Влияние растительных сообществ на характеристики гумуса серой лесной почвы г. Красноуфимска

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уральский государственный университет им. А.М. Горького

Биологический факультет

Кафедра экологии 

Влияние растительных сообществ на характеристики гумуса

серой лесной почвы г. Красноуфимска 
 
 
 

Выпускная бакалаврская работа

студентки 4 курса

Матвеевой Ирины Олеговны

Научный руководитель:

кандидат биол. наук, доцент

Некрасова Ольга Анатольевна 
 
 
 

Екатеринбург, 2010

Оглавление 

Введение…………………………………………………………………………3

Глава 1. Основные характеристики почвы, используемые при  палеореконструкции природных условий  окружающей среды…………….. .4

1. Морфология почв и отложений………………………………….. 4
2. Гранулометрия……………………………………………………. .7
3. Содержание и распределение карбонатов……………………….10
4. Солевой профиль…………………………………………………. 11
5. Педогумосовый метод диагностики и реконструкции палеоприродной среды…………………………………………....13
1. Содержание и распределение органического углерода (гумуса);  спектральная отражательная способность….... 18
2. Групповой состав гумуса…………………………………..19
3. Элементный состав гуминовых кислот…………………...20

Глава 2.Физико-географический очерк района исследования……………….22

Глава 3. Материалы  и методы………………………………………………….25

Глава 4. Результаты и обсуждение…………………………………………….26

1.      Геоботаническое описание растительности……………………..26
2.      Морфологическое описание почв………………………………..27
3.      Кислотность почв………………………………………………….29
4.      Групповой и фракционный состав гумуса……………………….31
5.      Спектральные характеристики гуминовых кислот……………...34

Заключение……………………………………………………………………... 38

Список литературы……………………………………………………………...39 
 
 
 
 

Введение 

      Проблема  органического вещества почв, начиная  с работ В. В. Докучаева и его  единомышленников, занимает одно из центральных  мест в теоретическом почвоведении.

      Известно, что органическому веществу принадлежит  особая роль в генезисе, плодородии и охране почв, особенно в связи  с их возрастающей дегумификацией (Фирсова, 1993).

     Изучение  гумуса современных почв является важнейшей  частью практически любого почвенного исследования.     Полученные результаты необходимы для оценки возможности выполнения почвами своих экологических функций, прогнозирования устойчивости органического вещества к минерализации, а также для оценки пригодности территории для различного рода деятельности.

      В качестве объектов исследования выбраны серые лесные почвы окрестностей г. Красноуфимска, формирующиеся под пологом разных растительных сообществ.

      Цель работы: сравнить гумус серой лесной почвы, формирующейся под пологом березового и смешанного леса.

      Для достижения поставленной цели нами решаются следующие задачи:

1. изучить морфологические и физико-химические показатели почв;
2. получить характеристики группового и фракционного состава гумуса и спектральные характеристики гуминовых кислот;
3. определить запасы гумуса;
4. выявить характеристики почвы и гумуса, на которые оказывает влияние сформировавшийся в настоящее время фитоценоз.

 
 
 

Глава 1. Основные  характеристики почвы, используемые при палеореконструкции природных условий  окружающей среды

1.1 Морфология почв  и отложений

     Морфология  почв имеет самостоятельную информативную  значимость, поскольку является совокупностью  признаков, интегрально отражающей их генетические особенности, свойства и состав. ( Глинка, 1919) писал, что  «внешний вид почвы (морфология) есть отражение того внутреннего химико-биологического процесса, благодаря которому почва образуется»

     В своих книгах М.И. Дергачева говорит, что морфология как учение о форме  лежит в основе всех естественных наук, поскольку без знания морфологии любого природного тела невозможно познание его свойств, связей с окружающими его другими телами, и составление, выявление общих и специфических признаков, группировка и корреляция. То есть, можно сказать, что морфология является одним из существенных признаков для диагностики и классификации почв.

     Морфология  отложений многослойных археологических  стоянок дает возможность проводить  первичное расчленение их толщ.

     Как говорит М.И. Дергачева: «Именно на основе морфологических свойств  выделялись в толще осадочных отложений на первом этапе исследований ископаемые почвы».

     Именно  морфологические исследования привели  к заключению, что каждая почва  состоит из ряда отдельных горизонтов (Докучаев, 1883).

        Именно в морфологических свойствах, прежде всего, находит свое отражение «память» почвы.

       По мнению многих исследователей, первоначальным этапом изучения погребенных и ископаемых почв является описание их морфологических особенностей и выявление аналогов среди современных почв или ископаемых почв другого возраста и разной географической локализации.

        Т.Д. Морозова подчеркивает, что детальное описание ископаемых почв позволяет судить о мерзлотных деформациях, выявить признаки педометаморфизма.

        Необходимо помнить о том, что для того, чтобы выделить достоверные морфологические критерии, необходимо проанализировать как можно больше признаков, деталей, характеризующих морфологию погребенной почвы, толщи отложений многослойных археологических стоянок или какого-то другого объекта.

        В принципе при этих исследованиях преследуется ряд целей:

1. Расчленение толщ отложений по морфологическим признакам на литологические слои или педогоризонты - первичная стратификация объекта изучения.
2. Вычленение на основе морфологического изучения гумусовых и других почвенных горизонтов, их отдельных прослоев, педоседиментов и (или) отдельных педогенных признаков и т.д.
3. Первичная (полевая) диагностика почв (педолитов, педоседиментов) по совокупности морфологических признаков. Детальное, тщательное изучение и учет всех морфологических особенностей профиля почв любого возраста и отложений, содержащих педоседименты или иные признаки педогенеза, приобретают особую значимость как дополнительный признак при использовании в археологии педогумусового, палинологического и других методов, поскольку внутреннее физико-химическое состояние и их химический состав отражаются в морфологических свойствах почв.

