ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 5, с. 581-587
ФИЗИКА ПОЧВ
УДК 641.4
ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЧИВОСТИ СПЕКТРАЛЬНОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ГОРНЫХ ПОЧВ СИХОТЭ-АЛИНЯ
© 2004 г. Н. А. Михайлова1, В. С. Аржанова2, С. А. Аполлонова1
1Биолого-почвенный институт ДВО РАН, 690022, Владивосток, пр. 100-летия Владивостока, 159 2Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, 690041, Владивосток, ул. Радио, 7
Поступила в редакцию 17.09.2003 г.
Установлены закономерности изменчивости количественных показателей отражательной способности почв горно-лесных, горно-луговых, горно-тундровых абсолютных высот 500-1850 м над уровнем моря). Среди иллювиально-гумусовых подбуров выделено две подгруппы: с высокими и низкими величинами интегрального отражения. Различия в светоотражении проявляются в основном в иллювиальных и нижележащих горизонтах.
По спектральной отражательной способности почвенного покрова юга Дальнего Востока накоплены значительные материалы, но в основном они посвящены оптическим свойствам почв равнинных, освоенных территорий региона [1416]. Вместе с тем горный рельеф обусловливает формирование почв геосистем высотной поясности, характер функционирования которых существенно отличается от равнинных [6, 8, 10]. В рамках данной работы выполнены исследования по светопреобразующей функции почв, развивающихся в условиях массива г. Облачная горной системы Сихотэ-Алинь. Получение информации по светорассеивающим свойствам горных почв предполагало: установление особенностей электронных спектров отражения исследуемых почв; определение закономерностей изменчивости отражательной способности почв в пределах исследуемого горного массива; оценку связей показателей светоотражения почв с их вещественным составом.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Своеобразие природных условий и ландшаф-тообразующих факторов рассматриваемого региона связано с географическим положением (зона муссонного климата умеренных широт), горным рельефом (абсолютные высоты хребта Сихотэ-Алинь достигают 2000 м над ур. м.) и палеогеографическими условиями развития. Комплексные исследования [1] выполнены на уровне почвенно-геохимической макрокатены (Южный Сихотэ-Алинь, массив г. Облачная, диапазон абсолютных высот 200-1850 м над ур. м.). В ее пределах наиболее полно представлены основные типы геосистем высотной поясности горной страны Сихотэ-Алинь; низкогорный пояс широколиственных и кедрово-широколиственных лесов (до
600-750 м над ур. м.); среднегорный пояс кедрово-елово-пихтовых лесов (до 900-1000 м над ур. м.); пояс средне- и высокогорных елово-пихтовых лесов (до 1500-1550 м над ур. м.; верхняя граница леса); подгольцовый и гольцовый пояса, до предельных высот 1700-1850 м над ур. м., представленные сочетаниями формаций темнохвойного редколесья, каменной березы, стелющихся лесов кедрового стланика, а также горно-луговыми альпинотип-ными и горно-тундровыми мохово- и вересково-лишайниковыми формациями.
Общее Л1-Ре-гумусовое направление почвообразования в горных геосистемах Сихотэ-Алиня обусловило формирование основных типов почв ЛЬБе-гумусового ряда - от морфологически нео-подзоленных или слабооподзоленных буроземов в неморальных суббореальных лесах до буро-таежных иллювиально-гумусовых разностей и Л1-Бе-гумусовых подбуров с разной степенью опод-золенности в средне- и высокогорных бореаль-ных формациях, а также горно-луговых и горнотундровых почв в верхних поясах гор. Почвенные разрезы заложены в автономных позициях основных биогеоценотических формаций высотного ряда, полевые работы и отбор проб проводился по общепринятым методам полевых исследований.
Спектральная отражательная способность определена для образцов почв, формирующихся на высотах 600-1850 м над ур. м.: буроземов иллювиально-гумусовых, буро-таежных, иллювиально-гумусовых, иллювиально-гумусовых подбуров, горно-луговых, горно-тундровых. Спектрофото-метрический анализ выполнен по электронным спектрам отражения. Подготовка образцов к измерениям, запись и расшифровка спектров осуществлялись по разработанным в почвоведении методикам [13]. При обработке спектрофотомет-рических материалов использованы как показатели, имеющие определенный физический смысл
р, %
40302010
01-
400
А, % 3h
A
- -2 ■1
500
600
700
0 400
Б \2
У\ хг
500
600
700 Хнм
Рис. 1. Спектральная (А) и дифференциальная (Б) характеристики гумусовых горизонтов бурозема горного (1, 600 м над ур. м.) и равнинного (2, гор. А пах).
(Ръ RBc, ^прок), так и формализованные величины (Rp, Rrp), позволяющие получать общее представление об отражательной способности почвенного профиля в целом и группы почв определенной таксономической принадлежности.
1. Спектральные коэффициенты отражения, рх (в тексте статьи используется р без индекса X), а также степень их изменчивости с возрастанием длины волны спектра, Ар = р740 - р420 (подъем спектральной характеристики).
2. Интегральное отражение отдельных горизонтов - почв, R: RB0 - воздушно-сухих, ^прок - прокаленных образцов (600°C).
