Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Географические закономерности проявления слитогенеза в почвах Центрального Предкавказья

ВАК РФ 11.00.05, Биогеография и география почв

Автореферат диссертации по теме "Географические закономерности проявления слитогенеза в почвах Центрального Предкавказья"

МОСКОВСКШ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.М.В.ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

На правах рукописи

КОВДА Ирина Викторовна

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ СЛИТОГЕНЕЗА В ПОЧВАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

11.00.05 - биогеография и география почв

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1992

Работа выполнена на кафедре геохимии ландшафтов и географии . почв Географического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

Научный руководитель -доктор географических наук, профессор А.Н.Геннадиев

Официальные' оппоненты: доктор географических наук, Ф.И.Козловский доктор биологических наук, профессор Т.А.Соколова

Ведущая организация -Почвенный институт имени В.В.Докучаева

Защита состоится 20 февраля 1992 г. в /л"час.Л?мин. на заседании физико-географического специализированного совета Д-053.05.29 при Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП - 3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18 этаж, аудитория 1807. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета на 21 этаже.

Автореферат разослан " // "¿(-сбеуЭс/ 1992г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических наук

Т.И.Кондратьева

^ат^альность.Слигоземы и слитые почвы широко распространены на ге-КЧРИМШ11 и имеют длительную историю изучения. Однако, вопросы их »£ед£йиса остаются дискуссионными,сведения о свойствах, часто проти-Недостаточно проработаны диагностические критерии выделения слитоземов.Требует уточнения классификационное положение слитых почв нашей страны.Нуждаются в проверке общепринятые представления о роли педотурбаций в слитоземообразовании.В последнее время привлекают все большее внимание проблем техногенного уплотнения •почв,часто называемого вторичным слитогенезом или вторичной слити-зацией.Указанный недостаток знаний о генезисе и эволюции почвенной слитости затрудняет меры борьбы с природным и антропогенным уплотнением почв,используемых в сельском хозяйстве. Таким образом,целенаправленное исследование вопросов слитогенеза в аспекте его регионального проявления,связи этого процесса с географической средой и техногенными факторами развития почв представляется весьма актуальным для понимания естественных закономерностей почвообразования и рационального использования почв.

Цели и задачи.Целью работы является анализ географических закономерностей проявления слитогенеза'в почвах Центрального Предкавказья , выявление тенденций его развития в естественных и антропогенно-нарушенных условиях.Решаются следующие задачи.

1.Всесторонне изучить наиболее характерные почвы с признака™ слитости, выявить факторы слитогенеза и региональные особенности распространения и генезиса слитых почв Центрального Предкавказья.

2.Уточнить классификационное положение слитых почв Центрального 'Предкавказья по отношению к типичным слитоземам и зональным черноземам.

3.Выяснить роль педотурбаций и микрорельефа в формировании свойств слитых почв Центрального Предкавказья.

4. Выявить механизмы антропогенного уплотнения орошаемых почв региона.

Научная новизна.Впервые проведено детальное и полное сравнение морфологии и аналитических признаков слитых почв с черноземами,темно-каштановыми почвами и их орошаемыми- вариантами в пределах Центрального Предкавказья.Проанализировано влияние факторов почвообразования на формирование и трансформацию слитости почв.Впервые дана генетическая характеристика трехчленного комплекса почв гильгаев. Установлена роль микрорельефа гильгай в дифференциации почвенно-растительного покрова и изменении степени слитости почв.Предложена гипотеза функционирования гильгаев и циклического саморазвития слитоземов.Разработанная теоретическая модель объясняет противоре-

I

чия б свойствах и процессах в слитоземах.На основе полученных данных уточненфущность понятия"слитогенез",предложена методика полевого изучения слитоземов.Установлена тенденция ослабления литоген-ной природной слитости в процессе естественного почвообразованиям регионе.Выявлены два типа педотурбаций в слитоземах,имеющие различную периодичность действия.Показаны различные механизмы антропогенного уплотнения и их следствия в орошаемых почвах региона. Практическое значение.На основе выявленных причин и трендов эволюции слитых почв показано,что мелиоративные приемы улучшения неблагоприятных свойств этих почв должны различаться в зависимости от стадии саморазвития. Установлено что процесс сезонной слитизации ослабляется при наличии естественного или искусственного микрорельефа.Работа представляет практический интерес вследствие обобщения большого фактического и литературного материала. Фактический материал.В основу диссертации положены результаты полевых работ автора в период 1986-1988г. Использовались сравните-льно-географиче ский,ландшафтно-геохимический,хроногене тиче ский и другие методы исследования.Аналитическая обработка материалов проводилась на базе лаборатории геохимии и минералогии почв ИПФС АН СССР.Обработаны данные по 22 почвенным разрезам,проведено 16 видов анализов, всего более 3500 определений.

Объем работы.Диссертация состоит из введения,6 глав,заключения,выводов и приложения.Она включает/^ страниц машинописного текста, 38 рисунков,19 таблиц.В приложении даны морфологические и микроморфологические описания,таблицы с аналитическими данными,дифракто-граммы. Список литературы включает наименования, из них на иностранных языках.

Публикации.По теме диссертации опубликовано 9 работ, 3 в печати. Апробация. Материалы исследований были представлены и доложены на заседании кафедры геохимии ландшафтов и географии почв Географического ф-та МГУ(30.Ю.1990),на конференции молодых ученых ИПФС АН СССР(дек.1988г),на 14 международном конгрессе почвоведов(авг.1990, Япония),на заседании отдела почвоведения ИПФС АН СССР (март 1991г). А также представлены на Мевдународных конференциях в Индии(1988г)и Польше(1989т).

