Составленная матрица взаимосвязей температур воздуха и корнеобитаемого слоя почвы на разных глубинах показала, что в слое почв 0-20 см зависимости различаются, но имеют тесные связи. Коэффициенты корреляции 0.90-0.97 поверхности почвы и температуры воздуха свидетельствуют о тесной связи компонентов, причем в лугово-болотной почве он более низкий - 0.90. В черноземе обыкновенном луговатом (III) коэффициенты корреляции выражают близкую связь с температурой воздуха - 0.68-0.78, а в антропогенной модификации (IV) - 0.67-0.83. В лугово-болотной иловатой карбонатной почве (VI) коэффициенты корреляции составляют от 0.51 - на глубине 5 см до 0.87 - на глубине 20 см. Растительный покров на лугу и болоте имеет сплошное проективное покрытие и большее разнообразие, тогда как залежь и склон - более разреженное, что и сказывается на температурах почвы.
В ходе наблюдений установлено, что в середине вегетационного сезона температурный режим в слое почв 0-20 см разных местоположений формируется однотипно (рис. 3).
Об это свидетельствуют сходные кривые температурного отклика на солнечную радиацию. Поскольку на поверхности почвы создаются различные термические условия (проективное покрытие растительности, влажность почвы), то и температурный режим различается. Наиболее высокие значения выявлены в антропогенной модификации IV (залежь), а низкие - VI (болото), что согласуется с количественными характеристиками влажности почвы: минимальные - антропогенная модификация IV (залежь), а максимальные - VI (болото).
Датчики температуры («Термохрон»), установленные «in situ» на выровненном участке луговой степи в черноземе обыкновенном луговатом (т. луг - III) и лугово-болотной иловатой карбонатной слоистой почве (т. болото - VI) на глубине 20 см показали, что температурные кривые имеют разную конфигурацию (рис. 4).
Рис. 3. Изменения температуры в почвенном профиле в сопряженном ряду: луг (III) - залежь (IV) - склон (V) - болото (VI).
Переход через ноль в черноземе обыкновенном луговатом (III) на глубине 20 см осуществляется в середине декабря (13.12), а весной - во второй декаде апреля (14.04). В лугово-болотной почве (VI) переход через ноль установлен в последней декаде февраля (26.02.2011) и в середине мая (13.05.2011). Период с отрицательными температурами в черноземе обыкновенном луговатом (III) длится с декабря по апрель (4 месяца), а в луговоболотной почве (VI) с февраля до середины мая (3 месяца). Обнаружен сдвиг отрицательных температур примерно на 1.5-2 месяца. Согласно тем же измерениям, минимальные температуры в черноземе обыкновенном луговатом обнаружены в середине февраля (11-15 февраля), а в луговоболотной - с февраля по май. В холодный период лугово-болотная почва промерзала незначительно, низкие отрицательные температуры сохранялись длительное время уровне -0.5°С. Самая высокая температура обнаружена в июле в черноземе обыкновенном луговатом и луговоболотной, причем значения были близкими - 14.4-14.5°С. Полученные данные согласуются с материалами других авторов (Дюкарев, 2012; Махатков, Ермолов, 2015; Коронатова, Миронычева- Токарева, 2019).
Рис. 4. Динамика температуры почвы в черноземе обыкновенном луговатом (а) и лугово-болотной почве (б) на глубине 20 см по данным измерителя температуры «ТЕРМОХРОН».
На основании полученных данных температурного режима чернозема обыкновенного луговатого и лугово-болотной почвы установлен различный ход температурных кривых: III - более крутая, VI - более пологая. Наибольшие различия выявлены в зимний период, а летом отличия менее заметны.
Выводы
При анализе выявленных изменений водорастворимых форм кальция, магния, углерода и гидротермического режима почв в сопряженном ряду: чернозем обыкновенный луговатый (луг) - антропогенная модификация (залежь) - лугово-черноземная выщелоченная (склон) - лугово-болотная карбонатная почва (болото) установлены направления изменения их количественных показателей.
Выявлено, что почвы, находящиеся в условно естественном и антропогенно измененном состоянии, обладают значительными временными колебаниями в содержании водорастворимых форм элементов и органического углерода. Направление миграции элементов определяется рельефом местности. Потоки вещества перемещаются от положительных форм рельефа к днищу лога.
Оценка взаимосвязей запасов водорастворимых форм и влаги установила отчетливую зависимость этих показателей от местоположения. Так, минимальные показатели водорастворимых органоминеральных компонентов были в лугово-черноземной выщелоченной почве (склоновое местоположение), вследствие выноса этих элементов с водными потоками в нижележащую болотную фацию, где и происходит их накопление. Эти тенденции были установлены в начале 80-х годов прошлого столетия А.В. Мартыновым и нашли свое подтверждение в исследованиях автора в 20032014 гг.
