О пространственой организации почвенного покрова мерзлотной лесостепи Забайкалья

БИОЛОГИЯ

УДК 631.4

Н.Б. Бадмаев, О.Д. Нимаева, Т.З. Нанзатов, М.Ю. Шахматов

О ПРОСТРАНСТВЕНОИ ОРГАНИЗАЦИИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА МЕРЗЛОТНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАБАЙКАЛЬЯ

Проведен анализ пространственной организации почвенного покрова мерзлотной лесостепи Забайкалья и их взаимосвязь с факторами среды.

Ключевые слова: пространственная организация почв.

N.B. Badmaev, O.D. Nimaeva, T.Z. Nanzatov, M.Yu.Shakhmatov

ON SPATIAL ORGANIZATION OF SOIL COVER OF PERMAFROST FOREST-STEPPE IN ZABAIKALYE

The analysis of spatial organization of soil cover ofpermafrost forest-steppe in Zabaikalye has been conducted and their interrelation with environment factors were determined.

Keywords: spatial organization of soils.

Закономерности географии почв можно рассматривать как конкретную реализацию в реальном географическом пространстве общих закономерностей экологии почв [1]. Чтобы выявить особенности мерзлотного почвообразования и географию почв криолитозоны, необходимо изучить их пространственную организацию и количественные закономерности функционирования.

В качестве природной модели для исследования почвенного покрова мерзлотной лесостепи принята Еравнинская котловина (ЕК) Забайкалья, занятая в центре криоаридной лесостепью, а по периферии - лиственничной тайгой. ЕК расположена в юго-западной части Витимского плоскогорья, где ярко проявляется кольцевая зональность сочетаний природных комплексов

степи, лесостепи и тайги с мерзлотными и сезонномерзлотными почвами.

По особенностям почвенного покрова, обусловленным рельефом, выделяются три кольцевые зоны (субсистемы Еравнинской системы): первая центральная безлесно-степная равнинная вокруг озерной системы, вторая - лесостепная приподнятой равнины и предгорных шлейфов склонов гор и третья - лесная (таежная) по окраинному обрамлению ЕК.

Бассейновый уровень (макроуровень). Масштаб 1:200000. Разнообразие факторов почвообразования при широком распространении сезонной и многолетней мерзлоты обусловливает большую неоднородность и кольцевую зональность почвенного покрова ЕК (рис. 1).

Рис. 1. Пространственная организация почвенного покрова ЕК

Катенный уровень (мезоуровень). Масштаб 1:25000. Влияние рельефа как важнейшего фактора организации топоэкологической неоднородности почвенного покрова,почвенных

свойств и режимных показателей изучалось на полигонах-трансектах (ПТ), где преобладали мерзлотные почвы (рис. 2.).

Рельеф создает контрасты в экологических условиях, а именно локальную аридность и гу-

мидность. Разнообразие почв зависит от рельефа, литологии и типа растительности. На крутых щебнистых склонах южной экспозиции формируются маломощные щебнистые легко-и среднесуглинистые почвы черноземного типа под степными сообществами. Первые отличаются высокой скелетностью и легким гранулометрическим составом материнской породы.

почвы • • •• 1. АТ - аллюв. темногумус. мерзл. Ч///{ 2. ЧК - черноземы криптог. мерзл. ТГ 3. Д  дерновые мерзлотные 4. ЧП - черноземы пропит.с/мерзл. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ / с ; У Ю ; 1 | 1 1 Гран- состав сп- супесь; лс- легкий сугли-

1 -вострецово-полевициевые сообщества 2-типчаковые сообщества 3-березово-лиственничный лес 4-5-житняково-вострецовые сообщества 6-кобрезиево-типчаковые сообщества 7*типчаково-полынные сообщества 1250 с- Средний суглинок