Глава I. Существующие представления о факторах формирования, генезисе и классификации слитоземов.

Номенклатура почв,обладающих слитостью, насчитывает более 50 названий,используемых в национальных и международных классификациях.Автор придерживается терминологии Е.М.Самойловой(1990):слитозе-мы как синоним вертисолей т.е.почвы с.проявлением слитости на выс-2

шем таксономическом уровне;и слитые почвы с ослабленным проявлением слитости и не полным набором диагностических признаков слитоземов, в частности это почвы с проявлением слитости на уровне рода.

Основные регионы распространения слитоземов - тропические и субтропические области,однако они обнаружены и в условиях умеренного климата.Часто подчеркивается приуроченность слитоземов к аккумулятивным позициям в рельефе,где происходит периодическое затопление почв и накапливаются продукты выветривания основных эффузивных пород(Dudai.Eswaran,1988).Характер растительности разнообразен и не играет специфической роли (Duda.1,1965). Вопросы эволюции слитоземов мало изучены.

При всем разнообразии сочетаний факторов почвообразования,необходимыми признаны следующие два условия:I)обогащенность почвооб-разующих пород смектитовыми глинами; 2)контрастный режим влажности с чередованием периодов иссушения и увлажнения почв. Оба условия необходимы для осуществления педотурбаций - процесса формирующего специфические свойства слитоземов.Процесс педотурбаций представляется следующим образом(Боул и др,1977): иссушение почвы-»-растрескивание^ засыпание поверхностного материала в трещины■*- увлажнение набухание почвы и смыкание трещин-»-сдвиг и перемешивание массы.

Однако,обнаружен ряд фактов,не согласующихся с такой моделью педотурбаций:профильная дйфференциация Сорг,карбонатов,солей¡увеличение возраста органического вещества с глубиной; максимальное образование сликенсайдов ниже глубины растрескивания,частое отсутствие гильгаев и др.Все это вызывает сомнения в исчерпывающей корректности модели педотурбаций как основного механизма формирования профиля и свойств слитоземов.Наиболее известные альтернативные гипотезы: механическая модель(wilding,1985)и модель дифференцированных наносов (Paton,1974).Однако, и они имеют ряд недостатков.

Советские исследователи концентрируют внимание на генезисе собственно слитости почвы или горизонта.Свойства слитоземов объясняются с точки зрения палео-СГыртншный,1936;Быстрицкая,Тюрюканов, 1971)или современного пироморфизма(Болышев,1965;Корнблюм,Козловский, 1965).Распространены представления об их литогенности(Антипов-Каратаев,Герасимов,1948;Подымов,1970); предложена гипотеза механического истирания кристаллов глинистых минералов, способствующего склеиванию агрегатов(Козловский,1987).В качестве клеящих агентов рассматривались несиликатные соединения Ре (Быстрицкая,Тюрюканов, 1971), Si и А1 (Силева,1985; Абу Вали,1986).

В большинстве национальных классификаций слитоземы выделяются на высшем таксономическом уровне.В "Классификации и диагностике

почв СССР"слитость учитывается лишь на уровне рода.В отечественной литературе выдвигались предложения о необходимости выделения этих почв в самостоятельный тип (Тюльпанов,Макеева,1984; Быстрицкая и др, 1988).

По существующим определениям, слитизация (Розанов,1975) это сезонный элементарный почвенный процесс(ЭПП)цементации глинистых горизонтов,а слитогенез(3онн,1974)~ процесс формирования слитозема т.е. почвы с" определенными генетическими горизонтами, физическими и химическими свойствами.

Более дискуссионным вопросом является сущность и механизмы вторичного уплотнения почв при орошении.Ряд авторов считает процессы в орошаемых и природных слитых черноземах сходными(Вигутова и др,I986), предполагая неосинтез вторичных силикатов при Орошении (Лабенец и др,1981;Ковда,1981).По другим данным,вторичное уплотнение связано с иными преобразованиями почв при орошении:выносом щелочноземельных металлов,соединений несиликатного Ре,трансформацией органического и илистого материала(Зайдельман,Давыдова,"1989; Розанов и др,1983¡Николаева,Самойлова,1989¡Барановская и др,1988), с цементацией карбонатами(Турсина и др,1978).Предложен двухстадийный механизм состоящий из предслитизации(уплотнение и выщелачивание) и собственно слитизации(дальнейшее уплотнение,развитие блоков,трещин ,сликенсайдов) (Козловский, Целшцева,1986).

Итак,можно констатировать наличие в литературе ряда дискуссионных положений касающихся роли факторов почвообразования,генезиса слитоземов,участия в нем процесса педотурбаций.Не вполне определено классификационное положение так называемых "слитых черноземов" Предкавказья.Дальнейшего изучения,в зависимости от конкретных условий и происходящих антропогенных изменений требует сущность механизмов вторичного уплотнения почв при орошении. Глава 2.Морфология,физические и химические свойства слитоземов пира

На основании литературных источников(Blokhuis,1982; Murthy et al,l9S2; Ahmad,1983 и др) В диссертации рассматриваются типичные свойства слитоземов. Профиль слитоземов монотонный.Гор.А может охватывать, до двух третей мощности профиля,имеет почти черный цвет и делится на подгоризонты в зависимости от плотности и структуры. Иногда,напротив,гумусовый горизонт имеет прерывистое распространение.

