224_p2490-01_D1_987

УДК 631.48(571.53) ББК 40.3(2Р-4Ир)

К59

Печатается по решению учебно-методической комиссии биолого-почвенного факультета ИГУ

Издание выходит в рамках Программы стратегического развития ФГБОУ ВПО «ИГУ»

на 2012–2016 гг., проект Р111–04–001

Рецензенты:

д-р биол. наук, проф. Б. Н. Огарков канд. геогр. наук, ст. науч. сотр. И. А. Белозерцева

Козлова А. А.

К59 Экологические факторы почвообразования Южного Предбайкалья : монография / А. А. Козлова, А. П. Макарова. – Иркутск : Изд-во Иркут. ун-та, 2012. – 163 с.

ISBN 978-5-9624-0648-0

Приводится описание экологических факторов почвообразования Южного Предбайкалья. Среди абиотических факторов ведущая роль отводится рельефу, как основному перераспределителю тепла и влаги, и, в частности, микрорельефу, имеющему палеокриогенное происхождение. Показано их влияние на морфологию, генезис, функционирование почв Южного Предбайкалья дифференциацию их свойств и режимов, сложность почвенного покрова, усиливающуюся при освоении. Подробно рассматривается действие биотических факторов на почвообразование, которое проявилось в различии качества и количества поступающих растительных остатков, степени их разложения, темпах гумификации и минерализации органического вещества. Исследования микробных комплексов в исследуемых почвах позволило установить количественно-качественный состав микробоценозов. Выявлены темпы биологической активности и целлюлозоразрушающей способности почв, их фитотоксичность. В работе высвечена огромная роль антропогенных факторов на почвообразование и почвенный покров, наиболее значимым из которых является агрогенное воздействие, влекущее кардинальное изменение свойств и режимов почв.

Представленная в книге информация будет востребована студентами специальностей: Почвоведение, Микробиология, Экология, Биология, а также направлений бакалавриата и магистратуры при самостоятельной подготовке к курсам «География почв», «Экология почв», «Биология почв», «Оптимизация плодородия почвы», «Агроэкология», «Антропогенно-преобразованные почвы» и др. Приведенные в монографии результаты многолетних исследований могут служить теоретической основой для рационализации использования и сохранения земельных ресурсов региона и представляют интерес для специалистов в области почвоведения, микробиологии, географии, экологии и земледелия.

2

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Вэкологии под экологическими факторами понимается любой элемент или условие среды, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями или адаптациями. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов. Все многообразие экологических факторов подразделяют на три группы: абиотические – компоненты неживой природы (климатические, геологические, эдафические или почвенные, гидрологические), биотические – факторы живой природы и антропогенные – факторы человеческой деятельности.

Вданной монографии объектом исследования является почва, которая представляет собой неотъемлемую и важную составную часть биогеоценоза. Это биокосное образование, является продуктом взаимодействия биотической и абиотической среды. Как компонент биогеоценоза она находится в динамическом равновесии с другими его компонентами. Биогеоценоз, а именно растения и микробиота, рассматриваемые в данном исследовании, также представляет собой динамическую систему, непрерывно изменяющуюся во времени и пространстве. Однако из всех компонентов биогеоценоза почва – одна из наиболее консервативных составных частей. Она играет буферную роль в биогеоценозе, ослабляя воздействие на него внешних факторов, служит своеобразным экраном, фильтром, изменяющим состав проходящих через нее потоков вещества. Часть веществ, необходимых для жизнедеятельности растительности, микроорганизмов и других живых существ в почве задерживается, часть фильтруется через почвенную толщу и рыхлые породы и сбрасывается в гидрологическую сеть [Добровольский, 2005].

