Современное состояние почвенных ресурсов Кузнецкой котловины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава 1. Физико-географическая характеристика Кузнецкой котловины

1.1 Географическое положение и границы Кузнецкой котловины

1.2 История геологического развития и рельеф

1.3 Почвообразующие факторы Кузнецкой котловины

1.4 Климат Кузнецкой котловины

1.5 Природная зональность Кузнецкой котловины

Глава 2. Почвенный покров и почвенные ресурсы Кузнецкой котловины

2.1 Основные типы почв Кузнецкой котловины

2.2 Гумусное состояние и энергетический потенциал зональных почв Кузнецкой котловины

2.3 Почвенно-географическое районирование

2.4 Современное состояние почвенных ресурсов Кузнецкой котловины

2.4.1 Влияние горнодобывающего производства на почвенный покров

2.4.2 Влияние сельскохозяйственного производства на состав почв

2.4.3 Влияние городов на состояние почв

2.4.4 Изменение структуры почвенного покрова Кузнецкой котловины

Глава 3. Использование материалов квалификационной работы в школьном курсе географии

Заключение

Список использованных источников



Введение

Почва - это тонкий поверхностный слой земной коры, обладающий плодородием. Ценность почвы определяют питательные вещества, содержащие в ее верхнем, наиболее плодородном из слоев.

Большое влияние на формирование почв оказывает климат, рельеф, а так же деятельность человека, который стремится не только сохранить плодородие почв, но и повысить его.

Кузнецкая котловина, занимающая центральную часть Кемеровской области, имеет континентальный климат, разнообразный рельеф и богатый растительный покров. Это во много определяет своеобразие типов и подтипов почв на ее территории (дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы, аллювиально-луговые и.т.д.).

Разнообразие почв и внесение в них минеральных органических удобрений обеспечивают успешное ведение сельского хозяйства многоотраслевого направления. Однако высокая урбанизация Кузнецкой котловины и интенсивная разработка полезных ископаемых в ее пределах приводит к изменению почвенного рельефа, как по площади, так и структуре.

Основным свойством почвы является плодородие - способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и создания урожая.

В настоящее время одной из важнейших социально-экономических проблем является деградация почв сельскохозяйственных угодий.

Актуальность работы:

Цель работы: изучить состояние почвенных ресурсов Кузнецкой котловины.

Предметом исследования: почвенные ресурсы Кузнецкой Котловины

Объектом исследования - почвы Кузнецкой котловины

Задачи исследования:

1. Дать физико-географическую характеристику Кузнецкой котловине.

2. Охарактеризовать почвенные ресурсы Кузнецкой котловины.

3. Показать изменение почвенных ресурсов под воздействием человека.

4. Определить место использования материалов квалификационной работы в школьном курсе географии, и разработать урок-экскурсию по теме исследования.



Глава 1. Физико-географическая характеристика Кузнецкой котловины

1.1 Географическое положение и границы Кузнецкой котловины

Кузнецкая котловина занимает центральное положение в пределах Кемеровской области. В плане она имеет вид неправильного прямоугольника, вытянутого с северо-запада на юго-восток (рис. 1).

Рис 1. Физическая карта Кемеровской области.

Ее длина превышает 350 км, а ширина достигает 100-120 км. Общая площадь котловины около 30 тыс. км². Она слегка наклонена на северо-запад, где постепенно переходит в равнины Западной Сибири. С востока, по правому берегу Томи, Кузнецкая котловина граничит с горными хребтами Кузнецкого Алатау, а с юга и запада она замыкается массивами Горной Шории и Салаира, связанными с ней общей геологической историей.



1.2 История геологического развития и рельеф

Кузнецкая котловина пространственно отвечает одной из своеобразных тектонических структур Алтае-Саянской складчатой области - Кузнецкому прогибу. Фомичев В.А. и Крашенинников Г.Ф. считали, что это краевой прогиб герцинской геосинклинали с последующим превращением ее в межгорную впадину. Границы Кузнецкой котловины совпадают с глубинными разломами, окружающими Кузнецкий прогиб: Кзнецко-Салаирским и системой разломов, надвигов и взбосов (Тырганский надвиг, Афонинский взброс), отделяющих прогиб от Салаира на юго-западе; Кузнецко-Алатаутским на северо-востоке (граница с Кузнецким Алатау), разломами на границе с Горной Шорией на юге и дизъюнктивами (Томский надвиг и другие на севере), отделяющими Кузнецкую котловину от Томь-Колыванской складчатой зоны. Начало формирования Кузнецкой впадины как самостоятельной тектонической структуры, по мнению большинства исследователей, необходимо отнести к среднему девону.