Структура почв изменяется как по профилю, так и посезонно в зависимости от влажности(McGarity,1985).В связи с климатическими условиями меняется мощность горизонта мульчи,иногда блочная структура начинается с поверхности.Клиновидная структура развита в сре-4

дней части профиля и приурочена к глубинам максимального развития сликенсайдов. Сликэнсайды и трещины не менее 1см шириной и 50 см глубиной являются диагностическими признаками слитоземов.Встречаются карбонатные,железистые,реже гипсовые новообразования различного возраста, формы и размеров.

Диагностические свойства слитоземов многие авторы связывают с педотурбациями:латеральную и вертикальную гомогенность,прерывистый гор.А,клиновидные агрегаты,сликенсайды и гильгаи - микрорельеф.отражающий конечную степень сдвига почвенной массы.Размеры и форма гильгаев значительно варьируют (Haneworth et al, 1955). Сравнительное исследование почвы западины и повышения гильгаев обнаруживает ряд морфологических и аналитических различий.Это противоречит известному мнению о регулярных педотурбациях,динамичности гильгаев, гомогенности слитоземов и допускает возможность реликтовости гильгаев, их длительного сохранения в современных формах и редкости педотурбаций (Thompson and Beckmann,1984).

Тигшчнке микроморфологические свойства слитоземов - плотное слитое сложение,низкая пористость,преобладание межагрегатных пор, обедненность скелетным материалом,хорошая разлокенность растительных остатков,высокая анизотропность глинистой плазмы с поровой, окелетной,сетчатой и струйчатой типичной ориентировкой(Blokhuis et al,1990).Наклонная струйчатая ориентировка и наклонные трещины отражают развитие сликенсайдов и являются важным диагностическим критерием (Merraut et al,1988).

Слитоземы чаще имеют невысокое содержание Сорг,нейтральную-щелочную реакцию,высокую емкость катионного обмена,содержат 30-80%ила имеют объемную массу 1,3-2,0 г/смг.В составе илистой фракции обычно преобладают смектиты,однако известны случаи преобладания иллита или каолинита(Fitzpatrick,Le Rous,1977).Состав почвенного поглощающего комплекса(1ШК)и содержание водорастворимых солей широко меняются в зависимости от почвообразующих пород.

Обращает внимание факт отсутствия аналитических критериев еы-деления слитоземов,а также довольно широкие пределы изменения физических и химических свойств.При общем типовом сходстве наблюдаются закономерные изменения в свойствах разностей в зависимости от климатических гидротермических условий,'увлажненности,связанной с положением в рельефе, унаследованности свойств от тех или иных почвообразующих пород,особенностей поступающего опада.Микровариаби-льность отмечена мекду почвами западины и повышения гильгаев. Глава 3. Природные условия Центрального Предкавказья, объекты и методы исследования.

о ТАБЛИЦА I. КРАТКАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

разрез почва породы рельеф,высота над растительность уровень грун.вод стадия цикла

ур.м.,м м саморазвития

71 чернозем обыкновенный лессов.сугл слабонаклон.равнина. 200 пашня 5-10

90 орош. _ м_ _ н_ 5-10

82 чернозем обык. __ 5

83 ' орош. — " — — —"— 1,5-3

140 темно-кашта- лессов.сугл слабонаклон.рав- пашня 5

новая нина, 150

141 орош. -н-

107 и-; чернозем слитой делювий склон увала,260 злаково-раз- X

118 влажнолуго- -вая слитая глин аллювий глин пойма,230 нот^авная 2-5 3-5 ш

148 слитозем элювий глин вершина увала,450 более 10 VI

149 аллювиальная аллювий пойма ,250 древесная 2 и

луговая глин

70 чернозем слитой пойма,250 пашня 2 Щ

114 62 чернозем слитой элювий глин вершина увала,590 5-10 У-ТИ

115 63 слитозем делювий глш склон увала,480 У-У11

64 аллювиальная луговая аллювий пойма,420 разнотравно-злаковая 0,8

73 слитозем элювий глин вершина увала,475 пашня более 10 Т-УИ

74 лугово-болот- элювий и де- склон увала,450 лугово-тростни- V

ная слитая лювий глин микрозападина ково-осоково-

ситниковая

75 слитозем ч склон увала,450 микросклон ' степная злаково- разнотравно- ситниковая V

76 чернозем слитой _и _ склон увала,450 микроповышение типчаково-злаково- _»»_ V

склон увала,400 разнотравная

77 слитозем — "— пашня V

Основная часть объектов исследования расположена в пределах Ставропольской возЕысенности(рис.I)в условиях умеренно-континентального климата с недостаточным увлазиением.ГЬчвгзЗразугафяя! породами являются палеоген-неогеновые глины и лессовидные суглинки.Растительность степная или культурная.Краткие сведения о физико-географи-

ческий метод,базирующийся на морфологическом,микроморфологическом и аналитическом изучении почв.Для выяснения роли факторов почвообразования в формировании слитости,слитые почвы'изучались на различных элементах рельефа (водоразделы,склоны,поймы),на различных отложениях (элювий, делювий,аллювий глин),под различным растительным покровом(культурным,древесным и травянистым).Выяснение механизмов антропогенного уплотнения было основано на сопоставлении орошаемых почв и их неорошаемых аналогов.

Моделью для изучения роли педотурбаций и трансформации свойств под влиянием микрорельефа"послужили почвы гильгаев. Гильгаи рассматривались как целостная микрокатена.состящая из повышения, микросклона и понижения,что предполагает'существование закономерной геохимической связи между почвами всех трех элементов микрорельефа. Исследования проводились на нормальных или округлых гильгаях с амплитудой 30см¡диаметр повышений и западин около 3 м.

