Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ИХ ЭВОЛЮЦИЯ ПРИ ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ИХ ЭВОЛЮЦИЯ ПРИ ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИИ"

Й-22&Ч2

московский оодна ленина, ордесй окгшшжсй ревоящии

и ордена трудового краснсго анАмши госздАРсташй _иашкрситш' шл. м.в. дсиовосова_

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ,

На правах рукописи

БАРАНОВА Ольга Юрьевна

УЖ 631.445,2:634.0.114

АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗЖНЕКИй ДВИ50ВО-ПОЕЗОЛИСГЬХ ПОЧВ И ЮС ЭВОЛЩИЯ ПРИ ЖСЮШ30К1ШШШ

Специальность 06.01.03. - почвоведение

Автореферат диссертация на солскакие ученой степени кандидата биологических наук

Косим 1937

г^ (

Работа выполнена на кафедре уазики в мелиорации почв факультета почвоведения Московского Государственного Университе-

та ям. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель - доктор биологических наук

старший научный сотрудник Л.О. Карпачевский Официальные оппоненты - доктор географачеоких наук

Ведущая организация - Почвенный институт им. В.Б. Докучаева.

на заседании Специализированного совета К 053.05,16 гю почвоведению в МГУ, адрес: 1Г3899, г.Москва, МГУ, факультет Почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " " г»

Н.А. Караваева

кандидат биологических наук

В.ф. Басевич

Учений секретарь Специализированного совета

Г. В.Мотузова

ВВЕДЕНИЕ

Детальность работы. Б настоядае время естественное и искуо-ственнбе восстановление леса часто происходит научастках» преобразованных хозяйственной деятельностью человека. Лесовосдта-ноаление на старопахотных участках сопровождает ся переходом сельснохозяйственно-оовоенной почвы в почву лесного ряда, цри этом изменяются и исчезают старые и образуются новые почвенные, свойства.

Установить происхождение вторичных лесных биоценозов (ЕГЦ) и продолжительность их существования сложно, ч*о, по-видимому, одна из причин практической яеиэученяости даке о<йци» вопросов восстановительной эвшшдаи пахотных почв.

Изучение природных вторичных лесных ЕГЦ, являющихся мощными резервами как лесных, так я пахотных угодий, и происходивших в них с течением времени ивыешиий - актуально.

Цель тботц. Оценка особенностей почвообразования во вторичных лесных ЕГЦ, установление направленности и скорости изменения -свойств старопахотных почв под действием лесной растительности« выявление диагностических признаков для установления антропогенной истории лесных почв.

Б соответствий о целью перед работой бшш поставлены следующие аадаза: I) оценка развития вторичных, лесных ЕГЦ в зависимости от степени предшествующего антропогенного влияния и способа (естественного и искусственного) облесения пашни; 2) изучение ыорйо^ логических, физических я. химических свойств почв зарастаицих• пашен в сравнения с почвой коренного леса; 3) определение характера и скорости изменений свойств почв зарастающих пашен с течением времени; 4) оценка устойчивости и изменчивости признаков пахотных почв.

Н^УЧЛЭЯ довизвд. Установлено, что следы пахоты сохраняются . под лесом до возраста 100-170 лет, в виде старопахотного горизонта. Б процессе зарастания происходит осветление его нижней част». Б первые 30-70 лет на облесенных пашнях восстанавливается большинство химических признаков, свойственных коренному лесу* Их физические свойства восстанавливаются медленнее - за'100-170 лет. Наиболее консервативными являются-морфологические и микроморфо-' Логические признаки, которые сохраняются в старопахотных почвах по крайней мере 150-170 лет.

рра^ческад цеццодт;ь. Морфологическое строение профиля, шкроморфологические характеристики и плотность сложения исследованных почв могут быть использованы как диагностические признаки старопахотных горизонтов дерново-подзолистых почв. При определении плотности твердой фазы почв установлено оптимальное время вакуушрования образцов и показана возможность оценки гидрофоб-ности•почв по величине плотности твердой фазы. Предложено использование малых объемов при определении плотности сложения поив.'

рб;ьеь] работу. Диссертация изложена наУЗ/страницах машно- ■ писного текста, включает 13 таблиц и Ю рисунков. Она состоит из введения, ¿?глав и заключения. Список литература содержит наименований на русском и иностранном языках. Приложение имеет -/'¿^страниц машинописного текста и 12>*тайлиц.

Пщ&щадиа- 110 результатам. проведенных исследований опубликовано 4 работы, 2 приняты в печать.

АПКУХТАГОТЯ- Материалы диссертации.докладывались на'школе ые- > лодых ученых в г. Пущине в 1986 г., на Ломоносовских чтениях в МГУ в 1986 г., яа Всесоюзном совещании "Диагностика деградации и воспроизводства лесных почв" в г, Тарту в 1987 г.

