Дипломная (вкр): Современное состояние почвенных ресурсов Кузнецкой котловины

1.3 Почвообразующие факторы Кузнецкой котловины

Вся территория Кузнецкой котловины характеризуется весьма значительным однообразием почвообразующих пород, представленных карбонатными, светло-бурыми и буровато-желтыми лессовидными иловато-пылеватыми тяжелыми суглинками или пылевато-иловатыми легкими глинами. Эти лессовидные породы в Кузбассе распространены повсеместно и одевают сплошным покровом как все водораздельные пространства, так и верхние надпойменные террасы речных долин.

Мощность таких лессовидных отложений в различных частях Кузнецкой котловины неодинакова, но в большинстве случаев превышает 15-20 м, снижаясь лишь по близости от всхолмлений Присалаирья и невысоких гор, образуемых выходами базальтов «мелафировой подковы».

Подстилаются лессовидные суглинки в большинстве случав озерно-морскими (лагунными) отложениями, представленными чаще всего серыми или сизыми часто битуминизированными глинами, не имеющими ни признаков слоистости, ни криотурбаций. Во многих обнажениях довольно четко прослеживаются заклинки лессовидных суглинков, проникающие в подстилающие породы по трещинам.

При рассмотрении данных механического состава покровных лёссовидных отложений отмечается его однородность и постоянство. Количество отдельных фракций почти одинаково во всех разрезах. Однако при анализе большого количества определений механического состава образцов, взятых на водораздельных пространствах, и образцов «террасовых» отложений выявляется некоторая тенденция к уменьшению количества фракций физической глины и увеличению содержания пылевато-песчаных фракций по мере перехода от водоразделов к речным долинам. Довольно четко подтверждают это средние данные механического состава образцов лессовидных суглинков с водоразделов на верхних надпойменных террас.

По содержанию фракции физической глины покровные породы Кузнецкой котловины следует классифицировать как пылеватые тяжелые суглинки или даже легкие глины. Они характеризуются высокой пористостью, значительной порозностью, тенденцией распадаться на крупные вертикальные отдельности. Микроагрегатный анализ показывает наличие очень значительного количества цементируемых кальцием водопрочных микроагрегатов и весьма низкие показатели «фактора дисперсности» по Н. А. Качинскому.

Петрографическое описание шлифов показывает, что все без исключения, лессовидные карбонатные суглинки Южного Кузбасса имеют алевролитопелитовую структуру. Пористость до 10% и более, обломочный материал составляет до 20-35% объема породы алевролитовой, реже псефитовой (грубообломочной) или псамитовой (песчаной) размерности.

Минеральный состав обломков представлен кварцем, полевыми шпатами, слюдами в небольшом количестве, примесями хлорита, эпидота, роговой обманки, циркона. Форма обломков полуокатанная, края сглажены. Глинистая масса слабо или интенсивно окрашена гумусом и гидроокислами железа в желтовато-бурый цвет. Глинистые частицы чешуйчатые, удлиненной, спутанно-волокнистой формы, беспорядочно ориентированы, сливаются с тончайшими зернышками кальцита, обильно присутствующего в породе (до 20-25%) в виде неравномерной сыпи. Довольно часто встречаются мелкие овальные кальцитовые образования.

Для породы характерно присутствие (до 5-7%) бесформенных узких удлиненных пор размером от 0,2 до 2 мм, часть которых образовалась, по-видимому, в результате отмирания корешков растений. Глинистая масса монтмориллонитовая или кальцит-монтмориллонитовая с примесью тонких чешуек хлорита и лейкоксена. В северней и южной частях котловины в составе глинных минералов лессовидных суглинков начинают преобладать гидрослюды, наряду с которыми присутствует каолинит и редко галлузит. Монтмориллонит встречается лишь эпизодически.

