Бесплатно скачать, заказать диплом, курсовую, диссертацию Анализ чувствительности запасов органического вещества в автономный почвак европейской территории Бывшего СССР к изменению параметров круговорота углерода

У нас уже 176407 рефератов, курсовых и дипломных работ

Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Книга жалоб
и предложений

Название	Анализ чувствительности запасов органического вещества в автономный почвак европейской территории Бывшего СССР к изменению параметров круговорота углерода

Количество страниц	169

ВУЗ	МГИУ

Год сдачи	2010

Бесплатно Скачать	24277.doc

Содержание	Содержание Введение стр. 2 Глава 1. Запасы гумуса в почвах бывшего СССР стр. 5 1.1. Литературный обзор стр. 5 1.2. Источники неопределенностей оценок запасов гумуса стр. 41 Глава 2. Запасы гумуса в автономных почвах природных экосистем европейской территории бывшего СССР (на основе информации, собранной в базе данных SOMER) стр. 45 2.1. Описание базы данных SOMER стр. 45 2.2. Зависимость запасов гумуса от биоклиматического и литологического факторов стр. 57 Глава 3. Внутрибиогеоценозная пространственная изменчивость содержания и запасов органического вещества в почвах лесных экосистем стр. 67 3.1. Зависимость внутрибиогеоценозной пространственной вариабельности мощности и запасов подстилок, содержания и запасов углерода почв от типа лесного биогеоценоза стр. 87 3.2. Зависимость пространственной вариабельности мощности подстилок, содержания и запасов гумуса от степени увлажненности лесных БГЦ стр. 105 3.3. Зависимость пространственной вариабельности мощности и запасов подстилок, содержания и запасов углерода почв от типа парцеллы стр. 115 3.4. Зависимость мощности и запасов подстилок, содержания и запасов углерода почв и их пространственной вариабельности от местоположения в тессере стр.128 Глава 4. Чувствительность запаса гумуса автономных почв природных экосистем европейской территории бывшего СССР к изменениям параметров круговорота углерода стр. 145 Выводы стр. 156 Список литературы стр. 158 Приложение стр. 169 Введение ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Почвы являются одним из важнейших резервуаров углерода в биосфере, где его содержится почти в три раза больше, чем в надземной биомассе и в два раза больше, чем в атмосфере. Почвы могут быть как источником углерода, так и, связывая органическое вещество, служить для его стока, что обуславливает регуляторную функцию почвы в круговороте углерода. Из-за глобальных изменений климата в последнее время практически все экосистемы мира подвергаются довольно интенсивному антропогенному воздействию, и почвы, как часть этих экосистем, естественно, так же испытывают существенные нагрузки. Причем различные почвы могут по-разному реагировать на одинаковые изменения. В связи с этим обстоятельством становится актуальным получить надежные оценки запасов гумуса в почвах и их вариабельности для как можно более широкого круга почвенных типов, а так же умение прогнозировать направленность процессов накопления и разложения органического вещества почв. Важно точно прогнозировать отклик экосистем, то есть оценить их чувствительность на внешние воздействия. Для решения задач по оценке устойчивости экосистем наряду с прочими методами в последнее время все чаще используются различные математические модели, которые позволяют не только оценить будет ли органическое вещество почв накапливаться или разлагаться при внешних воздействиях, но и вычислить масштабы этих изменений. Цели и задачи. Цель работы - оценить запасы органического вещества в автономных почвах природных экосистем европейской территории бывшего СССР и исследовать их чувствительность к изменениям параметров круговорота углерода. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1) собрать и организовать в форме базы данных имеющуюся в опубликованных источниках информацию об автономных почвах природных экосистем европейской территории бывшего СССР; 2) используя информацию, собранную в базе данных, рассчитать запасы органического углерода в автономных почвах природных экосистем европейской территории бывшего СССР; 3) оценить межбиогеоценозную и внутрибиогеоценозную вариабельность запасов органического вещества почв; 4) провести сравнительный анализ чувствительности запасов гумуса в автономных почвах природных экосистем европейской территории бывшего СССР к изменению параметров круговорота углерода на основе нелинейной модели круговорота углерода (NAMSOM); 5) определить зависимость показателей чувствительности от климатических параметров. Научная новизна. Впервые на основе большого информационного массива данных получены оценки запаса гумуса в автономных почвах широкого круга природных экосистем европейской территории бывшего СССР и количественно исследована его чувствительность к изменению параметров круговорота углерода. Определена зависимость чувствительности запаса гумуса к изменению продуктивности и коэффициента скорости минерализации гумуса от климатических параметров. Впервые на примере нескольких лесных экосистем получена оценка внутрибиогеоценозной вариабельности запаса гумуса почв и исследована зависимость этого показателя от типа БГЦ, характера напочвенной растительности и степени увлажнения почв. Практическая значимость. Организация информации о почвах природных экосистем европейской территории бывшего СССР в форме базы данных позволила проверить и уточнить установленные ранее эколого-географические закономерности распределения запасов гумуса, используя возможности современной вычислительной техники анализировать большие информационные массивы с применением математических методов. Полученные результаты сравнительного анализа чувствительности почв служат улучшению качества прогнозов их отклика на изменения параметров биогеохимического цикла углерода в результате глобального изменения климата и общего усиления антропогенной нагрузки. Такие оценки стали особенно важны в связи с вступлением в силу Киотского протокола. ¦ Глава 1. ЗАПАСЫ ГУМУСА В ПОЧВАХ БЫВШЕГО СССР /./. Литературный обзор Почвы играют ведущую роль в биогеохимическом цикле углерода. Они являются третьим по величине глобальным резервуаром углерода после литосферы и мирового океана (рис. 1.1). Запас Сорг в почве по современным оценкам в три раза превышает запас углерода в надземной биомассе и в 2-3 раза — запас атмосферного СО2 (Smith et al., 2002). Они могут служить как источником, так и стоком углерода, выступая регулятором газового состава атмосферы. Поэтому, в связи с проблемой глобальных изменений климата и природной среды, в настоящее время отмечается особый интерес к изучению запасов углерода в почве. В последнее время много внимания уделялось определению запасов Сорг в почвах мира (табл. 1.1) и запасов почвенного углерода в различных регионах (Алексеев и Бердси, 1994; Орлов и др., 1996; Siltanen at al., 1997; Титлянова, 1998 и др.). Таблица 1.1. Запасы органического углерода в почвах мира (Черкинский, Чичагова, 1991; Рожков и др., 1997; Eswaran et al., 1993) Источник Оценка, 1012 кг Антропогенные изменения климата, 1987 2100 Н.И. Базилевич, 1974 1392 М.М. Кононова, 1976 1600 H.L. Bohn, 1976 2946 H.L.Bohn, 1982 2190 В. Bolin, 1970 700 G.L. Ajtai and Duvingmang, 1979a 2070 G.L. Ajtai and Duvingmang, 1979B 1636 V. Meentemeyer et al, 1985a 1457 V. Meentemeyer et al, 1985B 500 W. Post etal., 1982 1395 W.H. Schlesinger, 1977 1456 P.Y.Zinke etal., 1984 1309 H.W. Scharpenseel, G. Miechlich, 1990 1500-2000 Woodwell etal., 1978 700-3000 К. Кобак, 1988 2000 H. Eswaran etal., 1993 1576 и — запасы углерода органического вещества в восстановленном почвенном покрове и с учетом антропогенного воздействия соответственно. О\ АТМОСФЕРА 66S±46 Зоомасса О.8±0,2 Фитомасса 2,72,0 Речной и подземный сток вокеан1.43±0,5 -_-_ ое в-во почвы 1480720 0,30,1 CQ2 сюб.,р«гсв., сорб. (1-5) (0,5-1) Подземные воды (62±50) 1скопаемое топливо Сорг (10-12)10 Кристаллические и вулканические породы Снеорг. ЛИТОСФЕРА Сорбированный (200-1300) I Осадок О)___i р-р, С неорг. 