Впроцессе биологического круговорота растения потребляют из почвы необходимые элементы питания и накапливают их в биомассе. При отмирании растительности элементы возвращаются в почву, но уже в форме других соединений. В почве постоянно протекают процессы выветривания минералов, разложение и синтез органических соединений, передвижение влаги с растворенными в ней соединениями. В различных ландшафтах этот процесс идет поразному, так как формирование почв происходит при совокупном действии факторов почвообразования – горных пород, климата, рельефа, палеогеографических условий (времени), относящихся к абиотическим факторам, а также растительности и микроорганизмов, являющихся биотическими факторами. Огромную роль на преобразование почв и почвенного покрова при их освоении оказывают

5

антропогенные факторы, наиболее значимым из которых является агрогенное воздействие.

Территория Южного Предбайкалья отличается от многих других регионов большой пестротой природно-климатических условий [Кузьмин, 1988]. Здесь проходит граница двух крупных тектонических структур – Сибирской платформы и ее складчатого обрамления. Здесь на ограниченной площади можно встретить различные ландшафты от таежных, на многолетней мерзлоте, до сухостепных. Этому благоприятствует расчлененный рельеф и локальные климатические особенности (влияние сибирского антициклона, значительное распространение многолетней мерзлоты, недостаточная теплообеспеченность).

Своеобразие палеогеографической обстановки на юге Предбайкалья в виде палеокриогенеза привело к формированию бугристо-западинного микрорельефа, который способствует дифференциации процессов почвообразования на буграх и в западинах, что приводит к формированию комплексного почвенного покрова, различиям в функционировании почв и биогеоценозов, усиливающиеся при освоении. На исследуемой территории находится большинство сельскохозяйственно освоенных земель, многие из которых расположены в зоне распространения палеокриогенных форм микрорельефа [Кузьмин, 1986].

В работе проведен анализ действия экологических факторов на почвы южной части Предбайкалья – наиболее благоприятной по природным условиям для проживания и хозяйственной деятельности населения.

6

Глава 1 АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

Абиотические факторы – компоненты неживой природы.

Кним относят:

–климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.);

–геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.);

–эдафические или почвенные;

–гидрологические (вода, течение, соленость, давление) [Чернова, Былова, 2004].

В данной главе будут рассмотрены те абиотические факторы почвообразования, которые составляют основу факторной экологии или собственно экологии почв [Добровольский, Никитин, 2006].

1.1. ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ И РЕЛЬЕФ

Южное Предбайкалье – уникальный регион Евразии, находится в глубине Евроазиатского континента на юге Восточной Сибири. Исследуемая территория расположена в пределах юго-восточной части Среднесибирского плоскогорья (Иркутского амфитеатра). Она ограничена координатами 52–54° с. ш., 102–105° в. д. Район исследования с юго-запада ограничен предгорьями Восточного Саяна, с юго-востока – Онотской возвышенностью и включает южную часть Иркутско-Черемховской равнины и Предбайкальской впадины, представляющих собой краевые прогибы Сибирской платформы [Атлас Иркутской области, 1962; Атлас Забайкалья, 1967].

Ведущая роль в формировании ландшафтных комплексов и почв на данной территории принадлежит рельефу. Рельеф, как перераспределитель солнечной энергии, влаги и растворимых веществ, обуславливает основные природные закономерности рассматриваемого региона [Кузьмин, 1988].

В системе физико-географического районирования Сибири [Физико-географическое районирование, 1968] территория Предбайкалья относится к физико-географической стране, определяемой как Средняя Сибирь. Согласно ландшафтному районированию юга Восточной Сибири [Михеев, Ряшин, 1977], территория Южного

7

Предбайкалья относится к Южносибирской физико-географической области, которая охватывает горные системы Восточного Саяна и Иркутско-Черемховскую равнину. Последнюю, являющуюся нижней ступенью поясности гор, иногда причисляют к соответствующей горной области [Сочава, 1963; Михеев, Ряшин, 1977], что определяет особенности состава, структуры и развития здесь биоты и ландшафтов.

По мнению В. С. Михеева и Т. И. Коноваловой [1998], региональный классификационный диапазон охватывает геосистемы, присущие разным субконтинентам Азии, отражает их взаимопроникновение и является уникальным ландшафтно-ситуационным примером сибирской природы в пределах Северной Азии.