В середине девонского (около 410 млн. лет) периода палеозойской эры между Кузнецким нагорьем и Салаиром начинает закладываться Кузнецкий прогиб. Но единого прогиба не существовало, а существовали отдельные прогибы. Он то являлся мелководным заливом древнего Обь-Зайсанского моря, то низменной заболоченной равниной с торфяниками, по которой протекали многочисленные реки.

В середине каменноугольного (около 350 млн. лет) периода отдельные прогибы объединились и образовался единый Кузнецкий прогиб, в котором накапливались угленосные толщи.

Во второй половине пермского периода (около 285 млн. лет) к северо- западу от прогиба произошло горообразование на месте бывшего Обь-Зайсанского моря в пределах Томь-Колыванской складчатой зоны. Кузнецкий прогиб из предгорного преобразовался в межгорный краевой прогиб. Следовательно изменился его облик. Он представлял собой озеро, по берегам которого формировались болота.

В триасовом периоде мезозойской эры (около 240 млн. лет) усилилась тектоническая активность. С северо-запада на Кузнецкий прогиб были надвинуты блоки земной коры Салаира и Томь-Колыванской складчатой зоны. При этом сформировались Тырганский и Томский надвиги. Оживились тектонические разломы, что привело к новой вспышке вулканизма. В это же время блоковые движения привели к возрастанию высот Салаира и Кузнецкого Алатау и к увеличению прогибания Кузнецкой впадины.

В юрском периоде (около 195 млн. лет) тектоническая активность продолжалась. В меловом периоде (около 137 млн. лет) мезозойской эры и палеогеновом (около 67млн. лет) кайнозойской эры происходило выравнивание рельефа (пенепленизация). Эти периоды тектонического покоя были нарушены поднятиями блоков земной коры в неогеновом периоде (около 26 млн.лет), что в сочетании с экзогенными процессами привело к формированию современного рельефа.

В эпоху плейстоценового оледенения на территории Кузнецкой котловины шло накопление пылеватого материала с ледников Кузнецкого нагорья.

Современный структурно-тектонический план Кузнецкого прогиба сложился в результате его многофазного тектонического развития и сложного взаимоотношения с окружающими горными сооружениями. В развитии Кузнецкого прогиба выделяются девять фаз тектогенеза, среди которых наиболее крупные тельбесская, барзасская, древне- и новокиммерийская.

Складкообразование в Кузнецком прогибе произошло в основном в древнекиммерийскую фазу. В новокиммерийскую фазу продолжалось некоторое усложнение ранее созданной системы складок. Образовались новые пологие складки в осадках юры и произошло перемещение отдельных блоков по древним разломам.

В геологическом строении (рис. 2.) Кузнецкий прогиб представляет собой синклинальную складку огромных размеров, которая осложнена дизъюнктивными нарушениями (вторичными складками) особенно в западной части. Пласты лежат вогнуто. Самые молодые в центре, а самые древние по краям прогиба.

Девонские отложения составляют дно и борта этой структуры. По данным Кузнецова С.С. породы нижнего карбона обнажаются по периферии бассейна. Это известняк, содержащий окаменелости, песчаники и сланцы зеленоватого и красно-бурого цвета. Все породы относятся к турнейскому и визейскому ярусам. Отложения верхнего карбона и нижней перми объединены в угленосную балохонскую серию. В ней имеются пласты промышленного угля. Она выходит на поверхность по окраинам бассейна и содержит богатейшие залежи угля, пласты которого в Прокопьевском и Киселевском районе достигают 10-15 м мощности каждый.