1150 Г! і  1  1 1 1 1 і \ і

1050 -

950

В А

т/ииииишул

Грансостав пород сп-лс лс | с сп-лс сп-лс

Крутизна <1 1-3 1 <] 5-8 <1

Растительность 1 2 з 1 4 I 5 6 7

Почвы АТ ЧК 1_ Д ЧП ЧК

Свойства почв 1 1

pH вод- ный АЦАУ 7,6 7,7 6,3 6,8 6,6 6,9 7,0

В, Ж 7,9 8,6 5,8 6,5 6,7 7,1 7,3

Вса,В1гї 9,2 8,7 6,5 6,1 6,4 8,2 9Д

С,% Аи, АУ 6,9 8,8 8,1 6,3 3,4 3,4 5,4

В, АЕЬ 2,3 1,2 3,4 2,1 V 2,0 1,7

Вса,ВІгї 0,6 1,1 1,4 0,7 1,5 и 0,9

Гран- сос- тав Аи, АУ 38,5 38,7 33,2 26,7 25,3 24,1 27,5

В, АЕЬ 43,2 31,5 30,3 38,1 25,4 33,2 40,3

Вса, Вігі 53,6 61,8 42,6 31,0 32,5 40,6 54,6

ЕКО Аи, АУ 32,4 42,3 22,9 20,9 22,7 16,5 21,6

В,АЕЬ 36,6 19,7 20,6 25,3 19,8 24,3 16,8

Вса, Вігі 24,5 18,2 27,8 21,2 30,6 25,2 12,3

Запас влаги при НВ, мм. Степень влагоемкости Г 238/ средняя-высокая 387/ очень высокая 304/ очень высокая 190/ низкая- средняя 186/ низкая- средняя 163/ низкая 172/ сред- няя

Теплосодержание, МДж/ м2. Степень теплоаккумуляции 10/ очень слабая 20/ слабая- средняя 15/ слабая 18/ слабая 18/ слабая 40/ высо- кая 23/ сред- няя

Рис. 2. Пространственная организация, литолого-геоморфологическая, топоэкологическая, химикоаналитическая и водно-тепловая характеристика почвенно-растительного покрова ПТ «Улхаса» ЕК

На крутых склонах южных экспозиций под сосново-лиственничными лесами формируются дерново-подзолы на щебнистых эллювиальных и элювиально-делювиальных отложениях. Аккумулятивные части склонов представлены почвами аллювиального типа разной степени криоморфизма.

Микрокатенный уровень (микроуровень). Масштаб 1:2000. В пойменных ландшафтах ЕК и на местах высохших озер встречаются комплексности и пятнистости почвенного покрова, механизмы образования которых аналогичны процессам аласообразования в Якутии [2].

ПТ “Хаймисан” расположен в центральной степной части ЕК и представляет сопряженный ряд почв от берега до днища высохшего озера (перепад высоты от 0,8 до 1,0 м), где наблюдает-

ся кольцевая микрозональность (рис. 3.). Внешнее кольцо вокруг озера формируют черноземы криптоглееватые разной степени засоленности и гранулометрического состава под манниково-мятликовой и злаково-осоковой разнотравной ассоциациями. Следующее кольцо образуют аллювиальные темногумусовые разного гранулометрического состава под злаково-разнотравными и злаково-осоково луговыми ассоциациями. Ядро занимают наиболее влажные луговоболотные камышовые сообщества на аллювиальных перегнойно-глеевых почвах. Процессы криогенеза усиливаются к центру микрокатены, которые проявляются в виде криотурбаций морфонов ржавого цвета и признаков оглеения горизонтов.

Почвы с ю У У У У У У .пг'"

1. ЧК лс - черноземы криптоглеева-тые мерзлотные легкосуглинистые ш У/у/ь п/лу /у /»сггСл/

щ 2. ЧК сп — черноземы криптоглеева-тые мерзлотные супесчаные /у / о -х!1 У А

ООО СОВ ОО о 3. АТ сп - аллювиальные темногумусовые мерзлотные супесчаные У/, г 1/т У у/ / /

О О 0 О о О п о о 4. АТ п - аллювиальные темногумусовые мерзлотные песчаные А Л° У X УХ ° 1 ° о/ Л/Дсп4,—^/ СП /л с/У /7/а

