Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ДИАГНОСТИКА СТЕПЕНИ ЗАБОЛОЧЕННОСТИ ПОЧВ НА ПЕРМСКОМ КАРБОНАТНОМ ЭЛЮВИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ДИАГНОСТИКА СТЕПЕНИ ЗАБОЛОЧЕННОСТИ ПОЧВ НА ПЕРМСКОМ КАРБОНАТНОМ ЭЛЮВИИ"

чьи

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИВА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РКВМЩИИ И ОРДША ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЖЕНИ Н.В.ЛОКОВОСОВА

На правах рукописи Старцев Андрей Дмитриевич

УДК 631.4

ЭКШОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ДИАГНОСТИКА СТЕПЕНИ ЗАБОЛОЧЕННОСТИ ПОЧВ НА ШТИСНСМ КАРБОНАТНОМ ЭДШИИ

06.01.03 - почвоведение \

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1986

Работа выполнена на кафедре физики и мелиорации шчв фа^льтета почвоведения Московского государственного университета ешнп М.В.Ломоносова.

Научный руководитель - доктор сельскохо зяйсвенных

наук, профессор Файдельмад

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Е.ШСамо Слова", кандидат, биологических наук, руководитель группы ■ . М.Е.Гннэбург

Ведущее учреждение - Московская сельскохозяйственная .Академия им/..к.'А.Тимирязева

Запита состоится " 3 еШ-ЬТсЪ_196?г

на заседании стациализировшного совета К 053.05'.'16 ШУ им; М.В. Ломоносова. П9699, Москва, ГСП, Ленгоры, МГУ; почвоведения, Ученый совет. ,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения ШТ.'

i • - - .

Автореферат разослш " " 1 __ 190 г

Учений секретарь специадизировданого совета, доцент ■ ИЛ1?Бабьева

Аягтвльность проблемы... Эффективное сельскохозяйственное ис-польвованяа.ж регулмрсванже водного рекима поив в условиях гумид-ных ландшафтов тесно связаны с оценкой целесообразности их эксплуатация а естественном ж мелиорированной состояниях, наличием надехной полевой н лабораторной диагностик* степени гидроморфиз-маи заболоченности. Научно обоснованное ревей«в этих вопросов возможно только на основе детального изучения режимов и свойств автоморфшх и гидроморфных почв ; как среды обитания растений, т»е. ва основе их вколого-гквдологкческого анализа (Зайдсльман, I5SI).

В настоящее время, однако, такие сведения остается неизвестными для огромной территории Приуралья, почвы которой сфорыирова-вц не хяхелых пермских карбонатных породах. Отсутствие таких давних ограничивает представления об условиях формирования и развития этой малоизученной группы почв, осложняет выработку целесообразных решений но юс сельскохозяйственному использовании и мелиорации.

Настоящая работа посвящена изученю этих актуальных в научном ипривладном отношении вопросов.

Дед м задачи доследований. Цель наших исследований заключа лась в разработке систем диагностик«, исследовениях генезиса и разработки аколого-гидрологиче ского обоснования целесообразности осуиенкя почв на пермском карбонатной вяпвих. В связи с этим нами была предпринята попытка ва примере почв мелиоративного поч-венно-гидрологического стационара "Ивахивские пашни" в Котель-вичском районе Кировской. области решить следующие задачи:

I* Изучить водный режим и продуктивность непрерывного ряда вочя, аакитавщаго в себе все возможное разнообразие видов развой степени гшдроморфивма.

г. На основа этих данных выделить виды почв, значимо разли-

¿11^60

чаюшиеся в мелиоративном ж агроноиическом отношениях по особенностям водного режима к продуктивности сельскоюзяйствеквых культур.

3. Изучить морфологию, химические ж физические свойства профиля каждого из выделенных гидов я уточнить особенности жх генезиса.

4. Исследовать конкреционные м другие новообразования этой группы дочв и выделить диагностические критерии рецентного х реликтового оглеенжя.

5. Разработать полеву» и лабораторную количественную диагностику рассматриваемых почв по степени заболоченности* основанную на анализе морфологических и химических свойств почв и новообразований,

, Научная новизна работы. В результате проведенных исследований уточнены представления о генезисе де рново-взрбояатимг внде-лоченных ж дерново-лерешойяьос глеевых почв на перыском карбонатной аливни, впервые показаны особенности ортттейнообраэования к поведения несжликатньос соединений железа в рассматриваемых почвах при заболачивании, предложены диагностические критерии реликтового и рецентаого оглеенжя. Установлены основные закономерности формирования водаого режима и проведена оценка продуктивности этюс почв в годы разной влажности. Эти данные, а также подробное изучение морфологии, физических и химических свойств почв и новообразований позволило разработать классификации и диагностику почв исследуемой группы по степени заболоченности, для решения прикладных (мелиоративных и агрономически) задач.

