R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X X I I , N R 1, W A R S Z A W A 1981
A L O JZ Y K O W A LK O W SK I, JA N BO R ZY SZ K O W SK I, G. C H A R A L D A M B A
DYNAM IKA W ILGOTNOŚCI GLEB SUCHEGO STE PU W O K RESIE W EGETACYJNY M 1978 ROKU
Z akład G leb o zn a w stw a i N a w o żen ia In sty tu tu B ad aw czego L eśn ictw a , W arszaw a — S ęk o cin
Z akład G eo g ra fii G leb i G eo ch em ii K rajobrazu In sty tu tu G eografii i Z m a rzlin o zn a w stw a M on golsk iej A k a d em ii N auk, U łan B ator
W STĘP
F a c ja ln a odrębność m ongolskiego stepow ego podobszaru w A zji [13, 14] z ostro w yrażo n ą k o n ty n en ta ln o śc ią k lim atu odznacza się, w edług J u n a t o w a [6], uzależn ien iem rozw oju roślinności głów nie od opadów i częstych susz. Bez bliższego sprecyzo w an ia w aru n k ó w w odnych gleb te n sam ob szar m oże by ć w w ilgotnym ro k u zaliczony do step u, w s u chym — do p u sty n n e g o stepu. W o k resie od m aja do w rześnia 1978 r. w ykonano p o m ia ry w ilgotności gleb, k tó ry c h celem było p o znanie zaopa trzenia w wodę dw u podstaw ow ych ekosystem ów suchego ste p u z gle bam i k asztan o w y m i i sołonczaikami zm arzlinow ym i.
O BIEK T I M ETO DY B A D A Ń
B adania parzeprowadzono n a stacji M ongolsko-Polskiej Fizyczno-G e ograficznej E k sped y cji w G u rw a n T u ru u z n ajd u jącej się w zachodniej części falisto -p ag ó rk o w atej R ó w niny Srodkow ochałchaskiej [2], n a p ó ł nocnym o k raju R ów nin A zji C e n tra ln e j [1]. Do b a d ań w y brano typow ą dla suchego ste p u glebę kasztanow ą, położoną w b ezpośrednim sąsiedz tw ie o b se rw ac y jn e j stacji k lim aty czn ej eksp edycji (rys. 1, p ro fil 073) na wysokości 1371 m n.p.m . R ozw ija się n a n iej roślinność stepow a, k tó ra pokryw a 25% pow ierzchni. W odległości około 1250 m od istacji w k ie ru n k u w schodnim badano zmarzllinowy sołonczak s o ro w y 1 w d n ie o k re sowego ^łonego jeziora n a w ysokości 1368 m njp.nn. J e s t on p o ro śn ię ty
4 A. K ow alkow ski i inni
R ys. 1. L ok a liza cja sta c ji b a d aw czej G urw an T uruu w M on golii A oraz roz m ieszczen ie p u n k tó w badań d y n a m ik i w ilg o tn o śc i g leb y В
L ocation on th e E x p e r im e n ta l S ta tio n G u rvan -T u ru u in M ongolia A and layou t of th e so il m o istu re d yn am ics in v e s tig a tio n stan d s В
roślinnością halofitow ą, iktóra p o k ry w a 4% p ow ierzchni. Około 1000 m w kieruniku północno-w schodnim do b ad ań w ybrano zm arzlino w y so- łonczak d arn io w o -łąk o w y (p ro fil 070) na w ysokości 1371 m n.p.m .; w y stę p u je n a nim b u jn a roślinność halofitow o-łąfcow a zajm u jąca 75-80% pow ierzchni.
P ró b k i do b ad ań p o b ran o z gleb ow y ch m ikrom onolitów do głębokości 20 cm , z poziom ów niżej leżący ch za pom ocą św idra, na ogół w odstę pach 5-dniow ych o raz bezpośrednio po opadach. W ilgotność oznaczono m etodą suszarkow o-w agow ą w te m p e ra tu rz e 105°C. W poszczególnych poziom ach i w a rstw ac h g leb zbadano skład (mechaniczny m eto d ą k o m b i now aną are o m etry cz n ą dla fra k c ji < 0 ,1 m m i sitow ą dla tra k c ji w ięk
szych. G ęstość gleby, pojem ność w odną k a p ila rn ą m ak sy m aln ą KPWmax
oraz połow ą pojem n o ść w odną P P W oznaczono w p ró b k ach objętości 100 cm 8 o zachow anej n a tu ra ln e j s tru k tu rz e . W ilgotność w iędnięcia w gleb ie kasztano w ej określono p rzez p rzem n o żen ie m ak sy m a ln e j hi- groskopijności oznaczonej w edług N ikołajew a przez w spó łczyn n ik 1,7. W zw iązku z niejednoznacznym i u stalen iam i dla sołoneczaków zastosow
Dynamika wilgotności gleb suchego stepu 5
rio rów nież w spółczynnik 1,7, biorąc pod uw agę w pływ zasoleniu na w ielkość w ilgotności w iędnięcia i w ysoki p o te n c ja ł osm otyczny sok a ko m órkow ego halofitów . P orow atość całkow itą obliczono z gęstości obję tościow ej i gęstości w łaściw ej oznaczonej p ik n o m etry czn ie w próżni.