3730041572 {Осадок (I) О к е а н Осадочные породы Сорг, 107 Эсадок > (1) Карбонатные породы Рисунок 1.1. Схема глобального круговорот углерода (Смагин и др., 2001). Н. Эсваран с соавторами (Eswaran et al., 1993) опубликовали карту глобальных запасов почвенного углерода (рис. 1.2), при составлении которой использовались описания 15 000 разрезов для США и ~ 1000 разрезов для 45 других стран. Авторами особо отмечается неопределенность в получении оценок запаса почвенного органического углерода в Китае, Монголии и на территории бывшего Союза из-за недостатка информации для этих территорий. Рассмотрим имеющиеся на сегодняшний день оценки запасов углерода в почвах России. Проблема накопления гумуса в почвах издавна вызывала большой интерес почвоведов России. Основы теории гумусообразования были заложены еще в конце девятнадцатого века В.В. Докучаевым, когда он определил основные факторы, отвечающие за гумусонакопление в почвах, и предположил, что при известных постоянных условиях поступления и разложения органического вещества его накопление имеет предел. П.А. Костычевым, Н.М. Сибирцевым, а затем И.В. Тюриным проведены первые теоретические расчеты по определению возможной величины накопления органического вещества в почвах (Тюрин, 1965). Закономерности пространственного распределения почвенного органического вещества так же давно интересовали почвоведов. Основы изучения эколого-географических закономерностей распределения гумуса почв заложены В.В. Докучаевым (1948, 1948а). В дальнейшем исследование этого вопроса получило развитие в трудах его учеников и последователей (Тюрин, 1937, 1967; Кононова, 1963; Орлов, 1990; Орлов и др., 1996). В тех случаях, когда нужно судить о масштабах гумусонакопления, оценивать изменения, произошедшие в результате хозяйственной деятельности человека, прогнозировать отклик почв на глобальные Оо "?ыяЯ ^~\ ж . jgp^ <^з^? KILOMETERS Рисунок 1.2. Глобальные запасы органического углерода (Eswaran et al., 1993). изменения климата больший интерес представляют данные о запасах органического углерода в почве, а не о его содержании. В 1937 г. И.В. Тюриным составлена первая сводная таблица, в которой приведены характеристики не только содержания, но и запасов органического углерода в профилях 11 автоморфных почв, распространенных на территории СССР (табл. 1.2). Таблица 1.2. Запасы органического вещества в почвах (Тюрин, 1937) Почвы Гумус в верхнем слое, % Общее количество гумуса кг/м2 т/га Сероземы 1,0-2,0 5 50 Светло-каштановые (бурые полупустынные) 1,5-2,0 10 100 Темно-каштановые (и южные черноземы) 3,0-4,0 20-25 200-250 Обыкновенные черноземы 7,0-8,0 40-50 400-500 Мощные черноземы 10,0 80 800 Выщелоченные черноземы 8,0-7,0 60-50 600-500 Лесостепные оподзоленные 6,0-4,0 30-15 300-150 Подзолистые северной лесной зоны (включая подстилку) 4,0-3,0 12-8 120-80 Красноземы, буроземы и оподзоленные почвы влажных субтропиков 6,0-4,0 30-15 300-150 Перегнойно-карбонатные лесных областей 4,0-8,0 20-40 200-400 Горнолуговые 25 30 300 На основании собранной информации И.В. Тюрин пришел к следующим выводам. В почвах элювиального ряда максимальный уровень гумусонакопления отмечается в черноземах мощных (тучных) и составляет в среднем для слоя 0-100 см 709 т/га, а с учетом того, что мощность гумусового горизонта в черноземах может превышать 100 см, автор оценивает запас гумуса в профиле тучного чернозема в 800 т/га. К северу и югу от области распространения мощных черноземов запасы гумуса падают, причем убывание в южном направлении происходит быстрее, чем в северном. В пределах каждой природной зоны запасы гумуса могут варьировать в широких пределах и области изменения запасов гумуса соседних