. Практическая ценность. Разработка диагностики ж классификации почв по степени заболоченности, которая позволит оценить возможность использования этих почв в естественном состоянии и целесообразность их мелиорации,будет способствовать совероенствова-

ни» проекте о-взыскатель скис работ для мелиоративного строительства на юго-востоке Нечерноземной гони РСФСР. ■

Апробация. Результаты работы доложены на Всесоюзное научной конференции "История развития почв СССР в голоцене" Чг.Пувдшо, 1584г. J t на Y научной конференции "Современные проб лены охраны, рационального использования я воспроизводства природных ресурсов" в £17 (г.Минск,1984), на заседания кафедры физики к мелиорации почв факультета почвоведения 1(17 «ш.И.Б.Ломоносова, на заседании подкомиссии по мелиорации заболоченных почв КОП АН СССР.

Публикации. Результаты работы опубликованы в^статьях, из них Si написаны в соавторстве.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на fói страницах* включает^ Л таблиц, ¿í? рисунков; состоит из введения, ? глав, выводов. Список литературы включает fS¿ наименований.

Автор приносит благодарность кандидату географических наук, старвему научному сотруднику ин-та Географии АН СССР Л.К.Целиневой за помою в обработке данных по иикроыорфологни исследуемых почв.

I. Объект исследования

Непосредственным объектом исследования послужили освоенные почвы, форыврувдие покров единой s геохимической отношения катены на северо-западном склоне небольшого повышения, приуроченного к первой правобережной надпойменной террасе р.Вятка. Почвообразур-цая порода - элювий пермских коренных отложений..

ИсследуеииЯ ряд образован дерново-карбонатными неогдеенными слабо- и сильновыоелеченными, дерново-глееватой, дерново-глеевой и перегнойно-глеевой почвами.

Неоглевкные почвы, как правило, приурочены к повышенный элементам рельефа* верхним и средний частям склонов. Дерново-глеева-тые почвы формируются на нижних третях склонов, а также на слабо-

,дренированных плоских пространствах, Дервово- и верегнойно-глее-вые почвы развиваются г замкнутых понижен ияхили образуют пояс вокруг холлов.

Исследуеыыйряд является типичным и отражает разнообразие видов почв различной степени гидроморфиэма на перископ карбонатной влпвии. Почвы увлажнены или. заболочены поверхностными водами.

Нарастание заболоченности сопровождается закономерный иэме-яевнеи морфологии почв, В профиле неоглеенных почв призвакигид-роиорфиэха к оподэояевности отсутствуют. Их иллювиальные горизонты отличаются значительной обвей мощность» (70 см), хорошей ост-руктуревностью и интенсивной темно-бурой окраской. По граням структурных отдельностей гор.В! и 82 - сплошная темно-бурая глянцевая пленка* £ гор.Ар - единичные бурив'мелкие {< 2 ми) .дробо-видные ортитейаы. Дерново-карбонатные выщелоченные почвы вскипают с глубины 50 см, а сильновывдздоченные, расположенные на перегибе склона - с 80 см.

Для дерново-глееватых почв характеры меньшая-интенсивность окраски профиля и меньшая общая мощность иллювиальных горизонтов (50 см). На поверхности отдельностей бурого слабооструктуренного гор.В15' - тонкие прерывистые красноватые кутаны. Бесструктурный гор. В2К имеет бледную красновато-палевую окраску. В гор.11у" появляются слабые признаки.гидроморфнзиа в виде-обильных мелких Мл пятен и едва ааметной сизоватой окраски. Здесь по сравнению о не-оглеевными почвами заметно больве темно-бурое (1-3 мм) ортятейнов в гор.Ар и . Сплошное вскипание от НС! — о глубины 40 см.

. Дерново- и перегаойно-глеевые почвы имеют характерный темный рыхлый гумусовый горизонт и хорошо выраженный под ним глеевый редуцированный б* с крупными темно-бурыми и черными ормтейнами. Иллювиальные горизонты., аналогично глееватой почве бледно' окра-венн.Граннца сплошного вскипания обнаруживается на глубине ме-

вее 40 -сн.

Микроморфологические исследования показали, что присутотвус-щке во всем профиле неоглеенных почв красноетегаые фрагменты сла-Совыветренной периской порода постепенно исчезают из поверхностных к глеев шс горизонтов по мере заболачивания. Заболачивание - также сопроаохдастся характерным.изменением формы структурных от-дельностей и внутрвпедных пор, о светлен вей плазмы в глеевых горизонтах, увеличением содерхания сгуоткових форм гумуса в аккумулятивных горизонтах.

