Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии

Неоднородность подзолистых почв в биогеоценозах южной тайги

Автореферат докторской диссертации по биологии

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |

 

ГЛАВА 5. Регенерация почв в модельном опыте

Опыт, представляющий собой серию площадок размером 1х1 м и глубиной 0,3 м, заложен в 1982 году в лесном БГ - на территории УОПЭ - "Чашниково". В качестве вариантов засыпки использовался тщательно гомогенизированный материал гор.А1 - вариант 1; гор.А2 - вариант 2;гор.В1 -вариант 3; смесь материала гор.А1, А1А2, А2, А2В и В1, условно названная (А+В) - вариант 4. Отбор почвенных образцов, как ненарушенного состояния, так и материала засыпки в последующие годы (через 1, 2, 4, 8, 12, 16, 20 и 24 года) выполнялся в трехкратной повторности на следующих глубинах: 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25, 25-30 и 30-35 см с помощью специального бура-пробоотборника. Спустя 12 и 24 года после закладки опыта для более детального изучения происходящих изменений через контрольные сечения закладывались траншеи длиной 2 м.

За время, прошедшее с момента закладки опыта, наблюдаются определенные изменения в морфологии почв по различным его вариантам. В толще материала гор.А1 прослеживаются следы деятельности кротов и других землероев. В частности, встречаются кротовины с материалом гор.А2. В центральной части площадки трансформация материала гор.А1 менее всего заметна. Иногда встречаются редкие мелкие пятна оподзоленного материала. С глубиной их становится больше. Окраска гумусированного материала свидетельствует о преобладании в составе органического вещества грубого гумуса и полуразложившихся органических остатков. С глубиной окраска становится более светлых тонов.

В варианте с материалом гор.А2 обращает на себя внимание определенная гумусированность материала засыпки с поверхности, причем к периферийной части площадки отмечается закономерное нарастание гумусированности. С глубиной она уменьшается и примерно на глубине 15 см, где еще местами отмечаются светло-серые тона в окраске материала, исчезает. В целом для слоя 0-5 см характерны процессы гумусонакопления и формирования гор.А1.

В материале гор.В1 также наблюдаются гумусированные пятна (вплоть до глубины 15 см). Особенно богат ими верхний пятисантиметровый слой, с глубиной их становится меньше. На глубине 15-20 см пятна наблюдаются только в граничных областях. От периферии к центру существенно снижается степень проработки материала засыпки. Основные изменения связаны с деятельностью землероев (кроты, черви). Причем идет, как привнос материала, так и его растаскивание. В верхней части отмечается более мелкая мозаичность, связанная с обилием гумусированных пятен - следов деятельности червей. В варианте с материалом (А+В) следует отметить осветление материала с глубиной, книзу уменьшается интенсивность серых тонов в окраске, что, вероятно, говорит о более интенсивном накоплении гумуса с поверхности. Обращает внимание наличие кротовин в нижней части засыпки на границе с подстилающим материалом.

а аааа

Рис. 11. Кластерный анализ агрохимических показателей в варианте опыта А1.

Для оценки имеющегося массива аналитических данных за весь срок наблюдений был применен кластерный анализ с последующей статистической обработкой результатов по выделенным кластерам (применен метод Complete из пакета программ Statistica.6). Кластеризация данных по шкале лвремя показала вполне удовлетворительное разбиение всего массива на ранние и поздние сроки (рис.11), что свидетельствует об определенных тенденциях, направленных на восстановление почвенного профиля. Однако достаточно сложная картина распределения кластеров на временной оси по всем вариантам опыта затрудняет более точно охарактеризовать протекающие процессы трансформации почвенного материала. Поэтому дальнейшая обработка данных была связана с их кластеризацией по параметру лглубина, так как основные изменения почвенного материала определяются его вертикальной дифференциацией. Полученные дендрограммы свидетельствуют об общей тенденции, характерной практически для всех переменных и по всем вариантам опыта: отмечается достаточно четкое деление почвенного материала по глубинам. Естественно, что поведение отдельных свойств по резко отличающимся между собой вариантам засыпки имеет свои особенности и далеко не всегда столь однозначно. В целом хотелось обратить внимание на то, что характер дендрограмм имеет большее сходство между собой для разных свойств на отдельной площадке по сравнению с одним и тем же показателем в различных вариантах. Данное обстоятельство может говорить о зависимости процессов регенерации именно от характера материала засыпки. Особенно хорошо это иллюстрируется, с одной стороны, однотипностью сформированных кластеров для изученных свойств в случае варианта А1, а с другой - совершенно отличной структурой кластеров для содержания, например, углерода по разным площадкам (рис.12).

