Реферат Ландшафтно-экологический подход в изучении геохимических особенностей горных почв Тебердинского
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
РЕФЕРАТ
ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД В ИЗУЧЕНИИ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ГОРНЫХ ПОЧВ ТЕБЕРДИНСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
Сутормина Э.Н., Дегтярева Т.В.
Природные экологические системы (экосистемы) принято рассматривать как природно-территориальные комплексы, состоящие из двух основных частей: абиотической среды и биоты, между которыми совершается внешний и внутренний круговорот вещества и энергии [11]. Их пространственная дифференциация предопределенна факторами распределения важнейших параметров среды [1].
Почва также может выступать в качестве биоцентрической (с живым в центре) природно-саморегулирующейся экологической системы, поскольку в ней биотические и абиотические компоненты связаны потоками вещества и энергии. В то же время почва как целостность (естественно-историческое почвенное тело) сама взаимодействует с окружающей абиотической (воздух, воды, горные породы, климат и др.) и биотической (например, растения) средой, обмениваясь в целом веществом, энергией и информацией с этой средой [4]. Трактование почв в качестве экологических систем характерно для нового, оформляющегося сейчас научного направления – экологии почв (Л.И.Прасолов, В.Р.Волобуев, И.А.Соколов, М.И. Дергачева и др.). В рамках экологии почв ландшафтно-экологический подход позволяет исследовать обусловленность структурно-функциональной организации и распределения почв в частном реальном экологическом пространстве [7], образованном частью существующих в настоящее время факторов среды или их характеристиками.
Имеется большое количество работ, характеризовавших свойства почв и освещавших разные аспекты взаимоотношений почв с окружающей средой. На базе Тебердинского государственного биосферного заповедника давно ведется изучение основных показателей климата и их влияния на гидротермические режимы почв высотно-экологического профиля хребта Малая Хатипара (В.А. Шальнев, Т.Н.Багрова и др.). Изучение на геохимическом уровне соотношений между почвами заповедника и средой их формирования дает возможность анализировать изменения геохимических параметров горных почв в зависимости от различных экологических условий.
Детальные почвенно-геохимические исследования проводились летом 2006 г. на опорных участках стационарного высотно-экологического профиля, охватывающего весь спектр геоботанических поясов ландшафтов хребта Малая Хатипара [9]. В орографическом отношении хребет является северным отрогом Бокового хребта, образует в пределах Тебердинского заповедника часть левого склона долины реки Теберды [6]. Значительные колебания высот в пределах профиля (свыше 1,5 километров по вертикали) обусловили вертикальные различия в проявлении основных экологических факторов и формирование определенных экосистем. Так, на днище троговой долины р.Теберды на высоте 1330 м. над ур. моря радиационный баланс (R) имеет значения 37-38 ккал/см2, среднегодовая температура (t) составляет 6,3°С, среднегодовое количество осадков (r) находиться в пределах от 760 до 850 мм, что позволяет произрастать не только хвойным породам, но и буку [10]. У подножия склона на высоких террасах р. Теберды чередуются буково-пихтовые и сосновые лесные экосистемы с луговыми ассоциациями на горных аллювиальных почвах.
На склонах трогов до высоты 2000—2100 м экологически формируются хвойные леса и идет образование бурых горно-лесных почв. Показатели метеоэлементов изменяются: R = 37-31,5 ккал/см2, t = 6,0-3,0°С, r = 850-1250 мм, при этом на склонах южной экспозиции произрастают сосновые леса, а на склонах северной экспозиции – пихтовые. Выше 2100 м над ур. моря распространены сосновые и пихтово-сосновые редколесья на грубоскелетных бурых лесных почвах, березовые криволесья на горно-кустарниковых почвах и луговые ассоциации на горно-луговых почвах.
На высоте 2400-2700 м над ур. моря в пределах высокогорных субальпийских лугов радиационный баланс имеет значение 30,5 ккал/см2. Средняя годовая температура близка к 0°С, годовое количество осадков 1500 мм. С последующим повышением абсолютной высоты создаются экологические условия размещения пояса альпийских лугов на светло-бурых горно-луговых почвах. Показатели его основных метеоэлементов: R = 28 ккал/см2, t = – 0,7°С, r = 1600 мм. Причем по склонам юго-восточной экспозиции поднимаются пестрокостровые луга, на склонах северо-восточной экспозиции произрастают колокольчиково-ветреницевые луга. При дальнейшем увеличении абсолютной высоты формируется разорванный маломощный растительный покров экосистем субнивального пояса.