Значительное содержание в лессовидных суглинках Центрального Кузбасса минералов монтмориллонитовой группы и гидрослюд обусловливает наличие у почв, сформировавшихся на этих породах, высокой емкости поглощения, а также хорошей оструктуренности, ибо в сочетании с органическим веществом монтмориллонитсодержащие породы образуют особо водопрочные агрегаты. Присутствие каолинита, не являющегося гидрофильным минералом, обусловливает формирование благоприятных физических свойств и, в частности, хорошей водопроницаемости и незначительной липкости.

1.4 Климат Кузнецкой котловины

Территория Кемеровской области, центральную часть которой занимает Кузнецкая котловина, располагается почти в центре Азиатского материка и весьма удалена от морских бассейнов, в связи с этим климат здесь континентальный с продолжительной морозной зимой и коротким жарким летом. Располагаясь в умеренном поясе она получает сравнительно большое количество тепла от 95 ккал/см в год на севере, до 115 ккал/см в год на юге. По данным НИИ гидрометеорологии г. Новосибирска за 1978 г., теоретический приход солнечной радиации на широте г. Новокузнецка составляет 888,6 кДж/см² в год. До поверхности земли при ясном небе доходит 60% солнечной радиации. Если же взять реальные условия (т.е. облачность, запыленность атмосферы не только Новокузнецка, но и других городов Кузнецкой котловины), то к поверхности земли приходит лишь 1/3 часть солнечной энергии. Причем из этого количества приблизительно 50% приходится на рассеянную радиацию.

Радиационный баланс Кузнецкой котловины имеет четко выраженный годовой ход. Летом баланс положительный, а зимой баланс приобретает отрицательное значение.

Важным климатообразующим фактором является атмосферная циркуляция, которая зависит от рельефа местности, удаленности ее от морей и океанов.

На примере Новокузнецка по многолетним данным метеопоста «Аэропорт» среднегодовая температура воздуха составляет +0,7°С. Самым

холодным месяцем является январь -17,8°С, самым теплым - июль +18,5°С (рис. 3). Абсолютный максимум температур приходится на июль и составляет +38°С в тени, абсолютный минимум - на январь -52°С в Новокузнецке и -57°С в Крапивинском селе.

Ветровой режим Кузнецкой котловины обусловлен - с одной стороны общими циркуляционными особенностями (преобладание западного переноса), с другой стороны особенностями рельефа. Котловинная форма рельефа способствует возникновению штилевых ситуаций с повторяемостью до 17-23% и слабых скоростей ветра летом.

Повторяемость инверсий в зимний период составляет 91% от числа дней в сезоне. Летом их повторяемость несколько меньше - 60%. В течение всего года инверсии преобладают в утренние часы 80-90%.

Зимой под влиянием Азиатского максимума господствует антициклональный тип погод с низкими температурами и малым количеством осадков. Вторжение средиземноморских циклонов с полярного фронта приносит оттепели с повышением температур выше нуля, в некоторые годы до +4°С, +7°С. Атлантические циклоны полярного фронта приносят потепление погоды, но не оттепели. Равнинная территория Кузнецкой котловины способствует проникновению Арктических воздушных масс, которые формируют суровую малоснежную погоду.

Рис. 3. Климатическая карта Кемеровской области.

Летом увеличивается влияние западного переноса, который приносит влажный и прохладный воздух. Движение арктических и континентальных воздушных масс в меридиональном направлении со свойственной им сухостью формирует ясную антициклональную погоду с сухим жарким летом. Летом климатические различия внутри области усиливаются под влиянием рельефа. Под влиянием орографических факторов (высоты, экспозиции склонов) изменяется температурный режим, количество осадков и увлажнение.

Кузнецкая котловина расположена в зоне достаточного увлажнения. Лишь присалаирская часть расположена в зоне недостаточного увлажнения, находясь в дождевой тени Салаира. Среднегодовое количество осадков по данным Западно-Сибирской метеорологической службы в Кузнецкой котловине составляет 400-500 мм и увеличивается по мере приближения к горам Кузнецкого Алатау, где на западных его склонах выпадает более 1000 мм в год. Максимальное количество осадков приходится на летне-осенний период и составляет 70-90 мм в месяц, а наименьшее в феврале и марте и не превышает 10-20 мм. Причем 25-30% всех осадков выпадает в виде снега.

