ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ МЕРЗЛОТНЫХ ТАЕЖНО-ПАЛЕВЫХ ПОЧВ ПРИ

 МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ земель, снижению плодородия почв и уро-
ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ
МОНИТОРИНГ МЕРЗЛОТНЫХ
ТАЕЖНО-ПАЛЕВЫХ ПОЧВ ПРИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ
ОСВОЕНИИ
жайности культур в 1,5-3 раза.
Исследования радиационного баланса
позволили установить, что при раскорчевке лиственнично-березового леса альбедо
И.С. Угаров
земной поверхности может уменьшиться
Институт мерзлотоведения СО РАН
им. акад. П.И. Мельникова
[email protected]
на 4-13%, радиационный баланс увеличиться на 62-64, затрата тепла на испаре-
При мелиорации и сельскохозяйственном освоении существенно изменяются
процессы тепло- и влагообмена в системе:
атмосфера – почва – грунты сезонноталого слоя – мерзлые грунты – подземные
льды.
Степень
изменения
мерзлотно-
гидротермического режима деятельного
слоя почвогрунтов, установившегося их
равновесия зависит от вида и нагрузки антропогенного воздействия. Значительные
изменения водно-теплового режима мерзлотных палевых почв, нарушение энергетического и экологического равновесия
происходят при комплексном освоении
таежных
ландшафтов,
201
сопровождаемых
раскорчевкой леса, вспашкой земель, посевом сельскохозяйственных культур, орошением и т.д. Эти антропогенные воздействия вызывают возрастание тепловой
нагрузки на почвогрунты сезонно-талого
слоя, многолетнемерзлые грунты и повторно-жильные льды в 1,5-3 раза, что сопровождается интенсивным вытаиванием
головки ПЖЛ, развитием многочисленных
мерзлотных процессов и приводят к разрушению и деградации таежных пахотных
ние – на 49, тепловой поток в почву – на
13%.
Различия составляющих радиационного
баланса леса и открытого участка определяют
микроклиматические
особенности
этих элементов ландшафта. Температура
воздуха в лесу и на лугу за длительный
промежуток времени резко не различается
между собой. Средние декадные разности
между температурами воздуха в лесу и на
лугу не выходили за пределы ±1,00С. Амплитуда суточных колебаний температуры
воздуха луга составляла 10-12, леса 8-110С.
Влажность воздуха (абсолютная, относительная и дефицит) на высоте 2 м, как и
температура воздуха, отличаются между
лесом и лугом незначительно.
Наибольшая разница наблюдается между температурами поверхности почвы леса
и луга. Микроклиматические разности
температуры поверхности почвы под пологом леса зависят как от густоты леса, так и
от характера напочвенного покрова. Средние декадные разности в температуре поверхности почвы составляют 0,9-2,50С, тогда как в температуре воздуха лишь 0,10,90С. Средние декадные значения темпе-
СОВРЕМЕННЫЕ НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ №7 2010
202
МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ ратуры поверхности почвы в лесу, как пра-
сухи. Высокий термоградиент отмечается и
вило, ниже температуры воздуха. Интен-
для всего сезонно-талого слоя 2-метровой
сивность испарения под пологом леса в 1,8
толщи. В середине июля разница темпера-
раза меньше, чем на открытом участке.
туры поверхности почвы и подошвы тало-
Водный режим почвы зависит в основ-
го слоя может составить 22-250С. Во вто-
ном, от количества выпавших осадков, ха-
рой
половине
августа
градиент
рактера напочвенного покрова, водно-
температуры уменьшается, в основном, за
физических свойств и вида растений. Вод-
счет понижения температуры в верхних
ные режимы картофельного поля и луга, у
слоях почвы в соответствии с особенно-
которых дефицит влаги компенсируется
стями сезонного хода.
орошением, отличаются между собой не-
По сравнению с почвой пашни, почва
значительно. Большое содержание почвен-
смешанного леса значительно холоднее.
ной влаги в метровом слое наблюдается в
Средняя температура 2-метрового слоя
лесу и на просадке, что объясняется мень-
почвы под лесом была на 3,2-3,70С ниже,
шим испарением и накоплением талых вод
чем на пашне. Самым холодным является
соответственно. Такая закономерность на-
СТС под термопросадками. До глубины
рушается при подсыпке песком просадок.