ГЛАВА I* Изменения пахотных дерново-подзолястых почв в процессе их зарастания лесом

Исследования окультуренных лесных почв достаточно многочисленны. 3 них освещен широкий кг>уг вопросов, касающихся морфологических, химических, физических я других свойств почв, измененных в процессе распашки (Гагарина,. 1979} Гаркуша, 1955; Короткое,

t

1968,4972; Ногина, 1980; Пестряков, 1974; Пономарева, 1962; Семенов, 1981 и др.)* Но несмотря на' это, в научной литературе продолжается дискуссия, посвященная характеру процессов, фодт-рующах пахотную почв? (Александрова о соавт., 1962; Елаговядов, 1954; Григорьев/фридяавд, 1963; Долотов, 1963; Завалишин, Надеж-дин, 1952; Коновалова, 196?; Кононова, 1968; Короткое, 1970; - , Ливёровский, 1962; Левин, 1972; Никитин, 1976; Тшин. 1973 к,др.).

- С другой сторона, приходится констатировать, что количество , исследований, посвященных проблемам зарастания .пашни лесом; очень невелико. Они несистематичны и состоят, как правило, из каЛнше-ний за изменениями каких-либо отдельных свойств почв при возоб- ■ новлекии леса (Алейникова, 1973; Александрова, 1981; Лаарин, Васильев, 1981; Гедымин, 1976,1930; Макаров, 1931, 1984). Мало сведения о морфологических, химических свойствах зарастающих пашен, практически кет информации об изменении физических параметров этих почв, их ишкростроении и т.д. Остается неясность в вопросе о сглрости восстановитольной аволкшш, противоречива выска-4 j

заваняя о сроках воестановления отдельных почвенных свойств в процессе зарастания пашни. Недостаточное внимание уделяется изучению истории освоения а использования изучаемых объектов. Ни один из авторов не ставит вопрос о диагностике старопахотных почв, o<J их месте в общей почвенной классификации.

ГЛАВА. П. Объекты и методы исследования

Работу проводили в Центральном лесном государственном заповеднике (ЦЛГЗ) в Калининской области и sa Мали иском стадионах» ЙМЗ£ в Московской области.

В ЦЯГЗ исследовали дерново-подзолистые почвы, сформированные на легких покровных суглинках, подстилаемых средне суглинистой мореной (т.е. m двучленных отложениях).

Исследования в Г.'шшнском лесничестве.вали на дерново-подзолистых почвах, сформированных на маломощных покровных суглинках, чередующихся с шюхосортировашшм коасяо-бурым часто опес-чаненным моренным суглинком.

Зарастание старопахотных земель лесом происходит медленно, на восстановление зонального БЩ требуется не одна сотня лет. Поэтому изменение почвы во времени (временной ряд) приходится заменять рядом разновозрастных объектов. Ключевые участки выбирали в сходных почвенно-акологическах условиях'. -

Восстановление истории объектов исследования проводилось на основе: I) планов Генерального к специального межевания ХУШ века, картографических материалов и материалов лесоустройства XIX века; 2) описаний хозяйственного устройства дач, имений и лесничеств ХУИМШС вв.; 3) современных картографических ваз-рофотоматериалов*

На территории ЦЛГЗ были выделены следующие возрастные стадии естественного зарастания пашни: залежь, около 20 лет исяоль-^ зуемая'сод сенокос; 30-летний березняк-ольховник; VO-летний бе-резово-еловый лес; IOO-летний еловый лес и 170-летний ельник-кисличник. В качестве фонового леса был выбран елытк-кисличник 180-летнего возраста, согласно лесотаксации 1972 года.

" На территории Малинокого стационара исследуемые участки были представлены 5-ти летней залежь», 30-летним.', 50-летниы. я -IOO-летшм искусственно. посажекшш сосняками о ель» С^се по бывшее пашне) а ельникоы-кисличкиком 120-летнего возраста, выбранным в качестве условного фона.

На участке каждого возраста зарастания заложены разрезы в 5-10-кратшЙ повторности.

Набор определяемых свойств вялзотп параметры, отлачавдиэ-ся консервативностью, и свойств, обладающие небольшим характерным временем (Таргульян, Соколов, 1978), способные в течение не-' большого отрезка времени отракать смену того ялн иного фактора. Поэтому в образцах исследуемых почв определяли следующие свойства: окраска почв по Манселу, гранулометрический состав, шотно-^ сть почвы, плотность твердой фаза почв (уЭ ) , обедю удельную поверхность шчвы (по методу БЭТ), определяюсь содержание гумуса по методу Тюрина, содержание обменных катионов (Ca, Ид, ¿1, Н) в I н Na,Ct, pH водной вытязжа, гидролитическая кислотность, а также Ге по методу Тамма в Ыера-Джейсона (ЗЬнн, 1982)

„Из верхних 0-20 см биогеоценотического рдца почв ЩГЗ были отобраны послойные образцы для микроморфологического исследования. Изготовленные тонкие бнли описаны во методике Е.И. Парфеновой л Б.А. Дриловой (197?). Количественные исследования пористости почв в тонких^шлифах проводились на Квантимете 720 (Турсика с соавт., 1985). ■ ' .