Линейное простирание профиля, гребень, четко выраженные северо-восточные и юго-восточные склоны определили экспозиционные различия гидротермических условий почвообразования. Влияние экспозиции склонов гор при их широтном простирании хорошо известно [8]. Крутизна и экспозиция склонов оказывает значительное влияние на годовую величину радиации, ее распределение в течение года, температурный режим. Так, например, на одинаковой высоте 2400 м над ур. моря, в пределах субальпийских лугов приход суммарной радиации за полный день на южных склонах составляет 777 кал/см2, а годовая величина радиационного баланса 42,67 ккал/см2, в то время, как на склонах северной экспозиции те же показатели гораздо ниже – приход суммарной радиации за полный день 519,5 кал/см2, а годовая величина радиационного баланса равна 31,0 ккал/см2 [10]. Отличается и характер увлажнения склонов: северо-восточный более влажный, юго-восточный более засушливый. В свою очередь, различия гидротермических условий определили дифференциацию растительности. На юго-восточных склонах распространены более ксероморфные разнотравно-злаковые ассоциации, на северо-восточных склонах – более мезоморфные злаково-разнотравные.
В целом высотно-экологический профиль представляет собой целостную сопряженную систему элементарных ландшафтов (элементарных экогеосистем) от вершины к подножию при господстве крутых выпукло-вогнутых склонов. Такие элементарные эколого-геохимические системы характеризуются единством почвы и растительного сообщества в пределах элементарной формы рельефа, где сохраняются одни и те же основные условия жизнедеятельности биоты (общие условия инсоляции и энергобаланса) [2]. За счет перемещения твердого материала и растворенных веществ сверху вниз по склону создается геохимическая контрастность почв элювиальных, трансэлювиальных, трансаккумулятивных и транссупераквальных элементарных экогеосистем, к которым приурочены опорные участки с заложенными почвенными разрезами.
Местные геохимические особенности горных пород определяют во многом главные черты геохимии почв региона. В геологическом отношении высотно-экологический профиль является однородным и монолитным – горными породами служат калиевые верхнепалеозойские гранитоиды. В сравнении с литосферным кларком в этих породах концентрируется свинец и рассеиваются медь, цинк, кадмий [3].
Характер миграции элементов в почвах определяется щелочно-кислотными и окислительно-востановительными условиями. По щелочно-кислотным условиям почвы профиля можно объединить в 2 основных класса: с кислой реакцией (pH=4,5-6,0) и слабокислой реакцией среды (pH=6,0-6,5), которые в целом отражают вертикальную смену процессов почвообразования от субнивального пояса к смешанным лесам. Горно-луговые почвы верхних автономных элювиальных позиций имеют кислую реакцию среды гумусового горизонта (pH=4,7-4,9) с ослаблением кислотности вглубь почвенного профиля. Горно-луговые и горно-лесные почвы нижних транссупераквальных и трансаккумулятивных позиций отличаются слабокислой реакцией в гумусовом горизонте (pH=6,15-6,4) с некоторым повышением кислотности вглубь профиля. Наши данные совпадают с исследованиями В.В.Дъяченко [5], который указывает, что для почв высокогорных ландшафтов Западного Кавказа характерен кислый класс водной миграции, обусловленный химизмом атмосферных осадков и особенностями БИКа. В этих условиях зольность и насыщенность растений основаниями снижены, активно развивается кислое выщелачивание почв, приводящее к выносу многих микроэлементов.
Свободный внутрипочвенный дренаж почвенной толщи при высокой величине поверхностного стока создает преобладание окислительных условий в почвах практически по всему высотно-экологическому профилю. Только для транссупераквальных ландшафтов характерна восстановительная глеевая обстановка с развитием горно-луговых аллювиальных глеевых почв, в формировании которых участвуют как почвенно-поверхностные, так и почвенно-грунтовые очень слабо минерализованные воды [5].
Важным показателем сложившихся экологических условий и регулятором миграции микроэлементов в почвах горных территорий является почвенный гумус. Высокогорная специфика гумуса состоит в его фульватном составе и очень высоком содержании гумусовых веществ. Профильное распределение гумуса убывающее, верхние горизонты почв сильно гумусированны. Среднее содержание гумуса в гумусовом горизонте горно-луговых почв высотно-экологического профиля составляет 12,2%, в горно-лесных - 11,4 %. Самые максимальные уровни накопления гумуса (до 17,2 %) выявлены для горно-кустарниковых почв под березняками.
Некий максимум распределения гумуса в горно-луговых почвах наблюдается на высоте 2590 м в пределах субальпийских лугов. Причем заметно влияние экспозиции склонов на интенсивность гумусонакопления. Так, на одинаковой высоте склоны северо-восточной экспозиции с более мезофитным субальпийским высокотравьем имеют содержание гумуса в горизонте А равное 16 %, что почти в 2 раза превышает содержание гумусовых веществ в почвах субальпийских лугов юго-восточной экспозиции (8,8 %). Более сильное увлажнение почв северо-восточных склонов вызывает развитие здесь мощного дерновинного слоя, что сказывается на высокой степени гумусированности.