W A ŻN IE JSZ E FIZ Y C ZN E W ŁAŚC IW O ŚCI B A D A N Y C H GLEB
G leba kasztan o w a m ączystow ęglanow a suchego ste p u (profil 073) w y tw o rzy ła się z dw uczłonow ych zw ietrzelin p oro w aty ch ju r a js k u h law bazaltow y ch (rys. 2). Pow ierzchn io w e poziom y ak u m u lacyjno-kp e ta n o we (A ) B k i A B k są zbudow ane z d ro b n o zia rn isty c h zw ie trze lin boga ty ch w części sp ław ialn e (17%) i pyłow e (24-26% ), ze stosunkow o n ie w ielką dom ieszką drobnego szk ieletu (1617% ). P od pok ryw ą k asztan o
-R ys. 2. P ro filo w a budow a oraz u zia rn ien ie i w o d n e w ła śc iw o ś c i g leb y k a sz ta n o w e j m ą czy sto w ę g la n o w e j su ch eg o step u
1 — f r a k c ja > 1 , 0 m m , 2 — f r a k c j e 1,0-0,1 m m , 3 - 0 , 1 - 0 , 0 1 m m , 4 — 0,01-0,002 m m , 5 — fr a k c je
< 0,002 m m , 6 — p o j e m n o ś ć w o d n a c a łk o w it a , 7 — k a p ila r n a p o j e m n o ś ć w o d n a , 8 — p o ło w a p o j e m n o ś ć w o d n a , 9 — w ilg o t n o ś ć w ię d n ię c ia
P r o file stru ctu re, g ra n u la tio n and w a ter econ om ics of flu o ry -ca rb o n a teo u s ch estu n t so il of th e arid step p e
1 — f r a c t io n s o f > 1.0 m m , 2 — f r a c t io n s o f 1.0-0.1 m m , 3 — fr a c t io n s o f 0.1-0.01 m m . 4 —
fr a c tio n s o f 0.01-0.002 m m , 5 — fr a c t io n s o f < 0.002 m m , 6 — to t a l w a t e r c a p a c it y ,7 — c a p illa r y w a t e r c a p a c it y , 8 — f ie ld w a te r c a p a c it y , 9 — w i l t i n g m o is tu r e
wą zalega w arstw a k riogenicznej zw ie trze lin y ostrokraw ędzistego g ru zu bazaltow ego, zaw ierającego p o n ad 50% fra k c ji szkieletow ych, 8-12% części sp ław ialn y ch i 4-10% fra k c ji pyłow ych. W jej stropow ej części w y tw o rzy ł się poziom w ęglanow y Ca, z m ączystą fo rm ą w ęglanów , cha ra k te ry s ty c z n ą dla gleb suchego k lim a tu [13, 15].
P om im o dw uczłonow ości pod w zględem u z ia rn ie n ia całkow ita poro
w atość w pro filu glebow ym do głębokości 100 cm je s t podobna i w aha
6 A. Kowalkowski i inni
i pyłow ych w 'pokryw ie kasztan o w ej wiążą się w ysokie w artości KPWmax
(od 34,4 do 31,6%). W gruzow ym podłożu w ielkości jej są m n iejsze — od 26,8 do 27,8%. J e d n a k PP W w cały m p ro filu je s t niezróżnicow ana i w a ha się od 18,9 do 20,5%. W artość WW w zrasta z głębokością od 5,9%
w poziom ie (A ) B k do 15,2-16,0 w poziom ie Ca. C h a ra k te ry sty c zn a jest
duża pojem ność p o w ietrzna ty ch gleb. D zięki niej w ody opadow e łatw e In filtru ją do (pow ierzchniow ych poziom ów gleby kasztano w ej i w o k re sach deszczow ych m ogą akum ulow ać się w głębszych w arstw ach i w p o dłożu gleby.
W p ro filu sołonczaka darniow o-łąkow ego zm arzlinow ego (profil 070) w y stęp u ją s tr u k tu r y gru zo w o -k am ien iste czy n n ej zm arzlin y z k riog e nicznym iluw ium p ró ch n iczn y m Ihsag pod g irla n d am i k a m ie n isty m i (rys. 3). O stro k ra w ę d z iste odłam k i law y bazaltow ej są w górnej części
R ys. 3. P r o filo w a b udow a oraz u zia rn ien ie i w o d n e w ła śc iw o ś c i sołon czak a d ar n io w o -łą k o w e g o zm a rzlin o w eg o
o b j a ś n i e n ia j a k w r y s. 2
P r o file stru ctu re, g ra n u la tio n and w a te r eco n o m ics of cry o g en ic so d -m ea d o w so lo n ch a k
e x p la n a t io n s — a s in F ig . 2
p ro filu upo rząd ko w an e w sy ste m y w ieloboków s tr u k tu r m rozow ych, z przeseg reg o w an ą d ro b n o zia rn istą zw ietrzelin ą w ich w e w n ętrzn y ch częściach, zaw ierającą do 5% części szkieletow ych. W ysoka zaw artość
fra k c ji spław ialny ch, w ynosząca 38,1% w poziom ie darniow ym A s a p rzy
pow ierzchni, m aleje do 27,0-21,5% w dolnej zm arzlinow ej (tjäle sa) części p ro filu tej gleby. W w arstw ie czynnej zm arzlin y całkow ita po row atość je s t m ało zróżnicow ana, do głębokości 75 cm w aha się od 42,2 do 47,0%. N atom iast w w ieloletniej zm arzlinie je st w ysoka i w ynosi 58,7%.
Z dużą zaw arto ścią fra k c ji sp ław ialn y ch i ich zdolnością p ęcznienia
w iąże się w w a rstw ie czy n n ej zm arzlin y tej gleb y w ysoka w artość
KPWmax, odpow iadająca porow atości całko w itej. W skutek zw iązanego z ty m k ap ila rn e g o p o dsiąku w okresach suchych p o w ierzch nia gleby
Dynamika wilgotności gleb suchego stepu 7
szybko p o k ry w a się w a rstw ą b iałej soli. B ezpośrednio pod zm arzlin ą
KPWmax je st w iększa od porow atości całkow itej. W yw ołuje to znacz ne ciśnienia w e w n ątrz gleby, p ow odujące p o w staw anie różnego ro d za ju s tr u k tu r w p ro filu glebow ym . N ato m iast w zm arzlin ie KPWmax je s t niż sza od porow atości, co w sk azu je na w ystęp ow anie w tej części g leb y
p rz e strz e n i n iek a p ila rn y ch . W artość P PW , w ah ająca się od 31,1 do
41,9%, je s t bardzo w ysoka i zw iązana z rozm ieszczeniem iłu w profilu. W ysoka WW w górnej części p ro filu (od 9,9 do 15,0%) skokow o w zrasta w ilu w iu m p ró ch n iczn y m do po n ad 19% i z kolei w zm arzlinie m ale je do 14,0%. Sołonczak te n odznacza się w ysokim stop niem kriogenicznej h y d ra ta c ji m in e ra ln y c h koloidów, ich tik so tro p ią w w a rstw ie położonej nad w ielo letn ią zm arzliną, sta ły m u z u p e łn ian ie m w ody ze zm arzlin y i n iew ielk ą zdolnością g raw itacy jn eg o p rzem ieszczania wody.
