Методы
окологмгескмх
исследований
ГУМУС И СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПТК ЛАНДШАФТОВ ГРУЗИИ
Д. А. Николаишвили, Т. П. Гордезиани, Р. В. Маглакелидзе
Тбилисский государственный университет
На основе полевых и литературных данных определены количества и запасы гумуса в метровом слое почвы по каждому типу вертикальной структуры ПТК и по ландшафтным родам Грузии, что позволило довольно точно определить ресурсы гумуса по ландшафтным единицам и выявить их некоторые пространственные особенности.
On the grounds of field and literary data the amount and reserves of humus in the metre layer of the soil were fixed in every type of vertical structure of NTC and in landscape genera of Georgia. It gaves a chance to fix quite exactly the resources of humus at the units of landscape and to elucidate several spatial peculiarities.
Гумус — один из значительных компонентов почвы, определяющий её плодородие, а также протекание водных, воздушных, тепловых и биохимических процессов. От гумуса во многом зависит продуктивность сельскохозяйственных культур и в целом растительности. В процессе минерализации из гумуса образуется большое количество зольных элементов и азота, необходимых питательных источников для растений, а также углекислый газ, значительно повышающий растворимость слаборастворимых веществ. Гумус улучшает физические и химические свойства почв — повышает аэрацию, водо- и воз-духопроводимость почвы, а также активизирует микробиологические процессы. Гумус участвует в биологическом круговороте и играет существенную роль в процессах, происходящих в природе. Гумус является результатом многих физико-географических процессов, интенсивность и протекание которых зависит от характера динамики состояния природно-тер-риториальных комплексов (ПТК). Именно этому вопросу и посвящается данная работа.
Целью исследований явилась привязка почвенных данных, в частности гумуса, к ландшафтным единицам и выявление зависимости между количеством гумуса и состоянием ПТК. Особый интерес представляет выявление ландшафтов с большим накоплением гумуса и установление продолжительности тех состояний ПТК, во время которых происходит увеличение или уменьшение количества гумуса.
Спецификой данной работы является то, что здесь анализируется не только количество гумуса, отражающее среднее значение этого показателя на единицу территории (в т/га), но и запас гумуса, выражающий реальные величины на занимаемой площади ландшафта (в тонах).
Нами были использованы как почвенные, так и ландшафтные данные, имеющиеся в научной литературе. Для анализа почв воспользовались полевыми почвенными материалами в разных частях Грузии [1, 2, 3, 4, 5] и Почвенной картой Грузии [6]. В качестве ландшафтной основы была использована Ландшафтная карта Грузии, где показаны основные типы вертикальных структур природно-территориальных комплексов (ПТК) в 90-тые годы XX столетия [7]. Использование этих карт, составленных в одном и том же масштабе (1:500 000), позволило довольно точно увязать почвенные данные с ландшафтными единицами. Были также использованы многолетние (1980— 2005 гг.) результаты работ, проведённые с помощью аэрокосмических методов Тбилисским государственным университетом, а также многолетние данные гидрометеослужбы Грузии.
Для определения количества гумуса в ландшафте необходимо сначала рассчитать количество педомассы, а затем количество и запас гумуса. Опираясь на полевые данные, было определено количество педомассы в метровом слое и горизонтах А и Б почв по каждой вертикальной структуре ПТК и по ландшафтным родам. Такие данные не существуют для всех ландшафтных единиц и поэтому было принято одно допущение — для похожих типов вертикальных структур было установлено количество педомассы методом экстраполяции. После этого определение количества гумуса в процентах по типам вертикальных структур ПТК разных ландшафтных родов не представляло трудности. Использование данного подхода позволило довольно точно определить ресурсы гумуса по ландшафтным единицам и выявить их некоторые пространственные особенности.
Работа проводилась в несколько этапов.
В частности, по каждому типу вертикальной структуры и рода ландшафтов были:
— определены почвенные подтипы;
— рассчитаны количества гумуса в процентах (в метровом слое почвы);
— рассчитаны количества гумуса в т/га и запас гумуса в тоннах по классам, подклассам, типам ландшафтов и в целом по Грузии;
— изучена динамика суточных состояний подземной части ПТК по ландшафтам Грузии.
С ландшафтно-геофизической точки зрения большое значение имеет определение количества педомасс, т. к. по этому показателю можно объяснить многие происходящие процессы. Педомасса — это органо-минеральные смеси, почвенный мелкозём вместе с гумусом, а почва кроме педомассы состоит из гидромассы (почвенная влага), литомассы (обломки горных пород), аэромассы (почвенный воздух), фитомассы (корни растений), зоомассы (почвенные животные), морт-массы (мертвые органические вещества) [8]. Таким образом, мелкозём и педомас-сы не синонимы. Следует отметить, что одним из ландшафтно-геофизических свойств педомассы считается содержание и характер гумуса [9]. По этой методике гумус определяется на основе физиономических признаков, в частности по окраске почвенного профиля и мощности гумусового горизонта. В связи с этим выделялись три категории почв: высокогумусовые, среднегумусовые и малогумусовые. Однако приведённая классификация считается не вполне достаточной для оценки ресурсного потенциала ландшафта, тем более, что классификация педо-массы, главным образом, основывается на их роли в функционировании ПТК. В этой роли, кроме морфологических свойств педомассы, подразумевается и количество, и «качество» гумуса [8].