Полевое описание почв проведено с использованием"Системы базовых шкал"(1982).В образцах взятых по горизонтам определялись: гранулометрический состав пирофосфатным методом и методом Качинского; Сорг.по Тюрину¡состав обменных■катионов,водорастворимых солей,карбонаты Са и могиле по Пфефферу в модификации Молодцова и Игнато-

7

'вой¡содержание ЗЮг в Ъ% КОН го Гедройцу.В поле проводили: измерение рН в водной суспензии 1:1 потенциомэтрически;вытеснение почвенных растворов по Комаровой¡определение объемной массы буровым методом по Качинскому.Кинетику набухания определяли ПНГ в модификации Грачева.Илистую фракцию выделяли методом отмучивания.Фазовый 'рентгеновский анализ проведен на дифрактометре ДРОН-3 с применением стандартных тестов.Количественная оценка основных груш глинистых минералов рассчитывалась по методике Бискайя.Не силикатные фо -рмы соединений ?е выделялись вытяжкой Тамма и Мера-Джексона. На атомно-абсорбционном спектрофотометре М-303 Перкин-Элмер определялось содержание Ре в вытяжках,Ре и А1 в почвенных растворах.Содержание в почвенных растворах определялось колориметрически при длине волны 815 нм на приборе Спекорд М-40. Микроморфологическое изучение проведено в шлифах под бинокуляром и на оптическом микроскопе фирмы ОРООТ.Определение.параметров макропористости проведено Е.Б.Скворцовой на приборе Медхискан-2. Глава 4. Морфологическая характеристика изученных почв.

Исследованы макро и микроморфологические свойства черноземов и темно-каштановых почв на лессовидных суглинках,слитых почв или так называемых "слитых черноземов" на палеоген-неогеновых глинах. Проведено сравнение природных' слитых почв с антропогенно-уплотненными при орошении.

Анализ показал,что слитые почвы Центрального Предкавказья обладают рядом принципиальных отличий от других почв региона - черноземов и тешо-каштановых.Для них характерны: монотонное строение профиля с глубокой гумусированностыа или профиль с 'клиновидным гор.А и вклиниванием нижележащего карбонатного горизонта,повышенная твердость и липкость,значительное усиление влажности'и признаков оглеения с глубиной,трещиноватость,пятнистость и неоднородность состава гор.Вса,блочная и клиновидная структура,сликенсайды и кутаны давления,обилие'гипса и жедеза и незначительная вариабиль-ность карбонатных новообразований.

Для микростроения слитых почв характерно-плотное трещиноватое микросложение;низкая общая пористость с высокой долей трещин¡сильная анизотропность плазмы с поровой,скелетной,струйчатой и сетчатой ориентировкой;невысокая биогенность¡микрозональность¡слабоподвижные формы сегрегации кальцита¡обилие выделений железа:от пятен до концентров.Гумус- по сравнению с черноземами представлен более бурыми и дисперсными формами с большим количеством углистых частиц.В некоторых шлифах отмечено наличие обломков натеков,ожелезне-ние плазмы и растительных остатков. 8

Таким образом,исследованные слитые почвы обладают значительными отличиями от фоновых черноземов.В то же время,перечисленные свойства соответствуют типичным слитоземач.Учитывая наличие необходимых условий почвообразования и морфологических свойств,исследованные почвы следует определить как слитоземы.Слитоземные свойства практически не выражены в аллювиальной почве р.64 и ослаблены до уровня рода в некоторых других,причем,не зависимо от положения этих почв в ландшафте.

Очевидна унаследовашость многих свойств слитых почв от Р^-М глин,что позволяет говорить о приоритете почвсобразующих пород в формировании слитости перед другими факторами почвообразования в Центральном Предкавказье.

В то ев время,наряду со слитоземными свойствами,в исследованных слитых почвах отмечаются признаки черноземного,солонцового и лугового типов почвообразования.Степень слитости и слитоземшй облик почв определяются таким образом двумя тенденциями,усиливающими (слитогенез.солонцовый процесс)или ослабляющими(черноземный и лу-говый процессы)их выраженность.Результирующее сочетание действия этих процессов определяется современными физико-географическими условиями и стадией эволюции почв.

Особое место в настоящем исследовании занимает анализ микрока-тены гильгаев.Здесь обособляются почвы микроповышения,микропонижения и микросклона между которыми выявлены существенные различия в свойствах.Причина этого связана с перераспределением поступающей влаги,что приводит к постоянному переувлажнению микрозападины и повышенному испарению с микроповышения.В обоих случаях слитсземные свойства почв выражены относительно слабее.Полученные нами данные свидетельствуют,о том что наиболее контрастный режим увлажнения и максимальная интенсивность процессов усадки-набухания характеризуют почву микросклона.Микроморфологические данные показали наличие латерального сноса материала с повышений в западину.усиление черноземных свойств в почве повышения и гидроморфизма в почве западины. Посредством смыва происходит постепенное выравнивание гильгаев. Микрозональность в степени гумусированности,составе и степени ориентировки плазмы,напротив,свидетельствуют о наличии микропедотур-баций при засыпании микроагрегатов в трещины.