Таблица I

Морфологические особенности рецентного и реликтового оглееняя в почвах на пермском карбонатной элювии

Признаки Рецентное оглеевие Реликтовое оглеение

Глубина и характер залегания Сплошная полоса или Горизонтальные или наклон-меякие пятна иепосред-ные полосы,;мелкие округ-ствен&о под гумуоовым лые и крупные бесфорнеи-горизонтом на глубине ныв пятна глубже 0,5 м, 0,2-0.6 м

Вскипание ох НИ Не вскипает Вскипает или не вскипает

Цвет Палевый или грязно-сизый. В бескарбонатных участках - голубоватый, х карбонатных - блерро-сешй

Ни прилавки х ортитеНвы Есть Нет

Структура ■ Отсутствует или слабо выражена Повторяет структуру вмещавшего горизонта

При проведении почзенво-мелиоративиых изысканий могут возникнуть трудности диагностического характера, связанные с наличием в профиле почв на пермских породах признаков реликтового огле-евкя. Последние возникли в прошлые геологические эпохи под влиянием различных факторов (Борисенко,1980), унаследованы почвой от почвообразухщей породы и не обнаруживает связи о современный гид-

рологнческям в окиолительно-восстановнтедьным режимом почв.

В табл.1 приведены важнейшие морфологические особенности рецептного и реликтового оглеевня, позволяющие различить ахи явления при полевой морфогекетическом исследовании профиля ш вуа-вкльно оценить степень гвдроморфизма почв.

Z, Физические свойства почв

Рассматриваемые почвы сформированы ва близких или тождественных по гранулометрическому составу породах - крупнопылевато,-иловатой или иловато-крупнопылеватом тяжелом суглинке. Содержание в породе ила близко ж содержанию крупно! пыли (23-27$).

Особенность!) неоглеенных почв является аккумуляция шю над границей вскипания а гор.В2 (50%). Вероятные причины такой аккумуляции связаны с лессиважем ж коагуляцией илистых частиц ва щелочном геохимическом барьера.

С нарастанием заболоченности максимум содержания илистой фракции в профиле перемешаются в оглеенные горизонты. Это обусловлено разружением при оглеении микроагрегатов в реаухьтате-' рас» <юревия гидроокжсного в карбонатного цемента в высвобождения элементарных частиц. В дерюво-глееватой почве мл накапливается в пограничном с карбонатными'слоями гор.Иу'.

Аккумуляция ила обусловливает способность Свеакарбоаагннх иллювиальных горизонтов неоглеенных в дерново-глееватых почв ж гор. Сгх дерново- и перегнойяо-глеевых почв к набуханию* что * «вон очередь определяет их весьма низку» водопроницаемость в насиненном состоянии и высокий уровень корреляции (-0,9) значений объемной массы и влажности. Тан* в интервале влажности 30-45%, свойственном гор.ВЙ неоглеенных почв в естественном состоянии, меняется os 1*1 до 1*3 г/см5. S интервале влажности 20-45% объемная uacca rop.G, глеевых почв колеблется в диапазоне 1,2-1*5 г/см3.

Вязкое содержание клжстой фракции, а в'ряде случаев карбонатное» препятствует раавиит процессов набухания-уса дни в других горизонтах профиля исследуемых: почв.

С нарастанием гидроморфнзиа осенняя пасса ■ шитзиалышх го. риздатов веско лысо увеличивается, аобдая порозность снижается на 6-10%.

8а нечаянна стадах заболачивания подпахотные оглееяные го-ржвонтыиспнтнвапт заметное уплотнение. Дальнейшее развитие опе-евшя сопровождается интенсивным накоплением гумуса не только в акхдолятнвннх, во н з глеевых горизонтах, чтовыэызавт снижение • и плотности а объемной массы.

; Boa почви обладавт близкими аяачеишшя предельной;полевой влагоемкооти.ГШВ несколько возрастает е горизонтах, осогапенных идок, а также в высокогумусиро ванном rop.AIT перегао*яо-гле евых пата (56%).

Нарасгаале гидроморфизма сопровождается снижением в иллювиальных горизонтах объема свободных пор при влажности.равной Ш1В. Аккумулятивные горизонты глеевых почв характеризуются высокими значениями воздухоносной пороэвости при ПИВ (X7-2D?).

3. Элементы водного режима

Наблвдевяя за годным режимом выполнялись в течение теплого периода довольно влажгкх 1963 и 1964 г.г. ■ вкстремвдьно влажного 1985г.По давним Котедьнмчской гидрометеоставции период апрель-= октябрь в IS63»I96* г.быд близок к 50%, в в-1985 г. - к 10$ обеспеченности осадков.

Вмвойоообенномыа климатических усдовяй Западного При-урахья являются нередкие весенне-летние засухи,: как это cuso в апреле-мае 1564 г.

Причины равного увлажнения почв исследуемого ряда связаны о перераспределением атмосферных осадков по элементам рельефа. Свое-

образив водного режима этих почв в значительной мере обусловлено процессами набухания-усадки обогащенных илом иллювиальных бе ска р- • бонатных горизонтов неоглеенных и дерново-глееватых и гор. <3-т дерново- и перегнойно-глеевых почв (рис.1), Обладая высокой поровностью и тревиноватостью в сухом состоянии, во влажные периоды они набухают и играют роль временного водоупара. Это является причиной застоя гравитационной влаги в средней части профиля неоглеенных почв и возникновения верхнего яруса верховодки в поверхностных слоях оглеенных почв (нижний ярус формируется на плотной поч-вообраэующей породе).