Обработка результатов производилась с помощью статистических методов (Дмитриев, 1973, 1976). При сравнении свойств старопахотных почв разного возраста зарастания применялся критерий Фишере, 2

ГЛАВА Ш. Морфологические свойства почв

{1аряИУ о морфологическими свойствами, характерными для почв с элювиально-иллювиальным прсйялем, в почве зарастающих патеи появляются морфологические признаки,.свойственные лишь почвам этого комплекса (рис. I). , ■ '

Више пахотные земли цра естественном зарастания вначале проходят стадию залежи. При этом в верхней части реликтового пахотного горизонта (А^), который имеет мощность 25-30 см, комковатую структуру и ясно выраженную разную границу с нижележащим подзолистым горизонтом, образуется дернина мощностью, до 10 см.

В стадии мелколиственного леса (30-40 лет) дернина постепенно разлагается. Старопахотный слой сохраняет мощность 25-30 см, четкую ровну» границу с комковатув структуру и макроморфоло-. гическую однородность. На стадии мелколиственного леса формируется недифференцированная подстилка (1-2 см). На более поздних стадиях происходит увеличение ее мощность до 4-6 см и дифференциация на слои 01, 02, 03 изменяется ее качественный состав.

В процессе зарастания постепенно изменяется структура и цвет старопахотного горизонта. На залежи к в,30-летнем,лесу по пашне наблюдаются начальные признака дкЗференшшцни старопахотной толщи, ®ншлющиеся в появлении осветленных ледо® в нижней части бывшего, пахотного горизонта, причем элювиированим подвергаются преимущественно перифериГ.ные части структурных отдельное?ей и в первую очередь верхняя сторона дедов, которая приобретает более светлую окраску, чем юошш. Кроме того, часто в нйянеЙ части бывшего пахотного горизонта увеличивается количество Ре-Мп конкреций.

Через 100 лет зарастания происходит структурная дифференциация старопахотного горизонта на % части Арг и А^Л^; Арг сохраняет комковатую структуру, старопахотного горизонта, а Арг Аг, цри-

ü tu ta

¿Q

so eu

VU

во do лоо

HQ 1Я0 130

<T>OH 5Алнмь . ДОает Толет Моолгт 170д&т

Рис. I Схематическое изс^рлхенве иэиекекид профиля почш при естеетнкои

зарастании паини ( ЦДГЗ ).

1

<ъ t

Преобразования старопахотных почв могут происходить с различной скоростью в зависимости от множества факторов; 'изначальной степени окультуренности почв, история их освоения, гранулометрического состава почв, характера зарастания (искусственного

или естественного), различий в путях естественного лесовосстанов-

__ i

лешя в других*

По мере зарастания бывших пахотных почв лесом в нижней части старопахотного горизонта формируется подзолистый горизонт, что подтверждается, в "таствости изменением структуры A^Ag, его общей осветленностью и появлением в его тоще Мп-Те конкреций.

Полного восстановления исходной фоновой морфологии в старопахотной почве за 150-170 лет выявить не удалось.

ГЛАВА 1У. Шкроыорфологические свойства почв

Основное внимание уделяли элементам микростроения, зависимым от биоценотическях факторов; растительным остаткам, гумусу, признакам зоогеняости, структуре и пористости почвы, а также почвенным новообразованиям.

Азцеценяе тгатяргкого вешествя почвд.

Исследование верхних 0-20 см почв сукцессионного ряда от залежи до 170-летнего елькика-кисличника и фона показало, что на залежи в отличие от всей лесной группы почва обогащена сильно разложившимися растительными остатками, которые вместе с гумусовыми , . сгустками заполняют- пространство между минеральными зернами скелета, не образуя округлых агрегатов. Зоогенная переработка почвенного материала залежи ноэвачительна. В ее гумусовом горизонте относительно шло выбросов.почвенной мезофауны, как первичных, так и вторичных деструкторов. При поселении леса активность мезофауны резко усиливается, в почвенной массе возрастает количество экскрементов, главным образом первичных деструкторов. Уменьшается объем J -/¿ГУ

сяльноразлсжившихсд растительных остатков» гумусовые образования ' приобретают округлую фодну* К 70 годам влстаропахотной тоще;: происходит дифференциация старопахотной талией на сидьногумусяровай-' ный эоогеяннй горизонт А^ и менее гумусированный горизонт Ар^Ад» В почвенном горизонте А^ сод 70-летним ельником сложным разнообразие и обилие фода органического вещества выражено наиболее ярко. В дальнейшем, по мере старения леса (к 170 годам) содержание гумуса в почве уменьшается. Окраска гумусовых.образований становится более светлой, сгустковость - менее выраженной. В основной массе встречаются малогумусние^ пылевагые мияроэоны, Изменение растительных остатков и экскрементов выражено слабее. Несколько уменьшается их общее количество,' увеличивается неоднородность распределения, среди растительных остатков преобладают слабо- и среднеразлсдашшиеся. В шлем трансфодаация органического профиля старопахотной почвы направлена на приближение к фону, хотя между' старопахотной почвой под 170-летнпм субкоренным ельником и фоновой непахавшейся почвой ^сохраняются различия в общем содержания г>му-са, растительных- остатков и выбросов мезофауда, содержание которых в старопахотной почве выше, чем в фоновой.

