Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Диссертационная работа:

Болдескул Анна Геннадьевна. Геохимия фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья : Дис. ... канд. геогр. наук : 25.00.23 : Владивосток, 2004 163 c. РГБ ОД, 61:05-11/45

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Физико-географическая характеристика района исследования (полуостров Муравьева-Амурского) 12

1.1. Географическое положение и рельеф 12

1.2. Геологическое строение 13

1.3. Климат 14

1.4. Гидрологический режим и природные воды 18

1.5. Растительность 20

1.6. Почвы 23

Глава 2. Объекты и методы исследования 28

2.1. Объекты исследования и методологические подходы 29

2.2. Методы полевых исследований 32

2.3. Методы аналитических исследований 38

Глава 3. Парцеллярные особенности геохимии фосфора в ландшафте 44

3.1. Особенности геохимии фосфора в лиановой парцелле 47

3.1.1. Характеристика парцеллы (растительность и почвы)...47

3.1.2. Биогеохимическая миграция и аккумуляция фосфора в парцелле 51

3.1.3. Миграция фосфора в составе природных вод 53

3.1.4. Формы фосфора и его запасы в буроземе парцеллы...60

3.2. Особенности геохимии фосфора в хвойной (чернопихтовои) парцелле 65

3.2.1. Характеристика парцеллы (растительность и почвы)...65

3.2.2. Биогеохимическая миграция и аккумуляция фосфора в парцелле 69

3.2.3. Миграция фосфора в составе природных вод 71

3.2.4. Формы фосфора и его запасы в буроземе парцеллы 75

3.3. Особенности геохимии фосфора в хвойно-широколиственной (полидоминантной) парцелле 79

3.3.1. Характеристика парцеллы (растительность и почвы)...79

3.3.2. Биогеохимическая миграция и аккумуляция фосфора в парцелле 82

3.3.3. Миграция фосфора в составе природных вод 84

3.3.4. Формы фосфора и его запасы в буроземе парцеллы .85

ЗАОсобенности геохимии фосфора в дубово-грабовой парцелле..87

3.4.1. Характеристика парцеллы (растительность и почвы).„87

3.4.2. Биогеохимическая миграция и аккумуляция фосфора в парцелле 89

3.4.3. Миграция фосфора в составе природных вод 91

3.4.4. Формы фосфора и его запасы в буроземе парцеллы .92

3.5. Вынос фосфора в составе родниковых (грунтовых) вод и факторы, его определяющие 94

Глава 4. Катенарные особенности формирования биокруговорота фосфора в ландшафте 99

4.1. Характеристика парцелл катены 101

4.2. Катенарные особенности формирования почв парцелл 114

4.3. Катенарные особенности формирования круговорота фосфора в парцеллах 117

4.4. Динамика подвижного фосфора и фосфора микробной биомассы в буроземах парцелл 125

Глава 5. Модели миграции и аккумуляции фосфора в ландшафтах 134

Выводы 143

Литература 146 

Введение к работе:

Ландшафтно-геохимические исследования в России начались сравнительно недавно. Их начало в 1930-х годах связано с именем Б.Б. Полынова - основоположника учения о геохимии ландшафтов. Объектом исследования геохимии ландшафта выступает сложная неравновесная динамическая система земной поверхности (геохимический ландшафт), в которой происходит взаимодействие и взаимопроникновение элементов лито-, гидро- и атмосферы. Большинство природных геохимических ландшафтов относится к биокосным системам, в которых живые организмы и неорганическая фа материя тесно связаны и взаимообусловлены (Перельман, 1975). Геохимия лесных ландшафтов южного Приморья заслуживает особого внимания.

