ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 3, с. 259-267
_ ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ _
ПОЧВ
УДК 631.41
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ВАРЬИРОВАНИЕ СВОЙСТВ МАРШЕВЫХ ПОЧВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАСТИТЕЛЬНОСТЬ (КАНДАЛАКШСКИЙ ЗАЛИВ)
© 2015 г. В. А. Сидорова1, Е. Н. Святова2, М. А. Цейц3
1Институт биологии КарНЦ РАН, 185910, Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11 e-mail: val.sidorova@gmail.com 2Московский детский эколого-биологический центр, 117303, Москва, ул. Одесская, 12а 3Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, 1
Поступила в редакцию 04.03.2014 г.
Исследовалась вариабельность свойств почв и характера растительности на морских берегах острова Великий (Кандалакшский залив Белого моря). Установлено, что в значительной степени химические и физико-химические свойства маршевых почв (Tidalic Fluvisols) определяются степенью удаленности от моря и высотой точки пробоотбора относительно уровня воды; пространственное распределение свойств почв выражается квадратичной трендовой поверхностью. По мере удаления от моря уменьшается концентрация ионов в почвенном растворе, увеличиваются кислотность и содержание органического углерода. Вариабельность почвенных свойств умеренно пространственно-зависима. Наряду с регулярным изменением почвенных свойств по градиенту море—суша, все исследованные свойства показывают признаки периодичного пространственного распределения, что объясняется присутствием системы временных водотоков, валунов, выбросов водорослей и аварийной древесины. Кластерный анализ позволил разделить все исследуемые точки на пять классов, соответствующих следующим растительным сообществам: отсутствие растительности, илисто-песчаная литораль с разреженными галофитами, более сомкнутый пояс марша, крупные длиннокорне-вищные злаки и опушечная растительность, представленная злаково-разнотравно-деренным сообществом. Наиболее четкое разделение на классы произведено по содержанию хлорид-ионов. Выявлены следующие группы факторов, влияющих на распределение растительности: состав почвенного раствора и высота над уровнем моря, уровень pH водной вытяжки, содержание гумуса.
Ключевые слова: маршевые почвы (Tidalic Fluvisols), геостатистика, галофитная растительность, литораль, водная вытяжка, органический углерод, кислотность, Белое море.
DOI: 10.7868/S0032180X15030119
ВВЕДЕНИЕ
Мировой океан оказывает разностороннее геохимическое воздействие на процессы почвообразования. Это, в первую очередь, перенос морских солей и химических элементов, выделяемых океаном в тропосферу; включение в наземный биологический круговорот элементов, мигрирующих в морских экосистемах, а также непосредственное участие морской воды в формировании почв [7].
Засоление прибрежных почв определяется главным образом засоленностью морских наносов, приливными водами, импульверизацией солей ветрами, а также приносом их речными водами. Пространственное распределение засоления почв береговой зоны определяется строением берегов, режимом затопления, соленостью морских вод и рядом других факторов [8, 16, 25].
Согласно исследованиям Хитрова с соавт. [21], на территории Северо-Западного Федерального округа выявлена наименьшая площадь засоленных почв на территории европейской части Рос-
сии. Здесь засоленные почвы, представленные маршевыми почвами ИёаИе Ииу^зок, занимают тысячные доли процента от территории округа. Расположены они, главным образом, на низменных выположенных прибрежных участках морских заливов и губ, подверженных воздействию приливов, в мелководных устьевых частях рек и имеют ограниченное распространение [14]. Однако в условиях севера, важность исследования маршевых почв обусловлена тем, что биогеоценозы морских берегов чрезвычайно продуктивны, а в условиях Беломорья — это практически единственные сенокосы [24]. Растительный покров берегов Белого моря достаточно хорошо изучен [1, 9, 11, 20]. Есть также несколько работ, отражающих разные аспекты генезиса, свойств и пространственного распространения маршевых почв и организации почвенного покрова морских берегов [12, 17, 18, 22—24]. Однако химический состав и свойства маршевых почв, их пространственное распределение и влияние этого
распределения на растительность остаются недостаточно изученными.
Берега западного побережья Кандалакшского залива относятся к динамичным берегам. Береговая линия сильно изрезана многочисленными заливами (губами), по акватории разбросано огромное количество островов. Такое строение берега обусловлено ледниковым прошлым Белого моря и современными тектоническими движениями. Сильная изрезанность берега в районе Белого моря — следствие подвижной блоковой тектонической структуры, осложненной воздействием ледника последнего валдайского оледенения. Двигаясь, ледник "выпахивал", углублял заливы, оставлял за собой скопления валунов. После освобождения ото льда прогнувшаяся под его весом земная кора стала распрямляться — начался процесс изостатического поднятия, которое продолжается и по сей день [10, 30]. Таким образом, в течение жизни одного поколения людей сформировались и покрылись растительностью острова, сухопутные перемычки (переймы, томболо), отчленившие от моря заливы. По характеру распределения растительности на берегах можно судить о происходящих и/или происходивших на нем процессах.