Исследованные орошаемые черноземы-и темно-каштановые почвы показали,что уплотнение заключается в укрупнении структуры, снижении общей пористости,усилении трещиноватости,перераспределении карбонатов и соединений Ре.Изменяется состав гумуса,наблюдается его по-течность.Однако,отсутствуют признаки подвижности плазмы и наличия

9

Таблица 2 . Физкчзские и химические свойства слитых почв

м о Гор.,Глуб. рН Сорг. Набуха- MgC03 СаСОЗ СаБОД S102 В £со- ил минер.сост. объем. ПИК Реам

ние КОН лей С I Г ! к+х масса Са Hg Na Рескр

см % г/см5. мг-экв./ЮОг

разрез 148 Ад 0-2 7, ,15 3, ,95 32, ,6 0,80' I, ,09 0, ло 2, ,52 0, ,140 31 32 33 35 5, ,6 6, ,7 I, ,0 0, ,24

AI 2-10/35 7, ,80 о £ , ,45 39. ,4 0. ,80 I, ДО 0, ,09 I, ,31 0, ,108 40 49 18 33 Г,42 9, Л 9. ,8 3, .2 0, ,27

В 10/35-55 8: ,45 I, ,35 29, ,1 I ,16 4, ,79 0, ,17 I, ,71 0, ,159 43 52 17 31 I ,48 7, ,4 9, ,8 6, Л 0, ,20

Вса 55-80 8, ,50 0, ,89 25, ,9 I ,37 9, ,24 0, ,17 I, ,01 0, ,204 45 51 17 32 I ,56 4, ,2 9, О 7, ,0

ВС 80-110 8, ,55 0, ,57 19, ,4 I ,96 8, ,60 0, ,28 2 ,81 0, ,238 49 47 14 39 I ,62 2, О 8, ,9 6, ,7

BCosI10-130 8, ,30 0, ,26 31, ,0 I, ,20 3, ,37 4, ,15 I, ,05 0,332 46 "50 16 34 I ,58 I, ,4 Ю, Л 8, ,4

разрез 70 Апах 0-20 6, ,90 2, ,23 27, ,8 0, ,44 I, ,25 0, ,11 0, ГУ о , 1 <J 0, ,121 37 36 30 34 I ,25 о Я 6, ,3 2, ,9

AI 20-37/40 8, ,40 I, ,88 29, ,6 I ,03 2, ,34 0, ,16 0, .81 0, ,138 51 47 23 30 I ,38 8, Л 8, 2 3, ,8

АВ 37/40-55 8, ,70 I, ,15 30, ,7 I ,02 о ,95 0, ,10 I, ,02 0, ,179 49 42 22 36 I ,50 7, ,6 7, ,6 9,6

Вса 55-94 8, ,55 0, ,41 18, ,3 I ,01 7, ,78 о, ,33 I, ,06 0, ,261 49 44 90 33 I ,53 4, С 7, Л 9, ,6

BCcs 94-140 8. ,15 0, ,18 28, ,9 0. ,92 2, ,19 I, ,48 0, ,72 0, ,306 46 43 00 25 I ,52 п <0 , ,7 6, ,6 У, ,7

Cos 140-180 8, .10 0, ,18 29, •1 I ,14 I, ,94 I, ,76 0, ,76 0, ,333 34 I ,47 о 5 6, ,8 10, ,3

разрез 77 АпахО-18/24 8, ,10 I, ,40 36, ,2 I ,07 0, ,46 0, ,10 1, ,16 0, ,236 43 18 52 30 I ,58 10, ,6 II, Л п ,7 о, , 35

Вса18/24-45 8, ,85 0, ,91 3G, ,7 2 ,00 3, ,23 о, ,25 0, ,38 о, ,191 53 28 42 30 I ,38 5, ,3 12, ,6 7, Л о, 54

BCcs 45-75 8, ,35 0, ,55 40, ,6 О ¿J, ,38 I, ,63 2, ,48 0, ,44 0, ,166 56 21 44 35 I ,36 о ,9 12, ,6 п, Л

Cos 75-112 8, ,30 0, ,24 31, ,0 I ,56 п ,13 I, ,74 0, ,39 0, ,329 50 43 29 28 I ,46 4, ,3 7, ,7 п, ,0

с-смектиты, г-гидрослюда, к+х-каолинит+хлорит

с.-дхбяс£йдов.Не внракеш процессы усадки-набухкпя и кикропедстзр-Огх!й.Т.е.механизм антропогенного уплотнения отличается от прнрод-ного и не является вторичном слптогенезом. Глава 5. ?::зические и химические сггсЗства изученных почв.

Анализ физических и химических свойств слитых почз наряду с анализом морфологии показал существеннее различия с чернозема:';!. Слнгыз почвы богаче гумусом (до 3-6™ Сорг),жеют более высокую сум-г/у тгаглсзенных основеюШдо 45чг-зкв/100г)с высоко:? »олей л "'я в ПЛК(до 65 и 75" соответственно), более засолены (суг.чэ солей до 0,6:5) более ккнерашзованнкэ почвеинке раствор:'(до 25г/л),

богаче кесиликатнкмл соединения™ Ре и подегсчноЯ БЮа.диапазон изменения рН более широк:5,95-9,0.Перечисленные свойства можно считать лабильны:,а,тесно связанным;! с современны?«! условиям! и проце-сза'.":; в почвах.Современные реютлн связанные с раэлглиягет услэв;-~ почвообразования определяют достаточно большую гарпабильность лабильных свойств в груше слитых почв (Таблица 2).

Специфичность слитых почв по сравнению с черноземами обнаруживается в консерватиЕ;гых,унаследованных от Рв-и глин СЕСйотвах.Так, слитые почвы имеют глинистый состав,обогащены илом (до 60й;л с;.:ек— титами(до 65%) ,имеи более высокое набухание (до 57Ж)н объемную массу (до 1,62 г/га?).Будучи в значительной степени унаследованными, эти свойства илеют более узкий диапазон изменения.