Фосфор играет величайшую роль в жизнедеятельности всех организмов, в функционировании экосистем и биосферы в целом (Ковда, 1976). В процессе биологической эволюции именно фосфорные соединения стали универсальными хранителями генетической информации и переносчиками энергии во всех живых системах. Фосфор незаменим в таких процессах как фотосинтез, метаболизм, размножение. Фотосинтез и создание фитобио-массы является отправной точкой круговорота веществ в биосфере (Ковда, 1973). В наземных экосистемах фосфор - это главный элемент, регули рующий аккумуляцию углерода, азота и органической серы в почвах (Walker, Syers, 1976). Благодаря уникальности химических свойств фосфора, его способности образовывать множество различных соединений, его биогеохихмическин цикл отличается от циклов углерода, кислорода, азота, хотя круговорот всех перечисленных выше элементов в ряде звеньев протекает совместно. Фосфор выступает своеобразным индикатором продуктивности почв и ландшафта в целом, являясь одним из лимитирующих щ факторов создания органического вещества.

Кларк фосфора составляет 9,3-10"2% (Переломан, 1975), известно около 200 фосфорсодержащих минералов, но в большинстве природных ландшафтов этот элемент дефицитен. Человек в результате широкого применения фосфорных удобрений, пестицидов, детергентов нарушает природный баланс фосфора в биосфере. Наряду с дефицитом фосфора в почвах, происходит эвтрофирование водоемов, вызванное его избытком. Под антропогенным воздействием круговорот фосфора начал деградировать, вытесняясь транзитным движением фосфора от рудных запасов в воды суши и океана. В природных условиях круговорот биогенных веществ был основой сохранения этих веществ в наземной части биосферы при незначительных потерях в гидросферу (Эволюция круговорота фосфора..., 1988).

Этот элемент давно привлекает внимание исследователей. Анализ литературных источников показывает, что имеется очень много работ по изучению фосфорных соединений в отдельных компонентах ландшафта. В большинстве работ, посвященных исследованию фосфора в почвах, решаются агрохимические проблемы более эффективного использования фосфатного фонда, изучаются процессы, происходящие в почве при применении удобрений (Гинзбург, 1975; Хмелинин, 1984, 1993; Кудеярова, 1993, 2000а и др.). В ряде работ исследуются содержание и распределение основных форм фосфора в различных типах почв (Bowman, Cole , 1978; Гинзбург, 1981; Brooks et. al. 1982; Schoenau et. al. 1989; Кудеярова, 20006; Макаров, 1999; Макаров и др. 2000, 2002 и др.); в растениях и природных водах (Likens et. al., 1977; Whittaker et. al, 1979; Алексеенко, Марунич, 1985; Елпатьевский, Власов, 1996; Елпатьевский и др., 2000; Noe et al., 2001 и др.); но изучению фосфора в ландшафте в целом с позиций геохимии ландшафтов, изучению глобального цикла этого элемента в биосфере посвящены единичные публикации (Ковда, 1976; The Major Biogeochemical

Cycles..., 1983; Newman, 1995; Батурин, 2003 и др.), поведение же фосфора в лесных ландшафтах юга Дальнего Востока практически не изучалось.

В Приморском крае работы, посвященные фосфору, касаются в основном почв равнинных территорий, пригодных для сельскохозяйственного использования (Стрельченко, 1973, 1982, 1988 и др.). В связи с этим представляется актуальным изучение именно геохимии фосфора в лесных ландшафтах южного Приморья.

Актуальность наших исследований обусловлена также и тем, что в качестве объекта выбраны ландшафты чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья, которые в силу своего географического положения, специфических климатических условий и сложной истории формирования растительного покрова уникальны для России и во флористическом отношении являются самой богатой лесной формацией Дальнего Востока (Васильев, Колесников, 1962). Лесные ландшафты играют определяющую роль в истории формирования биосферы и являются основным механизмом фиксации космической энергии и образования фитобиомассы на суше с вовлечением в ткани растений биофильных элементов (Ковда, 1976). Наши исследования выполнены в пределах той части ареала чернопихтово-широколиственных лесов, которая лишь в небольшой степени затронута антропогенным воздействием (полуостров Муравьев-Амурский) и позволяют наиболее полно охарактеризовать геохимию фосфора в ландшафтах данной лесной формации.