Изменение, яелезцдтцх ос{гизоракцЙ-

Лелезистые образования исследованных почв представлены тремя основными видами: плотными нодулями с интенсивной железистой пропиткой, конкрециями с плотным центром и рыхлыми слабоожелезданными краями, а также рыхлыми слабоожелезнекными стшенияли, Для исследованной толщи ffotfopofl слабо-дерново-подзолистой почвы харак-терш все вида железистых образований размером от.О.5 до Й.Олм. В почве зйлейзд общее количество железистых образований в 3-5 раз ниже фонового, меньше их разнообразие - встречаются лишь мелкие плотные и средние ( 0.5 мм) додули и единичные мелкие конкреции.

Дри *»лвнии леса в старопахотной почве формируются условия, благоприятствующие появлению а росту железистых образований. лые, а затем ¿алее плотные стяжения появляются сначала (к ВО годам зарастания) в средней, позднее ,<к 70 годам зарастания) в верхней части старопахотной толщи.' К 122 гадам во всей исследованной толще присутствует мишнаство железистых образований разной плотност и разного размера. Различия с фоном по их свойствам л количеству стираются.

Иамшже лажешаа. „ст&шш*.

При Переходе от залежи к лесу верхняя часть старопахотной толщ, трансформируясь в лесной гумусовый горизонт, приобретает хорошую шяроагрегированность я комковатую структуру. Нижняя часта'старопахотной годпци преобразуется в переходный горизонт АрДд, для которого характерна ярко выраженная гораэонталъная слоеватость. В исоледовандоы биогеопенотичесздам рдчу слоевато-стъ.достигает наибольшего развития под 70-летншл ельником сложным. Под более старым лесом в старопахотной толще широко распространены неясно-тонкослоеватые и неагрегированные мзкрозокы. йсудшение почвенной структуры и приближение.к неагрегированному состоянию отмечено как ддя горизонта Арг> , так я для А2» В то же время трансформация почва да фонового уровня не происходит. Старопахотная толща под 170-летшш ельником сохраняет повышенную рыхлость и неоднородность сложения.

изменено:,щ?рового цтгостранстрд. ч

Установлено, что в первые 70-100 лет поселения леса в старопахотной толще увеличивается общая шювддь маздюгюр < 7- 0.1 т), уменьшается их фактор (табл. I), количественные исследова- -

N

над норового пространства показали татазд, что изменяется ориентация пор. с преимущественно вертикальной ка преимущественно горизон-

талькую. Пси общем возрастания площади макропор изменяемся структура' норового пространства: относительная площадь крупных макро-пор С > I мм) уменьшается, площадь пор 0.1-1.0 мм увеличивается. Под лесом старые 70-100 лет в почве происходит постепенное уменьшение общей площади мадропор, некоторое возрастешь пор >1мм, сохраняется преимущественно горизонтальная ориентация пор, продолжает уменьшаться относительная доля крупных иакропор в изученном поровом пространстве.

Несмотря на изменения, происходящие в структуре и строении перового пространства старопахотного горизонта, 170-летний лес по паине прододяает отличаться от коренного по шцу морфометриче-ских падаетроэ почвы. Суммарные площади и периметры макропор >0.1 мм по всем исследованным глубинам под 170-летним ельником имеют больше. значения, чем под коренным лесом. Причем величины суммарных периметров различаются на порядок. Сохраняются также различия в"структур9 порового пространства: доля макропор > I мм в верхних сс^ях старопахотного горизонта по 170-летшш лесом в 1.5-2 раза выше, чем под коренным ель ни ком-кисли чшком.

N

ГЛАВА У. Физические свойства почв В почвах под изначально лесной растительностью и на зарастающих лесом пашнях минимальные количества или приурочены к тоще, подзолистого горизонта, а на пахотных и залежных землях уменьшение содержания илистых частиц наблодается непосредственно с поверхности и часто содержание ила. в подзолистем горизонта несколько ваше, чем в пахотном.