Рис. 12. Кластерный анализ содержания углерода для вариантов опыта.

Для варианта А1 характерным является то, что значения средних практически для всех выделенных кластеров по отдельным свойствам отличаются между собой с высоким уровнем значимости. При этом максимум содержания углерода и величин кислотности фиксируется для глубины 0-5 см, а максимум содержания фосфора и калия - для 0-10 см. Примечательно, что отличия в вариабельности возникают лишь для содержания питательных элементов, свидетельствуя о менее устойчивом характере изменений материала засыпки по данным показателям. Обращает на себя внимание, что более высокие значения стандартного отклонения приурочены к нижней части профиля опытной площадки. Это обстоятельство может указывать на определенную направленность процессов трансформации почвенного материала засыпки. В целом по всем свойствам отмечается вертикальная дифференциация формирующегося профиля, в разной степени приближающая его к исходному состоянию. Лучшее соответствие на данном этапе отмечается для величин кислотности, которая с глубиной возрастает, достигая значений характерных для материала гор.А2. Несмотря на существенное отличие материала засыпки от предыдущего, в варианте А2 сохраняется деление формирующегося профиля на верхнюю и нижнюю часть, при чем для величин рН и содержания К2О и Р2О5 рубежом являются верхние 0-5 см, достоверно отличающиеся по более высоким значениям средних от нижележащих слоев. Для содержания органического углерода такой границей являются верхние 0-20 см, отражая специфику процессов дифференциации материала засыпки по данному показателю. При этом в отличие от варианта А1 демонстрируется и высокая вариабельность для этой глубины величин С, достоверно отличающаяся от глубины 20-30 см. Это может свидетельствовать о специфике накопления органического материала на субстрате гор.А2, когда даже незначительное его поступление может вызывать существенные изменения по сравнению с лнуль-моментом. Наиболее стабильно, как и в предыдущем случае, поведение величин кислотности, которое сходно не только в отношении пограничного деления материала засыпки, но совпадает и в абсолютных значениях средних.

Для варианта В1, в отличие от первых двух, процедура кластеризации не выявила однозначно нарастающей дифференциации материала опытной площадки с глубиной. Следует отметить, что для органического углерода в качестве рубежа можно назвать глубину 0-10 см с максимумом его содержания, для К20 и Р2О5 - соответственно глубины 0-5 и 0-15 см также с наиболее высоким содержанием этих элементов. Вариабельность величин данных показателей для отмеченных глубин выше и значимо отличается от нижележащей толщи. Данное обстоятельство, как и в случае с вариантом А2, вероятнее всего является следствием резкого отличия материала засыпки от вмещающей толщи, когда даже относительно небольшое поступление органического вещества может приводить к существенным изменениям по сравнению с нижележащей почвенной массой. На фоне возросшей в целом микронеоднородности материала в данном варианте, включая все изученные показатели, большей устойчивостью характеризуются величины рН.

Анализ полученных данных по варианту А+В подтверждает исходную высокую микронеоднородность материала засыпки. Лишь для элементов питания кластеризация показывает достаточно четкую его дифференциацию по глубине, особо отделяя верхние 0-5 см. К этой глубине как раз приурочено максимальное содержание К2О и Р2О5. Для содержания углерода и величин рН таких четких закономерностей не отмечается. В то же время можно уверенно говорить о накоплении органического вещества в слое 0-10 см и его минимальном содержании на глубине 15-20 см. Эти отличия подтверждаются высоким уровнем значимости на фоне различающихся показателей вариабельности рассматриваемого свойства. Особо необходимо отметить факт сдвига реакции среды в верхней части формирующегося профиля в сторону подкисления, тогда как во всех предыдущих вариантах опыта наблюдалась обратная картина. Возможно, что это связано в первую очередь именно со спецификой трансформации в данном случае весьма разнородной смеси почвенного материала засыпки. аа