В пахотном слое неоглеенных почв в период вегетации гравитационная влага отсутствует даже в экстремально влажные года. В сухие весенне-летние периоды влажность этого горизонта приобретает значения ниже ВРК,а его верхняя часть иссушается до влажности зз-вядания. В этом случае растения испытывают острый недостаток влаги.

Для дерново-глеевых почв характерно появление двух ярусов верховодки, смыкающихся весной и осенью. В дерново-глееватых почвах существование нижнего яруса, в отличие от верхнего, непродолжительно. При этом средняя карбонатная час» профиля таких почв остается довольно сухой, только пограничные с водоносными горизонтами слои находятся в интервале влажности 0,9 ПВ-ПВ.

Двухъярусный характер верховодки проявляется и в перегпойно-глеевой почве, но в меньшей степени на фоне более полного обводнения профиля.

В экстремально влажные годы дерново-глеевые и глееватые почвы обводаены полностью или почти полностью весной и осенью, а пере гнойво-глеевые - в течение всего теплого периода. В. этом случае наблюдается длительный застой воды на поверхности почв,- ...

Прх оценке экологических особенностей лочв существенный интерес представляет динамика влагозапасов в верхних горизонтах. Зала-

Деряово-кгрйшащая ( вшелочекная почва ]

Дервош-кзрбшатпгя * «иьноввдалоченная почва

ф . *

Дерпово-глеевагая '» почва • *

Дерюво-глеевая почва

Перегио5но-тлеевая ' * почва : . * -

•\-w-i-w I '.''Г

мерзлота

Рес.Х.БодныЙ режим неоглеенных и оглеенншс шчв на перископ карбонатном аливнз.

сы влаги слоя О-зг с:: ¡иаглеенных почв во влажные годы ко,.еЯлют-ся в интервале ВРК-ППВ, незначительно превыная его лето» в периоды интенсивны! осадков, ранней веской и осенью. Экстремально влажные годы характеризуются присутствие» гравитационной влаги в этой слое в течение бодьией части теплого периода.

Верхняя 30 сы толца гидроморфных почв в годы обеспеченности осадков испытывает гесьыа продолжительное, а в экстремально влажные рода - почте постоянное обводнение. Гравитационная влага в этих почвах отсутствует только в весеине-лехняе сухие периода в годы с малоснежными зимами.

Параллельно "с изучением гидрологических особенностей исследуемых почв выполнялись наблюдения за шг темпера ту ]яым и окислительно-восстановительным режимами. Установлена зависимость температуры от степени заболоченности почв. Температура лерегнойао-гле-езых почв всегда на 3-4° ниже по сравнению с соответствующими слоями неоглеениых. Зазолоченные почвы медленнее Сна 10-15 дней) ' прогреваются it остывай. Эта закономерность связана о повышенной теплоемкостью гидроыорфвых почв, которая в напем случае определяется, главным образом, влажностью.

Низкая температура (4-6°С) пахотного слоя дерегаойно-глее-вых почв в поздневесенкий период может быть причиной задержки всходов и угнетения теплолюбивых культур, например, картофеля.

Карбонатная часть профиля исследуемых почв характеризуется лоняженнынн значениями окислите мю-восстановительного потенциала (450-550 ив). Это обусловлено ьаиисимостью ОйП otjH почвенного раствора.

Летом в экстремально влажное годы при почти постоянном обводнении и теыперагл е 15-1?°С в клеевых и .аккумулятивных горизонтах гидромордрых почв наблюдается шипение потенциала до 150 кв. карбонатные горизонты этих почв отличаются высокой окислительно-вос-

становительной буфе рн о стыв.

В неоглееняых почвах ОВП ке опускается ниже 500 кв.

Результаты исследовапк'я позволяет призвать условия увлажнения дерново-карбонатных сильно-и слабовш ;е лоченных почв близкими-и относительно благоприятными.для развития большинства сельскохозяйственных: растений даже во влажные годы. Это подтверждается данными по урожайности основных районированных культур (табл.г).1Ливьв годы с весенне-летними засушливыми периодами и малоснежными зимами возможно снижение урожайности влаголюбивых культур, а в экстремально ¿¡лажные годы - урожая картофеля.

На дерново-глееватых почвах во влажные годы зерновые t картофель испытывают заметное угнетение*. Это вгзывает достове!асе снижение их урожайности не 50-70 и более npt центов. В годи 'Ой--ной обеспеченности картофеть взмокает полностью.. Поэтому на дир-ново-глзеватых почвах в естественном состоянии целесообразна юз-делывание только многолетних трав. Для всех других культур необходимо осушение.

На дерлово-глеевых т.очва:: наблюдается сильная изреженность и низкорослость посевов, потеря урожая зерновых и картофеля и о вяаявыегоди составляет 60-100/6. Здесь во знойно размещение только естественных и улучшенных сзнокосов с влагостойкими травами. Осушение необходимо для всох культур.