В значительно меньшей степени перераспределение тепла и влаги в зависимости от экспозиции склона влияет на уровень гумусонакопления в экогеосистемах с горно-лесными почвами. Среднее содержание гумуса в почвах склонов северо-восточной экспозиции, только на несколько процентов выше содержания гумуса в почвах юго-восточных склонов (13,3% и 10,9 % соответственно). На этом примере видно, что лесные ПТК с хорошо развитой растительностью обладают способностью нивелировать экспозиционные различия в гумусонакоплении.
Содержание гумуса и глубина гумификации в заложенных почвенных разрезах различна. Характерным является их увеличение от почв элювиальных к почвам трансаккумулятивных и транссупераквальных луговых и лесных элементарных экогеосистем. Это можно связать с изменением общего уровня биохимической активности почв в нижних частях профиля. Большая скорость разложения органических веществ и большее количество водных мигрантов, вовлекаемых в биологический круговорот, определяют здесь высокие уровни гумусонакопления по профилю.
Высокая гумусность почв обеспечивает повышенную емкость биогеохимического барьера в почве [2]. Связь повышенного содержания гумуса со значительным накоплением элемента проявляется для меди и цинка в луговых и лесных фациях по северо-восточному склону, для меди и свинца - по юго-восточному. Можно предположить, что микроэлементы в этих условиях активно мигрируют в адсорбированном состоянии на гумусовых частицах.
Особенности распределения микроэлементов в почвенном профиле горно-луговых и горно-лесных почв при монолитном литогеохимическом фоне можно объяснить совокупностью процессов биогенеза, гидрогенеза и ландшафтно-геохимического сопряжения. Наряду с биогенной аккумуляцией химических элементов, направленной снизу вверх, в почвах наблюдается и нисходящая миграция водных растворов. Поэтому реальное распределение элементов в почвах водоразделов и склонов определяется не только биогенной аккумуляцией, но и выщелачиванием (табл.1,2). Соотношение этих двух процессов по-разному проявляется в почвах высотно-экологического профиля и можно отметить его зависимость от экспозиции склонов. Радиальное биогенное накопление микроэлементов больше преобладает в почвах северо-восточной экспозиции (за исключением кадмия). В то же время на южных склонах иногда выщелачивание химических элементов идет сильнее, чем биогенное накопление (для свинца, меди).
Таблица 1
Некоторые параметры горно-лесных почв юго-восточных сосновых склонов
Элементарный ландшафт | Опорный участок | Горизонт | Глубина, см | рН | Гумус, % |
Микроэлементы, мг/кг
Pb
Cd
Cu
Zn
Трансаккумуля-тивный
Сосна 1
А0
0-8
5,81
13,0
14,1
0,02
9,9
25,2
А
8-17
5,73
12,3
13,8
0,03
8,1
24,1
В
17-43
5,64
4,0
22,7
0,033
2,5
20,2
Трансэлювиаль-ный
Сосна 2
А
6-24
5,98
11,2
9,6
0,10
4,04
28,5
В
24-54
6,75
5,42
29,8
0,12
4,96
10,0
Трансэлювиаль-ный
Сосна 3
А0
0-10
6,15
8,82
7,88
0,07
4,11
27,0
А
10-28
6,10
11,3
6,27
0,04
3,94
34,0
В
28-50
6,23
3,80
11,3
0,003
2,07
22,8
Проявления экспозиционных различий содержания элементов в зависимости от абсолютной высоты по профилю неодинаковы. Так, почвы пихтовых склонов содержат больше меди, чем почвы сосновых склонов. Причем эти различия в содержании одинаковы и в верхних частях профиля (в 4 раза) и в нижних частях профиля (тоже приблизительно в 4 раза). Только в средней части профиля в условиях очень крутых склонов (определяющих интенсивный вынос элемента) экспозиция склона на содержание меди не влияет. Несколько иная картина характерна для высотно-экспозиционного распределения свинца в горно-лесных почвах. В верхних трансэлювиальных ландшафтах почвы юго-восточных и северо-восточных склонов отличаются по содержанию свинца в 3 раза, в тоже время в средних и нижних частях склонов разница в содержании элемента по экспозиции сглаживается.
