Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Специфика выявления эколого-гумусовых связей в условиях горных территорий 8
Глава 2. Природные условия почвообразования горных регионов юга Сибири 18
Глава 3. Методические особенности и объекты исследований 59
Глава 4. Состав гумуса почв горных территорий юга Сибири 67
Глава 5. Коррелятивные связи состава гумуса и климатических показателей в условиях горных территорий юга Сибири 83
Глава 6. Влияние экспозиции и крутизны склона на состав гумуса горных стран юга Сибири 101
Глава 7. Экологические диапазоны и экологические ареалы распространения почв в климатически экстремальных горных районах юга Сибири 111
Выводы 130
Литература 132
Приложение 146
- Специфика выявления эколого-гумусовых связей в условиях горных территорий
- Природные условия почвообразования горных регионов юга Сибири
- Коррелятивные связи состава гумуса и климатических показателей в условиях горных территорий юга Сибири
- Экологические диапазоны и экологические ареалы распространения почв в климатически экстремальных горных районах юга Сибири
Введение к работе
Актуальность исследований. В условиях естественных климатических циклов и трендов изменения почв неизбежны. Однако почвы не только реагируют на изменения природной среды, но они являются своеобразным архивом, сохраняющим в своих свойствах информацию обо всех этапах, стадиях или фазах развития. Они, по сути, являются памятью экосистем или ландшафтов (Соколов, Таргульян, 1978).
Поскольку гумус - один из компонентов почв не только сенсорных, но и рефлекторных по отношению к природной среде, в настоящее время в связи с проблемой глобального изменения климата и природной среды большую актуальность приобрели работы, устанавливающие зависимости системы гумусовых веществ почв от климатических параметров.
Есть еще одна актуальная проблема, которая требует знания количественных связей между экологическими условиями и параметрами гумуса почв - это проблема взаимосвязи человек-природная среда. Человеческое общество прошло длинный путь, и природная среда играла всегда очень важную роль в его становлении и эволюции. Для познания этого пути необходимы реконструкции экологической среды обитания человека в различных условиях, в разные, сравнительно небольшие, отрезки времени. Эти реконструкции можно проводить педогумусовым методом, разработанным М.И. Дергачевой (1997), но для них требуется рецентная основа, отражающая связи «экологические условия - параметры гумуса».
Учитывая вышесказанное, для решения учеными разных специальностей широкого круга вопросов, связанных так или иначе с глобальными изменениями климата, природной среды и ландшафтной обстановки в целом, эволюцией типов и условий почвообразования, а также экологических условий обитания человека в голоцене необходима достоверная количественная оценка эколого-гумусовых связей.
Огромный вклад в изучение связи содержания и состава гумуса с гидротермическими и (или) биоклиматическими условиями внесли И.В. Тюрин, В.Р. Волобуев, М.М. Кононова, В.В. Пономарева, Д.С. Орлов и другие исследователи. Д.С. Орлов с соавторами (1996) показали, что содержание и состав гумуса верхних горизонтов автоморфных почв равнинной территории Европейской части России не имеют значимых коррелятивных связей с отдельными показателями климата, они лишь тесно связаны с периодом биологической активности. Связи между свойствами гумуса почв горных территорий и формирующими их климатическими, влажностными и другими условиями раскрыты еще не в полной мере, тем более на количественном уровне и тем более для своеобразной по истории, орографии и климату территории юга Сибири. Поэтому изучение количественных зависимостей параметров гумуса почв от экологических условий почвообразования остается актуальной задачей.
Цель работы. Выявить экологическую обусловленность параметров состава и свойств гумуса современных почв экстраконтинентальных регионов горных стран юга Сибири.
Задачи исследований.
1. Изучить состав гумуса современных почв горных территорий юга Сибири (Горного Алтая, Забайкалья, Тувы и Хакасии) и на основе обобщения оригинальных и литературных материалов выявить уровни изменений основных его характеристик, соответствующих разным экологическим условиям.
2. Сопоставить особенности состава и свойств гумуса горных и равнинных почв и выявить сходство и различия по основным параметрам этого компонента.
3. Определить количественные связи климат - высота местности над уровнем моря для разных регионов горных стран юга Сибири с целью определения экологических условий формирования почв, независимо от их расположения относительно метеостанций.
4. Установить связи состава и соотношения гумусовых веществ почв с абсолютной высотой местности и климатическими параметрами и определить экологические диапазоны и ареалы почв с разным составом гумуса.