Определение количества гумуса по ландшафтам Кавказа впервые было осуществлено Н. Л. Беручашвили [10]. В данной работе количество педомассы рассчитано на основе доминантных типов вертикальной структуры ПТК для некоторых ландшафтов Грузии (72 ландшафтные единицы). Определение количества, а также запаса гумуса было определено по всем типам вертикальных структур ПТК, отражённых на Ландшафтной карте Грузии. Это составляет более 700 объектов. Зная количество педомассы (в т/га) и процент содержания в них гумуса, легко определить количество гумуса (в т/га). Также
легко рассчитать запас гумуса (в тонах) на основе количества гумуса (в т/га) и площади ландшафтных единиц.
Теоретически процедура этих расчётов довольно проста, но практически работа крайне трудоёмка, требует обработки большого количества материала. Для обработки литературных и полевых данных были использованы электронная таблица Excel и геоинформационная система MapInfo.
Количество гумуса зависит от накопления растительных остатков и интенсивности их разложения. И то и другое зависит от многих физико-географических факторов: условия увлажнения и температуры, экспозиции и крутизны склонов, характера и типа вертикальной структуры ПТК, степени антропогенной трансформации ландшафтов и т. д. Кроме этих факторов, на интенсивность процессов, в том числе разложения растительных остатков и гумификации существенную роль играет и продолжительность состояния стексового слоя 1, так называемых педостексов. Мы постарались найти ту связь, которая существует между накоплением гумуса и педостексами ландшафтов Грузии.
Среднее количество гумуса в метровом слое в ландшафтах Грузии составляет 238 т/га, хотя этот показатель варьируется довольно в больших пределах. Наибольшее количество гумуса накапливается на высоких вулканических плато со степной растительностью, в верхнегорно-лесных и субальпийских ландшафтах (рис. 1). Это обусловлено, в первую очередь, сравнительно суровыми климатическими условиями, затормаживающими процессы разложения органических остатков, и развитием травянистого покрова, способствующим накоплению остатков корней почти по всему профилю почвы. Кроме того, распространение высокотравья в субальпийских и верхнегорных ландшафтах создаёт условия накопления большого количества мортмассы как в надземной, так и в подземной части вертикального профиля ПТК. Количество мортмасс в этих ландшафтах составляет в среднем 5—10 т/га. Большая продолжительность криотермальных и нивальных педостексов в этих ландшафтах способ-
ландшафты
альпийские \ 197
субальпийские р ] 300
высокие плато | | 363
верхнегорные | | 347
среднегорные | | 220
нижнегорные | | 265
низкогорные 164
равнинные | | 150
0 100 200 300 400
количество гумуса, т/га
Рис. 1. Количество гумуса по ландшафтам Грузии
ствует накоплению большого количества гумуса. На высоких плато со степной растительностью большое количество гумуса объясняется также сравнительно сухими климатическими условиями, в частности продолжительностью аридных педостек-сов, когда интенсивно происходит переход зелёной фракции в ветошь и накопление растительных осадков, а процессы их разложения заторможены.
В нижнегорных и среднегорных ландшафтах Грузии отмечается сравнительно одинаковое количество гумуса (165 и 220 т/га). Однако в среднегорьях этот показатель несколько меньше, чем в ниж-негорьях. В нижнегорных лесных ландшафтах Восточной Грузии, где господствуют коричневые типичные, выщелоченые и карбонатные почвы, количество гумуса меньше (в среднем 120—130 т/га), чем в лесных бурых почвах среднегорно-лесных ландшафтов (170—190 т/га). Но в ниж-негорно-лесных ландшафтах Западной Грузии, где господствуют желто-бурые почвы, количество гумуса довольно высокое и составляет в среднем 220— 350 т/га, в то время, как в среднегорно-лесных ландшафтах этот показатель составляет в среднем всего 200—250 т/га.
В нижнегорно-лесных ландшафтах из-за меньшей крутизны склонов эллювиаль-но-аккумулятивные режимы миграции веществ преобладают над трансэллювиаль-ными. В результате этого эрозионные процессы и смыв плодородного слоя почвы должны быть меньше выражены. Но из-за более интенсивной антропогенной
1 Под педостексом понимается подземная часть ПТК, в пределах которой входят горизонты, активно участвующие в фунционировании комплекса. Нижняя граница стексового слоя
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.