5. АПГ сп - аллювиальные перегно-но-глеевые мерзлотные супесчаные Д//у о

СП

Растительность АФубОтУ//

1-манниково-мятликовая ассоциация; 2-злаково-осоковая ассоциация; 3-злаково-разнотравная ассоциация; 4-злаково-осоковая луговая ассоциация; 5-камышовые сообщества

950 949

948 1 і I  1 1“ 1 і ! і і ! : ! і

В А

Грансостав пород п

Крутизна < 1 3-5 < 1

Растительность 1 2 3 I 4 5

Почвы ЧК АТ АПГ

Свойства почв

pH вод- ный Аи, АУ 7Л 7,9 8,5 7,8 7,1

В, АЕЬ 7,6 8,0 8,6 8,5 8,0

Вса, Вігї 7,9 8,1 8,7 8,8 8,6

С,% Аи, АУ 5,9 5,5 6,8 6,9 13,3

В, АЕЬ 2,0 2,5 1,7 1,5 1,6

Вса, ВІ^ 0,9 0,9 0,5 0,4 ІД

Гран- сос- тав Аи, АУ 23,4 16,8 14,8 9,8 8,7

В, АЕЬ 18,6 14,3 13,6 7,9 7,6

Вса, ВЬґ 15,5 12,8 10,9 7,5 5,8

ЕКО Аи, АУ 20.3 24,7 21,5 28,1 45,7

В, АЕЬ 16,3 14,8 8,9 21,2 21,6

Вса, ВЬґ 13,4 12,3 4,6 12,3 12,9

Запас влаги при НВ, мм. 302/ высокая 315/ высокая 323/ высокая 332/ высокая 345 / очень высокая

Теплосодержание, МДж/ м2. 23/ средняя 24/ средняя 13/ слабая 11 / слабая 6/очень слабая

Рис. 3. Пространственная организация, литолого-геоморфологическая, топоэкологическая, химикоаналитическая и водно-тепловая характеристика почвенно-растительного покрова ПТ «Хаймисан» ЕК

Нанокатенный уровень (наноуровень). Масштаб 1:100.В мерзлотных областях в почвенном покрове на близких расстояниях возникают контрастные гидротермические условия, связанные с образованием педокриогенных структур и возникновением тесного гидротермического сопряжения почв с мерзлотой [3].

Абсолютная разность во влажности внутри-трещинных почв и почв основной части педок-риогенного комплекса (блока полигона) достигает 10-15%, а по температуре - около 5 °С. Явление морозобойного растрескивания почв приводит к повышению неупорядоченности строения почв как по горизонтали, так и по вертикали. В природе это проявляется в анизотропности свойств почв и пространственной микронеоднородности.

Таким образом, анализ пространственной организации почвенного покрова на разных иерархических уровнях свидетельствует о том, что:

1) на макроуровне (бассейновом) основную роль в формировании почвенного покрова играют климат и макрорельеф (котловина), где четко проявляется кольцевая зональность. Центром кольца являются система озер и приозерные криоаридные степные ландшафты, где формируются мерзлотные черноземы криптоглеева-

тые, солонцы и солончаки, а также сезонномерзлотные черноземы пропиточные и дерновые альфегумусовые под сосновыми лесами, занимающие наиболее теплые позиции ЕК. Вокруг них образуют кольцо мерзлотные темногумусовые и дерновые почвы пологих склонов под березово-лиственничными лесами. Замыкают

кольцо сочетания мерзлотных дерново-подзолов и подбуров, занимающие бортовое обрамление ЕК под сосново-лиственничными и лиственничными лесами;

2) на мезоуровне (катенном) в формировании структуры почвенного покрова мезокомбинаций доминирующую роль играют показатели рельефа (экспозиция, крутизна и положение в рельефе - фация) и соответственно гранулометрический состав почвообразующих пород;

3) на микрокатенном уровне в распределении почвенных комбинаций существенная роль принадлежит гранулометрии почвообразующих пород и мерзлоте как субфактору климата. Здесь центром-ядром «вложенной» микрокольцевой зональности являются почвы гидроморфного ряда, т. е. аллювиальные перегнойно-глеевые мерзлотные. Вокруг них формируются полугид-роморфные и автономные почвы;

4) на уровне нанорельефа явления морозо-бойного растрескования почв приводят к повышению неупорядоченности строения почв как по горизонтали, так и по вертикали. В природе это проявляется в анизотропности свойств почв и их пространственной микронеоднородности.

