Почвенно-растительный покров асимметричных водоразделов степной зоны Волго-Уральского междуречья

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Вестник Томского государственного университета. Биология. 2017; : 161-177

Почвенно-растительный покров асимметричных водоразделов степной зоны Волго-Уральского междуречья

Русанов А. М., Сафонов М. А.

https://doi.org/10.17223/19988591/37/9

Аннотация

В ходе многолетних мониторинговых исследований установлено, что гидротермические условия склонов водоразделов разной крутизны и экспозиции и их плоские вершины отличаются по комплексу показателей, в результате чего формируются почвы и растительные сообщества, значительно различающиеся между собой по свойствам и составу. Для асимметричных водоразделов показана мозаичность почвенно-растительного покрова: ряд биогеоценозов по составу фитоценозов и свойствам черноземов близки к настоящим степям, а часть - к сухим степям. При этом обобщенные характеристики почв и растительности территории соответствуют подзоне засушливых степей. Полученные данные дают возможность отнести полярную асимметрию водоразделов к условиям, повышающим видовое и структурное разнообразие почвенно-растительного покрова на современном этапе эволюции степных ландшафтов.

Список литературы

1. Ludwig J., Wilcox B., Breshears D., Tongway D. Vegetation patches and runoff-erosion as interacting ecohydrological processes in semiarid landscapes // Ecology. 2005. Vol. 86, № 2. PP. 288-297.

2. Kefi S., Rietkerk M., Alados C.L., Pueyo Y., Papanastasis V.P., Elaich A., de Ruiter P.C. Spatial vegetation patterns and imminent desertification in Mediterranean arid ecosystems // Nature. 2007. № 449. PP. 213-215. doi: 10.1038/nature06111.

3. Gonzalez-Polo M., Austin A.T. Spatial heterogeneity provides organic matter refuges for soil microbial activity in the Patagonian steppe, Argentina // Soil Biol. Biochem. 2009. Vol. 41, is. 6. PP. 1348-1351. doi: 10.1016/j.soilbio.2009.03.008.

4. Guittierrez-Jurado H.A., Vivoni E.R. Ecogeomorphic expressions of an aspect-controlled semiarid basin: II. Topographic and vegetation controls on solar irradiance // Ecohydrology. 2013. № 6. PP. 24-37. doi: 10.1002/eco.1263.

5. Dohrenwend J.C. Systematic valley asymmetry in the central California Coast Ranges // Geological Society of America Bulletin. 1978. № 89. PP. 891-900.

6. Mieklejohn K.I. Valley asymmetry on south-eastern Alexander Island, Antarctica, and valley forms in the high Drakensberg, Southern Africa // South African Geographic Journal. 1994. Vol. 76, № 2. PP. 68-72.

7. Dortch J.M., Owen L.A., Schoenbohm L.M., Caffee M.W. Asymmetrical erosion and morphological development of the central Ladakh Range, northern India // Geomorphology. 2011. Vol. 135, № 1-2. PP. 167-180.

8. Куржанова А.А. Асимметрия склонов речных долин и литологические условия востока Русской равнины // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 1-6.

9. Федотов В.И., Федотов С.В. Эффекты гор на возвышенных равнинах Среднерусской лесостепи // Вестник ВГУ. Серия : География. Геоэкология. 2013. № 1. С. 5-12.

10. Михно В.Б. Симметрия как фактор структурной организации, динамики и устойчивости ландшафтов // Вестник ВГУ. Серия : География. Геоэкология. 2014. № 4. С. 5-11.

11. Desta F., Colbert J.J., Rentch J.S., Gottschalk K.W. Aspect Induced Differences in Vegetation, Soil, and Microclimatic Characteristics of an Appalachian Watershed // Castanea. 2004. Vol. 69, № 2. PP. 92-108.

12. Русанов А.М., Милякова Е.А. Влияние экспозиции склона на свойства южных черноземов Предуралья // Почвоведение. 2005. № 6. С. 645-652.