Выше балахонской серии лежит кальчугинская серия перми, состоящая из трех подсерий. Самая нижняя из них кузнецкая, где отмечается господство грубых песчаников и конгломератов. Ее покрывает более молодая ильинская подсерия, в которой отмечено обилие аргелитов, алевролитов, встречаются известняки и пласты каменного угля. Выше расположена самая молодая ерунаковская подсерия, по составу горных пород идентичная ильинской, но особо богата промышленным углем.

В триасе формируются трапповые толщи мальцевской серии, выявленные в нескольких местах на небольших площадях и представленные темно-зелеными туфогенными песчаниками и песчано-глинистыми породами.



Рис. 2. Геологическая карта Кемеровской области.

Юрские отложения (тарбаганская серия) распространены, в центральной части прогиба и кое-где отдельными небольшими пятнами. Это грубо- и среднезернистые песчаники и конгломераты.

Следует отметить 4 этапа угленакопления, проявившихся в Кузбассе: девонский, балахонский (конец карбона - ранняя пермь), кольчугинский (позднепермский) и юрский.

Меловые, палеогеновые, плиоценовые и миоценовые отложения в Кузнецком прогибе отсутствуют. В это время преобладали поднятия, денудация ранее отложенных толщ и формирование кор химического выветривания.

Осадки четвертичного возраста представлены лессовидными желто- бурыми суглинками, распространенными по всему Кузнецкому прогибу.

Новейшие тектонические поднятия были слабыми, но они привели к возникновению современного долинно-водораздельного рельефа.

В целом Кузнецкая котловина является денудационной равниной, лишь небольшие ее участки относятся к аккумулятивным равнинам. Повсеместно господствует флювиальный рельеф с преобладанием долинно-водораздельных форм.

Новейшие тектонические поднятия были слабыми, но они привели к возникновению современного долинно-водораздельного рельефа физико-географического района. В целом Кузнецкая котловина является денудационной равниной, лишь небольшие ее участки относятся к аккумулятивным равнинам. Повсеместно господствует флювиальный рельеф с преобладанием долинно-водораздельных форм. Можно выделить ряд геоморфологических подрайонов Кузнецкой котловины.

Предгорный подрайон с низкогорным рельефом располагается на моноклинальных складках пород карбона и перми правобережья Томи в узкой полосе от района Анжеро-Сунженска и Барзаса на северо-западе до низовий Усы и Бельсу на юге (Приалатауская часть) и от района Калтана и Мундыбаша на западе до низовий Бельсу и Усы на востоке (Пригорношорская часть). Этот подрайон был вовлечен в интенсивные неотектонические блоковые поднятия соседнего Кузнецкого нагорья, но отделяется от него резкой высотной ступенью.

В рельефе Пригорношорской части выделяются плоские ступенчатые водоразделы, расположенные на абсолютных высотах 650- 780 м с останцами (ступенями) древних пенепленов - мелового (распространенного на высотах 400- 500 м в бассейне Мрассу) и позднеплиоценового (соответствует долине Кондомы). Водоразделы расчленены врезанными на 100- 150 м долинами Кондомы, Мрассу, Большого Унзаса и их притоков. Долины имеют в плане четковидную форму, в них хорошо выражены низкие террасы, а третья надпойменная терраса сохранилась лишь в виде узких фрагментов.

Для Приалатауской части типичны узкие водоразделы с абсолютными высотами 600-700 м, разбитые широкими речными долинами Терсей, Тайдона, Усы и их притоками, врезанными на 250- 300 м. Эти реки имеют горный характер, быстрое течение, порожисты.

Центральный подрайон занимает большую часть Кузнецкой котловины и имеет наиболее типичный для нее рельеф. Это денудационная равнина с господством долинно-водораздельных форм. Водоразделы соответствуют двум уровням древнего пенеплена. Более высокий уровень с высотами 260- 300 м датируется как меловой. В районе Топкинских высот (водораздела Томи и Ини) и среднего течения Барзаса на нем сохранились остатки древней коры выветривания. Верхнеплиоценовый уровень с высотами 235- 245 м ступенеобразно примыкает к меловому. Нередко водоразделы покрыты мощным покровом лессовидных суглинков.