Особенности функционирования подобных ландшафтов на юге Приморья все еще очень слабо изучены. Наиболее полные стационарные исследования хвойно-широколиственных лесов Приморья были выполнены в 1960 ые-1970"ые года только на территории Уссурийского заповедника. Эти работы касались, в основном, исследований типов леса, микроклиматических и почвенных условий их произрастания, биогеохимических аспектов функционирования лесных экосистем (Комплексные стационарные иссле дования..., 1967; Биогеоценотические исследования..., 1968). Нечаевой Е.Г. было выполнено изучение зольного состава опада, дана сравнительная характеристика почвенных процессов, а также динамика химического состава поверхностных и почвенных вод в различных типах леса, то есть, дана характеристика лишь некоторых биогеохимических аспектов функционирования этих ландшафтов (Нечаева, 1967, 1968, 1971). Анализ поведения именно фосфора в ландшафте чернопихтово-широколиственных лесов в эти годы практически не проводился. В работах А.Ф. Костенковой были выделены различные типы биологического круговорота веществ в лесных биогеоценозах южного Приморья (Костенкова, 1977, 1980, 1982). Эти ис Чщ следования выявили ряд особенностей функционирования лесных ланд шафтов южного Приморья, но изучению в них цикла фосфора уделено очень мало внимания.

Изучением структуры и биогеохимических особенностей чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья (полуостров Муравьев-Амурский) занимались П.В. Елпатьевский, Е.П. Кудрявцева, В.П. Елпать-евская. Их работы посвящены изучению биоразнообразия и особенностей структуры и биокруговорота этих лесов (Елпатьевская, Кудрявцева, 1998, 1999; Елпатьевский, 2000; Кудрявцева, Елпатьевский, 2001; Elpatyevsky et al., 2003), изучению геохимии кальция (Elpatyevkaya, 2001) и подвижных форм фосфора (Елпатьевский, 1998).

Теоретическая и методическая основа исследований базируется на идеях и трудах в области геохимии ландшафта Б.Б. Полынова, А.И. Пе-рельмана, М.А. Глазовской. Ландшафт чернопихтово-широколиственных лесов рассматривается в данной работе как геохимический ландшафт по А.И. Перельману, то есть является парагенетической ассоциацией сопряженных элементарных ландшафтов, связанных между собой миграцией & элементов (Перельман, Касимов, 1999). Синонимами понятия элементар ный ландшафт (Б.Б. Полынов) являются микроландшафт (И.В. Ларин), фация (Л.С. Берг и Н.А. Солнцев), биогеоценоз (В.Н. Сукачев) и элемен тарная ландшафтно-геохимическая система (М.А. Глазовская) (Глазовская, 1998).

В лесных биогеоценозах, как правило, формируется парцеллярная структура разной степени сложности, которая определяется в пространстве по доминантам растительного покрова (эдификаторы экосистемы). Парцеллярная структура - это залог устойчивости типа леса (Карпачевский, 1999). Каждая парцелла обладает своими специфическими особенностями биокруговорота элементов, который оценивается такими показателями, как биомасса, продуктивность, объем вовлекаемых в миграцию биофильных jgt элементов. Биогеоценотические парцеллы по Н.В. Дылису - это структур ные части горизонтального расчленения биогеоценоза, отличающиеся друг от друга составом, структурой и свойствами компонентов, спецификой их связей и материально-энергетического обмена (Дылис, 1969). Как и биогеоценоз в целом, парцелла - понятие комплексное и включает растения, почвы, атмосферу, животное население, микроорганизмы, то есть имеет комплексный многокомпонентный характер (Дылис, 1978). Принимая во внимание вышесказанное, биогеоценотическая парцелла рассматривается нами как элементарный геохимический ландшафт. ( Целью данной работы является изучение геохимии фосфора в ланд шафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья на парцеллярном и катенарном уровнях, а также построение эмпирических моделей биогеохимического круговорота фосфора в ландшафтах.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

1. Определить содержание и запасы фосфора в опадах и подстилках (биогеохимический блок).

rife 2. Оценить запасы фосфора и трансформацию основных его форм в поч вах и почвообразующих породах (почвенно-литогенный блок).

3. Изучить динамику подвижного фосфора и фосфора микробной биомассы в почвах различных парцелл, как наиболее динамичной части общего запаса фосфора.