U ziarn ien ie i fizyczne w łaściw ości sołonczaka sorow ego zm arzlin ow e- go {profil 068) są zw iązane z d ro b n o zia rn isty m i osadam i jeziorny m i, w y segreg o w an ym i p rzez w ody p ow ierzchniow e ze zw ietrzelin bazaltow ych, i z poziom em w ielo letn iej zm arzlin y w jego podłożu (rys. 4). C h a ra k te
-R ys. 4. P r o filo w a b u d ow a oraz u zia rn ien ie i w o d n e w ła śc iw o ś c i sołon czak a soro w eg o zm a rzlin o w eg o
o b j a ś n i e n ia j a k w r y s. 2
P r o file stru ctu re, g r a n u la tio n and w a ter econ om ics of cry o g en ic ta k y ric solon ch ak
e x p la n a t io n s — a s in F ig . 2
ry sty c z n a je s t bard zo w ysoka zaw artość (od 79 do 83% ) części sp ław ial nych w w a rstw ie czy n n ej zim arzliny do głębokości 70 cm, w doln ej częś ci p ro filu z w ielo letn ią zm arzlin ą dochodzi do 72%. Z aw artość fra k c ji pyłow ych (od 10 do 19%) je s t n ato m ia st stosunkow o niska, a części szkie leto w e w y stę p u ją w ilościach śladow ych.
D rob n o ziarn iste m a te ria ły jezio rn ej ak u m u la cji odznaczają się w yso ką porow atością ogólną: od 48,4 bezpośrednio p rz y pow ierzchni do 66,9%
n a głębokości 80 cm w w ielo letn iej zm arzlinie. PKWmax je s t nieco niż
sza od ogólnej porow atości w cały m p ro filu , a już od głębokości 2-5 cm ró w n a jej je s t PPW , w ahająca się od 51,7 do 44,5%. W g lebie te j p a n u ją
8 A. Kowalkowski i inni
więc n ie k o rz y stn e w a ru n k i dla g raw ita cy jn e g o i k ap ilarn eg o p rzem iesz czania się wód oraz ich dostępności dla roślin. W skaźnikiem są w ysokie w arto ści WW w ynoszące od 19,6 d o 27,1%.
D Y N A M IK A W ILGO TNO ŚCI
W d y n am ice w ilgotności b a d a n y ch gleb z n a jd u je m y p o tw ierd z en ie ogólnych p raw o k reślo n y ch w ro k u 1977 [8]. W zw iązku z w cześniejszą porą deszczową i in te n sy w n ie jsz y m w zrostem ro ślinności p rzeb ieg zm ian w ilgotności by ł je d n a k inny.
Z ao p atry w an a z deszczów i ko n d en sacji p a ry w odnej gleba k a sz ta now a suchego step u m iała po zim ie w ilgotność niższą niż 10%, niższą tak że niż w artości W W (rys. 5). P ierw sze opady pod koniec m aja spo w odow ały do głębokości 40 cm podniesienie w ilgotności do ponad 25%. K o lejn e opady w czerw cu i do połow y lipca u zu p ełn iały zapasy w ody
R ys. 5. H y d roch ron oizop lety g le b y k a szta n o w ej m ą c z y sto w ęg la n o w ej su ch ego step u (p ow ierzch n ia za k resk o w a n a oznacza w ilg o tn o ść o d p o w ied n ią dla w zro stu
roślin)
H yd roch ron oisop letes of flo u ry -ca rb o n a teo u s ch estn u t so il of th e arid step p e (hatch ed area d en o tes th e m o istu re ap p op riate for th e grow th of plants)
w glebie. Spow odow ały one p rze n ik n ię c ie wód do gruzow ęglanow ej części p ro filu i k ró tk o trw a łe zw iększenie w niej w ilgotności pow yżej w artości WW. Od połow y lipca p o w staje znów sta n w ilgotności poniżej WW. Podlega on je d n a k znacznym w ahaniom pow yżej WW spow odo w anym k o lejny m i opadam i. Z akres w ah ań w ilgotności był uzależniony od zużycia wody przez ro ślin y w fazie in te n sy w n e j w egetacji. Od końco w ych dni sierpn ia i przez w rzesień u staliła się jesie n n a rów now aga n is kiej w ilgotności w glebie, znacznie niższa od w arto ści WW. W ahania w ilgotności na głębokości 10-20 cm, w m iejscu w ystępow ania ciem niej
zabarw ionego poziom u A B k , w sk azu ją na m ożliwość uzupełnienia wo
Dynamika wilgotności gleb suchego stepu
W zadarnio n ym w ieloboku kriogenicznym sołonczaka darniow o-łąko- wego w ilgotność g leb y w połow ie m a ja b y ła w ysoka: od 20% w pozio m ie d arn io w y m do p o n ad 60% n a głębokości 75 cm n ad zm arzliną (rys.. 6-A). Do trzeciej d ek ady m a ja w y stę p u ją u b y tk i wody do głębokości, w iększej niż 70 cm. O p ady w k oń cu m aja, w czerw cu i w lipcu, aż do d ru g iej połow y sie rp n ia u zu p ełn iały od pow ierzchni zapasy wody. W ty m okresie je d n a k w ystępo w ały w ahania w ilgotności w poziom ie darniow ym .