зон могут перекрываться. В этой сводке представлена по-разному агрегированная информация. Наряду с данными о запасах гумуса в некоторых подтипах почв автор характеризует запасы органического вещества в больших группах типов почв. В работе, к сожалению, не приводятся объемы выборок, на основании которых получены оценки запасов гумуса. Не известно какими почвами представлены исследованные группы: целинными, залежными или окультуренными. Нет информации о гранулометрическом составе исследуемых почв. Для подзолистых почв приведены суммарные оценки запаса гумуса в минеральном слое и подстилке, что затрудняет использование этих данных для сравнения с оценками, полученными другими авторами. Следующая сводка оценок запасов гумуса в метровом слое почв СССР опубликована Н.И. Болотиной в 1947 г. Она основана на данных о содержании гумуса в 715 разрезах. В работе Д.М. Хейфеца (1950) приведена также большая сводка по средним запасам гумуса в слоях 0-20, 0-50 и 0-100 см. Для метровой толщи наряду со средними запасами приведены также пределы изменения запасов органического вещества (табл. 1.3). В этой работе рассмотрен вопрос о влиянии литологического фактора на запасы гумуса в среднеподзолистых и слабоподзолистых почвах, а так же в южных черноземах. Показано, что запасы гумуса в почвах тяжелого гранулометрического состава выше, чем в почвах легкого. В метровом слое среднеподзолистых почв суглинистого и глинистого ряда (18 точек) средний запас равен 123 т/га, в супесчаных и песчаных - 83 т/га (расчет по 5 точкам). В слабоподзолистых соответственно 138 т/га (10 точек) и 56 т/га (4 точки). Для южных 10 черноземов разного гранулометрического состава приводятся только пределы колебаний. Запасы гумуса в тяжелых разностях колеблются от 298 до 488 т/га, а в легких - от 250 до 331 т/га. Таблица 1.3. Запасы гумуса в 100, 50 и 20 см слоях почв, т/га (Хейфец, 1950) Почвы 100 см пределы 50 см 20 см Число разрезов Сильноподзолистые 92 55-165 61 44 15 Среднеподзолистые 112 59-178 87 58 23 Слабоподзолистые 107 51-228 81 56 14 Серые лесостепные 161 111-200 110 59 17 Темно-серые 341 172-494 232 114 11 Черноземы оподзоленные 448 152-471 257 121 15 Черноземы выщелоченные 536 251-695 395 174 10 Черноземы мощные 664 459-853 436 193 16 Черноземы обыкновенные 430 268-602 — 166 34 Черноземы южные 348 250-488 280 145 18 Черноземы зап. -предкавказские 419 — 262 114 9 Темно-каштановые и каштановые 252 125-369 171 73 20 Светло-каштановые 179 132-237 125 59 12 Сероземы темные 147 90-167 112 69 8 Сероземы типичные 79 70-170 60 34 7 Сероземы светлые 68 55-117 52 30 13 Красноземы 242 — 183 106 13 * Почти все подзолистые почвы, являются дерново-подзолистыми. разрезы которых использованы в данной работе, По мнению автора, запасы гумуса в подзолистых почвах одинакового гранулометрического состава, но сформировавшихся на различных почвообразующих породах почти не отличаются друг от друга по запасам гумуса. На наш взгляд, этот вывод недостаточно обоснован и требует более внимательного рассмотрения. Большинство разрезов подзолистых почв, данные о которых использованы в работе, сделаны на пашне, где, как утверждает автор, в почве наблюдается тенденция к увеличению запасов гумуса по сравнению с почвами под лесом. Оценки запасов гумуса в почве приводятся в работе М.М. Кононовой (1963). Она отмечает, что характер процессов 11 новообразования и разложения веществ, входящих в органическую часть почвы, разнообразен и зависит от растительного покрова, деятельности микроорганизмов и животных, водного и теплового режимов, химических и физических свойств почвы. В этой работе содержится информация по средним запасам гумуса для нескольких типов почв в слоях 0-20 и 0-100 см (рис. 1.3). Автор указывает, что эти данные относятся к пахотным почвам. Однако пахотными почвами названы как собственно пашни, так и залежи, сады и огороды. 