Таблица 2
Некоторые параметры горно-лесных почв северо-восточных пихтовых склонов
Элементарный ландшафт | Опорный участок | Горизонт | Глубина, см | рН | Гумус, % | Микроэлементы, мг/кг | |||
|
|
|
|
|
| Pb | Cd | Cu | Zn |
Трансаккумулятивный | Пихта 1 | А0 | 0-8 | 6,4 | 15,7 | 11,1 | 0,9 | 37,2 | 55,2 |
|
| А | 8-21 | 4,9 | 7,53 | 10,1 | 0,09 | 7,89 | 27,6 |
|
| В | 23-53 | 5,3 | 1,94 | 5,07 | 0,08 | 4,49 | 18,7 |
Трансэлювиальный | Пихта 2 | А0 | 0-11 | 5,3 | 11,0 | 9,17 | 0,03 | 5,15 | 23,0 |
|
| А | 11-17 | 4,8 | 10,7 | 8,76 | 0,05 | 2,84 | 21,4 |
|
| В | 17-41 | 4,9 | 4,63 | 5,04 | 0,41 | 2,51 | 7,89 |
Трансэлювиальный | Пихта 3 | А0 | 0-10 | 4,9 | 13,17 | 18,7 | 0,6 | 15,9 | 17,1 |
|
| А | 10-20 | 4,5 | 11,04 | 20,0 | 1,36 | 12,1 | 14,0 |
|
| В | 20-39 | 5,0 | 8,06 | 17,6 | 0,74 | 11,0 | 4,02 |
Латеральная дифференциация химических элементов в почвенном покрове в соответствии с ландшафтно-геохимическим сопряжением для большинства рассматриваемых элементов проявляется слабо. Это связано с тем, что участие каждого микроэлемента в геохимическом сопряжении очень индивидуализировано и зависит от свойств их миграционных форм и конкретных ландшафтно-геохимических условий [2]. На процессы латерального перераспределения микроэлементов также оказывает влияние перемещение гравитационного материала, которое изменяет геохимическую контрастность различных частей склона. Отличия в концентрации кадмия, обусловленные латеральными ландшафтно-геохимическими процессами, мало значительны и проявляются только в почвах под березняками. Увеличение содержания цинка в трансаккумулятивных ландшафтах наблюдается только в горно-лесных почвах северо-восточной экспозиции и незначительно в горно-луговых почвах.
Наиболее четкую связь с ландшафтно-геохимическими процессами выноса и накопления вещества имеет латеральная миграция меди в горно-лесных и, в несколько меньшей степени, в горно-луговых почвах (табл.3). Это говорит о том, что медь достаточно активно мигрирует в водных растворах по ландшафтно-геохимическому профилю.
Таблица 3
Некоторые параметры горно-луговых почв
Элементарный ландшафт | Опорный участок | Горизонт | Глубина, см | рН | Гумус, % | Микроэлементы, мг/кг
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
| Pb | Cd | Cu | Zn | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Транссупер-аквальный | Луг 1 | А | 0-19 | 6,15 | 15,1 | 4,7 | 0,04 | 14,6 | 35,0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| В | 19-39 | 5,69 | 2,37 | 4,8 | 0,09 | 12,5 | 31,5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Трансаккумуля-тивный | Луг 2 | А | 0-23 | 5,21 | 13,3 | 26,2 | 2,04 | 8,5 | 27,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| В | 23-52 | 5,24 | 5,16 | 23,2 | 1,99 | 2,1 | 16,5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Трансэлювиальный (юго-восточной субальпики) | Луг 3
Выводы: 1. В горных системах наблюдается экспозиционная комплексность экосистем, обусловленная неравномерным распределением тепла и влаги. Экспозиционные различия экологических условий в почвах проявляются в особенностях гумусонакопления, качественном и количественном проявлении радиальных процессов миграции микроэлементов. На южных склонах в силу более сильного иссушения и наличия ксерофитной растительности в некоторых случаях ослабляется биогенный захват почвой элементов, которые интенсивнее вовлекаются в водную миграцию. 2. Смена экологических условий по абсолютной высоте в пределах профиля также приводит к дифференциации почвенных геохимических характеристик. Интенсивность гумусонакопления и щелочно-кислотные условия во многом определяются изменением гидротермических условий произрастания растительности по вертикали. При этом глубоко расчлененный рельеф горных территорий сильно усложняет степень разнообразия миграции химических элементов. Литература
2. Реферат Технико-экономические показатели 2 3. Реферат на тему Grendel Essay Research Paper Grendel is an 4. Курсовая на тему Египет в ближневосточной политике США 1952 1981 гг 5. Реферат на тему Англия накануне революции 1640 1660 х годов 6. Реферат на тему Sir Wilfrid Laurier 7. Контрольная работа на тему Системы линейных уравнений 8. Реферат на тему Новейшая мировая история Периодизация 1945-2000 9. Реферат Суд как публичный субъект уголовного процесса 10. Реферат Государственный кредитный билет |