Снежный покров определяет особенности термического режима почвы и степень ее увлажнения. Устойчивый снежный покров образуется обычно в конце третьей декады октября, первой декады ноября. Средняя высота снежного покрова в Кузнецкой котловине на открытых участках составляет 20-60 см, а на защищенных 60-90 см. Причем минимальная высота снежного покрова наблюдается в присалаирской части и составляет 10-12 см. При приближении к западным склонам Кузнецкого Алатау высота снежного покрова увеличивается.

1.5 Природная зональность Кузнецкой котловины

Зональность природных комплексов в пределах Кузнецкой котловины прослеживается фрагментарно, благодаря чему широтная зональность уступает место островной. В пределах Кузнецкой котловины присутствуют «острова» луговых степей (лесостепей) и степей (рис 4). Кузнецкая лесостепь располагается по относительно хорошо увлажненным окраинам котловины, охватывая полукольцом, засушливое степное ядро. В связи с этим на территории котловины развивается растительность, характерная для степной и лесостепной зон.

Кроме зональных растительных сообществ на территории Кузнецкой котловины встречаются экстразональные и интразональные. Примером экстразональной растительности являются островные сосновые боры Кузнецкой котловины, произрастающие по надпойменным террасам рек и связанные с песчаными почвами. Интразональная растительность представлена пойменными лугами, травяными и редко сфагновыми болтами, уремами, топольниками и ивняками вдоль русел рек.

На территории Кузнецкой котловины участками с востока проникает черневая тайга, которая покрывает предгорья и склоны Кузнецко-Алатауского нагорья. Здесь превосходство принадлежит пихтово-осиновым лесам с крупнотравьем и наличием реликтовых форм растительности.

Степные сообщества распространены на территории Кузнецкой котловины между рекой Иней и Салаирским кряжем. Растительность котловины характеризуется концентрической зональностью. По данным А.В. Куминовой наблюдается уменьшение степистости от центра к периферии. К настоящему времени в ненарушенном состоянии участки степей сохранились на южных крутых склонах сопок, среди массивов пашен и целинных залежей.

В пределах степного ядра области наиболее ксерофильная растительность распространена на восточной окраине Салаирского кряжа, а также на южных и южных склонах Тарадановских и Караканских гор, где встречаются участки каменистой степи, покрывающей крутые склоны сопок и увалов со щебнистой слабо развитой почвой, травостой здесь обычно редкий и низкий. Типичными представителями таких сообществ является лапчатка бесстебельная, полынь холодная, тимьян енисейский, копеечник Гмелина, колокольчик сибирский, зизифора пахучковидная, горноколосник колючий, овсяница валиская, тонконог гребенчатый. Из густоопушенных ксерофитов характерна вероника беловойлочная; реже встречаются кошачья лапка и оносма простейшая.

Типичными для степного ядра Кузнецкой котловины являются ковыльно-разнотравные степи. Основу травостоя составляют злаки: ковыль перистый, типчак (овсяница валисская), тонконог (келерия) гребенчатый, к которым в большом количестве примешиваются люцерна серповидная, зопник клубненосный, эспарцет песчаный, полынь сизая, лабазник обыкновенный. В значительном количестве представлены чина клубненосная, володушка многонервная, колокольчик сибирский, тысячелистник обыкновенный и другие. В целом, на долю степных форм приходится 50-60%.

Разнотравная степь характеризуется более густым травостоем, основу которого составляют злаки: тимофеевка степная, мятлик узколистный, зубровка душистая, овсец пушистый. Из разнотравья представлены прострел, сон-трава, клубника, адонис сибирский, лабазник обыкновенный, скабиоза бледно-желтая и др. Количество видов может достигать 80. Степные формы в среднем составляют 35-45%. Местами встречаются участки крупнодерновинных степей с доминированием овсеца пустынного и вероники беловойлочной.