709 512 215 73 99 50 Г~\| 53 lib 109 1 164 426 i—i 391 443 224 137 282 229 93 128 62 п п О 153 175 263 97 1 I "I \| Слои, см П-0-100 (50) О-0-20 Рисунок 1.3. Запасы гумуса в почвах СССР (Кононова, 1963). М.М. Кононова, как и И.В. Тюрин, показывает, что в почвах европейской части СССР запас органического вещества почв закономерно меняется, увеличиваясь от тундровых к черноземам и снова падая в более южных типах почв. Автор справедливо замечает, что запасы гумуса уменьшаются как в областях, характеризующихся возрастающим количеством осадков и снижением температур, так и в областях, 12 находящихся в аридных условиях. То есть мы видим хорошо прослеживающуюся зависимость запаса гумуса от климатического фактора. Также в работе отмечается, что меняется не только общее количество гумуса, но и характер его распределения в профиле различных почв, что объясняется в большинстве случаев характером поступления растительных остатков, служащих исходным материалом для образования гумуса. К сожалению, в этой работе нет данных об объемах выборок и не указаны пределы изменений запасов органического вещества, а приведены только средние значения. В 1965, используя данные Болотиной (для метрового слоя) Тюрин представляет информацию о запасах гумуса для большего количества почв, чем в работе 1937 г., и рассматривает больше почвенных подтипов. В этой работе так же указаны значения запасов гумуса для слоя 0-20 см. Данные, использованные в работе, в подавляющем большинстве случаев относятся к окультуренным почвам, находящимся в сельскохозяйственном использовании. Из полученных результатов Тюрин делает следующие, очень интересные выводы. Различия в запасах гумуса в слое 0-100 см, то есть приблизительно во всем почвенном профиле, оказываются более значительными, чем в слое 0-20 см. Поэтому, как отмечает автор, установленная Докучаевым закономерность распределения изогумусовых полос по содержанию гумуса в верхнем слое получает еще более рельефное подтверждение на основании подсчетов общих запасов гумуса во всем профиле почв. Сравнение запасов гумуса в слое 0-100 см дает более правильное представление о разнице в накоплении гумуса при переходе от одного типа почв к другому, чем сравнение по содержанию гумуса только в верхнем слое почв. Потому что величина запаса органического вещества зависит от характера распределения гумуса по профилю, которое у различных почв весьма неодинаково. В почвах лесных областей, характеризующихся быстрым убыванием гумуса с глубиной, на 13 верхний слой 0-20 см приходится более 50% общего запаса гумуса в метровой толще. В почвах степных областей - черноземах, с более значительной мощностью гумусового горизонта и постепенным убыванием гумуса с глубиной, на долю верхнего слоя 0-20 см приходится только от 24 до 32% от запаса гумуса в метровом слое. Почвы более сухих областей - каштановые и сероземы, занимают промежуточное положение между указанными выше группами; количество гумуса в верхнем слое 0-20 см в этих почва составляет 43-45% от общего запаса гумуса в метровом слое. В 1976 году Н.И. Болотиной были оценены запасы гумуса и азота в почвах СССР на основе большего числа разрезов, чем в работе 1947 года. Сводка содержит данные по 1273 разрезам зональных почв и 208 пробным площадкам, относящихся к заболоченным и солонцовым почвам. На Европейскую территорию приходится - 857 разрезов. Целинные почвы, к сожалению, представлены всего 92 разрезами. Автор рассматривает почвы по зонам и по почвенно-агрохимическим районам. В основе этой работы лежит схема почвенно-агрохимического районирования Н.Н. Розова (1975). В этой работе рассмотрена зависимость запасов гумуса от гранулометрического состава почв. Расчет запасов гумуса проводился для глубин 0-20, 0-50 и 0-100 см. Приводятся как средние величины, так и области их изменений. В сводке указывается количество точек для каждой группы почв, по которым проводился расчет, что позволяет судить об объеме использованной информации. Приведем оценки запасов гумуса для почв европейской территории СССР (табл. 1.4, 1.5, 1.6 и 1.7). Полученные в этой работе данные подтверждают сделанные в классических работах В.