Послсжйный 'анализ - старопахотного горизонта Арг позволяет отметить , что через 70 лет зарастания намечается тенденция к дифференциации старопахотного слоя на два горизонта Адг1 и А^г А3 по

Таблица I. Морфометри-ческие характеристики почв при зарастании пашни лесом

Отношение не- ■ Фактор фо1Ш

Пдоаддь гор Ответ _

Возтот ГлгОи- * * ' в Р®1?5*» ФФ»

площади шлифа (Ре) к пери-зарастания ва^ метру олифа, (2ГРв)'

>0.1мм Мш " >ОЛмм >1мм >0,1шл >1 ш

залежь

30 дет

70 лет

100 лет

170 лет

фоновый лес *

0 - 5 16.8 9.3 5.6: Х.Ь 3.4 33.3

5-10 23.2 , 20.2 5.1 3.5 5.2 10.9

10-15 17.9 12.4 4.9 1.6 5.3 36.4

15-20 8.8 5*1 1.7 1.3 3.4 19.7

О- 5 22.0 15.2 7.5 3.2 2.3 9.4

5-10 19.1 9.7 3.2 1.7 ' 2.3 26.0.

10-15 10.6 3.7 2.2 1.1 1.8 15.6

0- 5 29.2 20.1 5.8 4.2 2.3 6.7

5-10 28.4 23.6 4.8 3.9 4.2 8.7

10-15 18.3 9,9 3.2 1.9 2.2 16.6

15-20 Г?.1 10.2 2.3 1.3 6.7 55.8

0- 5 17.5 6.7 4.1 2.0 1.2 11.1

5-Ю 20.6 10.3 4.5 2.9 1.4 13.2

10-15 22.7 12.7 ' 4.7 8.2 1.7 ,8.7

0- 5 , 9.5 1 3.5 ' 4.8 1.1 2.4 29.8

5-Ю 12.Х 2.4 8.5 0.9 1.0 10.4

10-15 15.2 6.2 8.9 2.2 1.2 XI. 0

15-го 17.4 8.5 8.7' 1.8 1.4 53.6

5-10 4.7 0.4 0.5 ОД з.е 41.8

10-15 3,6 0.5 0,7 о.х 6.8 . 53.7

15-20 9.5 5.0 Г.5 0,8 5.7 50.6

/

гранулометрическому составу. Горизонт A^^Ag снимает прсмежуточ--аоо положение по содеркакто илистой фракции между старопахотным и подзолистым горизонтами. Эта дифференциация продолкается на последующих стадиях зарастания, и горизонт A^Ag по содержанию элементов ггенулоыетрвческого состава постепенно приближается к подзолистому горизонту Ag.-

Все сказанное выше справедливо к для почв Шлшкского стационара, нй дифференциация старопахотного горизонта ш две части начинается здесь несколько раньше, в возрасте 30-S0 лет зарастания.

Пдотдр^ь сло^ерия почв ЦЛГО увеличивается вняэ по пробили.-Плотность горизонта Арг неоднородна; наименьше величины отмечаются в' верхних 0-7 см,. наибольшие - в нижних 15-50 см (табл. 2). Самой большой плотностью старопахотный горизонт обладает ва залежи, что ойьясшштся уплотнением почвы после бшшх мвогмчзатныэс об' Работок сельскохозяйственными орудиями. При возобновления леса происходит уменьшение плотности сложения всей верхней толщи (0-35 см) под 30-летним березняком, что, видимо, связано с разрых-дчаднм действием корневой системы древеснах пород на верхнюю толщу почвы. При последующей сукцессия гиотность старопахотного горизонта в верхней части остается практически неизменной, а в нижней часта имеет.тевдекцшо к уплотнению. Нижележащие горизонта AgB и В почв леса я зарастающих пашен практически не отличаются по ае-'личинам плотности.

Sa 170 лет дифференциация старопахотного горизонта почв ЦЛГЗ по плотности еще не заканчивается, так как гумусовый горизонт имеет большую плотность, а подзолистый меньшую,- чем соответствующие им Горизонты коренного леса. Те же закономерности прослеживаются и при искусственном зарастании (табл. 3). .

N

-

Таблица 2. Плотность сложения почв ЦЛГЗ, г/смэ

Горизонт, Возраст зарастания

глубина залежь 30 лет 70 лет 100 лет 170 лет «он

Арг<А1А2} 0-7 см X.I9 I.II 1.20 I.I6 , I.I5 0.92

Арг <АргА2} 7-12 см 1.37 1.23 1.25 1.24 1.28

Арг(АргА2'А2> 15-20 см 1.45 1.30 1.33 1.33 1.35 * 1.40

А2 25-35 см г 1.60 1.48 I.4I I.5I * 1.49 ■ ■1.46

АчВ " " 33-45 см I.6I \ 1.59 1.63 Д.63 1.59 1.63

Б „ 50-60 см 1.69 1.75 1.76 1.76 . 1.79 I.7I

Таблица 3.,Плотность сложения почв Малшского лесничества, г/см3

Горизонт, . Возраст зарастания-

глубина 'залежь 30 лет* . 50 лет 100 лет фон

. Vr <А1А2> 0-7 см 1.45 1.28 1.29 X.3I 1.22

Арг *АргА2* 7-12 см 1.49 1.42 1.36 Х.42

_Арг^АргА2» ty 15-20 см ' Г.52 1.55 1.37 IÍD5. 1,29

А2 25-32 см 1.57 1.59 1.52 1.55 1.46

А2В 35-50 см 1.64 I.6I. I.6I 1.64 1.58

в ■/.-■55-65 см I.7I 1.75 1.69 1.75 1.69

7 гумусироваяшх горизонтов может набдвдатьоя фо1мировали8 гидрофобной поверхности, - на которой сорбирован воздух. Поэтому при определении пдотвоотя ФУА этих почв о водой возмож- -

но завышение ее объема и, следовательно, уменьшение плотности.