R ys. 6. H yd roch ron oizop lety sołon czak a d a rn io w o -łą k o w eg o zm arzlin ow ego z p o k ry w ą ro ślin n o ści d arn iow ej A i bez p o k ry w y ro ślin n ej ze skorupą so li na p o
w ierzch n i В
H y d roch ron oisop letes of cryogen ic so d -m ea d o w so lon ch ak w ith th e sod -vegetation . cover A .and w ith o u t v e g e ta tio n cover, w ith th e sa lt crust on th e su rfa ce В
A s a szczególnie do głębokości 2-5 cm. W d ru g ie j połow ie sierp nia w y stąpiło w d o lnej części p ro filu nasycen ie w odą pow yżej 60%. Mogło to być zw iązane z boczną m ig ra cją kriogenicznej tiksotropow ej zaw iesiny w o d n o -m in eraln ej. W ty m okresie obserw ow ano najw iększe n a sile n ie pow ierzchniow ych spływ ów wód opadow ych, ro zm y w ających nie zad ar- nione pow ierzch nie sołonczaka. Od końca sierp n ia i we w rześn iu od po w ierzchn i n a stę p u je zm n iejszenie w ilgotności.
W n iezad arn io n ej pow ierzchniow ej w arstw ie tego sołonczaka (rys. 6-B) do głębokości 5 cm w y stęp u je w zględnie dynam iczny u k ład w il gotności z cy klicznie p o w tarzający m i się w ysuszeniam i do poniżej 10% w ody i nasy cen iam i wodą do ponad 40%. W o k resach suchych w y tw a rzająca się skorupa iłow o-solna była niszczona przez stada zw ierząt i roz w iew ana, n ato m iast podczas opadów — ro zm yw an a przez w ody p ow ierz chniow e. P od tą w a rstw ą nasycenie w odą nie było niższe niż 20%.
10 A. K ow alkow ski i inni
u trz y m u ją c e się od 28 m aja do 3 w rześnia, z m ak sy m aln y m stan em 263 m m w lipcu (ry s. 7). W iosną, p rz e d deszczam i, n a p o w ierzchn i tej g leby p ow stała 3 -cen ty m etro w a przesuszon a w a rstw a o w ilgotności poniżej 5% . Miąższość czynnej zm arzlin y w zrosła z 16 do 70 cm . P o pirzykryciu .gleby w arstw ą w ody stopniow o n astęp o w ała h y d ra ta c ja koloidów m in e
ra ln y c h do w ilgotności 55-60% , połączona z ich pęcznieniem . W w y n ik u tego p ro cesu do głębokości 60 cm w ysycenie w odą było w yższe od p o-P ro fil-o-P ro file, 068 Gurwan Turuu
J?ys. 7. H yd roch ron oizop lety sołon czak a sorow ego z p o ja w ia n iem się i w a h a n ia m i lu stra o k reso w eg o jeziora
H y d ro ch ro n o iso p letes of ta k y ric so lo n ch a k w ith tem p orary la k e and its w a ter le v e l flu ctu a tio n s
row ato ści oznaczonej w okresie bez lu s tra w ody jezio rn ej. W (końcowej fazie w ysych an ia jeziora woda m iała dużą gęstość spow odow aną zaw ie s in ą koloidalną. Po w y p aro w an iu do w a rstw y 4 cm nastąp iło zaniknięcie
lu stra wody. N a ty c h m iast u k sz ta łto w ał się n o rm a ln y p ro fil hydrologicz n y z suchą w a rstw ą n a pow ierzchni. M iejscam i je d n a k b yła ona zasilana p ow ierzchniow ym i i bocznym i w odam i pochodzącym i ze źródeł z n a jd u jący ch się na obrzeżeniach n iecki jeziora.
D Y N A M IK A Z A P A SÓ W W ODY
Ś red n ie zapasy w ody w 5 0 -ce n ty m e tro w ej w arstw ie gleb y w okresie b ad ań k sz ta łto w ały się na poziom ie 56,1 m m w glebie k asztano w ej (rys. 8) i 186,7 m m w sołonczaku d arn io w o -łąk o w y m zm arzlin ow y m (rys. 9). 'W sołonczaku sorow ym zm arzlinow ym śred n i zapas w ody w ynosił 232,1 m m (rys. 10), łączn ie ze śre d n im zapasem w ody w okresow ym jeziorze —
Dynam ika w ilgotności gleb suchego stepu 11
Profil-Profile, 073 Gurwan Turuu
R ys. 8. D y n a m ik a za p a só w w od y w w a r stw ie 50 cm g leb y k a szta n o w ej m ą czy sto -w ę g la n o -w e j su ch ego step u
1 — m a k s y m a ln y z a p a s w o d y o d p o w ia d a j ą c y c a łk o w it e j p o j e m n o ś c i w o d n e j, 2 — z a p a s w o d y o d p o w i a d a j ą c y k a p ila r n e j p o j e m n o ś c i w o d n e j m a k s y m a ln e j, 3 — z a p a s w o d y o d p o w ia d a ją c y p o lo w e j p o m e j n o ś c i w o d n e j , 4 — ś r e d n i z a p a s w o d y w o k r e s ie b a d a ń , 5 — z a p a s w o d y o d p o
w ia d a j ą c y w ilg o t n o ś c i w ię d n ię c ia
W ater storage d y n a m ics in th e 50 cm la y er of flo u ry -ca rb o n a teo u s ch estn u t soil of th e arid step p e
1 — m a x im u m w a te r s t o r a g e c o r r e s p o n d in g t w it h t o t a l w a te r c a p a c it y , 2 — w a te r s t o r a g e
c o r r e s p o n d in g w i t h th e m a x im u m c a p illa r y w a t e r c a p a c ity , 3 — w a t e r s t o r a g e c o r r e s p o n d in g w i t h th e fie ld w a te r c a p a c it y , 4 — m e a n w a te r s to r a g e in th e i n v e s t ig a t i o n p e r io d , 5 — w a t e r
s t o r a g e c o r r e s p o n d in g w ith t h e m o is tu r e o f w ilt i n g
Profil-Profile, 070 Gurwan Turuu
R ys. 9. D y n a m ik a z a p a só w w o d y w w a r stw ie 50 cm sołon czak a łą k o w o d a r n io -w eg o zm a rzlin o -w eg o pod darnią
o b j a ś n i e n ia j a k w r y s. 8