Объекты исследований. Объектами исследования послужили современные почвы экстраконтинентальных регионов горных территорий юга Сибири: Горного Алтая, Забайкалья, Тувы и Хакасии. Для формирования банка данных и обобщений использовались оригинальные и литературные материалы по составу и соотношению гумусовых веществ гумусово-аккумулятивного горизонта почв разных высотных поясов. Общее число исследуемого материала по отдельно взятым выборкам регионов: Горный Алтай - 257 наблюдений, Забайкалье - 67, Тува - 50 и Хакасия - 90. База данных включает основные характеристики состава гумуса, а также сведения о природной среде. Оценки климатических параметров получены на основе информации метеостанций, а также обобщения материалов из научных статей, посвященных климату конкретных территорий.
Научная новизна. Предложены уравнения регрессии для связей климатические показатели — высота местности над уровнем моря экстраконтинентальных условий горных территорий юга Сибири, которые позволяют рассчитывать климатические показатели формирования почв для любого изучаемого объекта, независимо от его расположения относительно метеостанций.
Выявлены особенности состава и соотношения гумусовых веществ почв, сформированных в разных горных регионах юга Сибири, и доказано, что различия в составе гумуса почв одних и тех же экологических условий формирования недостоверны. Установлены основные количественные связи отношения Сгк:СфК с высотой местности и параметрами климата, а также показано, что наиболее тесная связь гуминовых кислот наблюдается с температурными показателями, а фульвокислот - со среднегодовыми осадками.
Впервые сформирован банк данных по эколого-гумусовым связям для разных горных регионов юга Сибири.
Впервые установлены экологические диапазоны и ареалы почв Горного Алтая, Забайкалья, Тувы и Хакасии с разными пределами колебаний параметров гумуса.
Впервые на примере почв с одинаковыми диапазонами колебаний Сгк -СфК статистически доказаны различия гумусообразования в аридном и гумидном педокосмах экстраконтинентальных условий юга Сибири.
Теоретическая и практическая значимость. Установленные эколого-гумусовые связи могут служить основой для выявления общих экологических закономерностей почвообразования в горных условиях, а также использоваться при решении проблемы специфичности горного почвообразования.
Материалы и выводы диссертации могут использоваться при обосновании прогнозных оценок поведения природной среды при глобальных изменениях климата и при решении широкого ряда научных проблем почвоведения и экологии. Установленные количественные почвенно-экологические связи для почв юга Сибири с разным составом гумуса могут использоваться как рецентная основа при реконструкциях природной среды горных территорий континентальных районов Евразии, в том числе палеоэкологических условий обитания древнего человека, педогумусовым методом М.И. Дергачевой (1997).
Защищаемые положения.
1. Органо-минеральные реакции в почвах горных стран экстраконтинентальных условий юга Сибири приводят к единым результатам, что подтверждено недостоверными различиями в составе гумуса почв одних и тех же экологических условий формирования.
2. Наиболее тесная связь в почвах горных стран экстраконтинентальных регионов юга Сибири для гуминовых кислот выявлена с температурными условиями, фульвокислот - с условиями увлажнения.
3. Различия в составе гумуса почв аридного и гумидного педокосмов с одинаковыми величинами Сгк:СфК состоят в достоверных отличиях по содержанию фракций 2 и 3 гуминовых кислот, 1 и 3 фульвокислот, а также их соотношению.
Публикации и апробации работы. По теме диссертации опубликовано 6 работ. Результаты исследований обсуждались на IX Международной конференции по фундаментальным наукам «Ломоносов-2002» (Москва, 2002), Международной научной конференции «Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель (Томск, 2002), IV Докучаевском съезде почвоведов (Новосибирск, 2004).
Специфика выявления эколого-гумусовых связей в условиях горных территорий
В настоящее время все большее развитие получают проблемы, лежащие в рамках нового самостоятельного раздела теоретического почвоведения - экологии почв. Однако до последнего времени учение об экологии почв не выделялось в самостоятельный раздел теоретического почвоведения, а поглощалось другими разделами (Соколов, 1993). Экология почв рассматривает почву как экологическую систему, а значит основным в этом разделе почвоведения является изучение закономерностей, действующих внутри системы, а также в системе почва - природные условия (Дергачева, 2002).