Долины рек четко террасированы, обычно асимметричны, низкие террасы, особенно поймы, зачастую заболочены. Абсолютные высоты водоразделов и особенно речных долин заметно понижаются к северу и западу, что и определяет господствующие направления течения рек. На фоне преобладания денудационной равнины имеются небольшие участки аккумулятивной равнины - Кондомо-Чумышская впадина, окрестности Анжеро-Судженска и другие. Наибольшую площадь аккумулятивная равнина занимает в Предсалаирье, расположенном между долиной Ини и Салаиром. Это наименее расчлененный участок Кузнецкой котловины, с обширными плоскими водоразделами высотой до 200- 240 м, разделенными слабо врезанными речными долинами левых притоков Ини.

Рельеф подрайона сильнейшим образом изменен при добыче угля как шахтным, так и открытым (карьерами) способами. Созданы как положительные (терриконы, отвалы безугольных пород близ карьеров), так и отрицательные (многочисленные провалы на отработанных шахтных полях, гигантские карьеры, нередко затопленные и превращенные в озера) формы антропогенного рельефа. Обширные площади занимают рукотворные бедленды, создающие серьезную опасность для всего живого.

Тарадановско-Салтымаковский подрайон соответствует выходам эффузивных пород триаса, частично перекрытых юрскими отложениями Центральной мульды. Здесь выделяются: четко выраженный, напоминающий лезвие ножа, обращенное острием кверху, Салтымаковский хребет высотой до 734 м; его расположенное в левобережье Томи западное продолжение - Тарадановский увал (до 488 м) и субмеридионально ориентированный Караканский хребет (Караканские горы) высотой 480- 565 м. Два последних играют роль водораздела между Томью и Иней. Сложенные прочными базальтами и другими вулканическими породами хребты высоки, склоны их круты (особенно в Караканском хребте), а в пределах Центральной мульды избирательная денудация обеспечивает большие высоты (на 60- 80 м) даже предгорных равнин в сравнении с северной частью мульды, где базальты отсутствуют. Крупнейшие реки (Томь, Нижняя и Средняя Терси, Иня) при пересечении базальтов образуют сквозные долины (на Томи это «Бычье Горло»), а вот мелкие реки пересекают их без видимых изменений в рельефе.

Предсалаирский подрайон (исключая аккумулятивную равнину Предсалаирья, входящую в Центральный подрайон) протягивается узкой (5- 7 км) полосой от села Ваганова до г. Прокопьевска. Для тектоники подрайона характерно наличие Присалаирской узкой линейно вытянутой впадины, разбитой на многочисленные чередующиеся узкие корытообразные локальные впадины (превращенные в озерные чаши) и выступы палеозойских (девон, карбон) пород (образовавшие «шеломы»).

Выделяется Тырганский уступ близ Прокопьевска высотой 300- 420 м и его северо-западное продолжение между Гурьевском и селом Ваганово (а.в. 200-280 м). Относительное превышение уступа доходит до 100- 200 м. В северо-западной части притоками Ини он разобщен на изолированные высоты. Для облика рельефа характерно чередование участков плоской озерно-аллювиальной равнины, изобилующей деградирующими болотами и озерами, с «шеломами» (останцовыми грядами и холмами высотой в первые десятки метров, покрытыми плащом суглинков).



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.

Травостой мощный, довольно высокий и густой, местами изрежен. В качестве доминатов травостоя часто выступают папоротник орляк и сныть обыкновенная. Обильно представлены бобовые: горошек однопарный, г. мышиный, г. заборный, г. лесной, чина Гмелина, ч. луговая, ч. весенняя. Из разнотравья характерны герань лесная, реброплодник уральский, бор развесистый, борец северный, медуница мягчайшая, володушка золотистая, зопник клубненосный купальница азиатская. В нижнем подъярусе произрастают фиалка одноцветна вороний глаз, майник двулистный; местами доминирует осока большехвостая.

Высокий коэффициент сходства (75%) между постоянными видами, наличие третичных неморальных реликтов (воронца колосистого альфредии поникшей, двулепестника парижского, щитовника мужского - всего 15 видов, а также ряда вечнозеленых кустарничков - брусники, зимолюбки зонтичной, грушанки круглолистной - указывают на древнее происхождение сосновых боров Кузнецкой котловины (Будникова, 1978).