W ater sto ra g e d y n a m ics in th e 50 cm la y er of cryogen ic so d -m ea d o w solon ch ak un d er sod v e g e ta tio n
12 A. Kowalkowski i inni P rofit-P rofile, 068 Gur wan Turuu
R ys. 10. D y n a m ik a za p a só w w o d y w w a r stw ie 50 cm sołon czak a sorow ego (bez zap asu w o d y w o k reso w y m jeziorze)
o b j a ś n i e n ia Jak w r y s. 8
W ater storage d yn am ics in th e 50 cm la y er of ta k y ric so lo n ch a k (w ith o u t w ater storage in th e tem p orary lake)
e x p la n a t io n — as in F ig . 8
441,1 mm. W o k resie od 6.VI. do 6.VIII. 1977 r. śred n ie zapasy w ody b y ły niższe w glebie k asztan o w ej o 22,0%, w sołonczaku d arn iow o-łąko - w ym o 7,7% i w sołonczaku sorow ym o 28,6% w p o ró w n a n iu z ty m sa m ym okresem ro ku 1978 (tab. 1). Z m ienność zapasów w ody w okresie od czerw ca do sierp nia je s t więc n a jm n ie jsza w sołonczakach d a rn io w ych zm arzlinow ych, a w ysoka w glebie kasztan o w ej i w sołonczaku sorow ym . S k ra jn e m in im aln e i m ak sy m aln e zapasy wód glebow ych w okresie od m aja do w rześnia w sk azu ją n a n a jm n ie jszą zm ienność w sołonczaku sorow ym z różnicą 1,5-krotną, w iększą w sołonczaku d a r- niow o-łąkow ym — 2,7-krotną i n ajw ięk szą w glebie kasztanowce j — 5,3-krotną.
Na różnice te sk ład ają się o d ręb n e cykle zapasów w poszczególnych glebach, k o n tro lo w an e przede w szystkim p rzez źródła zaopatrzenia w wodę. W glebie k asztan ow ej z a o p atry w a n ej w yłącznie z opadów zazna czają się trz y okresy: w iosenny, le tn i i le tn io -jesie n n y . O kres w iosenny c h a ra k te ry z u je się zapasem w ody około 40 mm, w pobliżu g ran icy W W. W okresie letn im zapasy wody są w yższe od WW, je d n a k w ah ają się w dużych granicach: od 48 do 120 m m. L e tn io -je sie n n y o k res odznacza się najw iększym w ysuszeniem , a zapas w ody w ynosi stale poniżej 20 m m .
W sołonczaku d arn io w o -łąk o w y m zm arzlinow ym , z zaopatrzeniem w ody ze zm arzliny, zapas wody je s t .stale pow yżej WW. W tej glebie okres w ysokiej w ilgotności je s t p rze d łu żo n y o co n a jm n ie j półtora m ie siąca, to znaczy do jesien i (rys. 9). W ahania zapasów od 104,7 do 245,6 m m w skazują na znacznie w iększy rozchód w ody niż z gleby kasz tan o w ej.
D ynam ika w ilgotności gleb suchego stepu 13
T a b e l a 1
v/ska^niki zapasów wody w g le b ie kasztanow ej i so ło n cza k a ch zmar z linow y eh. su ch eso ste p u o k o lic y Gurwan Turuu
Water s to r a g e i n d ic e s in c h e stn u t s o i l and c ry o g e n ic solonchake o f the a r id step p e in the v i c i n i t y o f Gurvan Turuu
.ïsk a ir.ik l wodne Zapas wody VYater s to r a g e w mm w w arstw ie 0 - 50 cm in mn in the 0 - 50 cm la y e r »Vster in d ic e s g le b y - s o i l s kasztanov/a c h e stn u t s o i l 073 so ło n c z a k d a r n io w o -łą - kowy zmarzlin ow y cr y o g e n ic sod-meaaow solon chak 070 so ło n c za k sórowy zm arzlinowy c ry o g en ic ta k y r ic solon ch ak 068 Pojemność wodna c a łk o w ita
T o ta l w ater c a p a c ity 2 5 8 ,9 2 3 0 ,0 2 6 3 ,7 K apilarna pojemność wodna
C a p ila ry w ater c a p a c ity 14 5 ,0 2 1 3 ,0 2 4 2 ,3 Polowa pojemność wodna
F ie ld w ater ć a p a c ity 9 6 ,5 18 8 ,0 2 3 6 ,5 //ilg o tn o ś ć w ię d n ię c ia
WiDting m oistu re 6 3 ,4 6 1 ,5 126,2
ÎJredni zapas wody
’fe an w ater sto ra g e - 1977^ 59* 2 185,7 2 3 0 ,8
- 1978х 8 1 ,2 1 9 3 ,4 2 5 9 ,4
- 1978 5 6 , 1s 3 1 8 6 ,7х23 2 3 2 ,1 х“ 4 4 1 ,1XXXXX Uinim alne i maksymalne zap a
sy wody w 1978 r . Minimum and maximum w ater sto r a g e in 1978
2 2 ,9 - 1 2 0 ,4 9 2 ,3 -2 4 5 ,6 1 8 8 ,0 -2 8 8 ,2
o k r e sie od 6 . VI do 6 . V III - In the p e r io d J u ly 6 - August 6 ** W o k r e sie od 5.V do 31.V III
-xxz W o k r e sie od 21 .V do 2 0 .IX
-x -x -x -x w o k r e sie od 1 0 .V do 2 0 .И xxxxx W o k r e sie od 1 0 .V do 2 0 .IX ze średnim zapasem wody w j e z io r z e
In the p e r io d May 5 - August 31 In the p e r io d May 21 - September 20 In the p erio d May 10 - September 20 î n the p e r io d May 10 - September 20 w ith mean w ater s to r a g e In the ephem eric lake
S tab ilizu jące działan ie n a d y n a m ik ę zapasów w ody w glebie sołon- czaka sorow ego zm arzlinow ego w y w iera u tw o rzen ie late m w a rstw y wo dy jeziora. Pod n ią w zrasta w gleb ie zapas wody w sk u tek po stęp u jącej h y d ra ta c ji koloidów m in e raln y c h . Po zanik n ięciu wód jeziora n a stę p u je szybkie w y p aro w an ie 60-80 m m wody, p o zostały zaś zapas w aha się około 180-200 m m . U stabilizow anie tego zapasu n a stę p u je po w y tw o rzen iu na p ow ierzch ni w ysuszonej w a rstw y o chronnej m iąższości 2-4 cm, p rze ry w a jąc e j k a p ila rn y p o d siąk i zm n iejszającej in tensyw ność p a ro wania.