Среди вопросов, представляющих интерес, выделяются те, которые связаны с выявлением взаимосвязи между экологическими условиями формирования и свойствами почв, в том числе эколого-гумусовые связи. В принципе эколого-почвенные связи на уровне факторов почвообразования изучались многими учеными. Установлены общие закономерности, связанные с изменением факторов почвообразования в географическом пространстве, которые, однако, не дают возможности решать многие вопросы, требующие количественных оценок этих взаимосвязей. Закономерности изменения почвенных свойств в экологическом пространстве (которые, кстати, являются основой для интерпретации материалов, отражающих изменение почв в географическом пространстве), несколько иные. В экологии почв в отличие от географического почвоведения распределение почв и изменение почвенных свойств изучается не в реальном географическом пространстве, а в абстрактном многомерном факторном (координатном) пространстве (Соколов, 1993). И.А. Соколов (2004) подчеркивает, что до сих пор понятия экологическая секвентность и географическая секвентность не различаются. Кстати, часто идет смешение понятий «топокатена», «литокатена», «хронокатена» и т. д. Однако, топокатена - это, как правило, реальная географическая секвентность. С экологической точки зрения - это почти всегда сложная экологическая секвентность, потому что одновременно меняется рельеф, порода, возраст, мезоклимат. Катена разновозрастных почв - хронокатена в подавляющем большинстве случаев представляет собой не географическую, а только экологическую абстрактную секвентность. То есть топокатена — это географическая или сложная экологическая секвентность, хронокатена — это уже истинно экологическое понятие. Большой вклад в изучение экологической обусловленности свойств почв внес В.Р. Волобуев (1953, 1963, 1973). Он разработал оригинальные методы почвенно-экологического анализа и достаточно детально описал закономерности в системе климат — почвы. Он создал гидротермическую систему, вскрывающую и описывающую связь почв с условиями климата в географическом пространстве, выделил гидро- и терморяды, характеризующиеся определенными градациями увлажненности и тепла. На основе установления качественных рубежей в экологическом гидротермическом пространстве, В.Р. Волобуевым разработана система почвенных общностей, отражающих общие черты почвенно-фитоклиматических соотношений. В дальнейшем эта гидротермическая система получила термодинамическое обоснование и В.Р. Волобуевым на принципиально новой основе была создана классификация почв Мира. Дальнейшее теоретическое развитие экология почв получила в трудах И.А. Соколова (1993, 2004), который установил ряд закономерностей, существующих в экологическом пространстве, и сформулировал ряд законов экологии почв. Он подчеркивал, что географические закономерности реальны, они могут изучаться и выявляться и без знания экологии почв, но только на основе экологического анализа могут быть поняты и обоснованы. Почвенно-географические закономерности являются исходным материалом для установления почвенно-экологических закономерностей, но они не тождественны. Если методы получения информации в экологии не отличаются от таковых в географии и генезисе, то методы анализа материалов, интерпретации результатов не могут быть одинаковыми, но в экологии почв они пока находятся на стадии разработки. Остается до сих пор проблемой познание самых общих законов экологии почв, то есть закономерностей распределения типов почвообразования в полном экологическом пространстве - абстрактном многомерном пространстве, в котором в качестве координат выступают факторы почвообразования. А для этого необходим не только инструмент сжатия информации, но и расширение изученности как можно большего разнообразия почв, сформированных в различающихся по одному, двум или нескольким факторах. Пока можно говорить о закономерностях и законах распределения почв в ограниченном (частном) экологическом пространстве. И то они достаточно четко сформулированы И.А. Соколовым (1993) только для координат климат - породы и для зрелых автономных почв.
Установление причинной обусловленности почвенных свойств возможно только при условии знания тех условий, при которых и под влиянием которых формировались эти свойства. В.Р. Волобуев (1963) указывал, что «содержанием экологии почв должно быть изучение закономерных соотношений между почвой и средой ее формирования в их взаимодействии и развитии» (стр.5).