13. Kurkowski T.A., Mann D.H., Rupp T., Verbyla D.L. Relative importance of different secondary successional pathways in an Alaskan boreal forest // Canadian Journal of Forest Research. 2008. Vol. 38, № 7. PP. 1911-1923.

14. Harman C. J. et al. Spatial patterns of vegetation, soils, and microtopography from terrestrial laser scanning on two semiarid hillslopes of contrasting lithology // Journal of Geophysical Research : Biogeosciences. 2014. Т. 119, № 2. PP. 163-180.

15. Istanbulluoglu E., Yetemen O., Vivoni E.R., Gutierrez-Jurado H.A., Bras R.L. Eco-geomorphic implications of hillslope aspect: Inferences from the analysis of landscape morphology in central New Mexico // Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35, L14403. doi: 10.1029/2008GL034477.

16. Poulos M.J., Pierce J.L., Flores A.N., Benner S.G. Hillslope asymmetry maps reveal widespread, multi-scale organization // Geophys. Res. Lett. 2012. Vol. 39, L06406. doi: 10.1029/2012GL051283.

17. McGuire L.A., Pelletier J.D., Roering J.J. Development of topographic asymmetry: Insights from dated cinder cones in the western United States // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 2014. Т. 119, № 8. PP. 1725-1750.

18. Yetemen O., Istanbulluoglu E., Duvall A.R. Solar radiation as a global driver of hillslope asymmetry: Insights from an ecogeomorphic landscape evolution model // Water Resources Research. 2015. Т. 51, № 12. PP. 9843-9861.

19. Решетова Л.Н. Связь ландшафтов Западного Оренбуржья с морфоструктурой её территории // Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. 2005. № 3 (41). С. 38-42.

20. Рычко О.К., Петрищев В.П., Журавлев А.А. Микроклиматические факторы дифференциации ландшафтных комплексов Южного Приуралья // Аридные экосистемы. 2005. Т. 11, № 28. С. 51-57.

21. Анилова Л.В., Куранова В.В., Клименкова П.О. Гумусообразование и гумус черноземов асимметричных склонов общего Сырта // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. № 6. С. 534-536.

22. Географический атлас Оренбургской области / науч. ред. А.А. Чибилёв. М. : Изд-во ДИК, 1999. 96 с.

23. Шеин Е.В. Курс физики почв. М. : Изд-во МГУ, 2005. 432 с.

24. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. Гумусное состояние почв как функция их биологической активности // Почвоведение. 1984. № 8. С. 39-48.

25. Востров Н.С., Петрова А.Н. Определение биологической активности почв различными методами // Микробиология. 1961. Т. 30. С. 665-672.

26. Юрцев Б.А. Флора как базовое понятие флористики: содержание понятия, подходы к изучению // Теоретические и методические проблемы современной флористики. Л. : Наука, 1987. С. 13-28.

27. Рябинина З.Н., Князев М.С. Определитель сосудистых растений Оренбургской области. М. : Товарищество научных изданий КМК, 2009. 758 с.

28. Sen Z. Solar energy fundamentals and modeling techniques. London : Springer, 2008. 276 р.

29. Исаков В.А., Шкляев В.А. Оценка поступления солнечной радиации на естественные поверхности с применением геоинформационных систем // Географический вестник. 2012. № 1. С. 72-80.

30. Lutzow M., Kogel-Knabner I. Temperature sensitivity of soil organic matter decomposition - what do we know? // Biology and Fertility of soils. 2009. Vol. 46. PP. 1-15.

31. Lal R. Soil structure and sustainability // J. Sustain. Agric. 1991. № 1. PP. 67-92.

32. Pachepsky Y.A., Rawls W.J. Soil structure and pedotransfer functions // Eur. J. Soil Sci. 2003. № 54. РР. 443-451.

33. Рябинина З.Н. Растительный покров степей Южного Урала. Оренбург : Изд-во ОГПУ, 2003. 224 с.

34. Русанов А.М. Почва как фактор восстановления растительности естественных пастбищ // Экология. 2011. № 1. С. 34-42.