Теоретически расчеты показывают, что содержание .в почве гумгса 5~10% от довески уменьшает дготносгь твердой фазы на 0.03-0.06 г/см3. Но в работах 'га сто приводятся величины уз. 2.2-2.4 г/см3 (для гумусовых горизонтов). В атом случае особые свойства поверхности требуют разработки специальной методики определения , учитывающей возможное влияние сорбируемых газов.

Методические исследования показали, что увеличение времени как кипячения, так и вакуумирования не дает желаемых результатов. Отличий в плотности твердой фазы гумусовых горизонтов всех исследуемых почв при увеличении времени дегазации не каблвдает-ся. При вакуумирования получаем- более высокие значения у? гумусовых горизонтов (2.55-2.65 г/сы3), чем при. кипячении (2.25 -2.45 г/см9)« Причем, плотность твердой фазы, полученная в результате вакуумирования, практически не отличается от рассчитанной теоретически. Кипячение, в свою очередь," улавливает различия а величинах старопахотного горизонта и гумусового горизонта Почвы коренного леса, связанные с гицрофобностью поверхности почвенных частиц.

Результаты определений обпвЦ уяельдой, поверхнпсур (УП) почв ЦЛГЗ (метод БЭТ, десорбция) демонстрируют довольно низкие абсолютные значения величин (20-60 м^/г).

Анализ результатов эксперимента позволяет отметить элювиально-иллювиальную дифференциацию почвенного профиля по величинам ЗП: минимальные значения.общей УП (16-25 М^/г) приурочены к подзолистому горизонту и.увеличение УП (до 30_37 М^/г) в горизонте

В. В нижних сред не суглинистых моренных горизонтах В и ВС общая удельная поверхность почвы заметно увеличивается (до 55-60 ^/г). Можно заметить прямую связь общей ЗП изученных почв с содержанием илистой фракции.

Величина УП гумусовых горизонтов увеличивается от залежи к 79-летнему лесу* затем несколько снижается* коррелируя с содержанием гумуса. Через 100 лет зарастания изучаемые почвы ¿Ф отличаются от коренного леса по величинам. УП, Ли^ференциация старопахотного горизонта, отмечавшаяся по другим физическим свойствам, по величинам УП может быть ввделека лишь как тенденция.

При восстановления леса по старопахотным землям ЦЛПЗ происходит изменение числа р ппрдеясв здзстрости верхних гумусовых горизонтов. Горизонты ^г3» 3 г ВС по этим хагактеристивам _ ' имеют близкие значения.

Число пластичности, характерное для залежи (7-0?) 'сохраняется до возраста леса 30-70 лет, после чего происходит его умень-^ пение, но и 100-летний лес по пашне еще отличается от коренного, леса по этому параметру (в я соответственно).

Саше благоприятные пределы пластичности оимегат старопахотные горизонты 70- и 100-летнего леса (.36-44 и 39-45? соответственно) , самые низкие и неблагоприятные (25-32^) на залежи.

\ -

ГЛАВА У1* Химические свойства почв

На залеки в старопахотном горизонте содержание гу^усд

I -

1.5-Э^ в зависимости от глубины, в коренном лесу в гуыусово-ак-кумулягивном горизонте - 3.5$ (табл.'4).^По мере зарастания пашни лесом содержание гумуса в верхних горизонтах сначала увеличи-!-вается до максимальных значений в 70-летнем лесу, затем несколько снижается, достигая в 170-летнем лесу по пашне величин, близ-'

ких к коренному лесу. Содержание органического вещества в нижележащих горизонтах существенно не изменяется.

Минимальнш запасом гумуса в слое 0-50 см обладают почвы фонового леса - 59 т/га, а максимальным - старопахотные почвы под лесом 30-, 70- и 100-летнего возраста (100-110 т/га). Запас органического вещества на залеяи меньше - 83 т/га; Таким обвозом, по мере зарастания пашни запас гумуса сначала увеличивается в 30-100-летнем лесу, а затем снижается до 79 т/га на 170-летнсЙ стадии зарастания, оставаясь ка 20 т/га вше, чем в коренном лесу.

Аналогичные изменения происходит с гумусовым состоянием исследуемого ряда почв Ыалинского лесничества.