По избыточно увлажненным логам и долинам речек в Кузнецкой котловине развиваются низинные, заболоченные, часто закочкаренные осоково-злаковые луга. По поймам крупных рек развиты различные типы заливных лугов.

Основной фон Кузнецкой котловины составляют разнотравно-луговые степи на выщелоченных черноземах в сочетании с осиново-березовыми колками на серых лесных почвах.

В настоящем время безлесные участки почти распаханы и превращены в сельскохозяйственные угодья. Это привело к полной смене фитоценоза, значительно изменила тепловой и гидрологический режим почв, а также скорость и направление биологического круговорота химических элементов.

Рис. 4. Карта природных комплексов Кемеровской области.



Глава 2. Почвенный покров и почвенные ресурсы Кузнецкой котловины

2.1 Основные типы почв Кузнецкой котловины

Почвенный покров Кузнецкой котловины представлен различными типами почв: дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы, пойменные и почвы засоленного ряда (рис. 5). Эти типы почв в пределах Кузнецкой котловины распространены. неравномерно и зависят от характера растительности, микроклимата, залегания грунтовых вод и т.д.

Дерново-подзолистые почвы формируются под хвойно-мелколиственными, сосново-лиственничными, мохово-травянистыми и травянистыми лесами. Эти почвы кислые, бедны органическим веществом и подвижными питательными элементами. Они встречаются вдоль восточной окраины Салаирского кряжа, в полосе переходной зоны к Кузнецкой котловине.

Материнские почвообразующие горные породы представлены суглинистыми и глинистыми, реже супесчаными отложениями озерно-речного и флювиогляциального происхождения. На пологих отрогах Кузнецкого Алатау развиты щебнисто-суглинистые аллювиальные отложения.

Серые лесные почвы формируются под мелколиственными лесами и по своим физико-химическим свойствам занимают промежуточное положение между дерново-подзолистыми и черноземными почвами. В пределах Кузнецкой котловины они составляют около 14% от её площади и 50-70% площади пахотного фонда.

По степени накопления гумуса в составе серых лесных почв выделяется 3 подтипа (светло-серые, серые и темно-серые). Светло-серые почвы приурочены к верхним частям пологих склонов водоразделов и к периферии обширных лесных массивов. Это сильно оподзоленные почвы с небольшой мощностью гумусового горизонта и незначительным содержанием органического вещества. Серые почвы формируются преимущественно, в лесостепи предгорий и в понижениях рельефа на водоразделах Кузнецкой котловины. Подтип серых лесных почв характеризуется несколько большей гумусностью и меньшей степенью оподзоленности.

Темно-серые лесные почвы характеризуются наиболее отчетливо выраженным преобладанием процесса гумусонакопления над подзолистым. Они имеют более мощный гумусовый горизонт, слабокислую реакцию среды и больший запас органического вещества. Характерны для центральной части Кузнецкой котловины и занимают обширные выроненные пространства.

По сравнению с дерново-подзолистыми почвами серыми лесными характеризуются лучшими агрофизическими показателями: более мощным гумусово-аккумулятивным горизонтом, более высоким содержанием гумуса, меньшей кислотностью почвенного раствора (от слабокислой у светло-серых и серых лесных почв до нейтральной у темно-серых), более благоприятным воздушно-тепловым режимом (особенно у темно-серых почв). У серых лесных почв наилучший для растений азото-фосфорный режим. Запасы валового азота возрастают вместе с запасами гумуса от светло-серых к темно-серым лесным почвам. По обеспеченность подвижным фосфором все серые лесные почвы можно отнести к мало- и среднеобеспеченными, подвижным калием - к средне- и высокообеспеченным.



Рис. 5. Почвенная карта Кемеровской области

В Кузнецкой котловине преобладают выщелоченные и слабодеградированные тучные суглинистые черноземы с хорошей зернистой структурой. Гумус накапливается главным образом в верхней части профиля; в связи с этим при средней мощности черноземных почв около 100-110 см мощность гумусового горизонта не превышает 40-45 см, но содержание гумуса в нем достигает 12-14%. Черноземы являются самыми плодородными почвами Кузнецкой котловины, занимая около 15% всей ее общей площади. Они полностью распаханы и испытывают большое антропогенное воздействие.