Обводнение поверхностных горизентоь в период сева.» уборам создает препятствия для нормальной ргботы техники на дерново- и, особенно, пэрегнойно-глзевых почвах. Сельскохозяйственное исголь-. -зование перзгнойио-гаеевых почв без тушения во•влажные.годя ае-

возможво. ■ ■

Анализ водного peitF.ua а яродуятааноехк позволяет признать вполне обоснованно!' дифференциации почв исследуеного рада па четыре важных в кэлворзтлвяом и селъкoxo--f.itственном отношении вида?

Таблица 2

Урожайность некоторых сельскохозяйственных культур, районированных в Кировской,обл. в годы разной :влажности, ц/га

Куль- Оэимая Ячмень „Овео „Тимофеевка Картофель,, Поч- тура _рожь "Москово- гФадвнскжЛ + клввар Фадваскнй ва "Вятка-2" кжй-121и ..... (сырая

1983

I И,2+1,3 14,3±4,2 18,5+2,9 не ; опр. - не опр.

2 П,7±1.7 не опр. не опр. ■—

3 7.1+3.5 3,1+0,5 7,4+1,3 • - -

4 2,3±0,9 1,3±0,6 3,3+0,3 ■ -

5 -ВЫМОК не засеяв не засеян

1984

I не:одр. 11,9+3,5 12,1+1,7 108,1+6,2 144,2+26,2

2 10,9^0,6 12,5+3,8 не опр. 135,0+33,1

3 ' 8,7+0,3 .10,9+0,6 102,0+4,2 59,6+7,3

4 8,2±1,0 10,2+4,5 117,8+8,6 31,Э£6,0

5 7,9+0,9 не.засеян не засеяв 28,6+15,5

.1935

"I не опр» не опр. 25,4*4,9 182,3+30,2 72,0+20,2

2 26,8+3,1 не опр. 57,3+15,5

3 7,0+1,8 189,7+33,9 вымок

4 не засеян 220,8+35,8

5 _н_ _ не засеян

Почвы: I - дерново-карбонатная выщелоченная; 2 — дерново-карбонатная с ильновыще лоченяая; 3 - дерново-гдеевагая; 4 - дерново-глеевая; 5 - перегнойяо-глвевая.

4 8 12

1,0 2,0 Э^О 4.0 5,0

120-

100

80

60

4о

h ео]

— дерново-нарбон алют выщелоченная

---дерн ово-карбон атная сильношщелоченная

— дериово-глее ватая

дешово-глеевая ••• гюрехнойно-глеевая

глуб.,см

40.

Почвы:

-Ж

см

Рвсгё.Тидрсш[тич0ская кислотность по Капдану (иг-экв/ЮОпи) асйдержшие С02 к^>бшатов {% от юса почвы) по лрофвя» неоглеышых я огдеенных почв на пермском карбсяатаом злпвнн

дерново-карбонатные выщелоченные неогдеекные, дерово-глееватые, дервово-глеевые, перегнойно-глеевые почвы*

4. Химические свойства почв и новообразований

Особенности гидрологии и режима верховодки определяют -распределение карбонатов по;профилю.(рис.2). Аккумуляция карбонатов • на геохимической щелочной барьере в.иллювиальных горизонтах неог-леенвнх почв является результатом.промывеахк и выщелачивания верхней толщи этнхпочв. В дервово- и перегнойно-гдеевых почвах сиы-каниоверхиего яруса верховодки с нижним,обогащенным растворенными варбоват8ми;лриводит к их накопхевию вповерхносткых горизонтах. Низкое содержание карбонатов в аккумулятивном горизонте дер-

ново-глееватнх почв обусловлено теп« что полное обводнение профиля происходит лишь в экстремально влажные годы.

Характер' распределения карбонатов является причиной ■ адекватного степени гидроморфизма изменения физико-химических свойств. С увеличением гвдроморфизма в выщелоченной толще почв.значения рН ' водной и солевой вытяжек, сумма.обменных оснований возрастают, а гядролнтвческая кислотность существенно уменьшается (рис.2}, "

Тесная связь гидрологии и физик о-химиие ск их .' характеристик, определяющих растворимость и подвижность соединений, обусловливает причины весьма своеобразного влияния заболачивания на свойства рассматриваемых почв и формирующихся в их профиле новообразований.

Так, нейтральная и слабощелочная среда поверхностных горизонтов создает специфические условия сегрегации марганца в ортн-тейнах.-В отличие от квсшхпочв подзолистого ряда, гда в ортш-тейнах с нарастаниемгидроморфизма накопление железа сопровождается, уменьшением содержания марганца, в чаиим случае накопление же-, леза и марганца происходит одновременно. С этим связаны близкие абсолютные значения отношения Гь/Мя г валовой и кислотно растворимой формах (табл.З). Это обстоятельство, в частности, препятствует использованию коэффициента заболоченности ( Ге/Мп ' } при количественной диагностике степени гидроморфизма почв ва пермском карбонатном "элювия. -

' Однако, морфология и свойства ортатсйнов остаются достаточно информативными в диагностическом отношения. С усилением процесса -заболачивания в ортштейках увеличивается валовое содержанке же леза,марганца,кальция и магния и уменьшаемся содержанке кремния ва фоке; относительно стабильного содержания алюминия,титана,фосфора.