В верхних горизонтах всех исследуемых почв актуальная реакция кислая, вниз по профилю кислотность почвы постепенно умевь- " шается. Почвы залежных участков характеризуются более высокголк значениями рИ. чей почвы лесных Ш1 по всей глубине почвенного профиля, что связано с их"былым окультуриванием. Но уже в 30-летнем лесу по пашне верхний горизонт подкисляется, а с увеличением возраста леса снижаются значения еН по всей толще почвенного профиля зарастающей, пашнп, приближаясь к величинам гП коронного леса. Б Калшгском лесничестве уже под 30-летними посадками рН ис следу е-7гых почв практически то яе, что и в почве коренного леса.

В процессе зарастания паини лесом уже в 30-летнем березняке ВСТРащтЕяес^л верхнего старопахотного горизонта до-

стигает всакчин горизонта А1А2 коренного леса.

Кодоче^твр рб^е^щу: основа ди}; в изучаемых почвах ЦЛГЗ довольно низкое. Распределение их по профилю имеет типичные для дерново-подзолистых почв черты: минимум обменных оснований в верхней тоще почвы, максимальные количества - в толще горизонта В. В самом* верх-

Таблица 4. Иекотодае химяческяе свойства старопахотных и лесных почв ЩГЗ

Глуби- Содержание обменных гидрол.

Горизонт ^ катионов. мг.экв/ЕОО г ,« кио-ть , гдаус

ш мг.экв/ %

о л2

см

Са . % АХ ■ Н _100

г

Аог ' 0-10 Х'49 1*98 °*7Г °*65 5,13 7,42 2,68

' 10-25 1.65 1.1& 0.75 0.50 5.16 6.73 1.55

8 А3 25-35 1.65 0.99 0.33 0.50 5.28 3.92 С.64

| АдВ ' 40-50 - 2.14 1,46 0.02 0.50 5.43 5.70 0.41

В 50-60 3.29 2.96 1.40 0.50 5.50 6.50 0.30

0-Ю 3.95 1.98 ЗЛ4 0.70 4.97 12.68 4.25

й АргА2 10-25 3.95 2.31 2.69 0.54 5.0? Э;32 2.80

к0 25-35 2.64 1.65 1-67 0.50 5.13 5.68 0.74

А^В 40-50 1.32 1.65 1.58 0.54 5.27 5.27 0.31.

В 50-60 4.25 2.63 1.33 0.50' 5.47 6.63 0.31

Кг °~10 °*99 6*4Г 1'!00 4,65 19*3'; 4'2Э

И А^А2 Ю-25 0.99 0.99 3.16 0.75 5.02 14.00 1.93

Щ л2 25-35 0.99 1.24 2.41 0.42 5.17 7.52. '0.94

^ А^ ... 40-50 2.02 1.43 0.91 0.50 5.30 4.72 0.62

В " 50-60 2.95 1.73 0.83 0.50 5.30 4.98 0,31

0-ю' 1.65 1.65 4.50 0.67 4.50 15.04 4.18 .

3 А^Аз 10-25 0.99 0.99 2.87 0.50 4.50 10.23 2.23

§ А3- 25-35 0.99 . 0.99 1,00 0.33 4.61 5.13 1.10

м АоВ 40-50 0.99 0.99 1.17 0.60 4.91 5.34 0.37

В** 50-60 1.98 1.04 0.33 0.50 5.07 5.95 0.31

Арг 0-10 1.19 0.99 не опр. 4.36 не одр 3.94

ад А^А2' 10-20 0.99 0.99 не ОПР 4.64 не опр 1.22

^ Аа 25-35 0.99 0.99 не опр 4.76 да опр 0.64

Й АцВ 40-50 1.19 0,59 не опр 4.80 но опр 0.32

В . 50-60 1.29 1.38 не опр 4.90 не опр 0.30

АгА2 О- 5 1.93, 1.98 5.16 0.75 4.10 15.09 3.64

а А2 '-5-15 0.99 0.99 3.05 0.50 .4.70 9.53 0.73

о А2 ■ 15-25 0.99 0.99 1.59 0.60 4.90 6.77 0.58

.в. А^В* 35-45 1.32 1.12 1.92 0.50 5.05 6.45 0.42

В 50-60 1.65 1.65 0.33 0.50 5.21 4.81 0.33

-го~

. нем слое старопахотного горизонта и в горизонте А^А2 фонового леса наблщд ется накопление обменных оснований. Эти изменения в почвенной тоще связаны с характером размещения органического вещества и дла. По мере зарастания натки лесом содержание обменных оснований в старопахотной горизонте сначала увеличивается в 30-летнем березняке за счет изменения качественного состава спада, а затем снова снижается, достигая в-75-170-летнем лесу величин, характерных для горизонта Л1А2 коренного леса. •

При искусственном зарастании пашни в Малиновом лесничестве

I ^

количество обменных Са и Ыд уже в почвах под 30-летяими посадками сосны и ели практически не отличаются от ах содержания в почвах. коренного леса. ,

По распределению обменного А1 ш профилю, почвы залежных участков ЦДГЗ резко отличаются от почв коренного леса. На зале-

V

жи шблвдается увеличение содержания обменного А1 книзу - к горизонту £. Под коренным лесом ситуация противоположная; величины обменного А1 убывают вниз по про^шш, максимальные значения этого параметра в гумусо-ахкумулятивнш горизонте А^А^. В 30-летнем лбсу содержание обменного А1 резко увеличивается в верхнем горизонте по сравнению с залежью, а в 70-100 годам зарастация старопахотный горизонт и горизонт коренного леса характеризуются сход ными * показателем.