В. Докучаева, И.В. Тюрина и М.М. Кононовой выводы о зональном распределении запасов гумуса в почвах европейской территории России, обусловленном климатическим фактором. 14 Представленные материалы убедительно показывают зависимость запасов гумуса от гранулометрического состава. Таблица Запасы гумуса в подзолистых и дерново-подзолистых почвах, т/га (Болотина, 1976) 1.4. Зона Район Мехсостав 0-20 см 0-50 см 0-100 см п Подзолистых и мерзлотно-таежных почв, пашня 1А Северо-Европейский Супесчаный и песчаный 68 55-80 79 70-86 105 80-130 10 Дерново-подзолистых и бурых лесных, пашня 2А Западный Суглинистый 60 40-70 90 70-108 ПО 100-115 20 Супесчаный 41 24-60 62 34-95 70 40-80 20 2Б Центральный Суглинистый 45 40-70 67 55-84 — 30 Супесчаный 38 30-60 55 40-75 — 20 2В Восточный Суглинистый 53 47-60 78 70-90 ПО 80-120 35 Супесчаный 33 30-34 50 41-52 80 50-90 13 Среднее по Европейской части РСФСР, пашня 1А, 2 А, 2Б, 2В Суглинистый 52 40-70 77 74-90 105 90-120 80 Супесчаный 43 30-80 60 34-95 75 40-130 50 лес 1А,2Б,2В Суглинистый 53 25-70 76 50-90 — 24 Супесчаный 18 17-18 38 30-45 — 5 Заметим, что узкий диапазон изменений для некоторых почв обусловлен малыми объемами выборок по ним. Например, для супесчаных почв в лесу (табл. 1.4). К сожалению, большая часть данных, представленных в рассматриваемой сводке, относится к пахотным почвам, что затрудняет изучение зависимости распределения запасов гумуса от климатического и литологического факторов почвообразования из-за осложняющего влияния сельскохозяйственных воздействий на запасы гумуса в почвах. 15 Таблица 1.5. Запасы гумуса в суглинистых серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах, т/га (Болотина, 1976) Зона Район Почвы 0-20 см 0-50 см 0-100 см п Серых лесных почв, оподзоленных и выщелоченных черноземов, пашня ЗА Западный Серые лесные 77 45-80 156 90-160 275 10 Темно-серые лесные 95 220 — 10 Оподзоленные и выщелоченные черноземы 107 70-120 245 150-260 395 380-405 60 ЗБ Центральный Светло-серые лесные 56 49-65 96 84-110 125 109-145 17 Серые лесные 95 60-120 185 150-206 240 180-270 14 Темно-серые лесные 121 115-145 246 230-280 311 300-350 12 Оподзоленные и выщелоченные черноземы 155 130-180 340 260-380 454 350-550 50 ЗВ Восточный (Предураль-ский) Светло-серые лесные 82 50-90 120 95-145 192 180-205 18 Серые лесные 107 84-130 166 150-200 194 180-240 13 Темно-серые лесные 144 120-170 268 230-370 313 300-480 30 Оподзоленные и выщелоченные черноземы 184 160-190 352 240-450 477 460-490 30 Среднее по Европейской части РСФСР ЗА, ЗБ, ЗВ Светло-серые лесные 70 60-80 108 100-120 160 120-190 35 Серые лесные 100 80-110 175 160-190 220 200-280 30 Темно-серые лесные 129 105-140 260 220-270 312 300-313 50 Оподзоленные и выщелоченные черноземы 178 107-290 356 240-490 488 360-630 100

Список литературы

Цена, в рублях: (при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)	1425

Скачать бесплатно	24277.doc

Найти готовую работу

ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:

Связаться

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ

29.04.24 Результаты оценки психологических детерминант гражданской идентичности учащихся старших классов

29.04.24 Программа формирования гражданской идентичности старшеклассников

29.04.24 Психологические основания для разработки программы формирования гражданской идентичности старшеклассников

Архив материала для курсовых и дипломных работ

Ссылки:

Счетчики:

Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Найти готовую работу

Обратная связь:

Вход для партнеров

© 2006-2022. Все права защищены. Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.

© 2006-2022. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.