По особенностям гумусового и солевого профиля, специфики процессов образования среди черноземов области выделяется пять подтипов (оподзоленный, выщелоченный, обыкновенный, солонцеватый, осолоделый), но широкое распространение имеют лишь первые два. Черноземы оподзоленные занимают в Кемеровской области 343,9 тыс. га являются переходным звеном между выщелоченными черноземами и серыми почвами. Они приурочены к плоским водораздельным пространствам, их и восточным пологим склонам, а также к микропонижениям на водоразделах. Подзолообразовательный процесс в этом подтипе черноземов проявился некоторым м устойчивости в алюмосиликатной части почвенной массы, возникающим интенсивного увлажнения верхних почвенных горизонтов из-за смены го покрова лесом. Карбонаты отмыты до глубины 130-160 см, или глубже, в продукты распада растительных остатков нейтрализуются не полностью, и в создаются условия для процессов оподзоливания (Хмелев, Танасиенко, 1983).

Черноземы выщелоченные, занимающие 973,3 тыс. га, являются наиболее распространенным на территории Кузбасса подтипом. Они залегают на открытых ровных ах и их пологих склонах. По своим морфологическим признакам черноземы слабо выщелоченные являются переходными к обыкновенным черноземам, а сильно выщелоченные - к черноземам оподзоленным.

Обыкновенные черноземы, занимающие 52 тыс. га, приурочены к сухим остепененным склонам водоразделов южной экспозиции. По сравнению с выщелоченными оподзоленными черноземами данный подтип формируется в условиях большей и, меньшей промачиваемости почвенной толщи атмосферными осадками и не столь интенсивного гумусонакопления

Черноземы солонцеватые, занимающие 43,3 тыс. га, встречаются в остепненной едкой котловины, в зоне аккумуляции солей (Присалаирская депрессия). Они формируются на плоских возвышенных участках среди почв засоленного ряда.

Осолоделые черноземы встречаются на территории Промышленновского и западной части Ленинск-Кузнецкого районов, занимая лишь 2,7 тыс. га. Они формируются, большей частью, в широких мезопонижениях в пределах плоских увалов междуречий или же на пологих склонах.

Кроме перечисленных подтипов черноземов, в Кузнецкой лесостепи на их участках и, особенно, на крутых склонах южной экспозиции с близким к залеганием коренных пород, формируются черноземно-скелетные формы почв. Они характеризуются малоразвитым почвенным профилем и большим содержанием.

Механический состав большинства черноземов области - тяжелосуглинистый и легкоглинистый, причем преобладают иловато-пылеватые и пылевато-иловые разновидности. Распределение в профиле черноземов илистой фракции контролируется современными почвообразовательными процессами. В выщелоченных и особенно оподзоленных черноземах, за счет промывания почвы атмосферными осадками, иловая фракция сосредоточивается в подгоризонте В. В черноземе обыкновенном, образовавшемся в более сухом климате, перенос этой фракции по профилю не происходил, поэтому она приурочена к горизонтам А и В, где накопилась под воздействием органических коллоидов. В солонцеватых и осолоделых черноземах, наибольшее количество иловой фракции содержится в подгоризонте В и горизонте ВС. Для всех подтипов черноземов характерно высокое содержание фракции крупной пыли, являющееся следствием лёссовидности материнских пород. Это способствует быстрому распылению структуры пахотного слоя черноземов, делает их подверженными ветровой и водной эрозии.

Лугово-черноземные почвы распространены в Тисульском, Кемеровском, Топкинском, Промышленновском и Ленинск-Кузнецком районах, а на остальной территории встречаются в меньшем количестве. Общая площадь их распространения составляет 99,7 тыс. га. Данный тип формируется в условиях кратковременного и зонного переувлажнения и при близком залегании грунтовых вод. Профиль почв не имеет четкого деления на генетические горизонты. Гумусовый горизонт мощностью от 30 120 см, имеет темно-серую окраску, зернистую или комковато-зернистую структуру, горизонте Ск заметны следы оглеения. Лугово-черноземные почвы в нашей области представлены пятью подтипами (типичные, оподзоленные, карбонатные, солонцеватые, осолоделые), характеризующимися мозаичным распределением.