Tomsk State University Journal of Biology. 2017; : 161-177

Soil and vegetation of asymmetric watersheds of the steppe zone of the Volga-Ural Interfluve

Rusanov A. M., Safonov M. A.

https://doi.org/10.17223/19988591/37/9

Abstract

A distinctive feature of the geomorphology of the Volga-Ural interfluve is polar orientation and asymmetry of the watersheds associated with the latitudinal stretch of the valleys of most rivers of the region. The aim of the research was to evaluate the influence of hydrothermal and topographic factors of asymmetric watersheds of the steppe zone of the Volga-Ural region on the formation of vegetation and soils, and also to study the relationship and interdependence between the properties of chernozems and species composition of phytocenoses. The research is based on the results of long-term field studies of soils and vegetation of steppes of the Volga-Ural Interfluve. We carried out our studies during the period of the maximum vegetation growth (late June-early July) in 2010-2012 and 2014. The study area was an asymmetric watershed of the Chagan-Buzuluk rivers (52°2'47''N, 52°29'44''E) with well-preserved natural vegetation, confined to Obshchy Syrt-Pre-Urals steppe province. Research methods included field observations and laboratory tests. We studied physical and chemical properties of soils by conventional methods (Shein EV). The period of soil biological activity was determined according to Orlova and Biryukova. Cellulose-decomposing activity of soils was investigated by the method of application by NS Vostrov and AN Petrova. Species composition of plants was analyzed within partial florae by BA Yurtsev; for this, we used "The identification manual of vascular plants of Orenburg region" by ZN Ryabinina and MS Knyazev. While conducting the research, we laid a number of 10x10 m geobotanical plots in a 10-fold replication in the upper, middle and lower parts of the slopes of the southern and northern expositions, as well as on the watershed. On the plots, we studied soil properties, determined floristic composition of plant communities and carried out their geobotanical description. Differences in the complex of hydrothermal parameters of the slope landscape form a specific mesoclimate at its each fragment (See Table 1) which provides soil cover heterogeneity of the area (See Table 2). A set of mesoclimate and soil cover conditions caused a diversity of phytocenoses limited to various landscape elements. Some parts of the profile differ in species diversity of plants, occurrence of individual species and representation of individual families (See Table 3). Thus, the maximum species diversity is noted at the northern slope, whereas the minimum - at the southern one; the average similarity of partial florae is 62%. During long-term monitoring studies, we established that hydrothermal conditions of the watershed slopes of different steepness and exposition and their flat tops differ in a set of parameters, resulting in the formation of soil and plant communities with considerable differences in properties and composition. Asymmetric watersheds showed the mosaic structure of soil and vegetation cover: a number of ecosystems in composition of phytocenoses and properties of chernozems are close to true steppes, and some other- to dry steppes. In addition, the generalized characteristics of soils and vegetation of the area correspond to the subzone of dry steppes. The data obtained allow classifying the polar asymmetry of watersheds as a condition that increases species and structural diversity of soil and vegetation cover at the present stage of evolution of steppe landscapes. The article contains 3 Tables, 34 References.

References

1. Ludwig J., Wilcox B., Breshears D., Tongway D. Vegetation patches and runoff-erosion as interacting ecohydrological processes in semiarid landscapes // Ecology. 2005. Vol. 86, № 2. PP. 288-297.

5. Dohrenwend J.C. Systematic valley asymmetry in the central California Coast Ranges // Geological Society of America Bulletin. 1978. № 89. PP. 891-900.

8. Kurzhanova A.A. Asimmetriya sklonov rechnykh dolin i litologicheskie usloviya vostoka Russkoi ravniny // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2012. № 3. S. 1-6.

9. Fedotov V.I., Fedotov S.V. Effekty gor na vozvyshennykh ravninakh Srednerusskoi lesostepi // Vestnik VGU. Seriya : Geografiya. Geoekologiya. 2013. № 1. S. 5-12.