Степной габитус имеет растительность столбчатых солонцов в бассейне левых притоков р. Ини, где в разреженном травостое характерны кермек Гмелина, осока твердоватая, бескильница расставленная, полынь рассеченная и др. На фоне степной растительности столбчатые солонцы выделяются в виде сизых пятен. На участках с поверхностным засолением почв - солончаках - растительность представлена галофитными формами, среди которых характерны бескильница тончайшая, б. расставленная, ситник, первоцвет длиннострелочный, подорожник Корнута, п. солончаковый, осока светлая. Местами доминирует колосняк Пабо. Красноватыми пятнами выделяются заросли солероса солончакового и сведы рожконосной. На участках с достаточным увлажнением развиваются солончаковые луга с доминированием ячменя Рожевица и колосняка Пабо.

Лесостепь, занимающая большие территории в пределах области, представлена двумя крупными массивами. Первый, расположенный в пределах Кузнецкой котловины, занимает междуречье Томь-Иня и продолжается дальше на юг по правобережью р. Томи, низовьям р. Кондомы и восточным предгорьям Салаира. Второй массив находится на северной окраине Кузнецкого Алатау, занимая плоскую, слабонаклонную к северу предгорную часть Западно-Сибирской низменности, которая в настоящее время является достаточно обжитой территорией.

Типичной чертой растительности лесостепи является сочетание формаций березовых и березово-осиновых лесов с суходольными лугами, причем степень остепнения к югу возрастает. Березовые и березово-осиновые леса, распространенные на небольших участках, называются колками. Древостой в них часто составлен молодыми деревьями или пневой порослью. В составе кустарникового подлеска представлены карагана древовидная, боярышник кроваво-красный, шиповник иглистый, спирея средняя, смородина колосистая. Травостой хорошо развит и достигает высоты 60-70 см. В его составе часто доминируют злаки: овсяница луговая, ежа сборная. Из разнотравья характерными являются подмаренник северный, костяника, герань лесная, кровохлебка лекарственная отмечается примесь бобовых: горошка однопарного г. мышиного, чины луговой. Часто в большом количестве развивается папоротник орляк, который местами образует крупные заросли.

Южные склоны пологих увалов в пределах лесостепи характеризуются доминированием степных видов: лабазника обыкновенного, володушки многонервной, жабрицы порезниковой, прострела сон-травы, лапчатки двулопастной и др. Из злаков типичными являются мятлик луговой полевица гигантская, тимофеевка луговая. Кроме того, встречаются кровохлебка лекарственная, тмин обыкновенный, чина луговая, горошек однопарный и др. Обилие бобовых характерно как для травянистых, так и лесных сообществ лесостепи. Своеобразный колорит вносят куртины караганы кустарниковой и кизильника черноплодного. Безлесные участки северных склонов характеризуются значительным распространением в травостое ежи сборной.

Сообщества суходольных лугов различаются соотношением степных и лесных форм, ведущими видами и мощностью развития травостоя. Большая часть этих сообществ так же трансформирована хозяйственной деятельностью человека. В наиболее влажных районах лесостепи распространены суходольные злаково-разнотравные луга преобладанием овсяницы луговой; из злаков часто встречаются мятлик луговой тимофеевка луговая, полевица гигантская. Многочисленные виды разнотравья и бобовых создают красочность и мозаичность таких лугов.

Сосново-березовые леса и чистые сосновые боры (Сосновский, Таргайсющ Зенковский, Гурьевский и др.), имеющие островной характер в пределах Кузнецка котловины, являются экстразональными ценозами, развивающимися в Присалаирской полосе по террасам рек. Древостой сосновых боров представлен кряжистыми соснами, достигающими высоты 30 м в возрасте до 300 лет. В состав древостоя часто входит береза повислая, а на склонах восточной и северо-восточной экспозиции - пихта сибирская. Под пологом такого леса обычно хорошо развит подлесок и шиповника иглистого, караганы древовидной, спиреи средней.