        В практике полевых исследований чаще всего хорошо фиксируются кротовины, включения, конкреции, железистые, карбонатные и другие горизонты, которые не соответствуют всему комплексу генетических признаков ископаемых почв, также как современных, может быть выражена наличием единичных реликтовых горизонтов, либо весь профиль может нести в себе черты предшествующего почвообразовательного процесса. (Ковда, 1973).

       Большую значимость при изучении морфологии отложений или ископаемых почв имеют  цвет, характер окраски (равномерная  или нет, однородная или нет, степень  пятнистости и др.), структура (сложение) и мощность отдельных горизонтов, характер переходов и границ между ними, наличие криоморфных признаков, особенности новообразований, включений, наличие зоологии фитогенных морфологических элементов. Дополнительно отмечают разные особенности, такие как каменистость, нарушенность наличие трещин, их положение. (М.И. Дергачева, 2007)

       При описании отложений многослойных археологических  стоянок с позиции морфологического почвоведения необходимо:

1. Проследить изменение цвета и характера окраски во всей изучаемой толще отложений, отметив однородность или неоднородность окраски, равномерность ее в пределах определенных слоев, и расчленить первоначальную толщу отложений на отдельные слои (горизонты по этим морфологическим признакам).
2. Измерить мощность выделенных слоев (горизонтов), имеющих однородную окраску. При наличии неоднородности окраски горизонтов, что достаточно часто встречается в практике изучения отложений многослойных палеолитических стоянок, необходимо определить степень мозаичности, согласно предложениям, и описать характер границ между выделенными горизонтами.
3. Отметить наличие и особенности (характер) трещин, заполненность их материалом, присутствие других морфологически выделяемых нарушений целостности толщи, остатков корней, костей ископаемых животных, раковин моллюсков, изменение с глубиной каменистости, а также характер заполнения материалом и размер кротовин.
4. Выделить и зафиксировать морфологические новообразования: присыпку, налеты, корочки, выцветы, псевдомицелий, пятна, прожилки, трубки, конкреции, стяжения и др.

        К основным морфологическим признакам относят цвет, характер окраски (равномерная или нет, однородная или нет, степень пятнистости и др.), структура (сложение) и мощность отдельных горизонтов, характер переходов и границ между ними, наличие криоморфных признаков, особенности новообразований, включений, наличие зоологии фитогенных морфологических элементов  и так же можно отнесту границу вскипания от HCl, изменение плотности сложения с глубиной, определение структурных особенностей почв по форме агрегатов и по их водопрочности.

1.2 Гранулометрия

        Гранулометрический состав - относительное содержание в почве или породе фракций механических элементов. Почва в основном наследует механические элементы от почвообразующей породы. Но они не остаются неизменными в процессе почвообразования, так как в почве постоянно происходят разнообразные явления: дробление, растворение, гидролиз, осаждение, гумификация и др. наблюдаются также процессы перемещения тонких механических элементов по профилю многих почв, обеднение ими верхних горизонтов и обогащение нижних. (Колесников С.И., 2005)

        Гранулометрический состав дает возможность изучить характер распределения фракций гранулометрических элементов по профилю. (Дергачева М.И., 2007)

     В России принята классификация механических элементов, разработанная Н.А. Качинским: все частицы более 1мм называют скелетом почвы, менее 1мм – мелкоземом.

        Скелет включает камни (диаметр механических элементов > 3мм) и гравий (1-3мм). Мелкозем включает следующие фракции: песок крупный (1-0.5мм), средний (0,5-0,25мм) и мелкий (0,25-0,05мм); пыль крупная (0,05-0,01мм), средняя (0,01-0,005мм) и мелкая (0,005-0,001мм); ил грубый (0,001-0,0005мм) и тонкий (0,0005-0,0001мм); коллоиды (<0,0001мм). (Колесников, 2005).

        Метод анализа мелкозема основан на законе падения твердых частиц в воде. Скорость падения частиц выражается законом Стокса

     

        где - скорость падения, - радиус частиц, - константа, зависящая от природы жидкости и частицы и равная , где g-ускорение свободного падения, d-плотность частицы, - плотность жидкой среды, М – коэффициент вязкости жидкости.

        Как следует из закона Стокса, скорость падения твердой частицы в воде, как и в любой жидкой среде, зависит от ее величины и формы, обусловливающих величину трения, от удельного веса частиц, обусловливающего их ускорение в процессе падения и от удельного веса и вязкости среды, которые в свою очередь зависят от температуры.

        Кроме мелкозема выделяют две большие фракции: физический песок (>0,01мм) и физическая глина (<0,01мм). На этом соотношении основана классификация гранулометрического состава Н.А. Качинского. Эта классификация позволяет проследить изменение отложений стоянки и может служить одним из признаков для ее расчленения.

        Для генетической диагностики почв, где требуется установить характер распределения илистой фракции по профилю, необходим пересчет ее содержания на бескарбонатную навеску. В этом случае количество ила в бескарбонатном, бессолевом и бесгумусном мелкоземе и изменение его  пределах профиля позволяют определить степень и характер дифференциации минеральной толщи почв.