Иркутско-Черемховская равнина характеризуется холмистоувалистым рельефом с высотой междуречий 500–650 м, слабо расчлененным неглубокими долинами. Для южной части Предбайкальской впадины характерны синклинальные равнины древних речных долин, чередующиеся со слабо выпуклыми междуречьями, достигающими высоты 700 м. Они вытянуты в северо-восточном направлении параллельно краю горной страны [Атлас Иркутской области, 1962]. Террасы и склоны речных долин характеризуются трещиннополигональным и бугристо-западинным микрорельефом, обусловленным мерзлотными дислокациями, определяющих формирование комплексного почвенного покрова и неоднородность почв по агропроизводственным показателям [Кузьмин, 1988].

1.2. ПОЧВООБРАЗУЮЩИЕ ПОРОДЫ

Со сложным геологическим строением региона, разновозрастностью отложений, различной интенсивностью гипергенеза связано большое разнообразие почвообразующих пород по минералогическому, химическому и гранулометрическому составу. Это служит одним из факторов дифференциации почвенного покрова и характера почвообразования. Иркутско-Черемховская равнина и южная часть Предбайкальской впадины выполнены юрскими отложениями, представленными песчаниками, алевролитами, аргиллитами, конгломератами, углистыми сланцами с прослойками углей. Юрские породы сравнительно легко разрушаются, что придает мягкие очертания рельефу, обусловливает формирование широких речных долин. Чередование песчаников с аргиллитами и алевролитами, наличие нескольких горизонтов подземных вод при необходимой крутизне ведут к образованию оползней, проявлению выходов источников по бортам долин. Широкой полосой к юрским отложениям с юго-

8

запада и юго-востока и севера прилегают нижне- и верхнекембрийские породы, представленные песчаниками, известняками, доломитами, доломитизированными известняками, что обуславливает проявление карста и формирование дерново-карбонатных почв [Иркутская область…, 1993].

Рыхлые отложения на Иркутско-Черемховской равнине, являющиеся почвообразующими породами, различаются по генезису, составу и свойствам. На междуречных пространствах они генетически связаны с коренными юрскими породами (песчаниками, алевролитами и конгломератами). В речных долинах и древних озерных террасах сформировались четвертичные отложения, представленными песками, галечниками, глинами, суглинками, являющимися почвообразующими породами. Лессовидные суглинки в качестве почвообразующих пород распространены на юге Предбайкальской впадины. По отношению к почвообразованию рыхлые отложения равнин В. А. Кузьминым [1980] сгруппированы согласно карте «Почвообразующие породы Предбайкалья» в зависимости от гранулометрического состава (суглинисто-глинистые и песчаные), наличия карбонатов (карбонатные и бескарбонатные) и завалуненности.

Для процессов почвообразования важен вещественный состав почвообразующих пород. Выявлена генетическая связь состава их первичных минералов с составом коренных пород. Для большинства из них характерна относительная обогащенность полевыми шпатами [Макеев, 1959; Надеждин, 1961]. Выявлено разнообразие минерального состава поверхностных отложений, что связано с неоднородностью фациальной обстановки их формирования. Т. Г. Рященко [1984] в составе лессовых пород юга Иркутского амфитеатра выделяет ряд минеральных ассоциаций с преобладанием гидрослюд, значительным участием хлорита и меньшим каолинита.

Различие минералогического состава отложений проявляется в их химизме. Карбонатно-силикатные и лессовые породы богаты СаО и бедны SiO2, в них велико содержание других оксидов (MgO, MnO). Песчаные кварцевые породы отличаются от полимиктовых того же гранулометрического состава высоким содержанием кремнезема и низким содержанием остальных оксидов. Эти различия весьма существенно отражаются на почвообразовании и плодородии. Химический состав полимиктовых песков сходен с составом суглинистоглинистых отложений, что может служить показателем устойчивости к выветриванию, свидетельством прочности кристаллохимических связей.

9