Среди всех факторов, определяющих распределение почв в экологическом пространстве, фактором, который определяет наиболее общие экологические закономерности почвообразования, является климат (Соколов, 1982, 1993). Ведущую роль климата в почвообразовании отмечали многие ученые (Высоцкий, 1906; Афанасьев, 1922; Неуструев, 1931; Докучаев, 1949; Волобуев, 1953, Фридланд, 1959; и др.). А.Л. Александровский (1983, стр.16) считает, «что основным фактором эволюции почв следует признать климат, изменения которого влияют на почвообразование как непосредственно (изменение теплового и водного режимов, интенсивности криогенеза), так и через изменения растительного покрова (величина и состав поступающей в почву биомассы и характер ее поступления в почву)». Наряду с этим, именно от соотношения тепла и влаги зависит увлажненность климата -характеристика, которая определяет самое общее направление почвообразования и главные рубежи в педосфере и почвенно-экологическом пространстве (Соколов, 1993).
Общие географические закономерности распределения почв в пространстве и обусловленности почвообразования от биоклиматических условий описаны как для равнинных, так и для горных территорий. Но экологическая обусловленность процессов и свойств почв равнинных и горных территорий не может быть идентичной, хотя бы уже потому, что «гидротермические условия некоторых горных ландшафтов не имеют аналогов во всем многообразии ландшафтов равнин» (Черных, Булатов, 2002, стр.6). В то же время А.С. Владыченский (1998) считает, что лишь почвообразование в высокогорье, начиная с верхней части лесного пояса, протекает в своеобразных гидротермических условиях, не имеющих аналогов на равнинах. Исследования А.А. Шамшина, И.М. Рыжовой (2000) изменений в растительном и почвенном покрове в системе высотной поясности горных стран в зависимости от климатических параметров показали, что нижние пояса гор весьма близки по климатическим показателям к природным зонам равнин или предгорий.
Природные условия почвообразования горных регионов юга Сибири
Территория Алтая является западной оконечностью мощного пояса гор Южной Сибири, возникшего в результате тектонических процессов кайнозоя, когда огромным сводом, разорванным на отдельные блоки, он был приподнят на современную высоту (Борисов, 1984).
Геологическое строение и рельеф. Территория Алтая имеет сложную геологическую историю и совмещает в себе разнообразные формы горного рельефа. Здесь выделены Чарышско-Теректинская и Ануйско-Чуйская зоны каледонской, Калбинская, Рудноалтайская и Южноалтайская зоны герцинской складчатости, наложенные структуры салаирского тектогенеза и герценские орогенные прогибы (Ламакина-Васильева, 1935). Складчато-глыбовые горы возникли в виде поднятых глыб на месте прежней складчатой страны, превращенной в пенеплен. Глыбовые горы и залегающие между ними долины после своего возникновения подверглись воздействию речной и ледниковой эрозии, которая в зависимости от их геологического строения, придала им разнообразные формы. При этом основные тектонические хребты в Алтае, благодаря их эрозионному расчленению, во многих местах дали вторичные, сравнительно небольшие отроги, ориеОнтированные большей частью в различных направлениях и расположенные без определенного порядка (Розенберг, 1978).
Несмотря на интенсивное расчленение и разрушение, на современных хребтах Алтая все же сохранились значительные площади древнего пенеплена в виде широких волнистых плато или нагорных равнин, придающих хребтам во многих местах характерные для Алтая плосковершинные очертания.
Возвышающиеся более над уровнем нагорных равнин остаточного пенеплена высокие хребты представляют собой максимально приподнятые горсты, которые благодаря своему максимальному поднятию при небольшой ширине этих участков подверглись наиболее сильному воздействию водной и ледниковой эрозии. Самые возвышенные участки поверхности превращены в островершинные горные цепи, и их первоначальные поверхности пенеплена почти совершенно утрачены (Обручев, 1946).
Альпийские формы рельефа, из которых наиболее распространен кар, характерны для сравнительно небольших участков территории Алтая. Более значительные древние ледники и фирны образовали на хребтах кары и цирки. При продолжительном врезании ледниковых каров в поверхность хребтов гребни последних сделались очень узкими, склоны крутыми, и отдельные вершины получили вид острых пиков (Тронов, 1966). Немаловажно то, что, благодаря большему развитию ледников на северных склонах хребтов, северные склоны приобрели еще большую крутизну, в основе зависящую здесь от тектонических причин. Однако в ряде случаев южные склоны оказываются даже круче северных: склоны Белухи над Берельским ледником, массив Маашей и многие другие.
От альпийских заостренных хребтов чрезвычайно резко отличаются сравнительно плоские поверхности остаточного пенеплена, окружая альпийские горы широкими уступами. Сохранившиеся участки древнего пенеплена располагаются в Горном Алтае на отметках 2000-2800 м. Образование средних гор связано с сильным расчленением и разрушением поднятого пенеплена.