PO D SU M O W A N IE
Charakterystyczne dla suchego klimatu duże wahania wilgotności posiadały w iglebie kasztanowej mączystowęglanowej w suchym roku
14 A. K ow alkow ski i in n i
1977 cechy w y parn eg o -au to m o rficzn eg o ty p u gospodarki w odnej [8], w w ilgotniejszym ro k u 1978 — słabo przem yw nego autom orficznego. W glebie tej d o m in u ją je d n a k w y raźn e cechy ty p u w y p a rn e g o -a u to m o r- ficznego, z m in im u m w ilgotności od jesien i do w iosny o raz zaopatrzenia w w ody pochodzenia opadowego podczas le tn ie j p o ry deszczow ej. K a p ila rn ie podw ieszone w ody opadow e podczas lata p rz e n ik a ją do głębo kości nie w iększej niż 40-100 cm i szybko są zużyw ane na ew a p o tra n s- pirację. Podnoszą one łatw o m ig ru ją c e sk ła d n ik i ku p o w ierzch n i gleby i pow odują jej alkalizację, p rze c iw sta w n ą procesow i eluw ialnem u. W aż nym czy n nikiem u zu p ełn ian ia w ody je s t niew ątp liw ie k o ndensacja p a ry w odnej. W edług M a k k a w e e w a [12] i K l i m o c z k i n a [11] w p u s ty n n y m step ie Gobi i w suchym stepie Z achodniego Z ab ajk ala wynosi o n a od 50 do 30% ogólnej ilości odpadów. Z jaw isko k o n d e n sac ji p a ry w odnej w y stę p u je rów nież na tra n se k cie G u rw a n T u ru u. J e s t ono* zw iązane z in w e rsy jn y m ro zk ład em te m p e ra tu ry w godzinach nocnych i ra n n y c h i zw iązanym z ty m silnym w ychładzaniem się pow ierzchn i płaskich [10]. N iew ęglanow ość g leb k asztan o w ych do głębokości 30-60 cm i pow szechność w n ich suchego przez w iększą część ro k u poziom u w ę glanow ego, z ostro zaznaczoną w stro p ie granicą, p o tw ierd za c e n tra ln o - a z jaty ck ą niezgodność pom iędzy relik to w ą budow ą p ro filu g leb a w spół czesnym i w a ru n k a m i k lim a ty c z n y m i [3, 4, 14] u k sz ta łto w an y m i w k ilk u ostatn ich tysiącleciach [5, 17].
B ardziej sta b iln y je s t ty p w y p a rn y k rio h y d ro m o rfic z n y w sołoncza- ku darn io w o -łąk o w y m i ty p zalew o w o -w y p arn o -k rio h y d ro m o rficzn y w sołonczaku sorow ym . C zynn ik iem stab ilizu jący m gospodarftę w odną je s t niew ątp liw ie w ieloletnia zm arzlina. K ró tko okresow e w ahan ia k lim atu
m ogą je d n a k spowodow ać ra d y k a ln e zimiany. W edług K o w d y [9]
oraz K i e r ż e n c e w a i M a k e e w a [7] podczas suchych la t może za niknąć oglejenie p rz y w zra sta ją c y m zasoleniu p ow ierzchniow ych pozio m ów glebow ych. N ato m iast w p rz y p a d k u ocieplenia zanika zm arzlin a tw orząca poziom p o d p ierający wodę. Prócz osuszenia n a całej m iąższoś ci gleb y i p o w staw an ia w ieloboków głębokich szczelin w ysychania, od p ro w ad zających wody opadowe, m ogą tak ż e zanikać okresow e w ew n ątrz- glebow e do pły w y boczne.
W yspy gleb z k rio h y d ro m o rfic z n y m ty p em gospodarki w odnej, u w a ru n k o w an y m w ieloletnią lu b k ilk u le tn ią zm arzliną, są c h a ra k te ry s ty c z ne dla s tre fy suchego ste p u i p ó łp u sty tii M ongolii. Ich p o w staw an ie jest,, w edług Z a b o ł o t n i k a [16], uzależn ion e od a k u m u la cji wód opado w ych w obniżeniach, n isk ich śre d n ic h te m p e ra tu r rocznych i d łu g o trw a łości p o k ry w y śnieżnej. Inten sy w n o ść procesów o k sy d a c y jn o -re d u k c y j- nych oraz k rio geniczn y ch p rze k sz ta łce ń zależy od ogólnej zaw arto ści w ody tw orzącej w glebie tzw. suchą lub w ilgotną zm arzlinę.
W o k resach w ilg otniejszy ch i ch ło d n iejszy ch b a d a n e sołonczaki za zwyczaj przez cały o k res w e g e ta c y jn y zaw ierają znaczne ilości wody
Dynam ika w ilgotności gleb suchego stepu 15’
dostępnej dla roślin. W ty ch w a ru n k a ch je d n a k p ro cesy eoliczne pod czas suchej zim y i w iosny o raz pow ierzch niow e zm yw y ipodczas lata m ają szczególnie d uże natężen ie. K ażde w ahnięcie k lim a tu w k ie ru n k u ocieplenia lub osuszenia p o w o du je n a ty c h m ia st iprzesuszenie ilasty ch, osadów glebow ych i p ow staw an ie słonych p u sty ń z d o m in u jący m i p ro cesam i 'pow ierzchniow ej erozji w odnej w p o rze deszczow ej i e o lic zn e j: podczas całego roiku.