Исследования содержания различных $оцл железа в почвах ЦПГЗ показали следующее; I) содериание валового железа в верхней тая. щв почвы составляет 1,08-1.7955 и несколько увеличивает Ья в горизонтах В - 1.80-2.013»; 2) количество аморфного железа (по Ташу) закономерно снижается вниз по профилю вне зависимости от стадии зарастания. Содержание его в верхней части профиля на залежи меньше, чем в облесенных почвах я в фоновом лесу (0,29-0,33^ по

в и в о л и

1. В гомогенизированной пахотной', почве после ее забрасывания в залежь и зарастания лесом идут процессы дифференциации почвенного■профиля.

2. Морфологически дифференциация проявляется, в смене профиля - Ар-СА^) - А^В - В, на просядь Ад - Арр-СА^)- - АзВ - В, а затем Ар,. - Ар,,А2 -А^ - АдБ - В. (

3. Цри зарастания пахотной почвы лесом отмечается тенденция к уменьшению содержания ила в нижней части горизонта Арг при прет образовании его в А^А^, что сопровождается восстановлением к 100-170 годам общей удельной поверхности почвы, плотности твердой фазы, пластичности, характерных для естественных-лесних Почв.

4. В лесных почвах по пашне отмечается большая плотность самых верхних горизонтов, и больше запасы гумуса, чем в естественных лесных почвах, даже через 170 лет после облесения пашни.

5. При облесении в бывших пахотных горизонтах к 30-70 годам

I ■ ■

возрастают актуальная и гидролитическая кислотность, увеличивается содержание обменного АХ, снижается количество обменных Са и Мд, различных фосм подвижного железа.

6. К 100-270 годам в почвах лесов по пашне <£с£мируется типичная 'пластинчатая структура в горизонте А^А^, с осветлением верхней частя педов.и скоплением ортштейнов в нижней части. При этом увеличивается содержание горизонтально ориентированных Сор, возрастает количество микроортттейнов, в том числе плотных.

7..Почаы в лесах по пашне отличаются от естественных лесных почв наличием горизонта А^^А^ с ровной нижней границей, сохраняющейся до 170 лет. Наличие этого горизонта позволяет дааг- ; ностиррвать антропогенное прошлое лесного ЕГЦ.

Материалы диссертации опубликованы в работах:

I* Баранова О.Ю., Номеров Г.Б, Изменение морфологических свойств , дерново^подзсшистых почв при восстановлении лесов на пашнях. -Тезисы докладов УП-го Делегатского съезда Всесоюзного общества почвоведов, Ташкент, 1985, т. I, с, 147.'

2. Баранова О.Ю., Тощева Г.П. Некоторые диагностические признаки антропогенно нарушенных лесных почв (вырубки, пашни). Тезисы докладов Всесоюзного совещания по ландшафтной индикации для рационального использования природных ресурсов.'1Л., Наука, 1986, с. 78-79.

3. Карпачевский.Л.О., Строганова М.Н,, Баранова О.Ю., Тощева Г.П.

- Щеголькова Н.М. Эволюция почвенного покрова при лесовосста-

1 .

новлении. - В сб. "Успехи почвоведения (советские почвоведы ' к ХШ Макдуна родном у конгрессу почвоведов)", И.;, Наука, 1956, с. 135-142.

4. Баранова О.Ю., Скворцова Е.Б, Изменение пористости гумусовых горизонтов дерново-подзолистых пахотных почв при зарастании их лесом. - Тезисы Всесоюзного совещания-"Диагностика деградации "и воспроизводства лесных почв", Тарту, 1387, с.

5. Скворцова В;Б., Баранова О.Ю., Номеров Г.Б. Изменение микростроения, почв при зарастании пашни лесом. - Почвоведение, 1937, в-нечак*. т&А-/^

6. Баранова О.Ю., Номеров Г.Б., Строганова М.Н. Изменение свойств пахотных дерново-подзолистых почв при зарастании их

■лесом. - В сб. "Особенности лесного почвообразования",, М., Наука, 1988, в печати.

I

Пшкш Ж МШП ¿íCé,

n-/fíW «spum eoiso/ie. Уел. поч. о. J,f у-ъ-шэп, л, -f,0 Тшраж (00 мз, Знм»/^

Црйм» 'Эй ««wn'ianmincnii Мосшдожого jni 103009, Мош, уя, Г«рни, 5/7. ТюшрнЦя срлева *3вак Пит* ■апатепъстм МГУ. 110Ô09. Москва, Лейасам горы.