Луговые почвы, занимающие площадь 231,1 тыс. га, также как и лугово-черноземные, тяготеют к западинам, понижениям, сухим днищам балок и логов, но формируются в условиях большего увлажнения атмосферными осадками и грунтовыми одами (Брылев, 1967). Морфологически они сходны с лугово-черноземными, отличаясь от них меньшей мощностью гумусового горизонта (до 60 см) и распределением признаков оглеения по всему почвенному профилю. Для этого типа почв характерны сравнительно высокое содержание гумуса (8-14%), кислая реакция почвенного раствора (5,6-6,2) высокая оструктуренность, большие запасы азота, фосфора и калия. По преобладающим почвенным процессам луговые почвы подразделяются на карбонатные, солонцеватые, оподзоленные, солончаковатые. Этот тип почв используется для кормовых угодий, так как нa нем произрастают наиболее ценные кормовые травы.

Пойменные почвы формируются в пределах пойменных участков речных долин на аллювиальных отложениях суглинистого и глинистого состава. Мощность гумусного горизонта составляет 30 см.

Почвы засоленного ряда - солонцы, луговые солоди и солончаки луговые. Эти почвы приурочены к степному ядру Кузнецкой котловины, наибольшее распространение имеют в Промышленновском и Ленинск-Кузнецком районах. Солонцы формируются на сухих плоских понижениях равнинных участков Кузнецкой котловины. Они являются самыми распространёнными среди почв засолённого ряда и занимают 17,8 тыс. га. Луговые солоди приурочены к микрозападинам равнинных участков и их общая площадь составляет 2,3 тыс. га. Солончаки луговые наименее распространены и занимают всего 1,4 тыс. га. Они образуются в результате вторичного засоления луговых почв, а также в условиях близкого залегания минерализованных почвенно-грунтовых вод. Зачастую их поверхность покрыта соляной коркой.

2.2 Гумусное состояние и энергетический потенциал зональных почв Кузнецкой котловины

Гумус представляет собой относительно динамичную составную часть почвы, подвергающуюся количественным и качественным изменениям под влиянием целого ряда факторов, среди которых ведущим является хозяйственная деятельность человека. К настоящему времени накоплен большой теоретический и практический материал об изменении гумусового состояния многих почв, и особенно черноземных, как при экстенсивной, так и интенсивной системах богарного земледелия. Именно в черноземах произошли наиболее глубокие и масштабные изменения состояния органического вещества.

Многие исследователи отмечают, что при распашке целинных и залежных земель, в которых разложение гумуса соответствовало его новообразованию за счет гумификации растительных остатков, и длительном использовании их в сельском хозяйстве происходит уменьшение содержания валового гумуса в верхних слоях черноземов вследствие ускоренной минерализации и ограниченного поступления органического вещества в почву. Так, по оценке В.А. Ковды, за 70-80 лет потери гумуса в пахотных почвах страны по сравнению с началом XX века составили 40-50%.

В сложившейся обстановке интенсивного ведения сельскохозяйственного производства с каждым годом растущее отчуждение питательных веществ из почвы обусловливает непрерывную минерализацию гумуса, снижение его запасов. При этом его количественное снижение сопровождается трансформацией и качественного состава.

Энергетический потенциал органического вещества почвы - это количество энергии, заключенное в инертном гумусе, лабильных гумусовых веществах, в микробной биомассе, негумифицированном органическом веществе в исследуемом слое почвы на единице площади, измеряется в гДж/га, кДж/м². Количество энергии, выделяемое в процессе трансформации лабильных гумусовых веществ, негумифицированного органического вещества и при смене популяций микроорганизмов и вовлекаемое в биологический круговорот вещества и потоков энергии, характеризует органическое вещество почвы как источник энергии.

По степени доступности можно выделить три вида энергии, заключенной в органическом веществе почвы:

1..Труднодоступная (связанная) энергия инертного гумуса.

2..Среднедоступная (потенциально-активная) энергия активной части гумусовых веществ (лабильных гумусовых веществ и микробной биомассы).

3..Легкодоступная (активная) энергия негумифицированного органического вещества почвы.

Очевидно, что доступность энергии определяется степенью связи органического вещества с минеральной частью почвы и количеством энергии, которое потребуется на ее разрушение.