Литература

1. Волобуев В.Р. Экология почв (очерки). — Баку: Изд-во АН Аз. ССР, 1963. — 260 с.

2. Десяткин Р.В. Почвы аласов Лено-Амгинского междуречья. — Якутск: Изд-во ЯФ АН СССР, 1984. — 168 с.

3. Куликов А.И. Криогенные трещины как фактор анизотропности почвы // Почвоведение. — 1995. № 4. — С.415-419.

Бадмаев Нимажап Баяржапович, доктор биологических наук, и.о. профессора кафедры землепользования и земельного кадастра Бурятского государственного университета, 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, тел. 89148304154, e-mail: nima b@mail.ru,

Нимаева Оюна Дашиевна, аспирант Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Нанзатов Тимур Зоригтоевич, аспирант Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Шахматов Михаил Юрьевич, аспирант Бурятского государственного университета, 670000, г. Улан-Улэ, ул. Смолина,

24а

Badmaev Nimazhap Bayarzhapovich, doctor of biology, professor, department of land use and land cadastre, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a, tel. 89148304154.

Nimaeva Oyuna Dashievna, postgraduate student, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str., 6

Nanzatov Timur Zorigtoyevich, postgraduate student, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanov str., 6

ShakhmatovMikhail Yurievich, postgraduate student, department of land use and land cadastre, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a

УДК 581.051(571.54) Е.Э. Валова, Ю.Б. Цыбенов

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ г. УЛАН-УДЭ

В настоящее время в биосферу поступает свыше 500 тыс. разновидностей химических веществ—продуктов техногенеза, большая часть которых накапливается в почве. Среди загрязнителей значительное место занимают тяжелые металлы (ТМ). Экологическая обстановка распределения ТМ на городской территории представлена аналитическими данными на участках наблюдений из почвенных и растительных образцов, в которых определялись свинец, кадмий, цинк и медь.

Ключевые слова: техногенез, тяжелые металлы, аккумуляция, поллютанты, биоиндикаторы, свинец, кадмий, цинк, медь.

E.E. Valova, Yu.B. Tsybenov HEAVY METALS IN SOIL AND VEGETALION OF ULAN-UDE

Now in biosphere comes more than 500,000 varieties of chemical products technogenesis, most of which accumulate in the soil. Among pollutants the important place is occupied with heavy metals. Ecological conditions of heavy metal distribution on urban territory are presented by the analytical data on plots of observations of soil and plant samples, which were determined by lead, cadmium, zinc and copper.

Keywords: technogenesis, heavy metals, accumulation, pollutants, bioindicators, lead, cadmium, zinc, copper.

Возрастающая деградация окружающей природной среды густонаселенных и промышленно освоенных районов России начинает приобретать необратимый характер. Во многих городах России экологическая ситуация близка к критической, особенно сильное техногенное воздействие на природную среду и население выявлено в крупных промышленных городах [1]. Одной из основных концепций экологического исследования городов является эколого-геохимичес-кая, развивающаяся на основе теории геоэколо-

гии и геохимии окружающей среды. Эта концепция базируется на анализе депонирующих (аккумулирующих) сред - снега, почв, вод, донных осадков и живых организмов, химический состав которых отражает длительное загрязнение и происходящую под его влиянием трансформацию городских ландшафтов [2].

Почвенный покров города - это своеобразный биогеохимический барьер. Техногенные продукты выпадают на городские ландшафты, накапливаясь в верхних горизонтах почв, изме-