Проанализирована роль микрорельефа в трансформации лабильг« у, консервативных свойств почв микрокатены. Изменения касаются даже наиболее устойчивой минеральной основы почв,подтверждая над вывод о длительности существования гильгаев (рис.2).

РЧ Ссрг;/. _ С.СОз.МгО,^ СЛВ.,.3

На основании анализа свойств почв микрокатены составлена таблица основных ЭПП протекающих в слитых почвах.Их интенсивность определяется современными физико-географическими условиями и влиянием микрорельефа (табл. 3).

Итак,слитые почвы Центрального Предкавказья отличаются от черноземов и обладают необходимыми диагностическими свойствами слито-земов.К их региональным особенностям относятся более высокая гуму-сированность и засоленность по сравнению с типичными слитоземаки тропиков,пониженная объемная масса и содержание ила и смектитов; высокая доля Иа в ППК и сильная минерализованность почвенного раствора.В то же время,требует специального анализа большое разнообразие морфологических,физических и химических свойств слитых почв Центрального Предкавказья,трудно объяснимое с позиций только ландшафтного подхода,а также профильные закономерности изменения свойств слитых почв,свидетельствующие' об отсутствии современных макро-пздотурбаций.

Таблица 3.Характеристика почвообразования на гильгайнои комплексе

Процессы Характеристика элементов комплекса

почвообразования микроповышение!микросклон! микропоникение

гумусонакопление + +- + + + +

Торфообразование +

Рассоление + + + + + +

Окарбоначивание + + + + +

Ферритизация + + +

Оглеение + + +

Рассолонце- поверхностны}

вание горизонтов + + + + + +

глубйкопро-

фильное + + + + +

Разрушение и превращение

глинистых минералов + + + + + +

Слитизация + + + +

Поверхностный смыв вынос + + +

привнос + + +

Микропедотурбации + + +

Орошение сказывается на физических и химических свойствах почв,

приводя к возрастанию рН,объемной массы,содержания окристаллизова-нных форм соединений Ре,доли Мг и На в ППК. Отмечаются тенденции разрушения смектитов,вымывания гипса,слабого увеличения содержания легкорастворимых солей.В черноземах происходит вымывание карбонатов, снижается способность к набуханию и возрастает минерализация почвенного раствора.В темно-каштановой почве содержание карбонатов и набухание увеличиваются, минерализация раствора снижается. Глава 6.Развитие природной и антропогенной слитости в почвах Центрального Предкавказья: стадии и географические особенности проявления.

Гипотеза цикла саморазвития слитоземов.В ходе' проведенного анализа установлена комплексность почвенного покрова гильгаев: лу-гово-болотная слитая почва в западине.чернозем слитой на повышении и слитозем на микросклоне.Учитывая характерное время изменения состояния глинистых минералов можно предположить,что гильгаи и соответствующие им почвенно-геохимические условия существуют неизменными тысячи лет.

На основании схемы формирования гильгаев(Ейе1тзп,Вг1пкгпап, 1962) нами предложена гипотеза формирования и развития почвенного комплекса гильгаев под влиянием внутрипочвеншх физических и химических процессов(рис.З).Первичное накопление глинистых отложений в водной среде(1)сменяется по мере уменьшения обводненности формированием гидромсрфной почвы(II).Дальнейшее обсыхание почвы приводит к сильному уплотнению и растрескиванию глинистого субстрата (III),

т

V»

tywi

=1

Рис.3 Стадии цикла саморазвития слитоземов

~п

ЕЗ гумусовый горизонт движение почвенной массы

появляются первые сликенсайды.По известному механизму педотурбаций формируются гильгаи (ш-гу). Микрорельеф перераспределяет поступающую влагу,приводя к дифференциации почвенного и растительного покрова, изменению ЭПП в почвах "на различных элементах микрорельефа. Наибольшее'развитие слитости приурочено к почве микросклона(V).Постепенное выравнивание гильгаев осуществляется путем смыва с повышений в западины(VI).Выравнивание поверхности и прекращение перераспределения влаги вновь создает предпосылки для более интенсивного растрескивания и макропедотурбаций.Наибольшее растрескивание ожидается в слитоземах на месте бывших микросклонов(ти).При новой макропедотурбации ожидается инверсия микрорельефа т.к.наиболее по-' датливой при избыточном давлении будет относительно более рыхлая и оструктуренная почва западины(VIII).В ходе последующей стадии выравнивания гильгаев путем смыва(1Х)произойдет также относительное выравнивание гумусового и карбонатного профиля почв гильгаев.Замы-

13 .

кающая стадия цикла(х)характеризуется относительно рднороднкм почвенным покровом,а также гомогенным вертикальным профилем почв.

Поступательное развитие почв в ходе цикла заключается в нара®:-вании гумусового горизонта,трансформации минеральной основы,солевого состава и т.д.Прерывание и выход из цикла возмоикы при значительном изменении внешних факторов или постепенном накоплении изменений во внутрешшх свойствах (сокращении доли смектитов и сшн;е-ыа набухания, в частности).

Из предложенной гипотезы следует,что разнообразные по зрелости, почвенного профиля,морфологии и свойствам слитые почвы представляют собой разные стадии цикла саморазвития.Определено соответствие каждой изученной почвы той или иной стадии цикла согласно свойства!,1 почв,набору и интенсивности ЭПП,ландшафтным условиям(Табл.I).

Распашка слитозекоз затрудняет диагностику стадий и может приводить к нарушению естественного хода цикла саморазвития.