• Цвет поверхности конкреций меняется от бурого в неоглеенных почвах до темно-бурого^ черного в перегвойно-глеевых, что связано с накоплением гумусовых веществ и марганца.

Таблица 3

Хешч»скиЙ состав ортштейнов неогдшенных я оглееняых почв на cepjcioM карбонатном элпвии

Горизонт, Потеря Свтмокдслад вытяжка f lu foiO» )

Ы0Щ^СТЬ* E^Saia- 90z HnO UO M П/Нп Г* " ' ' Hn ' fi/*»

ванил ■■-■-—■ ■—. i ■ i ' 1 ■■■—.— .

. % на прокаленную навеску иг/100 г ортштейнов

Да^оио-карбоаатяая выщелоченная почва, р,301

Ар 0-16 , 5,39 60,49 Ю,33 7,36 1,49 6,96 1,27 1229 380 - 3,2

¿ерново-карбояатная сильаошщелочвнная почва, р.ЗОЙ

Ар 0-20 5,34 62,98 ГО,35 6,98 1,65 4,94 1,34 1503 450 3,4

Дерново-глееватая почва, р.ЗОЗ

AIj* 14-24 6,OS 50,03 18,62 9,97 1,68 7,97 1,69 3447 724 4,8

Дерново-глеевая почва, р.304

Gt 20-35 10,70 49,16 23,35 10,09 ¡3,88 7,21 2,09 5529 900 6,1

ЕерагноЙно-гдеевая почва, р.305

Si 23-36 10,54 42,33 24,54 11,54 5,24 8,44 I,S2 6820 1103 6,2

Количественное содержанке ортитейнов возрастает с увеличе-яяем гидроморфизиа, достигая максимума в гор. С, дерново-глее-вых почв, и резко сокращается в перегнойно-глеевих.

Заболачивание сопровождается увеличением содержания крупных фракций. Наличие в поверхностных горизонтах ортшгейнов крупнее г мм является .характерным сразиаги гидроаорфизма и позволяет дифференцировать исследуемый рядна неоглееввые и оглеенные почвы.

Отпеченные особенности гидрологии, профильного распределения карбонатов и физико-химических свойств в значительной пере определяют состав и содержание гумуса в рассматриваемых почвах* Нарастание гидроморфизма сопровождается увеличением содержания органических веществ в аккумулятивных горизонтах с 2,5% в неоглеен-ных почвах до 35,2$ в перегнойно-глеевих. Интенсивность гумусона-коплезия резко возрастает на последних стадиях заболачивания, начиная с дерново-глеевых почв (7,6%). В том же направлении изменяется соотношение Сгк/Сфк с 0,9-1,0 до 2,1. Накопление органики к повышение гуматности в условиях переувлажнения, очевидно, связано с карбонатыостью, рыхлым сложением аккумулятивных горизонтов глеевшс почв, а также с устойчивыми высокиии значениями ОВД (300400 мэ).

Заболачивание вызывает заметное увеличение содержания агрессивной фракции фулъвокислот, особенно, в глеовых горизонтах.

Явление закономерного накопления темноокрашенных гумусовых веществ в процессе поверхностного заболачивания водами, обогащенными карбонатами, позволило разработать и предложить следующую методику количественного определения степени заболоченности исследуемых почв. Из образцов аккумулятивных горизонтов готовится вытяжка по ускоренному пирофосфатному методу Кононовой я Бельчшсо-вой. Фильтраты разводят в 25 раз я колориыетрируют в кюветах ( С »,30мм) с сини» светофильтром. На основе статистической обра-

бога« установлено, что но оптической плотности можно достоверно виделитв три группы почв. В первую грушу вопли неоглеенные я дерново-глееватые почвы (D< 0,5J, во вторую - де рново-глеевые (D - 0,5-1,2), в треть» - перегнойно-глеевые iD> 1,2>. Показано Iсм.ниже;, что дополнение диагностики рассматриваемых почв по оптической плотности сведениями о содержании и распределении несиликатных форм железа позволяет количественно деагвостироватв и дерново-глееватые почвы.

Леще стаенный состав исследуемых почв в целом не претерпевает изменений, адекватных степени гидроморфизма. Данные о валовом химическом составе свидетельствуют лиоь о прекращении перемещения полуторных окислов в процессе лессивировааия вследствие застойного водного режима к увеличения карбонатности, а также о некоторой аккумуляции алюминия и фосфора в гор.AIT перегзойно-гле-евыг почв. В условиях ослабленного выноса значительная часть' подвижных соединений, образующихся в восстановительных условиях,закрепляется на месте.