Известен способ оценки качества почвы (Пономарев С.Б., Борисова Е.А.), по которому оценивается качество почвы, включающий возделывание и учет урожая сельскохозяйственных культур на почве в естественных условиях, определение энергетического потенциала урожая и почвенного гумуса, затем определяют энергетический потенциал отчуждаемой части урожая и запасы энергии в гумусовом слое перед посевом на единице площади, а по долевой части энергии гумуса, расходуемой на воспроизводство урожая в системе «почва-растение», судят о природном качестве почвы:

К = Е_у/Е_п



где К - доля расходной части энергии гумуса на воспроизводство урожая от общих запасов;

Е_у - энергетический потенциал урожая, Дж/га;

E_п - энергетический потенциал гумусового слоя почвы, измеренный перед посевом, Дж/га.

2.3 Почвенно-географическое районирование

Исходя из специфики ландшафтов и процессов почвообразования в пределах Кузнецкой котловины выделяют несколько почвенно-географических округов: Мариинско-Ачинский почвенный округ расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий, почвенный округ «островной» лесостепи и лесостепи Кузнецкой котловины, группа почвенных районов степного ядра Кузнецкой котловины, западная часть Кузнецко-Алатаутского высотного округа (рис. 6).



Рис. 6 - Карта почвенных округов Кемеровской области.

1) Мариинско-Ачинский почвенный почвенный округ, приуроченный к зоне расчлененной северной лесостепи и лесостепи предгорий, занимает 23,6% (2253,8 тыс.га) территории области. В состав округа входит узкая меридианально ориентированная полоса, протягивающаяся по западной окраине Кузнецкой котловины на юг. Хороший дренаж территории обеспечивается сетью речных долин и балок. Около 60% площади округа используют под пашню. Пахотный фонд представлен в основном серыми лесными почвами, выщелоченными и оподзоленными черноземами. Под лесными массивами сформированы дерново-подзолистые почвы, по понижениям луговые и лугово-черноземные почвы.

2) Почвенный округ «островной» лесостепи и лесостепи Кузнецкой котловины состоит из нескольких территориально разобщённых и различных по площади участков. Более крупный (западный) участок находится в пределах Кузнецкой котловины. Он вытянут в меридиальном направлении от Юргинского района до Прокопьевска. Рельеф полого-увалистый, расчлененный логами и долинами, обеспечивающими хороший дренаж территории. Почвенный покров представлен в основном черноземными и серыми лесными почвами. Распаханность почв составляет около 65%.

3) Группа почвенных районов степного ядра Кузнецкой котловины характеризуется высокой остепненностью и выравненности рельефа, обусловившими весьма значительную степень ее сельскохозяйственной освоенности (до 85%). В составе почвенного покрова преобладают тучные и среднегумусные слабовыщелоченные черноземы. По понижениям равнинных участков и долинам рек развиты солонцеватые черноземы, лугово-черноземные и луговые почвы, по днищам балок - комплекс солонцеватых и солончаковых почв.

4) Кузнецко-Алатаутский высотный почвенный округ пояса черневых и вторичных лиственно-хвойных лесов охватывает восточную окраину Кузнецкой котловины. Он характеризуется холмисто-увалистым предгорьем и среднегорьем. В составе почвенного покрова преобладают дерново-подзолистые и горно-таёжные почвы.

2.4 Современное состояние почвенных ресурсов Кузнецкой котловины

Почвенные ресурсы - запасы качественных, плодородных земель, годных для использования в сельском и лесном хозяйстве как средства производства.

Главное свойство почвенных ресурсов - естественное плодородие почв, от которого зависит продуктивность земель в сельском и лесном хозяйстве. Кроме того, почвенные ресурсы выполняют важные экологические функции - почвы служат буфером и фильтром для загрязнителей, условием сохранения биоразнообразия, играют важную роль в круговороте воды и азота. Состояние почвенных ресурсов определяется характером их эксплуатации (применяемая агротехника, мелиорация, севообороты и др.), уровнем развития науки, энергетическими затратами. Существует закон убывающего плодородия почв, в соответствии с которым из-за изъятия питательных веществ растениями и нарушения процессов почвообразования при длительной монокультуре происходит снижение естественного плодородия почв.