0,4 м температура почвы на просадке не
Влажность песка - наполнителя мощно-
отличается от таковой на лесной площадке,
стью от 0,2 до 0,55 м летом нередко опус-
а ниже до подошвы СТС холоднее на 0,8-
кается до 3%, что сказывается в общее со-
1,50С. Более низкая температура почвы ло-
держание влаги в метровом слое.
кальных просадок объясняется затененно-
Мерзлотные таежные палевые почвы начинают протаивать в начале мая. Биологи-
стью поверхности их дна (в зависимости от
размера) и высокой влажностью СТС.
ческая активная температура (+100С) про-
Глубина сезонного протаивания является
никает в пахотный слой в третьей декаде
одним из основных показателей для оценки
мая, а подпахотный слой до указанной тем-
устойчивости и разработки природоохран-
пературы прогревается лишь в середине
ных мероприятий естественных и сельско-
июня. В июне пахотный слой почвы пашни
хозяйственных ландшафтов в условиях
теплее на 1,5, чем на лугу, и на 7,50С, чем в
криолитозоны Якутии. В 1989-1990 гг. на
лесу. Высокий термоградиент температуры
полигонах Кердюген и Меняйка еще не
в пахотном слое является одной из особен-
были проведены восстановительные рабо-
ностей таежной палевой почвы. Так, в июне
ты.. Разница глубин протаивания почвог-
он достигает 0,3-0,9 град/см, вызывая ин-
рунтов со дна просадки полигона зависит,
тенсивное испарение влаги из почвы, пере-
прежде всего, от морфологических разме-
грев поверхности, особенно в условиях за-
ров деформации. Например, просадка 1 на
СОВРЕМЕННЫЕ НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ №7 2010
МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 203
полигоне Рожа имеет округлую форму
шенных) ландшафтных условиях отмечены
диаметром 11-13 м, глубиной 0,78 м, талая
лишь незначительные изменения парамет-
вода ежегодно застаивается до середины
ров деятельного слоя в пределах их естест-
или до конца июня. Слой воды в зависимо-
венной вариации. Тренды изменения глу-
сти от характера схода снежного покрова,
бины
составляет от 0,3 до 0,52 м. С одной сторо-
естественных ландшафтах – лес и луг –
ны, по нашим наблюдениям, слой воды до
составляли 0,5 и 2,1 см/год соответственно.
0,5 м ускоряет первоначальное протаива-
На местах засыпки образуется защит-
ние, с другой стороны, высокая льдистость
ный слой на столько, на сколько был засы-
СТС замедляет интенсивность его. За 1989-
пан песок. Отрицательный тренд на вос-
2009 гг. разницы между экстремальными
становленной пашне зависит от толщины
значениями мощности СТС не выходила за
засыпки и колеблется от 0,3 до 0,8 см/год.
пределы 0,36-0,56. При этом значения
Цикл многолетних наблюдений показал,
среднего квадратического отклонения со-
что для естественных ландшафтов тренд
ставили 0,07-0,15 м, а коэффициента ва-
СТС является положительным, а для ан-
риации 4-10%. Глубина протаивания поч-
тропогенных может быть как положитель-
вогрунта
расположенной
ным, так и отрицательным в зависимости
внутри повышенных полигональных обра-
от характера поверхности, уровня увлаж-
зований, на 0,29-0,55 м больше, чем на
нения и т.д.
площадки,
сезонного
протаивания
на
Таким образом, выявлены количествен-
просадке, где начальная влажность ниже.
За 20 лет наблюдений выявлена неодно-
ные закономерности формирования гидро-
значная реакция почвогрунтов СТС раз-
термического режима почвогрунтов при
личных ландшафтов на климатические из-
сельскохозяйственном освоении и восста-
менения в Центральной Якутии. Так,
новлении нарушенных земель, которые
максимальная мощность СТС фиксирова-
могут быть использованы для рациональ-
лась: на орошаемой пашне, лугу и лесу в
ного использования земельных ресурсов и
2007 г., термопросадках – в 2006 гг.
их охраны.
По данным комплексного мониторинга
в 1989-2009 гг. на естественных (ненару-
СОВРЕМЕННЫЕ НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ №7 2010