Более информативными оказались сведения о содержании различных форы несиликатного железа (табл.'О. Следует ответить существенное накопление аморфных соединений железа в глеевых горизонтах дерново-глееватых, дерново- и перегнойно-глеевых почв. От-нооевие аморфного железа, извлекаемого оксалатной вытяжкой по Тамму, х содержанию общего несиликатного железа.в дитиокитовой вытяжке по Uepy и Джексону - О« / (критерий Швертманна) в подпахотных горизонтах почв исследуемого ряда количественно отражает степень жх гидроморфхзма. По критерию Швертманна можно достоверно разделить почвы рассматриваемого ряда на sea группы: неоглеенные ( Гк0/ < 0,3> и оглеевные ( Vt<J Fe-d

Более полную информацию дает определение содержания в аккумулятивных горизонтах аморфных яэлезо-органическжх $opi во методу

Тайника 4

Содержание неоиликатша форы железа в почвах аа нардеком карбонатном элюбил (Í аа про кале ажую я ¿вскарбовагяуг aase оку)

Гориэоаг, окрясталлвзованноа auopgeoe „ _ _

мощность, авошшк. ~—~~—;;——7-—:—--—-— ■—— . *4fni Пр(Щ

. СИ1 % '.сильно- слабо- Ж . оргаадч. аворгаяи.-

Дерково-карбонатная выщелоченная почва, р.301

Ар 0-16 2,20 1,70 0,36 1,34 0,50 0,12 0,39 0,23 0,24

BI 16-35 2,46 1,94 0,27 1,67 0,52 0,13 0,39 0,21 0,25

" Дераово-карбоаагвая сгльновнщелочзнная почва, р.302

Ар 0-20 2,12 1,69 0,19 1,50 0,43 0,12 0,31 0,22 0,28

BI 2СМ8 2,73 2,43 0,51 1,92 0,30 0,08 0,22 0,10 0,27

Лдаово-глаеватая почва; р.ЗОЭ

АР 0-14 2,40 2,10 0,12 1,9В 0,30 0,16 0,14 0,13 0,53

И И-24 2,10 1,19 0,05 1,14 0,91 0,11 0,80 0,43 0,12

Дереово-глеевая почва; р.304

Ар 0-20 1,81 1,33 0,12 1,21 0,40 0,36 0,12 0,23 0,75

Oi 20-35 2,00 1,06 нет 1,06 0,94 0,11 0,83 0,47 0,12

Перзгнойно-гдеевая почва, р.305

AV 0-3 1,29 0,С7 1,22 0,68 ' 0,58 пет . 0,31 1,00

AIT 3-23 2,00 1,21 0,08 1,13 0,79 0,72 0,07 0,40 0,91

Иг 23-35 "* 2,02 0,95 ает 0,95 1,07 0,27 . 0,60 0,53 0,25

Баскомба. S яеоглеенных почвах также формы железа составлю» 0,12$, в дерново-глееватых - 0,1б£, в дереово-глеевьа - 0,в перегнойно-глеевых - 0,72%. Содержание неорганических амор^кых форы закономерно снижается в тон же направлении до полного исчезновения в rop.AV пере гн о Кно-глеевой почвы. Это обстоятельство позволяет рассматривать огноиение железо-органических форм, извлекаемых пирофосфатной вытяжной, ко всему аморфному железу ( Рер/ Г«0 ), наиболее чувствительным индикатором степеви заболоченности почв. Статистически доказано, что определение отношения Г«р/ Г«0 в аккумулятивных горизонтах дает возможность достоверно выдели» все четыре вида, значимо различавшиеся по особенностям гидрологии я продуктивности. Первый объединяет неоглеевиые почвы ( Ftp/r*o < второй - дервово-глееватые( FVp/

0,4-0,6), третий - дереово-глеевые £ f>« - 0,6-0,8), - четвертый - перегнойно-глеевые £ > 0,8).

Таким образом, возникает возможность дополнить количественную диагностику почв, основанную на оценке оптической плотности, информацией, позволяющей дифференцировать весь ряд исследуемых почв на виды по степени заболоченности. Кроме того, деряово-гдае-ватнэ почвы отличаются от неоглеенных по значениям критерия Швертманна FVe/Fkct > 0,5 и наличием ортятейнов крупнее 2 км.

Учитывая ваизость изучения проявлений реликтового оглеевия в генетическом я прикладом отноиениях, иамя был проведен комплекс исследований, основанный ва сравнении химических характеристик реликтовых и рецентных оглеенных зов.

