частиц в составе подстилающей породы.
Интересно то, что эта группа характерна для почв в осиновых секциях, тогда как в пределах березовых древостоев лишь в одном случае из шести мы наблюдаем это явление. Это вероятно может происходить по двум причинам: 1) в почвах, занятых осиновыми древостоями, больше общая обводненность, что приводит к активному вымыванию тонкодисперсной фракции и её отложению в верхней части подстилающей суглинистой породы; 2) в почвах березовых секций над нисходящим стоком почвенной влаги преобладает горизонтальный, благодаря чему частицы коллоидной фракции не откладываются в подстилающей породе, а выносятся за пределы профиля.
Все изучаемые объекты расположены в равнинных условиях низинного рельефа (плоский водораздел, высота над уровнем моря от 50 до 70 м). Уклон не превышает 3. Принимая во внимание, что для почв на двучленных отложениях (легкие по гранулометрическому составу отложения, залегающие на породе более тяжелого состава, выступающей в качестве водоупора) характерно явление верховодки, на которую влияет не только водоупор, но и рельеф, как фактор перераспределения влаги. Для почв опытных объектов характерно образование водоносного горизонта в весенне-осенний период, а также после обильных дождей в летний период. Над водоупорным горизонтом образуется слой, содержащий грунтовую воду. В этой зоне грунт полностью насыщен влагой, которая способна изливаться из искусственных и естественных разрезов [92]. Характерной чертой этих вод (как и грунтовых) является их способность при наличии уклона водоупорного слоя стекать вдоль уклона, повинуясь силе тяжести. Скорость стекания почвенных вод в данном случае будет определяться двумя факторами: углом наклона водоупорного горизонта, от которого зависит величина гидравлического напора, и фильтрационными свойствами почвенно-грунтовой толщи. Для установления характера расположения водоупорного горизонта нами проведены геодезические работы по расчету углов его наклона. По результатам исследования построены профили высот для каждого объекта (рисунок 4.2-4.7).
Влияние рельефа и характера расположения водоупорного горизонта на режим влажности почвы
Коэффициент фильтрации для подстилающей морены принят нами по рекомендации Ф.Р. Зайдельмана [32]: суглинок легкий и средний - 0,05 м/сут; глина - 0,001 м/сут; песок - 3,0 м/сут; супесь - 0,5 м/сут. Для покровных супесей коэффициент фильтрации по данным Апарина Б.Ф. [5] составляет около 1 м/сут. Вертикальная водопроницаемость верхних супесчаных горизонтов во много раз выше водопроницаемости моренных горизонтов. Таким образом, вследствие резкого различия водопроницаемости на контакте покровной супеси и отложений основной морены формируются благоприятные условия для образования верховодки. Рассмотрим характер рельефа, подстилающую породу и покровные отложения отдельно по каждому опытному объекту исследований.
Объект №1. На всем протяжении профиля сохраняется однородный состав основной морены, мощность покровных отложений также почти не изменяется. Морена сильно уплотнена, имеет суглинистый состав, поэтому значительно влияет на продолжительность стояния верховодки. На рисунок 4.2 видно, что березовая секция профиля расположена на небольшом возвышении, а также уклон водоупорного горизонта больше в 5 раз, чем в осиновой секции. По направлению от березы к осине величина уклона постепенно снижается и в конце приближается к нулю. Таким образом на части длины профиля от нулевой отметки до отметки 150 м боковой отток свободной гравитационной влаги незначителен.
Объект №2. На этом профиле осиновая часть располагается на возвышенности. Если обратить внимание на характер расположения водоупорного горизонта, представленного моренной глиной, видно, что образуется замкнутое понижение, которое препятствует стоку воды в почве. Вероятно, в период таяния ледника здесь образовался водоем, что привело к формированию отложений лимногляциального типа мощностью около 80 см. Это отчетливо видно по слоистой структуре нижних горизонтов в почвенном разрезе осиновой секции (Приложение А). От отметки 150м и далее по профилю характер рельефа и почвы резко меняется. Заметно сокращается мощность покровных отложений, а на отметке около 200 м покровная супесь вообще отсутствует, следовательно, и водоупор (также моренная глина) располагается ближе к поверхности почвы. Вместе с этим в этой части профиля уклон водоупорной поверхности значительно больше, чем в осиновой секции и составляет 5,7%. Значительная величина уклона препятствует длительному застою избыточной влаги. На момент заложения почвенного разреза (конец октября) свободная гравитационная влага над глинистым горизонтом в березовой секции не обнаружена.