A u t o r z y s k ł a d a j ą p o d z i ę k o w a n i e m g r . W o j c i e c h o w i C h e ł m i c k i e m u z a ż y c z l i w e ' u d o s t ę p n ie n i e w y n i k ó w p o m i a r ó w w 1978 r. lu s tr a w o d y w o k r e s o w y m j e z i o r z e-
na s o ł o n c z a k u s o r o w y m .
LIT ER A TU R A
[1] F iz ik o -g e o g r a fic z e sk ij A tla s M ira. M osk w a 1964.
[2] C e g m i d S.: F iz ik o -g e o g r a fic z e sk o je ra jo n iro w a n ije M NR. Izw . A N SSSR ' Ser. geogr. 5, 1962, 34-41.
[3] D o r ż g o t o w D. , K o w a l k o w s k i A .: G en eral reg u la rities in the-G eograp h ical Z o n a lity of S o ils in M on golia. Q u acstion es the-G eograp h icae 2, 1980. 14] D o r ż g o t o w D.: O sn ow n yje czerty g e o g ra fii p oczw siew iern o j M on golii
i ch a ra k tieristik a stiep n y ch p oczw . M osk w a 1973, a w to r ie fie r a t.
[5] G o l u b i e w a L. W.: R a stitie ln o st sie w ie r o -w o sto c z n o j M on golii w p le jsto cen ie i g o lo cen ie. S tru k tu ra i d in a m ik a osn o w n y ch e k o sistiem M o n g o lsk o j N arodnoj R iesp u b lik i. L en in grad 1976, 59-71.
[6] J u n a t o w A . A .: S e m i-d e se r t step p e o f th e n o rth ern G obi in th e M PR .. L en in grad 1976.
[7] K i e r ż e n c e w A. S., М а к е е w O. W.: R eżim w la z n o sti k riogien n ych ; poczw . K r io g ien n y je p o czw y i ich ra cjo n a ln o je isp o lzo w a n ije. M osk w a 1977. [8] К o w a l k o w s k i A., B o r z y s z k o w s k i J.: D yn a m ik a w ilg o tn o śc i gleb*
su ch ego step u w ok resie la ta 1977. R aport M o n g o lsk o -P o lsk iej E k sp ed y cji F i zyczn o -G eo g ra ficzn ej „T ran sm on golia 77”, K ra k ó w 1978.
[9] K o v d a V. A.: T h e p rin cip les of p ed ology. G en eral th eo ry on so il form ation .. M osk w a 1978, 468.
[10] K o w a n e t z L.: S to su n k i te r m ic z n o -w ilg o tn o śc io w e B ajan -O vo. R aport M on g o lsk o -P o lsk ie j E k sp ed y cji F izy czn o -G eo g ra ficzn ej „T ran sm on golia 77”, K ra k ó w 1978.
[11] K l i m о с z k i n W. W.: P ro cesy k o n d en sa cii w fo rm iro w a n ii podziem nych* w od w Z apadnom Z ab ajk ale. Tr. w t. sow . po podz. w od am i inż. g ieo ł. S ibiri., Irk u ck 1959.
[12] M a k k a w e e w A . A.: G id ro ło g iczesk ije n a b lju d en ija w k o tło w in ie R a jszin tu G ob ijsk ogo A lta ja . G id rołogija i I n ż e n ie m a ja G eołogija nr 2, 1936.
[13] N o g i n a N. A. , J e w s t i f e e w Ju. G., U f i m c e w a K. A .: P o c z w y n is - k ogorn ych i ra w n im iy ch stie p ie j i p u sty ń M on golii (S istiem a tik a , d iagn ostik a). A rid n y je p oczw y, ich g ien iezis, g eoch im ja, izp o lzo w a n ije. M osk w a 1977,. 165-195.
[14] N o g i n a N . A .: On som e r e lic t p ro p erties of so ils of M ongolia. S o il genesis- and g eo g ra p h y on fo reig n co u n tries a fter in v e stig a tio n s of so w ie t g eo g ra p h ers. M osk w a 1978, 151-164.
[15] S t i e p a n o w I. N.: E k o lo g o -g eo g ra ficzesk ij a n a liz p o czw ien n o g o p o k r o w a sried n ej A zii. M osk w a 1975.
16 A. K ow alkow ski i inni
.[16] Z a b o ł o t n i k S. I.: S ea zo n a l freezin g and th a w in g of perm afrost. G eo- c ry o lo g ica l con d ition s of th e M on golian P eo p les R ep u b lic. M oskw a 1974. .[1.7] W i p p e r P. В., D o r o f e j u k I. N., M i e t i e l c e w a E. P., S o k o
ł o w s k a j a W. T., S z u l i j a K. S.: O pyt riek o n stru k cii ra stitie ln o sti za- padnoj i cen traln oj M on golii w g o lo cen ie na o sn o w ie izu czen ija d en n y ch otło- żen ij p rasn ych ozier. S tru k tu ra i d in am ik a o sn o w n y ch e k o sistiem M on gol sk iej N arodnoj R esp u b lik i, L en in grad 1976, 35-58.