Выявлено, что температуры корнеобитаемого слоя зависят от множества факторов, в том числе от растительного покрова (проективное покрытие) и формы рельефа (крутизна склона). Установлено, что в середине вегетационного сезона температурный режим в слое почв 0 -20 см разных местоположений формируется однотипно. Об это свидетельствуют сходные кривые температурного отклика на солнечную радиацию и достаточно высокие коэффициенты корреляции: температуры воздуха и поверхности почвы - 0.90-0.97 и температуры воздуха и почвы на глубине 20 см - 0.720.87.
Температурный режим в черноземе обыкновенном луговатом и лугово-болотной почве описывается разными кривыми, что было установлено по данным регистратора температуры «ТЕРМОХРОН». В черноземе обыкновенном луговатом температурная кривая более крутая и температуры промерзания более низкие, чем в лугово-болотной почве. Отрицательные температуры в почве точки VI показывают более поздний переход через ноль и более высокие значения температуры. Отрицательные температуры сохранялись в черноземе обыкновенном луговатом (III) в течение 4 месяцев, а в лугово-болотной почве (VI) - 3. Обнаружен сдвиг отрицательных температур примерно на 1.5-2 месяца.
Приведенные данные показывают, что отмеченный незначительный и недостоверный рост среднегодовой температуры воздуха при достаточном количестве атмосферных осадков может вызывать изменения в запасах водорастворимых форм кальция, магния, органического и минерального углерода. Температуры корнеобитаемого слоя зависят от множества факторов, в том числе от растительного покрова и формы рельефа (крутизна склона). Слабый уклон и неудовлетворительные водно-физические свойства лугово-болотной почвы приводят к понижению температуры корнобитаемого слоя и переувлажнению профиля почвы.
Список литературы
Аринушкина Е.В. 1970. Руководство по химическому анализу почв. М.: Издательство МГУ. 488 с.
Воробьева И.Б. 2020. Гидротермические условия природных и антропогенных измененных почв Назаровского лесостепи // Успехи современного естествознания. № 9. С. 33-39.
Географические исследования Сибири. Ландшафтные процессы. 2007. Т. 2. Новосибирск: ГЕО. 315 с. Геосистемы контакта тайги и степи: Юг Центральной Сибири. 1991. Новосибирск: Наука. 217 с.
Горбачев В.Н. 2014. Проблема взаимосвязи почв и экологических факторов почвообразования // Ульяновский медико-биологический журнал. № 2. С. 107-117.
Доклад о состоянии и использовании земель Красноярского края за 2018 год. 2019. Красноярск. 129 с.
Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019 год. 2020 // Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). М. 97 с.
Дюкарев Е.А. 2012. Амплитуда суточного хода температуры торфяной почвы // Вестник Томского государственного университета. № 365. С. 201-205.
Коронатова Н.Г., Миронычева-Токарева Н.П. 2019. Температурный режим торфяных олиготрофных почв лесостепи Западной Сибири (на примере Николаевского ряма) // Вестник Томского государственного университета. Биология. № 45. С. 190-209.
Кочугова Е.А. 2018. Климатические изменения режима увлажнения Иркутской области в зимний период // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». Т. 25. С. 107-120.
Мартынов А.В. 1983. Почвенно-геохимические показатели динамики вещества в естественных и измененных геосистемах // Динамика вещества в геосистемах. Иркутск. С. 17 -27.
Махатков И.Д., Ермолов Ю.В. 2015. Температурный режим деятельного слоя верхового болота Северной тайги // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. № 11. Ч. 3. С. 400-407. Межправительсвенная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК). Пресс-релиз МГЭИК, 25 сентября 2019 г. 2019. [Электронный ресурс https://www.ipcc.ch/report/srocc (дата обращения 10.02. 2021)].
Общая информация о Красноярском крае. 2013 [Электронный ресурс https://www.krsk.kp.ru/daily/26168/3054957/https://www.krsk.kp.ru/daily/26168/3054957 (дата обращения 05.10.2021) ].
Природа и хозяйство района первоочередного формирования КАТЭКа. 1983. Новосибирск: Наука. 258 с. Снытко В.А., Семенов Ю.М., Мартынов А.В. 1987. Ландшафтно-геохимический анализ геосистем КАТЭКа. Новосибирск: Наука. 108 с.
Что такое климатическая норма? 2016 [Электронный ресурс
https://primpogoda.ru/artides/prosto_o_pogode/chto_takoe_klimaticheskaya_norma (дата обращения 14.10.2021) ].
Vorobyeva I.B. 2013. Features of hydrothermal conditions and organic matter of soils in island forest steppe (Nazarovskaya depression) // Arid ecosystems. Vol. 3. No. 2. P. 77-84. [Воробьева И.Б. 2013. Особенности гидротермических условий и органическое вещество почв островной лесостепи (Назаровская котловина) // Аридные экосистемы. Т. 19. № 2 (55). С. 29-38.]