Широкие долины-грабены имеют колоссальное значение в ландшафтном облике современного Алтая, т. к. благодаря им образовались довольно обширные степи: Котандинская, Курайская, Уймонская, Чуйская; степи по Бухтарме, Чарышу и другие. Большей частью долины-грабены вытягиваются с запада на восток, при этом наблюдается тенденция к уменьшению на востоке вертикального расстояния между грабенами и горстами.
Рельеф Горного Алтая обработан древним оледенением в границах, далеко выходящих за пределы современного распространения ледников (Ревякин и др., 1979). В этой обработке наиболее важны три главных элемента (с точки зрения значения для современного оледенения): 1) разветвленная система трогов как основных долин, так и висячих долин притоков разных порядков; 2) широкие и глубокие цирки в истоках рек; 3) системы каров на склонах. При всей общности ледниковых форм рельефа почти для всего Алтая, необходимо подчеркнуть наличие существенно неодинаковых их характеристик для разных районов. Эти различия особенно важны сейчас в связи с глубоким разрывом между вместилищами древнего оледенения и размерами и положением современных ледников, разрывом тем более сильным, чем ниже располагаются древние ледниковые формы (Тронов, 1966).
Породы. Наблюдается многообразие структур и структурных форм, слагающих их пород. Широко развиты метаморфические карбонатные, терригенные, вулканогенно-осадочные и интрузивные породы. Разнообразные сланцы, песчаники, алевролиты, аргиллиты сменяются туфопесчаниками, туфоконгломератами, эффузивами, известняками, доломитами, мергелями. Встречаются гнейсы, амфиболиты, мраморы, кварциты, гравелиты и когломераты. Породы в различной степени смяты в складки, часто сложные, разбиты множеством тектонических трещин (Олюнин, 1975). Интрузии сложены в основном разновозрастными гранитоидами, присутствуют также интрузии среднего состава, встречаются основные породы - габбро-диориты, габбро.
Кайнозойские отложения сосредоточены в основном в межгорных впадинах. Для них характерна сравнительная выдержанность литологического состава, чередование преимущественно глинистых, песчано-галечных, алевритовых толщ (Розенберг, 1978). Палеоген-неогеновые отложения прикрыты лишь маломощными четвертичными отложениями. Наиболее распространенные типы четвертичных отложений: аллювиальные, пролювиальные, ледниковые и водно-ледниковые; представлены чаще всего грубообломочными разностями, в моренах и делювиально-пролювиальных образованиях преобладает глинистый заполнитель. Более промытыми и лучше других фильтрующимися (Олюнин, 1975) являются флювиогляциальные отложения. Аллювиальные и озерно-ледниковые отложения наряду с хорошо промытыми разностями могут содержать прослои и линзы глин или быть представленными глинистыми песками. Кроме того, как считает Л. И. Розенберг (1978), можно встретить все типы склоновых отложений, обладающих, как правило, грубым составом, глинистым заполнителем, незначительными мощностями и неравномерностью распространения по. площади. К четвертичным отложениям приурочены водоносные горизонты мощностью 5-30 м, иногда до 120 м с поровыми безнапорными водами, залегающими на глубине до 30 м, а под покровами суглинков и иловатых песков, приобретающих местные напоры величиной до 20 м.
Коррелятивные связи состава гумуса и климатических показателей в условиях горных территорий юга Сибири
Существенную роль в формировании климатических поясов играет доминирование в составе горных поверхностей различно ориентированных склонов. Как показано многими исследователями (Гончарова, Владыченский, 2002, Чербарь, 1977; Хакимов, 1986; и др.), температурный режим почв контрастен в зависимости от экспозиционного положения поверхности.
Многие исследователи (Ломов, 1976; Хакимов, 1986; Чербарь, 1977, Гончарова, Владыченский, 2002, и др.) доказали, что существенные различия в почвообразовании обнаруживаются по склонам разной экспозиций. Как считает И.Н. Степанов (1975), «экспозиция определяет основные свойства почв и растительности, а поэтому оказывает первостепенное влияние на формирование зональных признаков». Однако степень воздействия экспозиции на формирование и характер гумуса раскрыта до сих пор не в полной мере.