Объект №3. Здесь стоит отметить то, что в березовой секции несколько меньше мощность покровных отложений, а также величина уклона в 2 раза больше, чем в осиновой и составляет 1,6% против 0,7%. Водоупорный горизонт на всем протяжении профиля сложен плотной суглинистой основной мореной. В общем, различия достаточно невелики.
Объект №4. Рельеф достаточно расчлененный. Значительную часть профиля занимает переходная часть (от 70м до 190м). Причиной послужило то, что на этом протяжении заметны два участка локального понижения с постоянным избыточным увлажнением, на которых доминирующее положение занимает береза пушистая. В осиновой секции почти отсутствует уклон водоупора (0,2%), который состоит из плотных малопроницаемых для грунтовых вод отложений основной морены. В березовой секции от 190 до 210м уклон водоупора имеет значение 2%. От отметки 210 м и далее покровные супесчаные отложение подстилаются рыхлым моренным песком, а на глубине более метра залегает суглинистая плотная морена. Поэтому, несмотря на хороший дренаж, здесь в профиле почвы присутствует маломощный оглеенный горизонт на контакте с песчаной мореной, причем в остальной части профиля признаки гидроморфизма отсутствуют.
Объект №5. В березовой секции (от 190 м и далее) супесчаные отложения подстилаются моренным песком, обладающим высокой водопроницаемостью. Водоупорный горизонт расположен на глубине около 1м. Это формирует удовлетворительные условия дренажа, в почвенном профиле отсутствуют признаки избыточного увлажнения. В левой части профиля (от 20м до 140м) рельеф водоупорного горизонта образует замкнутое понижение, что несомненно приводит к застаиванию свободной гравитационной влаги в толще почвы во влажные периоды года и после обильных летних дождей. Так как затруднен боковой отток и коэффициент водопроницаемости подстилающей породы составляет всего 0,05 м/сут, то основными статьями расхода влаги являются только транспирация и испарение.
Объект №6. Несмотря на малое значение уклона водоупорного горизонта в березовой секции, по причине легкого состава моренных отложений и высокой его водопроницаемости (около 0,5м/сут) достаточно слабо развиты признаки гидроморфизма почвы, формируется только контактно-осветленный горизонт (Приложение А). Напротив, в осиновой секции подстилающая порода представлена тяжелым слабопроницаемым суглинком. Величина уклона также невелика и составляет всего 0,6%.
Данные по физико-химическим свойствам приведены для верхних горизонтов почвы, так как в этом слое сосредоточена основная масса корней (таблица 4.3). Из полученных данных видно, что физико-химические свойства в березовых и осиновых секциях объектов исследования существенно не различаются.
Величина рНС0Л почвы играет важную роль для растений, влияя на растворимость некоторых элементов питания. На кислых почвах наблюдается дефицит кальция и магния, причем повышенная растворимость алюминия, марганца и других ионов может привести к концентрациям, токсичным для растений [84]. В наших условиях почва одинаково сильнокислая как в березовых, так и в осиновых секциях пробных площадей. Значение кислотности почвы располагается в пределах от 3,6 до 4,6 единиц. Верхние горизонты почвы, как правило, более кислые ( 4 ед.), чем иллювиальные ( 4 ед.). Эта тенденция наблюдается во всех анализируемых почвах березовых и осиновых насаждениях. Абсолютные значения кислотности также мало различаются между почвами, как в пределах объекта, так и между всеми исследуемыми почвами.
Похожие диссертации на Оценка почвенно-грунтовых условий произрастания высокопродуктивных березовых и осиновых древостоев на двучленных ледниковых отложениях