А . К О В А Л Ь К О В С К И , Я. Б О Ж Ы Ш К О В С К И , Г. Х А Р А Л Д А М Б А Д И Н А М И К А ВЛ А Ж Н О С Т И ПО ЧВ СУХОЙ СТЕПИ В ВЕГЕТАЦ И О Н Н Ы Й ПЕРИ О Д 1978 ГОДА О т д е пенис почвоведения и удобрения, И сследовательский институт лесоводства, В арш ава-С ек к оц и н О тделение географ ии почв и геохим ии л ан ш аф та, И н ститут географ и и и м ерзлотоведпия М онгольской академ ии наук, У лан Батор Р е з ю м е В вегетационном периоде 1978 года проводились испы тания обеспечен ности влагой д в у х основны х экосистем ов су х о й степи вблизи станции М онгольско • -П ольской ф и зи к о -гео гр а ф и ч еск о й эксп еди ции в Гурван Т у р у у (рис. 1). И зу ч а л и вл аж н ость каш тановой м учни сто-к арбонатн ой почвы (проф иль 073, рис. 2); со- гончака дерн ов о-лугов ого м ерзлотного (проф иль 070, рис. 3) и солончака сорового мерзлотного (проф иль 068, рис. 4). В каш тановой пачве обн ар уж и в ается испарительно-автоном ич еский тип в о д ного реж и м а с наличием к р упн ы х колебаний свой ственны х су х о й степи. М ини мум влаж н ости вы ступает в нем от осени до весны; обепечен ность влагой обязана главным образом ливням д ож д л и в ой поры летнего периода (рис. 5, 8). В дернов о-лугов ом м ерзлотном солончаке с и спари тельно-криогидром орф ны м типом водного реж и м а ф акторам и стабилизирую щ им и динам ик у влаж н ости является м елкозернисты й м ехан и ч еск и й состав и многолетняя м ерзлота в п о д почве. В с у х и х п ер и одах на п ов ерхности почвы обр азуется насы щ енны й солью вы суш ен ны й слой 2-4 см толщ ины, под которым почва им еет св ер х 20% воды ■с запасом превы ш аю щ им влаж н ость зав ядани я (рис. 6, 9). В д ож дл и вы й период эта почва становится непроницаемой. О садочны е воды стекаю т по её пов ерхн ости приводя к интенсивном у разм ы ву бесструктурн ого почвенного материала. С оро- вый солончак м ерзлотны й отли чается зали в о-и сп ари тельн о-к ри оги дром орф н ы м типом водного р еж и м а с вертикальной ди ф ф ер ен ц и р ов ан н ость ю влаж ности. В с у х и х п ер и одах он показы вает сходство с солончаком дерн ов о-лугов ы м (рис. 7, 10). В дож дл и в ы й период на пов ерхн ости эт и х почв обр азую тся врем енны е о зё р а . Д ля исследован ны х почв вы числены индек сы водн ы х р есурсов (табл. 1).
Dynam ika w ilgotności gleb suchego stepu 17
A L O J Z Y K O W A L K O W S K I, J A N B O R Z Y S lZ K O W SK I, G . C H A R ALID A M B A
SO IL M O ISTU R E D Y N A M IC S OF A R ID S T E P P E IN THE GROW ING SE A SO N OF 1978
D ep a rtm en t of S o il S c ien ce and F ertiliza tio n , F o restry R essa rch In stitu te, W arsza w a -S ęk o cin , D ep a rtm en t of S o il G eograp h y and L a n d sca p e G eo ch em istry
of th e In s titu te of G eograp h y and G eocryology, M on golian A ca d em y of S cien ces, U la n -B a to r
S u m m a r y
In th e g ro w in g season of 1978 in v e s tig a tio n s a im in g at th e r e co g n itio n o f w a te r su p p ly of tw o basic e co sy stem s of arid step p e in th e v ic in ity of th e S ta tio n of th e M o n g o lia n -P o lish P h y sic o -G e o g r a p h ic a l E x p ed itio n at G u rvan -T u ru u (F ig. 1) w ere carried cu t. M oistu re of th e flo u ry -ca rb o n a teo u s c h estn u t so il (p ro file 073, Fig. 2), cry o g en ic so d -m ea d o w so lon ch ak (p ro file 070, F ig. 3) and cryogen ic ta k y ric so lo n ch a k (P ro file 068, F ig. 4) w a s d eterm in ed .
In th e c h estn u t so il th ere is th e ev a p o ra tio n -a u to m o rp h ic ty p e o f w a te r ec o n o m ics w ith w id e flu c tu a tio n s ty p ic a l for arid step p e. T h e m in im u m m o istu re m a in ta in s in it sin ce a u tu m n till spring. W ater is d eliv ered m o stly d u rin g th e r a in fa ll season in su m m er (F igs. 5 and 8). In th e cry o g en ic so d -m ea d o w so lo n ch a k w ith th e ev a p o ra tio n -cry o h y d ro m o rp h ic ty p e of w a ter econ om ics, th e fa cto rs sta b ilizin g th e m o istu re d yn am ics are: fin e -g r a in e d m ech a n ica l co m p o sitio n and p er m a fro st in th e so il u n d erground. In dry p eriod s 2 -4 cm th ick overd ried s a lt-s a tu ra ted la y er is form ed, u n der w h ic h th e so il con tain s co n sta n tly over 20% of w a te r w ith th e sto ra g e of over th e w iltin g m o istu re le v e l (F igs 6 and 9). In th e r a in fa ll sea so n s su ch so ils are im p erm ea b le. R a in fa ll w a ters flo w over th e su rfa ce ca u sin g h e a v y d en u d a tio n s of th e stru ctu reless so il m a teria l. In ta k y ric so lon ch ak th e flo o d -ev a p o ra tio n cryoh yd rom orp h ic ty p e of w a ter rela tio n s occurs, w ith v e r tic a l m o istu re d iffe r e n tia tio n in dry periods, sim ila r to so d -m ea d o w so lo n ch a k s (F igs 7 and 10). In r a in fa ll season s tem p orary la k es are form ed on th e su rfa ce of su ch so ils. W ater storage in d ices for th e so ils tested h a v e been ca lcu la ted (T a b le 1). D o c . d r h a b . A l o j z y K o w a l k o w s k i I n s t y t u t B a d a w c z y L e ś n i c t w a w S ę k o c l n l e 05-550 R a s z y n 2 — R o c z n ik i g le b o z n a w c z e