4. Количественно оценить фосфор в составе основных геохимически сопряженных категорий природных вод: атмосферные осадки — подкро-новые воды — лизиметрические (почвенные) растворы — • родниковые (грунтовые) воды (водно-миграционные, геохимические потоки).

5. Построить эмпирические модели миграции и аккумуляции фосфора в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Трансформация исходных форм фосфора (фосфаты железа) в процессе педогенеза идет в сторону образования рыхлосвязанных и органофос-фатов, обусловливая аккумулятивный профиль и дифференцированное распределение фосфора в буроземах; различия в профильном распределении фосфора определяются парцеллярными особенностями организации южноприморских чернопихтово-широколиственных лесов и расположением по катене.

2. Миграция фосфора в ландшафте обусловлена сложным взаимодействием водно-миграционных потоков с биотическим и почвенным блоками; основное количество растворимых соединений фосфора, поступающих с атмосферными осадками и подкроновыми водами, закрепляется в органогенных горизонтах как за счет процессов биогенного поглощения, так и в результате образования органоминеральных комплексов в процессе гумусообразования.

3. Основные этапы работы почвенно-биотического блока и реализация ландшафтно-геохимических процессов обусловливают создание значительного фонда фосфора в ландшафтах чернопихтово широколиственных лесов южного Приморья, что обосновано балансовыми расчетами и моделями миграции и аккумуляции фосфора. Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые геохимия фосфора была изучена в ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья на парцеллярном и кате-нарном уровнях;

- при изучении использован комплексный геосистемный подход, позволивший оценить роль различных компонентов (блоков) геосистемы в сохранении основного запаса фосфора в ландшафте;

- с целью изучения форм фосфора в почвах был использован метод фазового селективного анализа (по Гинзбург К.Е. и Лебедевой Л.С.), модифицированный и дополненный автором;

- впервые для ландшафтов чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья предложены эмпирические модели миграции и аккумуляции фосфора.

Научно-практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы для оценки биопродуктивности ландшафтов, поскольку позволяют рассматривать запасы фосфора как один из диагностических факторов; могут быть использованы в смежных науках - при решении сельскохозяйственных и экологических проблем, связанных с недостатком или избытком фосфора.

Исследования были поддержаны РФФИ (проект № 00-05-65027) в 2000-2002 гг., грантами РФФИ-MAC в 2001 и 2002 гг. и грантом ДВО РАН в 2003г. Работа выполнена в рамках научной темы лаборатории геохимии ТИГ ДВО РАН «Геохимия состояния и функционирования геосистем высотной поясности горной системы Сихотэ-Алинь».

Результаты исследований обработаны с использованием стандартных математических и статистических методов и графически представлены с помощью программ Microsoft Excel 97 и Corel Draw 9.

Полученные материалы проанализированы с использованием принципов сравнительно-географического и ландшафтно-геохимического подходов; это позволило выявить особенности геохимического круговорота фосфора в различных ландшафтах чернопихтово-широколиственных лесов южного Приморья.

Автор приносит искреннюю благодарность и выражает глубокую признательность научным руководителям д.г.н. Павлу Валерьяновичу Елпать-евскому и к.г.н. B.C. Аржановой; основным участникам исследований гл. инженеру А.В. Власову, с.н.с. Е.П. Кудрявцевой, к.г.н. В.П. Елпатьевской за предоставленные материалы и ценные советы; а также инженерам-аналитикам лаборатории геохимии ТИГ Т.Н. Луценко, Л.М. Толстовой, Л.В. Богатовой, Г.А. Власовой, Т.Л. Примак, Н.Н. Богдановой за выполнение химико-аналитических работ и консультации.

Подобные работы
Титова Марина Сергеевна
Ресурсы дубовых лесов южного Приморья
Кудинов Анатолий Иванович
Широколиственно-кедровые леса Южного Приморья и их динамика
Сырица Марина Владимировна
Роль транспирации в формировании водного режима дубовых лесов юго-западного Приморья
Немчинова Анна Викторовна
Дифференциация лесных фитохор бассейна р. Понга на примере ландшафтов "Кологривского леса"

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net