Таким образом, независимо от материала засыпки за прошедшее с момента закладки опыта время отмечаются определенные изменения в характере морфологической организации различного почвенного субстрата, направленные в целом на регенерацию исходного профиля, присущего данному биогеоценозу. Сохраняется общая морфологическая узнаваемость материала засыпки на срезе и достаточно отчетливо идентифицируется граница перехода между опытом и вмещающей толщей. Возникающие иногда трудности в проведении границ связаны с соседством материала одноименных горизонтов. В то же время с поверхности определить контуры опытной площадки бывает сложно, что связано с зарастанием участков травянистой растительностью и идущими здесь процессами накопления органического вещества. Площадки с материалом гор.А2 и В1 не являются здесь исключением, необходимо только отметить, что возобновление растительности в этих случаях идет в основном вегетативным путем. Спустя 24 года, без наличия реперных точек, определяющих границы площадок, даже имея точные координаты-привязки, практически невозможно визуально определить их местонахождение.

Наряду с естественным процессом уплотнения материала засыпки идут и процессы разуплотнения, связанные, прежде всего, с деятельностью землероев. Наиболее рыхлыми остаются варианты с материалом гор.А1 и (А+В). Наибольшее уплотнение достигается в вариантах с материалом гор.А2 и В1. С поверхности для всех случаев (за исключением материала гор.А2) отмечается наибольшее соответствие с контролем. Данные по влажности хорошо согласуются по вариантам засыпки с данными по плотности, свидетельствуя в целом о более высоком содержании влаги в менее плотных слоях.

Наиболее отчетливо процессы гумусонакопления морфологически выражены в вариантах с материалом гор.А2 и В1, что находит подтверждение и в данных по содержанию органического углерода. На вариантах с материалом гор.А1 и (А+В) с глубиной отмечается снижение его содержания, что можно объяснить преобладанием здесь идущих процессов минерализации органического вещества. Отмечается достаточно выраженное соответствие между харакнтером материала засыпки и величиной рН, отражающее при этом специфику каждого из вариантов. В качестве общей тенденции можно говорить о сдвиге реакции среды по сравнению с исходным состоянием в сторону нейтральной, за исключением варианта А+В.

Можно говорить о некотором снижении (исходя из значений средних) содержания подвижных форм фосфора и калия в вариантах с материалом гор.А1 и (А+В) по сравнению с исходной засыпкой. Скорее всего, этот процесс преобладает на начальной стадии регенерации, затем наступает некоторое равновесное состояние и даже идет накопление питательных элементов, следуя за процессами гумусообразования. В вариантах с материалом гор.А2 и В1 происходит постепенное увеличение содержания К2О и Р2О5 в верхней части формирующегося профиля.

В целом аналитические данные и результаты их статистической обработки вполне успешно согласуются с зарегистрированными при вскрытии площадок морфологическими особенностями трансформации материала засыпок по вариантам опыта. Дополняя и обогащая визуальную оценку происходящих с весьма разнородным материалом засыпок изменений при его регенерации, отражая сложность и определенную неоднозначность протекающих процессов, в целом эти результаты свидетельствуют о восстановленииа исходного профиля. Следует отдельно обратить внимание на то, что глубина закладки материала в вариантах опыта и характер его состава могут служить иллюстрацией педотурбационных процессов не только естественного происхождения, но и возможных различных ситуаций, возникающих в агроценозах, когда при обработке подзолистых почв разной степени смытости происходит припашка материала элювиальных, переходных и иллювиальных горизонтов. Тем более это касается состояния, когда почва выводится из сельскохозяйственного использования и забрасывается в залежь. Поэтому приведенные в работе данные необходимы, в том числе, для более полного и точного понимания особенностей трансформации в разных обстоятельствах материала, слагающего пахотный горизонт подзолистых почв.

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |

     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии