Почвы холмисто-моренных ландшафтов природного парка "Вепсский лес"

Изучение климатических особенностей, геологического строения и рельефа района. Гидрография и гидрогеология природного парка "Вепсский лес". Анализ морфологического строения почв. Растительные сообщества исследуемого участка холмисто-моренных ландшафтов.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид магистерская работа
Язык русский
Дата добавления 26.10.2017
Размер файла 4,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Магистерская диссертация

Почвы холмисто-моренных ландшафтов природного парка «Вепсский лес»

Выполнил: Левков Станислав Сергеевич

Научный руководитель:

к.с.-х.н., доц. Бахматова К.А.

Заведующий кафедрой:

к.б.н., доц. А.А. Егоров

Санкт-Петербург 2016

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор

Глава 2. Физико-географическое положение изучаемой территории

2.1 Районирование изучаемой территории

2.2 Климатические особенности района

2.3 Геологическое строение и рельеф

2.4 Гидрография и гидрогеология природного парка «Вепсский лес»

2.5 Почвообразующие породы

2.6 Почвы и почвенный покров

2.7 Растительный покров

Глава 3. Объекты и методы исследования

3.1 Объекты исследования

3.2 Методы исследования

Глава 4. Характеристика почв

4.1 Морфологическое строение

4.2 Почвы и растительные сообщества исследуемого участка холмисто-моренных ландшафтов Вепсского леса

4.3 Химические показатели почв

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Объектом нашего исследования являются почвы холмисто-моренных ландшафтов природного парка «Вепсский лес». Парк находится в северной части Валдайско-Онежской возвышенности. Эта уникальная территория известна своими хвойными лесами и болотами, специфическими ландшафтами, приуроченными к конечно-моренному поясу вепсовской стадии Валдайского оледенения. Издавна внимание почвоведов привлекал почвенный покров территории конечно-моренного пояса, характеризующийся высоким разнообразием, в связи с пестротой почвообразующих пород и пересеченностью рельефа. Здесь, мы встречаем различные отделы и типы почв, часто сменяющие друг друга. Генезис и почвенная диагностика почвенных разностей этой территории долгое время считались дискуссионными.

В связи с тем, что почвенные исследования для данной территории, после появления новой классификации не проводились, то наша работа является актуальным материалом для пополнения информации о почвах северо-востока Ленинградской области и их современном состоянии.

В связи со значительной площадью, занимаемой парком, и разнообразием природных комплексов в его границах, для проведения исследований был избран конкретный участок в пределах парка - долина реки Сарки, окрестности Харагинского озера.

Территория находится в естественном ненарушенном состоянии, встречаются старовозрастные участки леса. Незначительный уровень антропогенной нагрузки на территорию дает возможность изучать почвенный и растительный покров и их естественные взаимосвязи.

Цель работы:

Изучение почв холмисто-моренных ландшафтов парка «Вепсский лес», сформированных на разных почвообразующих породах.

Для достижения поставленных целей были сформулированы следующие задачи:

Ш изучить морфологическое строение почв, сформированных на водно-ледниковых песках, на моренных суглинках и на двучленных породах;

Ш провести типизацию почв, встречающихся в районе исследования;

Ш определить химический, гранулометрический состав и физико-химические характеристики почв.

Актуальность работы обусловлена следующими факторами:

Ш необходимостью актуализации информации по почвам и почвенному покрову Ленинградской области в соответствии с современными подходами к диагностике и классификации почв России;

Ш формированием базы данных по почвенным ресурсам Ленинградской области, с перспективой включения в Единый государственный реестр почвенных ресурсов России.

Новизна работы:

Впервые изучены почвы холмисто-мореных ландшафтов территории, прилегающей к Харагинскому озеру.

Выявлено генетическое разнообразие этих почв, обусловленное пестротой почвообразующих пород.

Впервые проведена типизация почв данной территории, согласно “Классификации и диагностики почв России” (2004-2008гг.).

"Исследования проведены с использованием оборудования ресурсного центра Научного парка СПбГУ «Методы анализа состава вещества»/"Scientific research were performed at the Center for Chemical Analysis and Materials Research of Research park of St.Petersburg State University".

Глава 1. Литературный обзор

Почвенный покров Северо-Запада России отличается значительным разнообразием, которое обусловлено пестротой почвообразующих пород и форм рельефа, формирование которых связано с последним оледенением. Основной фундаментальной сводкой по почвам и почвенному покрову региона является монография «Почвы и почвенный покров Северо-Запада России» (1995), на которую мы неоднократно ссылаемся в этой работе. Специальное внимание почвам холмисто-моренных ландшафтов уделено в монографии Э.И. Гагариной (2004). Согласно ее данным, почвенный покров Вепсовско-Андомского округа отличается высокой пестротой, обусловленной влиянием мезорельефа, перераспределяющего влагу, двучленностью почвообразующих пород, влиянием растительного покрова. Обилие холмов, обычно небольших, создает мелкоареальный рисунок почвенного покрова. Почвенный покров характеризуется высокой контрастностью и округлой формой ареалов.

Почвы на двучленных отложениях широко распространены на севере, северо-востоке и северо-западе Русской равнины и издавна привлекали внимание исследователей, вследствие дискуссионного характера их генезиса и классификации (Апарин, Рубилин, 1975; Апарин, 1992). Среди двучленных отложений на обследованной нами территории парка «Вепсский лес» можно выделить: 1. Морены с перемытой верхней толщей (и «легкая», и «тяжелая» части содержат каменистые включения и заметной количество частиц крупного и среднего песка). 2. Отложения звонцев (верхняя часть наноса представляет собой мелкопесчаную слоистую супесь, а нижняя - пластичную глину, обе не содержат ни камней, ни крупного песка). Звонцовые отложения приурочены к наиболее высоким и крутосклонным холмам.

Б.Ф. Апарин и Е.В. Рубилин (1975) в фундаментальной монографии показали основные черты строения и генезиса пород на двучленных отложениях. Так, ими отмечается, что осветленный горизонт на гранулометрическом контакте появляется в результате периодического избыточного увлажнения, приводящего к развитию восстановительных условий и процесса оглеения. Также авторы обращают внимание на типичность сильно языковатой нижней границы контактно-элювиального горизонта. Согласно современным представлениям (Турсина, 2012), эти трещины имеют палеокриогенное происхождение. В почвах они служат каналами миграции влаги и растворенных веществ. Порозность кроющего наноса значительно выше, а плотность - ниже, чем у подстилающей толщи, поэтому возникает резкая граница между двумя толщами. Б.Ф. Апарин (1992) делает предположение, что маломощная верхняя часть двучленных пород образовалась в результате наложения в период деградации ледника взвешенных наносов на плотную основную морену.

Почвам на двучленных породах посвящен ряд публикаций И.М. Яшина с соавторами (2011, 2012, 2015). Авторы отмечают роль процессов кислотного гидролиза, лессиважа и глееобразования в формировании профиля подзолов с двучленным строением профиля. Обращает на себя внимание сходство морфологии профилей этих почв, встречающихся в разных регионах: характерная контрастность верхней и нижней части профиля по гранулометрическому составу, белесые языки и затеки в толще красно-бурого суглинка, приуроченные к зоне литогенного контакта.

А.О. Макеев с соавторами (2015) указывают на широкую распространенность двучленных отложений в области верхнеплейстоценовых оледенений Европы. Авторы рассматривают педолитокомплексы на двучленных отложениях в области московского оледенения, однако можно увидеть много сходных черт с более молодыми осадками валдайского оледенения: высокая плотность морены, обусловленная ледниковой нагрузкой и процессами гидроконсолидации, сеть мерзлотных трещин, пронизывающих породу и т.д.

В соответствии с большинством теорий, в процессе оподзоливания происходит миграция металлоорганических комплексов, которая сопровождается формированием осветленного горизонта выноса и лежащего под ним интенсивно окрашенного иллювиального горизонта, обогащенного органическим веществом, железом и алюминием. Миграция органического вещества в иллювиальные горизонты способствует формированию пула органического углерода на глубине, где органические соединения сохраняются длительное время благодаря взаимодействию с минеральными компонентами почвы. Таким образом, количество стабилизированного органического вещества связано с количеством металлорганических комплексов и слабо окристаллизованных оксидов и гидроксидов железа и алюминия (Catoni et al., 2014). Если алюминий и железо мигрируют в составе металлоорганических комплексов, их иммобилизация в горизонте BHF может быть объяснена осаждением вследствие изменения соотношения органического углерода и металлов или микробиологическим разложением органического лиганда (Lundstr?m et al., 2000). С 1980-х гг. существует теория неорганического коллоидного транспорта алюминия, кремния и железа, которая возникла в связи с выявлением в иллювиальных горизонтах подзолов минерала имоголита. Фармер и его соавторы (Farmer et al., 1980; Farmer and Lumsdon, 2001) полагают, что иммоголит не может осаждаться из комплексов с органическим веществом, а исключительно из протоимоголита (алюмосиликатного предшественника). В связи с этим они рассматривают протоимоголит как транспортную фазу для перемещения алюминия, железа и кремния из верхней части профиля в иллювиальный горизонт. Вместе с тем, ряд авторов отмечает, что разнообразие природных обстановок, в которых встречаются подзолы, предполагает, что процессы, которые их сформировали, не во всех случаях идентичны. Представляется более вероятным наличие нескольких процессов мобилизации и иммобилизации алюминия, железа, кремния и органического вещества, которые могут приводить к формированию подзолов, и специфическое сочетание факторов почвообразования в каждом конкретном местоположении определяет наличие и степень выраженности каждого из этих процессов (Sauer et al., 2007). Р. Гейслер с соавторами (Geisler et al., 2000) показали, что важную роль в биогеохимических циклах Al, Fe и Si играет их мобилизация в подстилке. Она происходит прямым и непрямым путем. В первом случае элементы мобилизуются за счет выветривания in situ, которому способствуют кислая реакция и высокая концентрация низкомолекулярных органических соединений, которых в постилке в 10 раз больше, чем в подзолистом горизонте. Минеральные частицы, подвергающиеся выветриванию, поступают в подстилку в результате перемешивания почвы при ветровалах, роющей деятельности фауны, а также при лесных пожарах и иногда и при участии человека. Непрямой путь реализуется через выветривание в минеральных горизонтах и последующее поступление Al, Fe и Si в подстилку в результате капиллярного поднятия почвенных растворов и захвата корнями и гифами микоризных грибов.

В результате процесса альфегумусового подзолообразования дифференциация профиля по содержанию оксидов железа и алюминия достигает максимума и затрагивает все гранулометрические фракции (Тонконогов, 2009). В подзол-элювоземах, где горизонт E формируется в маломощном песчаном наносе, подстилаемом глинами, иллювиальный горизонт не формируется (Тонконогов, 2008). Для подзолистых и дерново-подзолистых почв характерны процессы селективного оподзоливания, при котором избирательно разрушаются наименее устойчивые минералы илистой фракции, а также лессиваж - миграция и аккумуляция илистой фракции без разрушения (Тонконогов, 2008, 2009). По мнению В.Д. Тонконогова (2008), область распространения элювиального, подзолистого и срединных горизонтов в основном определяются гранулометрическим составом почвообразующего субстрата. Подзолистый горизонт приурочен к песчаным отложениям и относительно мощным легким суглинкам, элювиальный - к легким суглинкам, близко подстилаемым тяжелосуглинистым текстурным горизонтом.

Е.С. Мигунова (2009) отмечает, что дифференциация природы внутри однородного в климатическом отношении региона определяется минеральным составом, физическими свойствами, сложением и строением (рельефом) поверхностных отложений, т.е. с исходной неоднородностью минерального фундамента.

Состав и продуктивность лесов сильно различаются на участках, разных по свойствам почвы. Обычно под лесом развивается поверхностный горизонт подстилки (О), благодаря произрастанию леса меняется микроклимат на поверхности почвы, а также ее физические, химические и биологические характеристики. Отдельное дерево может влиять на почву в радиусе 10 м и более, в сравнении с 1-5 м для кустарников и 0,1-0,5 м для травянистых растений. Изменение и пространственное варьирование свойств почвы вокруг отдельных деревьев формируются за счет распределения влаги и растворенных веществ, стекающих по стволу и просачивающихся через древесную крону, и поступления листового и корневого опада (Binkley and Giardina, 1998). В смешанных лесах качественные различия опада различных видов деревьев могут быть ведущим звеном в формировании пространственных закономерностей распределения почвенных организмов и некоторых свойств почвы, таких как содержание органического углерода и рН (Ettema and Wardle, 2002). Для лесных экосистем характерен рост почвенного разнообразия за счет биомеханического (ветровалы) и биохимического воздействия деревьев (Samonil et al. 2014).

Согласно О.Г. Чертову (1981), изучаемая территория относится к подгруппе лесных земель на двучленных наносах дренированных равнин и склонов различной крутизны с ельниками черничными и кисличными зеленомошными. Производительность древостоев на этих землях выше, чем на дренированных песках и супесях. Отмечается характерная особенность гидрологического режима этих земель: наличие в апреле-мае и сентябре-ноябре поверхностного горизонта почвенно-грунтовых вод (верховодки) на границе с подстилающим суглинком. Это явление имеет большое экологическое значение, т.к. препятствует использованию лесной растительностью в период ее интенсивного роста потенциально более богатой подстилающей породы. В модергумусовых и модермуллевых почвах на этих землях в толще гумусового горизонта регулярно О.Г. Чертов регулярно обнаруживал угольки, а на поверхности - следы уборки камней. Признаки давнего окультуривания отмечали на этих землях также Б.Ф. Апарин и Е.Ф. Рубилин (1975). Также в пределах участка встречается и другой тип земель: лесные земли на суглинках моренных бескарбонатных дренированных равнин и пологих склонов с ельниками черничными и чернично-кисличными зеленомошными. В условиях хорошего дренажа здесь образуются модергрубогумусные и модергумусные почвы разной степени подзолистости, а под лиственными древостоями - модермуллевые и реже муллевые подзолистые почвы. Образование гумусового горизонта в последних, по мнению О.Г. Чертова (1981), безусловно, связано с окультуриванием, мощность этого горизонта приближается к 13-15 см.

Рис.1. Фрагмент схемы типов гумуса почв лесной зоны О.Г. Чертова (1981)

Схема типов гумуса, представленная О.Г. Чертовым, восходит к типам гумуса Ф. Дюшафура (1970), который в хорошо аэрируемых почвах выделял мюлль (гумус включен в глинисто-гумусовый комплекс), модер (органическая и минеральная составляющие перемешаны не полностью, гумусово-глинистый комплекс отсутствует) и мор (органогенный горизонт, не смешанный с минеральными горизонтами). Формирование трех типов гумуса является проявлением существующей на биогеоценотическом уровне связи между составом растительных сообществ, почвенной биотой и плодородием почв. Тип гумуса обусловлен качеством растительного опада (различные виды растений формируют опад разного качества), составом микроорганизмов и почвенной фауны (Ponge, 2003).

Согласно определителю серий типов леса (Федорчук и др., 2005), на изученной территории на вершинах холмов выделяются серии черничная на дренированных суглинках и двучленных наносах (ЧЕРГ) и кисличная на дренированных бескарбонатных суглинках и двучленных наносах (КИСГ). Для той и другой характерно постоянное присутствие в напочвенном покрове индикаторных видов группы майника. В этих эдафических условиях устойчивость ели как лесообразующей породы очень высока. Авторы отмечают, что почвы лесов серии ЧЕРГ характеризуются бедностью азотом, сильнокислой реакцией, ненасыщенностью основаниями, однако благоприятны для произрастания довольно продуктивных еловых, сосновых и мелколиственных древостоев. В травяно-кустарничковом ярусе лесов кисличной серии обычно преобладает кислица, иногда в сочетании с черникой, а наряду с видами группы черники и майника, встречаются и виды группы перловника (на нашем участке - сныть, вороний глаз, грушанка круглолистная и щитовник мужской). Свойства почвообразующих пород в сериях ЧЕРГ и КИСГ различаются мало. Формирование различных типов биогеоценозов связано преимущественно с изменением экологических свойств верхних горизонтов почвы. Преобладают дерново-подзолистые и грубогумусные почвы. По сравнению с ельниками черничными, почвы содержат несколько больше азота и несколько менее кислые.

По мнению Е.С. Мигуновой (2009), для оценки трофности местообитаний важны гранулометрический состав почвенно-грунтовой толщи и содержание фосфора и калия в корнедоступных минеральных горизонтах. По мнению этого автора, биогенное накопление как валовых, так и подвижных форм фосфора и калия в органогенных горизонтах существенно не проявляется в богатстве местообитаний, т.к. в органической форме эти элементы недоступны растениям. Из элементов минерального питания Е.С. Мигунова особенно выделяет фосфор, необходимый для фиксации атмосферного азота.

Нико ван Бреемен (van Breemen, 1993) отмечает, что фосфор, возможно, главный элемент минерального питания, запасы которого относительно ограничены в большинстве природных экосистем. Мобильность фосфора очень низкая. Низкая подвижность фосфора обусловлена его низкой растворимостью, усилена эффективным поглощением элемента растениями, накоплением фосфора в органическом веществе и сорбцией/осаждением на аморфных вторичных оксидах железа и алюминия в почвах. Ван Бреемен полагает, что и закрепление фосфора оксидами находится под контролем биоты и может рассматриваться как часть биотического цикла фосфора. Его гипотеза основана на том, что 1) вторичные оксиды алюминия и железа образуются при биологически опосредованном выветривании первичных минералов; 2) они часто осаждаются под влиянием Fe-окисляющих бактерий; 3) эти оксиды могут сохраняться в аморфном состоянии благодаря взаимодействию с гумусовыми веществами. Фосфор, ассоциированный с такими аморфными оксидами, может извлекаться растениями более эффективно, чем из термодинамически стабильных кристаллических фосфатов алюминия и железа.

Растения могут влиять на плодородие почв через следующие процессы (Разнообразие и динамика, 2013):

· поглощение элементов питания;

· химическое выветривание горных пород;

· поступление элементов питания с опадом, а для деревьев - и со стволовыми и кроновыми водами;

· перераспределение осадков, света и тепла;

· разложение и минерализацию органического вещества, формирующегося из растительных остатков разного качества.

Корневые системы растений оказывают влияние на физические и химические свойства почв, ее биологическую активность (Звягинцев и др., 2005).

В лесных биогеоценозах в процессе старения и вывала деревьев образуются окна. Этот процесс сопровождается педотурбацией, в результате формируется ветровальный почвенный комплекс (Васенев, Таргульян, 1995; Бобровский, 2010).

Глава 2. Физико-географическое положение изучаемой территории

2.1 Районирование изучаемой территории

Согласно физико-географическому районированию Севера-Запада СССР (Исаченко и др. 1965), изучаемая территория относится к Вепсовскому ландшафту. В зональном отношении этот ландшафт считается среднетаежным с чертами южной тайги. Специфику его определяет абсолютно доминирующая в нем грядово-холмисто-моренная местность, с обилием заозеренных, проточных, заболачивающихся котловин и лощин.

Согласно хозяйственно-геоботаническому районированию (Ниценко, 1964), территория природного парка «Вепсский лес» входит в Онежско-Валдайский район.

Рис.2. Местоположение парка «Вепсский лес» на карте области.

Согласно почвенно-географическому районированию Северо-Запада России (Гагарина и др., 1995), «Вепсский лес» располагается на территории Вепсовско-Андомского конечно-моренного почвенного округа.

2.2 Климатические особенности района

Климат природного парка «Вепсский лес» умеренно-континентальный, он характеризуется довольно коротким теплым летом и продолжительной суровой зимой. Среднегодовая температура составляет +2 °С. Период с температурами выше +10°С длится 90-110 дней. Температура самого холодного месяца (января) составляет -10-11°С, а самого теплого (июля) - +16-16,5°С. Минимальная зафиксированная температура -52°С, а максимальная - +35°С. Устойчивый снеговой покров лежит в течение 110-120(140) дней, мощность его составляет в среднем 50-60 см (от 20 до 80 см).

За год выпадает 650-800 мм осадков, большая их часть приходится на период июль-сентябрь. Для данной территории характерна постоянная высокая влажность воздуха и значительное (187 дней в год) количество пасмурных дней.

Присущий рассматриваемой территории пересеченный рельеф способствует формированию разнообразных микроклиматов.

2.3 Геологическое строение и рельеф

Парк почти целиком располагается на выступах кристаллических пород, к высокому цоколю которых приурочена Валдайская возвышенность. Валдайская возвышенность представляет собой главный конечно-моренный комплекс (Малаховский и др., 1969), включающий краевые образования различных стадий Валдайского оледенения. В состав Валдайской возвышенности входят западная часть Мегорской гряды, Вепсовская возвышенность, Тихвинская гряда и др.

За исключением северной части, главный конечно-моренный пояс отделен от прилегающих равнин пологим скатом, морфология и происхождение которого неодинаковы на разных участках. Вдоль Вепсовской возвышенности этот скат практически не выражен в рельефе, кроме участка Пашозеро - дер. Лаврово и района дер. Хмельозеро. Южнее, вдоль Тихвинской гряды, высота ската составляет 40-90 м, а еще южнее скат приурочен к уступу Карбонового плато и имеет фестончатые очертания.

По геологическому строению территория парка относится к двум крупным тектоническим структурам Русской плиты: Девонской низине и Карбоновому плато, которые сложены породами, соответственно, девонского и каменноугольного возраста. Эти породы перекрыты чехлом четвертичных отложений мощностью от 1 до 20-60 м и более.

Верхнедевонские пестроцветные отложения, преимущественно терригенные (песчано-алевритово-глинистый комплекс с подчиненным значением карбонатов), залегают под четвертичными отложениями в пределах Девонской низины (северо-запад региона). Каменноугольные отложения на дочевертичной поверхности образуют структурно-денудационное Карбоновое плато, бронированное устойчивыми к выветриванию карбонатными породами. На границе с Девонской низиной Карбоновое плато образует резкий уступ, называемый Карбоновым уступом.

Четвертичные отложения представлены сложным комплексом ледниковых, водно-ледниковых, озерных, озерно-аллювиальных, озерно-болотных, биогенных, коллювиально-делювиальных, аллювиальных образований.

Таким образом, современный облик рельефа обусловлен сочетанием унаследованных дочетвертичных форм (Девонская низина, Карбоновое плато) и воздействием ледника.

Территория парка приурочена к Вепсовской возвышенности - краевой зоне вепсовской стадии Валдайского оледенения. Зона краевых ледниковых образований характеризуется интенсивно пересеченным холмисто-озерным ландшафтом. Рельеф представляет собой сложное сочетание разновеликих холмов и долин ледникового и водно-ледникового происхождения. Контуры и параметры положительных форм рельефа различны. Общая высота района над уровнем моря достигает 200-240 м, а отдельные точки 270 м. Максимальные превышения вершин холмов над их подошвами достигают 50-60м. Здесь широко распространены моренные гряды и холмы, камы, озы, флювиогляциальные дельты, звонцы и иные формы рельефа, нередко смешанного генезиса, связанные с аккумулятивной и эрозионной деятельностью ледника и его талых вод. Наибольшие площади занимает холмисто-моренный рельеф, среди которого преобладает крупнохолмистый и холмисто-грядовый. Диаметр холмов составляет от 300-500 м до 1 км, высота - 15-50 м, форма - округлая или вытянутая, крутизна склонов 10-25 градусов. Моренные гряды разбросаны среди холмов и, как правило, не имеют четкой ориентировки. Понижения между холмами освоены эрозионной сетью, которая усиливает контрастность рельефа. Отличительной чертой Шереховичско-Вепсовского района является полоса высоких зандровых равнин на высотах от 180 до 260 м, протягивающаяся по линии Капшозеро - Курбозеро - верховья реки Ояти. Поверхность зандров волнистая или мелкохолмистая. Флювиогляциальные равнины здесь разделяют полосы холмисто-моренного рельефа. Эрозионные врезы речных долин подчёркивают контрастность рельефа, предавая равнинным поверхностям эрозионно-останцовый холмистый характер, а бровка коренных берегов некоторых речных долин - рельеф «эрозионной гребёнки».

Большинство озёрных котловин являются ложбинно-рытвинными, переуглублёнными материковыми ледниками. Их глубина достигает 60 м, но преобладают озёра с глубинами 3-12 м. Как правило, озёрные котловины имеют вытянутую форму, нередко с крутыми берегами (Природный парк, 2005).

2.4 Гидрография и гидрогеология природного парка «Вепсский лес»

Гидрографическая сеть на изучаемой территории представлена речной сетью (р. Сарка, р. Капша, р. Карповка и многочисленными озерами (Капшозеро, Харагинское, Алексеевское, Долгозеро, Ахтоозеро), а также ручьями (Ахтручей) и болотами, с которых происходит сток в мелкие водотоки.

Рис.3. Харагинское озеро.

По территории парка проходит водораздел бассейнов Балтийского моря, к которому относятся реки Оять, Капша и Паша, и Каспийского моря, к которому принадлежит река Колошма.

Главная река, протекающая по парку, - Оять, являющаяся левым притоком Свири. Длина реки 266 км. В северо-восточной части парка проходит верхнее течение Ояти. Облик реки, ее ширина и глубина вреза меняются вниз по течению. Встречаются участки с порогами и перекатами. Ширина русла может достигать 20-25 м.

Основные реки на исследуемом участке парка - р. Капша (протекает по северной границе участка) и р. Сарка.

По данным государственного водного реестра России, р. Капша относится к Балтийскому бассейновому округу, водохозяйственный участок реки Свирь, речной подбассейн реки Свирь (включая реки бассейна Онежского озера). Относится к речному бассейну реки Нева (включая бассейны рек Онежского и Ладожского озера). Река вытекает из Капшозера, впадает в р. Пашу по правому берегу. Длина реки составляет 115 км. Течение у реки быстрое, русло песчаное, песчано-галечное с отдельными валунами, на порогах-валунное. Берега холмистые, покрытые лиственными и хвойными лесами.

Р. Сарка представляет собой левый приток р. Паши. Сарка - узкая, с извилистым руслом, река, длина которой составляет 37 км.

На территории парка расположено более 400 озер, они занимают 4,2% от его общей площади. Крупных озер немного: только 20 из них имеют площади, превышающие 100 га. Размеры, форма и глубина озерных впадин определяются в основном геологическим строением местности. Так, вытянутые озера с более или менее правильной ориентировкой, очевидно, связаны с крупными планетарными трещинами в коренных породах. Эти озера имеют значительную глубину. Озера, расположенные в котловинах между моренными или камовыми холмами, обычно характеризуются изрезанными берегами, наличием островов, относительно большими глубинами. Озера в пределах озерно-ледниковых и моренных равнин, более мелкие. Прибрежные их части обычно зарастают прибрежно-водной и водной растительностью.

Значительная часть водоемов связана между собой речками и протоками, что дает возможность проходным рыбам (лососю, форели) заходить в них на нерест, а затем уходить в зимний период.

2.5 Почвообразующие породы

Почвообразующие породы на территории «Вепсского леса» представлены красно-бурыми моренными суглинками, песчаными отложениями зандров, камовыми песками и двучленами (рис. 4).

Морена представлена валунными песчано-глинистыми породами. Почти повсеместно доминируют плотные, часто грубопесчаные суглинки. Среди суглинков в краевых зонах обычно встречаются супеси и пески в виде прослоев и линз. В области развития красноцветных девонских пород морена коричневато-бурая и красно-бурая. Флювиогляциальные пески обладают косой слоистостью потокового типа, которая нередко чередуется с горизонтальной. На вершинах и склонах водно-ледниковых холмов и гряд часто залегает валунный суглинок мощностью до 2,5 м. Отложения звонцев обычно занимают господствующее положение в рельефе и имеют мощность до нескольких метров, а на крупных звонцах - до 10-20 м. Они представляют собой красновато-бурые или шоколадно-коричневые глины, пластичные, тонкодисперсные, реже песчанистые, плотные, иногда слоистые за счет тонких прослоев и присыпок тонкозернистого песка. Звонцовые отложения обычно имеют угловато-обломочную структуру и часто содержат карбонаты. Глины характеризуются хорошей сортировкой и однородным гранулометрическим составом: характерно отсутствие или незначительное содержание частиц крупнее 0,25 мм, наличие главного максимума в районе 0,1-0,01 мм или менее 0,01 мм (50-95%). Озерно-ледниковые отложения, которые слагают камы и камовые террасы, имеют максимальную мощность: 20-35, до 40-45 м и более. Они представлены мелкозернистыми песками с редкими включениями гальки и валунов, с линзами и прослоями крупнозернистых песков. Состав камовых отложений довольно разнообразен: главный максимум приурочен в основном к фракциям 0,25-0,1 мм и 0,1-0,01 мм (35-60%); частицы илистой фракции отсутствуют (Малаховский и др., 1969).

В пределах изучаемого нами участка часто наблюдается двучленное строение почвообразующих пород, при этом кроющий нанос имеет более легкий гранулометрический состав (в основном супесчаный) и подстилается тяжелым суглинком или глиной. Разнообразие почв на вершинах холмов определяется характером почвообразующей породы, в том числе ее однородным или двучленным строением, а при наличии последнего - мощностью кроющего наноса.

Рис.4. Почвообразующие породы на территории парка (по: Гагарина и др., 1995).

2.6 Почвы и почвенный покров

Наименования почв в тексте приведены в соответствие с «Классификацией и диагностикой почв России» (2004).

Рис.5. Почвенно-географическое районирование Северо-Запада России (по Гагарина и др., 1995).

Согласно почвенно-географическому районированию Северо-Запада России (Гагарина, Матинян и др., 1995), парк располагается на территории Вепсовско-Андомского конечно-моренного почвенного округа. Вепсовско-Андомский округ относится к среднетаежной подзоне подзолистых почв. Климатические условия округа отличает невысокая обеспеченность теплом, большое количество осадков, максимум которых приходится на лето и осень. Почвенный покров здесь отличается большой пестротой, что определяется сложным рельефом и частой сменой почвообразующих пород. Среди автоморфных почв преобладают сильноподзолистые суглинистые на морене, а на песках -- иллювиально-железистые подзолы. Почти пятую часть территории округа занимают торфяные олиготрофные почвы и торфяно-глееземы.

Округ отличается широким распространением моренных холмов и звонцев.

Звонцы -- плосковершинные озерно-ледниковые аккумулятивные плато, с крутыми, часто террасированными, изрезанными оврагами склонами. Благодаря хорошему дренажу, химическому и минералогическому богатству звонцовых глин, к звонцам приурочены леса с примесью широколиственных пород. На звонцах формируются не подзолистые, а структурно-метаморфические почвы -- буроземы. При близком залегании карбонатных пород могут формироваться буроземы остаточно-карбонатные, иногда -- темногумусовые остаточно-карбонатные почвы.

2.7 Растительный покров

На территории парка развиты средне- и южнотаежные варианты еловых, сосновых и смешанных лесов, вырубок. болот, лугов. На лесные территории приходится более 60% территории парка, пятую часть занимают болота, особенно широко распространенные в юго-восточной части парка. Луга занимают небольшую площадь и приурочены в основном к долинам рек и озерным котловинам.

Северная часть парка относится к среднетаежной подзоне, но примерно с широты Капшозера начинают проявляться переходные, южные черты: широколиственные породы (клен, липа, вяз) в подлеске, виды дубравного комплекса (жимолость, шиповник, калина, орешник, чина весенняя, медуница и др.) в травяно-кустарниковом ярусе. По нижним частям склонов и лощинам с обогащенными почвами формируются леса с высокими мезоморфными травами: аконитом, снытью, дудником, колокольчиком широколистным. Широко распространены крупноствольные осинники, которые, возможно, являются производными широколиственных лесов. На продвижение к северу элементов более южной флоры оказывают влияние литолого-геоморфологические условия: эти растения появляются по склонам глубоко врезанных речных долин, по холмам карбоновых отторженцев, где почвообразующие породы обогащены карбонатами (Природный парк, 2005).

А.А. Ниценко (1964) отмечал, что на территории Онежско-Валдайского района в связи с расчлененным рельефом растительность носит мозаичный характер; специфические общие условия придают мозаике закономерность и создают своего рода однообразность разнообразия. Леса сильно изменены, многие обратились в лиственные.

Из сохранившихся хвойных преобладают ельники-кисличники, обычно с обилием дубровных видов (особенно сныти и голубой перелески), местами почти переходящие в дубравные; нередко встречаются орешник (Cуrylus), клен (Acer), липа (Tнlia), местами дуб (Quйrcus). На нашем участке преобладали ельники кисличные, из дубравных видов встречалась только сныть. Вместе с тем довольно часто встречаются ельники черничные, а на плоских участках-долгомошные и сфагновые. Местами много костяничных ельников. Сосняков мало. Лиственные леса довольно часто встречаются, преобладают осиновые и березово-осиновые леса. Среди лиственных лесов много чернично-вейниковых и кислично-вейниковых. Большое место, особенно в северной части, занимают ландышево-геранево-снытевые и ландышево-геранево-вейниковые осинники и отчасти березняки с обилием дубровных видов и аконита (Acуnнtum). В понижениях и лощинах часто встречаются таволговые лиственные леса. Характерно также обилие шиповника иглистого (Rуsa aciculбris), а в травяном покрове живучки ползучей (Ajъga rйptans). Для опушек особенно характерны колокольчик крапиволистный (Campбnula trachйlium) и душица (Orнganum). А.А. Ниценко (1955) особенно отмечает требовательность осины к почвам, вследствие чего ее местообитания более ограничены по сравнению, например, с березой, и осинники по занимаемой ими площади среди лесов Ленинградской области значительно уступают березнякам.

Луга не в такой степени говорят о богатстве почв, это связано с истощением почвы сенокошением. Преобладают колосковые луга, большей частью типичные, но часто с калганом (Potentнlla ) или сивцом (Succнsa).

Они часто не велики и расположены полосками среди лесов, поэтому приближаются к опушечно-полянному типу, в частности, нередки варианты с купальницей. Много листвягово-колосковых лугов с кульбабой копьелистой (Leontodon hispidus). Часты белоусники с калганом и сивцом, тоже нередко представленные вариантами с купальницей. На залежах- тысячелистниково-полевицевые и нивяниково-полевицевые луга. В понижениях преобладают мелкоосоковые и влажнолиствяговые щучечники, в глубоких западинах - крупноосочники и заросли таволги (Filipйndula), также характерные для этого района заросли лесного камыша (Scнrpus sylvбticus).

В парке представлены болота всех групп, встречающихся в Ленинградской области, но преобладают те, которые сформировались путем заболачивания водоемов. Встречаются в парке и необычные болота - «висячие», это небольшие болота, приуроченные к местам выклинивания подземных вод по склонам глубоких долин. Развитие верховых болот в парке идет по центрально-олиготрофному или периферически-олиготрофному пути. Центрально-олиготрофный путь характерен для замкнутых котловин, такие болота имеют выпуклую форму. Периферически-олиготрофный путь проходят болота, расположенные в долинах, вытянутых понижениях, по тальвегу которых протекают речки или ручьи. В этом случае олиготрофная растительность развивается по периферии, мезотрофная и евтрофная -- ближе к днищу понижения, а на месте тальвега может быть проточная топь.

Глава 3. Объекты и методы исследования

3.1 Объекты исследования

Для выбора объекта исследования были изучены картографические материалы, космические снимки с целью нахождения наиболее характерного участка для изучения почв холмисто-моренных ландшафтов. Учитывалась также транспортная доступность территории.

Рис. 6. Точки места сбора почвенных материалов для дальнейших анализов

В итоге были выбраны окрестности дер. Харагеничи, неподалеку от обширного Капшозера и в непосредственной близости от оз. Харагинского.

За летнюю научно-исследовательскую практику 2015г. было изучено 36 почвенных профилей, 12 из которых в дальнейшем были проанализированы в лабораторных условиях.

Почвенный покров изученной территории, в основном, представлен подбурами, подзолами, дерново-подзолистыми почвами. Почвообразующими породами являются: водно-ледниковые, суглинистые моренные отложения и разные варианты двучленов.

3.2 Методы исследования

Описания почвенных профилей проводилось в соответствии с общепринятыми подходами (Б.Г. Розанов, 2004). Наименования почв даны в соответствии с классификацией почв России (2004,2008).

Анализы почвенных образцов выполнены по апробированным методикам (Химический анализ почв, 1995):

· рН определялся потенциометрически в солевой суспензии (1.0 н КCl, соотношение почвы к раствору 1:2,5);

· определение органического углерода выполнено дихроматным методом по Тюрину; в основе метода лежит окисление углерода органического вещества почвы дихроматом калия в присутствии серной кислоты, с последующим титрованием избытка дихромата солью Мора в присутствии индикатора фенилантраниловой кислоты;

· гидролитическая кислотность определялась по Каппену. Гидролитической называют такую обменную кислотность, которая обусловлена взаимодействием почвы с раствором гидролитически щелочной соли - ацетата натрия, который, как соль сильного основания и слабой кислоты, в водном растворе гидролизуется с образованием ионов OH-, вследствие чего раствор подщелачивается, диссоциация коллоидов почвенно-поглощающего комплекса (ППК) усиливается, и в раствор переходят не только ионы водорода обменной кислотности, но и ионы водорода, более прочно связанные с коллоидным комплексом почвы. Гидролитическую кислотность обнаруживают многие почвы, не проявляющие собственно обменной кислотности. Гидролитическая кислотность менее вредна для растений, чем обменная кислотность, в связи с меньшей подвижностью ионов водорода. Величину гидролитической кислотности используют для оценки общего содержания ионов водорода в почве и расчетов степени насыщенности почвы основаниями.

· Вытеснение обменных катионов проводилось 1,0 н раствором хлорида натрия, с последующим комплексонометрическим определением суммы Ca и Mg (использованные индикаторы - хромоген черный для суммы и мурексид для Ca;

· Извлечение подвижного фосфора производилось по Кирсанову (0,2 н раствор соляной кислоты, соотношение почва: раствор=1:5), определение фосфора выполнено колориметрически молибдатным методом, в качестве восстановителя использован хлорид олова.

Гранулометрический состав (фракции физической глины и ила) определены пипет-методом по Качинскому в модификации Почвенного института (с пирофосфатом натрия в качестве пептизатора).

Валовой анализ в 5 разрезах был проведен рентгенфлуоресцентным методом с использованием энергодисперсионного рентгенфлуоресцентного спектрометра EDX-800P на базе ресурсного центра Научного парка СПбГУ «Методы анализа состава вещества».

Рис.7. Энергодисперсионный рентгенфлуоресцентный спектрометр EDX-800P.

Спектрометр EDX-800P предназначен для быстрого неразрушающего определения качественного и количественного элементного состава (от C6 до U92) твёрдых и жидких образцов, порошков, гранул, пластин, плёнок. Большая камера позволяет проводить измерения образцов диаметром до 300 мм и высотой до 150 мм. Анализ может проводиться на воздухе, в вакууме или среде гелия (для определения лёгких элементов в жидкостях). Пять типов первичных фильтров дают возможность снизить влияние фона и значительно улучшить пределы обнаружения элементов в образцах различной природы.

Благодаря программному обеспечению спектрометра возможно определять толщину и элементный состав тонких плёнок и покрытий, а использование метода фоновых фундаментальных параметров позволяет анализировать плёнки органической природы. Кроме того, существует возможность коррекции на интенсивность, энергию, полуширину пика. Программа сопоставления состава (интенсивность/содержание) использует библиотеки данных и исключает необходимость наличия стандартных образцов для количественного анализа.

Определение элементного состава проводится методом энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа. Суть метода заключается в облучении исследуемого образца рентгеновским излучением с последующей расшифровкой спектра флуоресцентного излучения, испускаемого возбуждёнными атомами образца.

Спецификация прибора EDX-800P

Диапазон элементов:

C6 - U92

Рентгеновский генератор:

трубка с анодом Rh, воздушное охлаждение, напряжение 5 - 50 кВ, ток 1 - 1000 мкА

Облучаемая площадь:

диаметр 10 мм

Коллиматоры (опция):

автоматический выбор 4 типов: 1, 3, 5 и 10 ммлибо 1, 3 и 10 мм

Детекторы:

EDX-800P: Si(Li), жидкий азот необходим только на время измерений, расход 1 л/день

Кюветное отделение:

анализ на воздухе, в вакууме или среде гелия (опция)

16-позиционный автосамплер

устройство для вращения образца

Возможности программного обеспечения:

Качественный анализ:

автоматический и ручной режим расшифровки пиков

Количественный анализ:

метод калибровочных кривых

матричная коррекция

метод фундаментальных параметров (ФП)

метод фоновых ФП

анализ тонких плёнок методом ФП

Методика построения калибровочных кривых

Строится кривая, отображающая зависимость между содержанием элемента в стандартном образце и его измеренной интенсивностью (калибровочная кривая), затем находится содержание элемента в неизвестном образце.

Методика фундаментальных параметров

Используя теоретически рассчитанные интенсивности флуоресцентного излучения, определяются содержания в образце по фактически измеренным интенсивностям.

Этот метод может быть применён

* Без использования стандартного образца

* С использованием стандартного образца

Глава 4. Характеристика почв

4.1 Морфологическое строение

Морфологическое строение почв отличается разнообразием, в зависимости от характера почвообразующей породы, форм рельефа, в некоторых случаях в связи с воздействием антропогенного фактора.

Основные типы автоморфных почв исследуемого участка: подзолы, подбуры и дерново-подзолистые почвы.

Подзолы и подбуры относятся к отделу Альфегумусовых почв, диагностическим горизонтом для них является горизонт BHF - альфегумусовый, который окрашен в ярко-охристый или кофейный цвет. Цвет почвы зависит от оксидов железа и органического вещества, которые накапливаются в этом горизонте. Отличительной чертой подзолов, является наличие подзолистого горизонта Е, который формируется в результате разрушения минералов и растворения железистых пленок на поверхности минеральных зерен. Типичное строение подзола охарактеризовано разрезом 1 и показано на рис. 8.

Рис.8. Подзол иллювиально-гумусовый глееватый супесчаный на водно-ледниковых отложениях, схема строения профиля и фотография разреза 1.

Рис.9. Ельник черничный зеленомошно-сфагновый

Разрез №1, характеризующий подзол иллювиально-гумусовый глееватый супесчаный на водно-ледниковых отложениях, заложен на берегу Капшозера, на выположенном участке водораздела

Растительный покров: Еловый лес с березой, черничный зеленомошно-сфагновый. Выраженный микрорельеф, пристволовые повышения до 30-50 см высотой, понижения со сплошным ковром сфагнума. Разрез заложен на относительно ровном пятачке, под зеленым мхом. Рядом, под сфагнумом, в понижении горизонт Т мощностью 18 см, из которых 10 см занимает слабо разложившийся сфагновый торф.

Почвенный профиль представлен следующим горизонтами:

O, 0-10 Влажный, коричневый, торфянистый, густо пронизан корнями деревьев и кустарничков. На границе с подзолистым горизонтом встречаются единичные угли. Переход резкий.

E, 10-22(25) Серовато-белесый, влажный, на глубине 16-18 см прокрашен углем (выделяется черная полоса). Рыхлый, песчаный. Встречаются древесные корни. Переход резкий по цвету, граница волнистая.

BH, 22(25)-30(40) Темно-кофейный, супесчаный, уплотненный, сырой. Встречаются рыхлые железистые стяжения. Единичные корни. Переход постепенный по цвету.

BF, 30(40) - 47(52) Охристо-рыжий (ржавый), супесчаный, уплотненный, сырой. Встречаются железистые стяжения. Бесструктурный. Переход заметный по цвету и плотности. Граница неровная.

BCg, 47(52)-80. Мокрый, неоднородно окрашен: на серовато-бежевом фоне ржавые пятна, встречаются железисто-марганцевые конкреции диаметром 1-2 мм.

Подбуры отличаются от подзолов тем, что при наличии горизонта BHF подзолистый горизонт у них отсутствует. Рассмотрим строение подбуров на примере разреза 7, показанного на рис.10.

Рис.10. Подбур глееватый супесчаный на водно-ледниковых песках, подстилаемых суглинками, схема строения профиля и фотография разреза . 7).

Разрез №7, характеризующий подбур глееватый супесчаный на водно-ледниковых песках, подстилаемых суглинками.

Рис.11. Место заложения разреза 7 в верхней части склона.

Растительный покров: ельник майниково-мертвопокровный. Разрез заложен в верхней части склона высокого крутосклонного холма, в 1 м от вершины.

Почвенный профиль представлен следующим горизонтами:

O, 0-7 см - Оторфованная подстилка.

BHF 7-19 Кофейного цвета (светлеет вниз по профилю), сырой, супесчаный, рыхлый, бесструктурный, пронизан корнями деревьев. Переход постепенный по окраске.

BF 19-29 Влажный, песчаный, рыхлый, бесструктурный, рыжего цвета. Единичные корни. Переход постепенный по окраске.

BC 29-35 Светлее предыдущего, песчаный, бесструктурный, рыхлый, единичные корни. Переход заметный по окраске и плотности.

Cg 35-85 Сизовато-белесый тонкозернистый песок, уплотненный, непрочно-плитчатый, встречаются железистые пятна коричневого цвета. Единичные корни. Переход резкий, граница ровная.

D 85+ Красно-бурый, тяжелосуглинистый, плитчатый, плотный.

Дерново-подзолистая почва относится к отделу Текстурно-дифференцированных почв. Строение профиля АУ-EL-BEL-BT-BC-C. В профиле дерново-подзолистой почвы, разрез 23, описываемый ниже, место горизонта EL занимает горизонт AEL, повышенное содержание гумуса в котором, связано либо с давней распашкой почвы, либо с влиянием растительности. По распределению илистой фракции, однако, этот горизонт является элювиальным (Рис.12).

Рис.12. Дерново-неглубокоподзолистая тяжелосуглинистая на моренных отложениях, схема строения профиля и фотография разреза 23.

Рис.13. Осинник снытевый.

Разрез 23, характеризующий профиль дерново-подзолистой почвы, заложен на вершине холма, с уклоном площадки до 3 градусов, в осиннике снытевом. Разрез отличается небольшой мощностью подстилки, наличием хорошо выраженного гумусового горизонта серого цвета и тяжелосуглинистым гранулометрическим составом.

Почвенный профиль представлен следующим горизонтами:

O 0-5 Темно-коричневая подстилка, частично - слабой, частично - средней степени разложения, сырая, рыхлая, состоит преимущественно из листового опада. Корни. В нижней части выделяется перегнойный материал.

AY 5-10(12) Коричневато-серый, рыхлый. Непрочно-комковато-пылеватый, тяжелосуглинистый. Густо пронизан корнями. Переход заметный по окраске и плотности, граница волнистая.

AEL 10(12)-20(23) Светло-серый (прокрашен гумусом и углем), уплотненный, плитчатый, встречаются мелкие угольки. Тяжелый суглинок. Древесные корни. Возможно, горизонт когда-то подвергался распашке. Переход ясный по окраске и плотности.

BEL 20(23)-35 Неоднородно окрашен: розовато-бурый с белесыми пятнами, плотный, местами - крупноореховатый с тонкими глинистыми кутанами, местами - плитчатый с обильными скелетанами. Тяжелый суглинок. Встречаются корни. Переход заметный по окраске и сложению.

BT 35-60+ Буро-красный, вязкий, глинистый, плотный (почти слитой), плитчато-ореховатый. Тонкие кутаны, древесные корни. Встречаются белые пленки мицелия по ходам корней.

На участке можно встретить подзолы на двучленных породах, которые различаются по мощности подзолистого горизонта и по глубине залегания подстилающих суглинистых горизонтов.

Рис. 15.Подзол иллювиально-железистый, поверхностно-турбированный (р.16)

Профиль подзола иллювиально-железистого поверхностно-турбированного, супесчаного на водно-ледниковых супесях, подстилаемых моренными суглинками, представлен следующим горизонтами:

Oao, 0-6 см - Рыхлая слабо разложившаяся подстилка, влажная, обильно пронизана корнями деревьев. В нижней части выделяется прослойка гумусированного материала.


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.