Нами проведена оценка влияния экспозиции склона на состав гумуса на качественном уровне, поскольку экспозиция склона не может быть представлена количественной мерой. С помощью однофакторного дисперсионного анализа мы обнаружили, что степень влияния экспозиции склона на отношение Сгк:Сфк существенна и достоверна, на что указывает критерий согласия (F=18,69 при р=0,000). Проверка гипотез о согласии распределения доказала, что наблюдаемые данные не противоречат выбранной модели теоретических представлений. С помощью метода линейных контрастов Шеффе было проведено попарное сравнение генеральных средних отношения СпсСфк, которое выявило достоверные различия этой величины для почв разных экспозиций (рис.9).
Максимальные значения отношения Сгк:Сфк почв общего массива присущи склонам северо-восточной, северо-западной и северной экспозиций разных гипсометрических уровней. Это обусловлено особенностями климата изучаемых горных стран, а именно особенностями ветрового режима. В результате субширотного простирания орографических элементов рельефа южные склоны подвержены эоловой денудации, северные - аккумуляции: ветры иссушают наветренные склоны, зимой перераспределяют снег на подветренные (Рашба, 1975; Урушадзе, 1989). Совместный эффект ветровой и теневой экспозиций склонов создают неустойчивый характер увлажнения: благоприятные гидротермические условия в течение всего теплого периода, способствующие высокой биологической активности, прерываются периодами депрессии при иссушении ветром воздуха и почвы. Как полагает М.М. Кононова (1963), такие специфические условия способствуют формированию высокогумусных почв с большим содержанием гуминовых кислот, с высокими оптическими плотностями и другими показателями, свидетельствующими об их зрелости. Кроме высотной трансформации биоклиматических условий горных стран юга Сибири особое значение имеет то, что на более холодных и влажных северных склонах развиты различные типы лесов, а на теплых и сухих склонах - фитоценозы злаково-разнотравных степей. При небольшом количестве осадков в сочетании с низкими температурами растительный покров формируется сильно изреженныи: проективное покрытие составляет 50-60%, подземная биомасса в почвах превышает надземную в 8-10 раз (Геокриология.., 1989), что обусловливает интенсивное гумусообразование. К тому же характер растительности оказывает непосредственное влияние на видовой состав микроорганизмов и их биохимическую активность. Микрофлора горных почв представлена преимущественно микобактериями и споровыми формами бактерий, лучистыми грибками и актиномицетами, которые способны выжить в условиях интенсивного ультрафиолетового облучения, дефицита влаги в почвах и отсутствия сомкнутого растительного покрова (Михайлов, 1961).
Малогумусные почвы тяготеют к интенсивно инсолируемым южным склонам, кроме того, сильная летняя прогреваемость почв этих склонов сопровождается и значительным их охлаждением вследствие маломощности снежного покрова. В связи с продолжительными низкими температурами в течение года гумусовые вещества почв подвергаются сильно морозной денатурации, что сказывается на их физико-химической активности (Градобоев, 1954; Волковинцер, 1973, 1977; Копосов, 1983). Природная ситуация затененных склонов отличается особым режимом тепла, влаги и характером геохимических миграций. Радиационный баланс северных склонов в целом на 20-30% ниже чем южных (Голещихин, 1981; Природные режимы.., 1976). Более активный влагооборот в почвообразующеи толще вследствие уменьшения расхода влаги на физическое испарение способствует усиленной проработке ее процессами почвообразования. Почвы с относительно мощным и прогумусированным профилем формируются в верхних частях северных, северо-восточных и северо-западных склонов, где возникают условия для интенсивного накопления перевеваемого снега и мелкоземистых продуктов эоловой денудации.
При изучении распределения средних значений величины СгкгСфк почв склонов различных экспозиций в аридном педокосме наблюдается картина (рис.10) совершенно противоположная картине в гумидном педокосме (рис.11).
Экологические диапазоны и экологические ареалы распространения почв в климатически экстремальных горных районах юга Сибири
Как указывалось выше для определения в первом приближении экологических диапазонов и экологических ареалов современных почв достаточно знать высоту расположения почвы над уровнем моря. Тогда используя уравнение регрессии, зная современные климатические показатели, отражающие температуру воздуха или количество осадков, можно вычислить величину отношения Сгк:Сфк. Именно в разных биоклиматических условиях система гумусовых веществ имеет разное соотношение компонентов, что подтверждается многочисленными авторами (Волобуев, 1962, 1963, 1973; Дергачева, 1984, 1989; Орлов и др., 1996). Эти экологические связи позволят по количественному соотношению основных компонентов гумуса устанавливать экологические диапазоны существования различных почв отдельных ландшафтных поясов. Обработка результатов изучения отношения Сгк:Сфк для почв разных ландшафтов позволила выявить, что колебания отношений Сгк:Сфк для них лежат в следующих пределах: высокогорный - 0,60-0,90, лесной - 0,50-1,30, лесостепной - 1,20-1,70, степной - 0,90-2,10, сухостепной - 0,50-1,10 (рис.13).