Факторы трансформации и географические особенности проязленил слитости.При характеристике слитости почв предложено рассматривать самостоятельно состояние потенциальной и актуальной слитости, учитывая так;;;е их изменение на различных стадиях саморазвития слито-земов.Проанализированы географические закономерности их изменения. Для оцешси относительной степени актуальной и потенциальной слитости привлечен ряд аналитических параметров,определяющих слитое состояние почв(содержание физической глины,ила,смектитов,Ыа в ППК,

объешая масса).

почвы водоразделов • ,склонов д , пойм о .

Потенциальная слитость изученных почв является литогенной и определяется интенсивностью преобразования морских смектитовых 14

глин(по свойствам гор.С)в ходе почвообразования.Наблюдается тенденция ослабления потенциальной слитости при почвообразовании за счет разрушения смектитов(рис.4).Степень потенциальной слитости понижена в почвах с наиболее зрелым профилем,прошедших несколько циклов саморазвития,а также в пойменных почвах в силу генезиса пород.Почвы склоновых позиций в целом имеют более высокие показатели потенциальной слитости,что вероятно связано с"проникновением" почвенного профиля в менее выветрелые горизонты в результате эрозии.

Актуальная слитость,отражающая ЭПП слитизации,анализировалась в поверхностных горизонтах,в наибольшей степени испытывающих колебания влажности.Она в большей степени зависит от современных физико-географических условий и непропорционально изменяется по сравнению с потенциальной слитостью(рис.5).Наибольшая актуальная .сли-

с к л о м

.ЙОДОРЯ^-ДЕТ!

Ж

Г-

/

У

/

У

а

ш

ЬЧ ЧО 149 -46 ""ЧЗГ" " 74 64,115 62..НЧ Ч (ЦД

Рис.5 Относительная степень актуальной и потенциальной слитости почв [22 Актуальная □□ потенциальная

тость наблюдается в условиях глубокого залегания грунтовых вод, отсутствия поступления дополнительной влаги,при бедном растительном покрове в почвах обогащенных физической глиной,илом и смекти-тами.Повышенное увлажнение и густой растительный покров препятствуют реализации актуальной слитости в полной мере.

Проанализировано положение почв в цикле саморазвития и состояние степени слитости.Наиболее сильное трещинообразование и глыби-стость присущи почвам на стадии ослабления гидроморфизма и выровненного микрорельефа (стадии ш.-уг.уп).

Прогноз развития природной слитости.Наименыдай скорость ослабления потенциальной слитости ожидается в почвах водоразделов,подстилаемых' мощной толщей слабодренированных глин ив почвах склонов в аналогичных условиях при отсутствии грунтовых вод.Против естественной тенденции ослабления актуальной слитости направлено усиление контрастности увлажнения при распашке почв и уничтожении естественного растительного покрова.Последовательность стадий са-

15

морозвития определяет усиление актуальной слитости в почвах pp.149 ,107,117,148,а также,после выравнивания гильгаев в pp.74 и 75.

Механизмы антропогенного уплотнения и прогноз его развития в почвах Центрального Предкавказья. В черноземе орошаемом в течение 10 лет(р.83)гидрокарбонатно-сульфатнымихнатриево-кальциевыми водами с минерализацией I,6 г/л отсутствуют предпосылки для действия процессов усадки и набухания(менее тяжелый состав.пониженное содержание смектигов и тенденция к иллитизации,невысокое набухание). В результате,в нем отсутствует блочная структура и сликенсайды. По-видимому, на физико-химические изменения при орошении,в первую очередь,вынос структурообразующих элементов и осолонцевашю, накладывается механическое уплотнение техникой. Настоящее состояние этой почвы можно определить как предслитизацию.с невысокой перспективой дальнейшего развития этого процесса во вторичную слитизацию и слитогенез.

■ В черноземе орошаемом в течение 30 лет пресной(0,3-0,5г/л)гид-рокарбонатно-сульфатной натриево-магниевой водой осолонцевание отсутствует. Почва тяжело-суглинистая с высоким содержанием ила и смектитов.Вынос агрегирующих компонентов сопровождается образованием блоков 25x15см и крупных трещин,возрастает набухание.Сликен-"сайды не выражены,однако имеются все предпосылки для их возникновения. Предслитизация в данном случае наиболее сходна с природным слитогенезом и здесь можно ожидать развития второй стадаи антро- . погенной слигизации .выделенной Ф.И.Козловским (1987) - собственно слитизацш:.

Столетнее орошение темно-каштановой почвы(р.141)пресными (0,8 г/л)гидрокарбонатно-сульфатными магниево-кальциевыми водами вызвало ' оплывание и цементацию почвенной массы карбонатами.Отсутствие смектитов,облегченный состав и пониженное содержание ила препятствуют развитию процессов сходных с природной слитизацией.

Итак,предпосылки для развития вторичной слитизации существуют в Центральной и Западной части Ставропольского края, расположенных в зоне неустойчивого увлажнения и сложенных глинами и суглинками обогащенными смектитами.

Вывода.

I.Центральное Предкавказье находится в широтном ряду крайних северных зон проявления общего почвообразовательного процесса сли-тогенеза.Результатом слитогенеза является формирование самостоятельного генетического типа почв - слитоземов,аналогов вертисолей.

Слитоземы Центрального Предкавказья относятся к литогенным почвам и наследуют многие свойства от палеоген-неогеновых почвообра-16

зуицих глин.Современные факторы почвообразования способствуют"сти-ранию"слитости.Интенсивность ослабления литогенной слитости опре-определяется современным набором почвенно-геохимических процессов и ландшафтно-геохимическим положением почвы.