10. Mikhno V.B. Simmetriya kak faktor strukturnoi organizatsii, dinamiki i ustoichivosti landshaftov // Vestnik VGU. Seriya : Geografiya. Geoekologiya. 2014. № 4. S. 5-11.

12. Rusanov A.M., Milyakova E.A. Vliyanie ekspozitsii sklona na svoistva yuzhnykh chernozemov Predural'ya // Pochvovedenie. 2005. № 6. S. 645-652.

16. Poulos M.J., Pierce J.L., Flores A.N., Benner S.G. Hillslope asymmetry maps reveal widespread, multi-scale organization // Geophys. Res. Lett. 2012. Vol. 39, L06406. doi: 10.1029/2012GL051283.

19. Reshetova L.N. Svyaz' landshaftov Zapadnogo Orenburzh'ya s morfostrukturoi ee territorii // Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. 2005. № 3 (41). S. 38-42.

20. Rychko O.K., Petrishchev V.P., Zhuravlev A.A. Mikroklimaticheskie faktory differentsiatsii landshaftnykh kompleksov Yuzhnogo Priural'ya // Aridnye ekosistemy. 2005. T. 11, № 28. S. 51-57.

21. Anilova L.V., Kuranova V.V., Klimenkova P.O. Gumusoobrazovanie i gumus chernozemov asimmetrichnykh sklonov obshchego Syrta // Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta. 2009. № 6. S. 534-536.

22. Geograficheskii atlas Orenburgskoi oblasti / nauch. red. A.A. Chibilev. M. : Izd-vo DIK, 1999. 96 s.

23. Shein E.V. Kurs fiziki pochv. M. : Izd-vo MGU, 2005. 432 s.

24. Orlov D.S., Biryukova O.N. Gumusnoe sostoyanie pochv kak funktsiya ikh biologicheskoi aktivnosti // Pochvovedenie. 1984. № 8. S. 39-48.

25. Vostrov N.S., Petrova A.N. Opredelenie biologicheskoi aktivnosti pochv razlichnymi metodami // Mikrobiologiya. 1961. T. 30. S. 665-672.

26. Yurtsev B.A. Flora kak bazovoe ponyatie floristiki: soderzhanie ponyatiya, podkhody k izucheniyu // Teoreticheskie i metodicheskie problemy sovremennoi floristiki. L. : Nauka, 1987. S. 13-28.

27. Ryabinina Z.N., Knyazev M.S. Opredelitel' sosudistykh rastenii Orenburgskoi oblasti. M. : Tovarishchestvo nauchnykh izdanii KMK, 2009. 758 s.

28. Sen Z. Solar energy fundamentals and modeling techniques. London : Springer, 2008. 276 r.

29. Isakov V.A., Shklyaev V.A. Otsenka postupleniya solnechnoi radiatsii na estestvennye poverkhnosti s primeneniem geoinformatsionnykh sistem // Geograficheskii vestnik. 2012. № 1. S. 72-80.

30. Lutzow M., Kogel-Knabner I. Temperature sensitivity of soil organic matter decomposition - what do we know? // Biology and Fertility of soils. 2009. Vol. 46. PP. 1-15.

31. Lal R. Soil structure and sustainability // J. Sustain. Agric. 1991. № 1. PP. 67-92.

32. Pachepsky Y.A., Rawls W.J. Soil structure and pedotransfer functions // Eur. J. Soil Sci. 2003. № 54. RR. 443-451.

33. Ryabinina Z.N. Rastitel'nyi pokrov stepei Yuzhnogo Urala. Orenburg : Izd-vo OGPU, 2003. 224 s.

34. Rusanov A.M. Pochva kak faktor vosstanovleniya rastitel'nosti estestvennykh pastbishch // Ekologiya. 2011. № 1. S. 34-42.

Почвенно-растительный покров асимметричных водоразделов степной зоны Волго-Уральского междуречья

Аннотация

Soil and vegetation of asymmetric watersheds of the steppe zone of the Volga-Ural Interfluve

Abstract

События

EasyCookieInfo