В виду того, что варьирование величины Сгк:Сфк очень широкое в некоторых ландшафтах, целесообразно рассмотреть в лесном поясе почвы темнохвойных лесов отдельно от почв, развитых в смешанных, преимущественно березово-лиственничных лесах, в степном ландшафте -формирование почв холодных и теплых аридных районов, а также сравнить массивы сухостепных почв и горных сухостепных почв склонов (рис.14). Такое дробное деление ландшафтных поясов дает возможность более точно оценить направленность гумусообразования, а, следовательно, и почвообразования, используя количественные критерии. На рис.14, отчетливо видно, что интервалы варьирования величины Сгк:Сфк почв темнохвойных лесов и почв смешанных лесов не перекрываются, достоверно отличаются средние показатели. Также разные доверительные интервалы степных криоаридных и теплых аридных почв.
Лишь в сухостепном поясе пределы колебаний отношения Сгк:Сфк почв (0,58-0,92) и горных сухостепных почв склонов (0,45-0,75) перекликаются между собой. Горные сухостепные почвы в основном занимают склоны южных и подчиненных экспозиций, это положение в свою очередь определяет незначительную продуктивность биомассы растений и слабую степень гумификации растительных остатков. Характерно, что качественный состав гумуса почв остепненных склонов различен. Состав гумуса в верхнем 0-10 см слое почв, располагающихся в нижней части склона, гуматный, тогда как гумус тех же горизонтов почв, формирующихся в средней части склона - фульватно-гуматный (рис.15).
Определение высотных диапазонов существования горных почв с различным составом гумуса (рис. 16), позволяет выявить закономерности, проявляющиеся в распределении почв и структуре почвенного покрова различных регионов в связи с увеличением или уменьшением абсолютной высоты местности. о Сгк/Сфк количественном сочетании климатических факторов.
Почвы юга Сибири с величиной Сгк:Сфк в пределах 0,6-0,9, относящиеся к высокогорным ландшафтам, формируются в диапазоне низких среднегодовых температур воздуха от -5С до -10С, при варьировании суммы биологически активных температур выше 10С от 0 до 1200 С, при достаточном (700-1100 мм) среднегодовом количестве осадков. Почвы с пределами колебаний отношения СпеСфк 0,5-1,3, соответствующие лесным ландшафтам, развиваются в довольно широких пределах климатических показателей: при среднегодовых температурах воздуха от -2 до -8С с годовой нормой осадков от 400 до 1000 мм и с суммой биологически активных температур выше 0С - от 800 до 1800С. Это объясняется тем, что разновысотные лесные территории характеризуются различающимися пределами колебаний Сгк:Сфк, как это отчетливо проявилось при анализе связи отношения Сгк:Сфк с климатическими показателями с учетом высоты местности. Экологические диапазоны в координате характеристик климата для почв с пределами колебаний показателя Сгк:Сфк 1,3-1,7, соответствующих лесостепным ландшафтам, характеризуются следующими параметрами: среднегодовая температура воздуха от отрицательной -3С до положительной +1С, среднегодовое количество осадков составляет от 400 мм до 1000 мм, суммы биологически активных температур выше 10С - в пределах 1600-2300С. Сочетание в степном и сухостепном поясах криоаридных и теплых аридных почв также обусловили широкие экологические диапазоны существования почв, а именно: среднегодовая температура воздуха от -1С до -8С, годовое количество осадков от 200 до 600 мм, сумма активных температур выше 0С от 1200 до 1700С и выше 10С - от 1600 до 1800С - в почвах степных условий формирования и от+1С до -5С, 200-400 мм, 1100-1200С и 1200-1400 в почвах сухостепных условий, соответственно.
Экологические диапазоны существования почв отдельных ландшафтных поясов с определенными количественными соотношениями основных компонентов гумуса приведены на рис.17.