В районе о. Великий (Кандалакшский залив) динамика растительности наблюдается лишь на берегах аккумулятивного типа, где происходит нарастание берега за счет скапливания рыхлых отложений в микрозаливах — фестонах, чередующихся с выступами — мысами. Естественное заполнение фестонов рыхлыми морскими наносами приводит к постепенному выравниванию береговой линии, которое ускоряется за счет поднятия берегов. Дополнительным сукцессионным фактором на берегах данного района являются скопления бревен, потерянных при лесосплаве — так называемый плавник. По степени разложенности древесины можно определить сравнительный возраст разных участков берега [20, 22].
Цель работы: исследование пространственной вариабельности почвенных свойств и растительности на маршевых почвах.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Был заложен полигон в урочище Каличья губа (о. Великий, Кандалакшский заповедник, Мурманская обл., 66°36'29'' N 33°17'20'' Е). Каличья губа — залив, отделенный от основной акватории Кандалакшского залива формирующейся каменистой косой. В связи с этим здесь наблюдается несколько сглаженный гидродинамический режим. Этот факт, наряду с конфигурацией губы, способствует накоплению здесь береговых наносов разного гранулометрического состава и формированию берегов аккумулятивного типа. Изре-занность южного берега Каличьей губы создает
предпосылки для формирования здесь многочисленных микрозаливов, которые, заполняясь рыхлым материалом, постепенно зарастают маршем, что особенно характерно для кутовой части Кали-чьей губы. Процессу зарастания заливов способствует и неотектоническое поднятие микроблоков, характерное для данного региона. В условиях стока пресных материковых вод кутовые части микрозаливов обычно заболочены.
Климат района умеренно-континентальный с чертами морского. Зима продолжительная, относительно мягкая, лето короткое, прохладное. Среднегодовая температура от 0 до +3°С, средняя июльская температура воздуха +14—14.5°С, продолжительность безморозного периода — 105—115 дней. Годовое количество осадков колеблется от 450 до 550 мм [3].
Для исследования был выбран один из вдающихся в берег заливов, довольно крупный, воронкообразной формы. Размеры участка — 250 х 250 м. С востока полигон ограничен берегом моря. Северная и южная границы проходят по краю леса. На западе участок постепенно переходит в болото переходного типа. Образцы отбирали по случайно-регулярной сетке с шагом 10 м. Всего с поверхности почвы участка было отобрано 123 образца. Схемы расположения участка и точек пробоотбо-ра представлена на рис. 1. В образцах определяли значения кислотности, общего органического углерода (мокрым окислением по Тюрину) и проводили анализ водной вытяжки: сухой и прокаленный остаток, содержание анионов С1-, ЗО^ и катионов Са2+, М§2+, К+ + Ш+ [2, 19]. В каждой точке фиксировали преобладающий тип растительности.
Исследования пространственной вариабельности проводили с помощью различных статистических и геостатистических методов.
Для оценки закономерностей пространственной вариабельности изучаемых почвенных свойств использовали метод вариографии [5, 6, 13, 26]. Дисперсию рассчитывали по формуле:
у( ь) = 2Щ) X [г ) - г (х> + н )]2, (1)
где г — варьирующая величина, г(х) и г(х1 + И) — результаты измерений в точках хI и х(- + И, а ЩИ) — количество пар точек, разделенных расстоянием И (которое обычно называется лагом). Величина у(А) является средней мерой сходства значений признака в точках, разделенных расстоянием И. Значения дисперсии не зависят от положения точек в пространстве, а зависят только от расстояния И между ними [13].
На основании полученных данных строили се-мивариограммы — графики, описывающие зависимость среднего квадрата разности значений по-
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ВАРЬИРОВАНИЕ СВОЙСТВ МАРШЕВЫХ ПОЧВ А Б
Кандалакша
'о / и ( Кольский п-ов ,ч
J \
1
CBN^X % VVt1 Т н (1
*2
в"
1 — Кандалакшский залив
2 — о.Великий
г>— • — урочище Каличья губа
250
200
150
100
50
• • * * / 9 1
• • * • • 9/ • ,
• > • • 1 • • • • • ' * * 1
г9 •• * * • • \ • • • • • • • ^ |
• я •
• #1 • # 1
• • 9 • • • • • . ' 'I
- 9 / * • •
• • » •
• • •
• • * • «1
- 9
• \ • „ 1
• 9 1
•
•■ • • i
* 'X* 1
•
1 1 1 • 1 а \
50
100
150
200
250 м
Рис. 1. Схемы расположения участка исследования (А) и отбора образцов на полигоне Каличья губа (Б). Пунктир — береговая линия при малой воде, сплошная — при большой воде.
казателя (дисперсии) от расстояния между точками, где этот показатель был измерен. Для оценки степени пространственной связности рассчитывали процентное отношение наггета к порогу. Если это отношение <25%, то переменную считали сильно пространственно зависимой, если отношение м
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.