При общей тенденции ослабления слитости в слитоземах Центрального Предкавказья,степень слитости изменяется в зависимости от сезонного процесса слитизации и от стадии слитогенеза.

2.Некоторое сходство с зональными черноземами обусловлено действием сходных элементарных почвенных процессов.Однако,слитоземы обладают рядом принципиальных отличий от черноземов,связанных с наличием специфических ЭПП при слитогенезе.

3.Одним из специфических ЭПП при слитогенезе являются педоту-рбации.Установлено существование двух типов педотурбаций,имеющих различную периодичность действия.Микропедотурбации происходят в результате каждого цикла усадки-набухания.Их интенсивность зависит от степени актуальной слитости почв.

Результат макропедотурбаиий наблюдается в виде микрорельефа на поверхности слитоземов или в виде неровных или "разорванных" горизонтов внутри профиля почв. Макропедотурбации осуществляются лишь на определенных стадиях цикла саморазвития слитоземов,а их интенсивность зависит от потенциальной слитости почв.

4.Микрорельеф гильгай является устойчивым образованием и путем пераспределения поверхностного увлажнения способствует дифференциации и комплексности почвенного покрова.Типичные .слитоземы сохраняются на микросклоне,почвообразование по черноземному типу происходит на повышении,азональные лугово-Оолотные почвы формируются в западинах.Для каждого элемента микрорельефа- характерен свой набор ЭПП.

5.Слитоземы в своем развитии проходят ряд стадий,объединенных в единый цикл саморазвития.Тенденция циклического развития определяется изменением внешних условий или постепенным накоплением изменений внутренних свойств.Различные по морфологии и свойствам слитоземы находятся на разных стадиях цикла саморазвития.

6.Слитогенез требует специальной методики полевого изучения: необходимо проводить описание и отбор образцов в траншеях длиной 3-3,5м,охватывая все элементы микрорельефа гильгай. В случае отсутствия микрорельефа на поверхности,при наличии педотурбаций внутри профиля описание и отбор образцов производится в трех точках соответствующих бывшей западине, микросклону и повышению. Применяя такую методику можно определить место данной почвы в цикле саморазвития слитоземов. 17

7.Антропогенный процесс уплотнения по морфологическому проявлению, физическим и химическим свойствам может быть сопоставим с природным.Однако,механизмы природного слитогенеза и антропогенного уплотнения различны в силу особенностей минералогического и гранулометрического состава.Более легкий состав и невысокая доля смек-титое предопределяют иные механизмы: изученные варианты уплотнения связаны с осолонцеванием.окарбоначиванием,уплотнением техникой и скотом.

Обогащенность некоторых черноземов, формирующихся на склонах Ставропольской возвышенности илом и смектитами.при наличии контрастного режима увлажнения вызванного орошением,способствует действию процессов усадки и набухания.В данном случае можно говорить о стадии предслитизации и возможном развитии вторичного слитогенеза Список работ.опубликованных по теме диссертации

1.0 своеобразии окислительно-восстановительных условий в почвах сопряженного геохимического ландшафта Ставропольской возвышенно сти//Ионометрия в почвоведении. Пущино, 1987. С.89-98. (Совместно с Т.В.Алексеевой, Е.Г.Моргуном, Я.Г.Рысковым, Е.М.Самойловой)

2.Измененение микростроения темно-каштановых почв долины Терека "при длительном орошении//Ыикроморфология антропогенно-измененных почв. М.: Наука, 1988. C.I24-I28.(Совместно с С.В.Губиным)

3.Природная и антропогенная слитизация в почвах Центрального Предкавказья// Тез. докл.конф.молодых ученых ИПФС. Пущино, 1989. С.43. (Совместно с Т.В.Алексеевой, Е.Г.Моргуном).

4.Изменение микростроения органического вещества и агрегатного состояния орошаемых темно-каштановых почв долины Терека//тез.докл. Всесоюз.конф."Микроморфология и плодородие почв".М.: Бюлл.Почв.ин-та им.В.В.Докучаева,1989.Вып.51. С.17.(Совместно с Л.С.Песочиной).

5.Процесс слитизации в степных почвах Северного Кавказа// Тез. докл. 8 Всесоюз. съезда почвоведов. Новосибирск, 1989. Т.4. С.54.

6.Мелиоративное состояние и солевой режим почв Центрального и Восточного Предкавказья при орошении//Тез.докл.8 Всес.съезда почвоведов. Новосибирск,1989.Т.5.С.78(Совм. с Г.М.Осиной,Я.Г.Рысковым)

7.Properties and peculiarities of swell-shrink soils of the Northern Caucasu3// Proc. Int. Workshop on Classification, Management and Use Potential of Swell-shrink Soils. Nagpur, India, 1988. P.23-24.(Совместно с.T.B.Алексеевой, E.Г.Моргуном).

8.Natural and anthropogenous compaction in the Central Precau-casus soils// Abstr. Int. Conf."Soil compaction as a iaotor determining plant produotivity" Dublin, Poland, 1989- P.99-100; (Совместно с Т.В.Алексеевой, E.Г.Моргуном).

9.Natural and anthropogenous compaction in the Central Pre-caucasus soils//Proc.of 14th Int.Congr. of Soil Sei.Kyoto,Japan, 1990. V.6. P.257-258.

13.12.91 г. Зак. Э798Р Тир. 125 экз. Уч.-изд.л. 1.0 Отпечатано на ротапринте в ОНТИ ШЦ