3. Среднепрофильное интегральное отражение, R^ - среднее значение интегрального отражения всех горизонтов профиля, а также среднестатистическое значение интегрального отражения по классификационной группе почв, Rjp.
4. Изменение интегрального отражения AR = = Rn^ - RBc а также его степень изменчивости R^/Rn^ после прокаливания.
Для оценки связей вещественного состава почв с их спектральной отражательной способностью определено содержание органического углерода по Тюрину, Сорг (далее в тексте используется С без индекса) и железа: Fe1 - валовое или общее (метод силикатного анализа), Fe2 - связанное с органическим веществом (пирофосфатная вытяжка), Fe3 - оксалатно-растворимое (вытяжка Тамма); их содержание определено в процентах на 100 г почвы [4, 12, 19]. В работе использованы статистические методы [7].
РЕЗУЛЬТАТЫ
В спектрофотограммах горных почв сохраняется характерная черта распределения энергии в спектрах отражения, общая для различных почвенных разностей - плавное увеличение коэффициентов р с возрастанием длин волн, X [11, 15, 20]. Степень подъема спектральных кривых, Ар, варьирует в пределах 8-40%. По гумусовым горизонтам она составляет 8-20%, по нижележащим 14-40%. Общие пределы изменчивости значений р исследуемых почв составляют 10-66%. Наиболее низкие показатели соответствуют буроземам и горно-луговым разностям.
В отличие от характеристик почвенного покрова освоенных равнинных территорий юга Дальнего Востока, определенная часть спектральных кривых отдельных горизонтов (чаще всего гумусовых) почв высотной поясности Сихо-тэ-Алиня имеет разной степени выраженности небольшой прогиб по всему спектру, который более четко проявляется в дифференциальных характеристиках (рис. 1). Расхождения в дифференциальных показателях почв горных и равнинных территорий приурочены в основном к зоне спектра 460-560 нм, - области взаимодействия со световыми излучениями таких почвенных пигментов, как гумус и различные соединения железа. Изменения в распределении отраженной энергии по спектру длин волн видимого диапазона лучей нельзя отнести к значительным, но они существуют в спектрофотометрических характеристиках всех горизонтов буро-таежных и горно-луговых почв, а также подбуров с низкими значениями среднепрофильного интегрального отражения; гумусовых и элювиальных горизонтов буроземов и подбуров с высоким светоотражением; отсутствуют в горно-тундровых почвах. Вероятно, специфика спектров отражения иллювиально-гуму-совых почв обусловлена характером органического вещества. В отличие от равнинных почвенных разностей, в которых формируется гумус с высокой степенью разложения [9, 23], для исследуемых почв характерно образование органического вещества модер, с высокой долей гру-богумусного компонента [1-3], имеющего иную красящую способность [11, 17, 18]. Однако возможны и другие причины, в том числе связанные с качественными особенностями органического вещества, высоким содержанием железа, соотношениями С и Бе.
Интегральное отражение отдельных горизонтов почв высотной поясности варьирует в пределах 13-52%, при среднем значении 29%. Почвенные профили дифференцированы по показателям интегрального отражения (рис. 2). В буроземах отражательная способность увеличивается от А1 к гор. А2, в нижележащих горизонтах изменяется слабо. Среди буро-таежных почв преобладает не-
А Б В Г Д Е
Рис. 2. Распределение показателей интегрального отражения по профилям почв высотной поясности: А -бурозем, разр. СА-75 (600 м над ур. м.); Б - буро-таежная иллювиально-гумусовая, разр. СА-71 (1250 м); В - подбур иллюви-ально-гумусовый, разр. СА-79 (1400 м); Г - подбур иллювиально-гумусовый, разр. СА-77 (1600 м); Д - горно-луговая, разр. СА-74 (1760 м); Е - горно-тундровая, разр. СА-81 (1856 м); образцы: сплошная линия - воздушно-сухие, пунктир - прокаленные.
равномерное распределение значений светоотра-жения по глубине, с возрастанием К в элювиальной толще. Подбуры разнообразны по профильному распределению показателей: неравномерное, равномерное, слабоварьирующее. Возрастание интегрального отражения с глубиной отличается в горно-луговых и в горно-тундровых почвах.
После прокаливания почвенных образцов характер профильной дифференциации по величинам интегрального отражения в основном сохраняется, но на новом количественном уровне. Естественно, более высокая разница в показателях прокаленных и воздушно-сухих образцов соответствует гумусированной части почв и с глубиной убывает. Следует отметить, что происходящие при этом изменения среднегрупповых показателей светоотражения возрастают в соответствии с высотным рядом почв: буроземы, буро-таежные, подбуры, горно-луговые (табл. 1). В горно-тундровых почвенных разностях они уменьшаются. Из всех рассмотренных аналитических показателей аналогично изменяется только соотношение содержания органического углерода и железа (силикатного и оксалатно-растворимого).
Среди исследуемых почв встречаются почвенные разности (буро-таежная, разр. СА-71, подбур; разр. СА-79) с минимальными значениями отражательной способности не в гумусовом, а в иллювиальном горизонте (табл. 2). По-видимому, это связано с
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.