Установлено, что трансформация субстрата в процессе древнего оглеения имела общую направленность с современным оглеевнеи, по носила более глубокий характер. Так, в яитореляяхах обнаруживается значительная потеря пе только свободного несиликатного железа, но я железа»_входящего в кристаллическую решетку силикате«. Этим

Дкагноотжка степени заболоченности в оценка целесообразности осушения почв на перловом карбонатном елшии

Вид почвы до

степени ИСЗ заболоченности

«V

. Диагностика степени заболоченности дочв по химический I морфологическим признакам

Л»

Г«<( ^

Цветовые'приз-Глуб.■ Горизонта

яаки огдеения вскип. --

_от НС1 р

Х.Дврао- 0 <0.4 <0,3 <0,5 во-карбо-натаая выщелоченная

нет

глубже 0,5»

нет

В1,В2,ВЗК-темнобурыв оструктурен-

ыощн.6,7 ы

2.Дерео- 6

во-глее-

ватая

0,4->0,3 <0,5 0,6 * '

Палевый цвет и сизые пятна в на глубине 0,2-0,4 и .

0,4 Ы В1-бурыЗ;В2-красаовато-. палевый,слабо острукту— . . . . рен,.обпая-_мошя. 0.5 м

ЗЛерао- 8 0,6->0,3 0,5- Грязно-сизая 0,4 м во-гдее- 0,8 1,2 окраска на гл. и

вая 0,2-0,4м.Сизые выше

н охристые пятна в В1 (0,4-0,6 м)

на В1,В2-красно-кое- ватогпадевые, так- басструкт.. те Общая ыощз* с Ар 0,4 ы

4.Перег-ИОЁНО—

глеевая

9 >0,8 >0,3 >Г,2

Грязно-сизый 0,4 м{^на В1-краснова-двет на глу- и кон- то-палевыЯ, бине 0,3-0,4м выше такте бесструктур-Сязые пятна в с А1Т ный. Ыощ-

Б1 на глубине ность 0,1 ы

0,4-0,6 и

ИСЗ - индекс степени заболоченности (Зайдельиая,1Э&4)

Таблица S

Кутаны гор.В

Орт штейны в прлмазкд гор. Ар и 6-f

Возкозность с/х использования в естественном состоянии (без дренааа)

в сухие и во

средкие влажные

Целесообразность осуиеякя

годы

Сплошная . Единичные бу- Вознозао возделывания всех Осушение не-

тешобу- рые мелкие культур далесообраз-

рая плен- ортште:йны но ка <2ш в Ар

Тонкие пре- Темнобурые Возкоено раз- Возкозно

рывистае (1-ЗмО орт- мещение.здгль- возделыва-

краснова- штейны в туряых сено- ние кного-

тые кута- Обилие при- косов и посе- летних зла-

ны мазок. вов овса ковых трав

Осушения для зерновых н картофеля.Без осушения—культурные сенокосы

нет Крупные Возможно раз- Естественные

(2-7ш) чбр- ?леиение много- сенокоса и ные ортштей- летних злако- пастбища кы нбсравддь- вых трав НОЙ $0|ЫЫ в Ар И 07

Осушение необходимо для всех культур. Еез осушеаия-улучшешше сенокосы

нет То se, что и Воэмознохс- Без осупеная Осушение при .

(3) в Grz. пользование с/х нсполь- любой исдоль-как естествен- зование не- зованяи , ных сенокос- возможно ных угодий

обьясаяется устойчивость морфохроматжческях признаков древнего оглеения в современных окислятельных условиях. Высокий уровень ОВП (500-600 ив) обусловливает наличие в древних огдеенных зонах еильноокрнсталлнзованвых форм, отсутствующих в реценткых горизонтах, а так» существенно меньшее содержание амордаых соединений железа, особенно в юнкодисперсиой фракция, которая наиболее четко отражает процессы современного педогенеза.

Эти критерии позволяют отличить древнее оглеение от современного, избежать ошибок при оценке степени гидроморфязна почв на пермском карбонатном элювия при выполнении различных видов крупномасштабного картированяя.

5. Диагностика и классификация исследуемых почв по степени заболоченаостя

Исходя из особенностей гидрологии и продуктивности исследованные почвы на пермском карбонатном элювии, увлажненные и заболоченные поверхностными водами, следует дифференцировать на четыре важных в мелиоративном и сельскохозяйственном отношениях группа: I - дериово-карбонатные выщелоченные неоглееяные; 2 - дерново-глееватые; 3 - дерново-глеевые{ 4 - перегнойно-глеевые почвы.

Ряд признаков, выявленных в процессе изучения химических свойств почв я новообразований,позволит не только количественно оценить степень жх гидроморфизма, отнести к той ялж иной «з выделенных групп, но я дает возможность контроля правильности такой оценки и принятого рееения.

Система этжх признаков служит для уточнения я дополнения корфогенетического анализа профяля в полевых условиях и должна использоваться в комплексе с ним (табл.5)*

-а-

Выводы

Изложенное позволяет сделвтъ следующие выводы в отношении выщелоченных неоглеенных и оглеенных почв на пермском карбонат-нон элювии, увлажненных и заболоченных поверхностными водами.

I* Заболачивание почв (в пространстве; сопровождается появлением в профиле морфохроматическвх признаков оглеения, уменьшением мощности и интенсивности окраски иллювиальных-горизонтов, характерный изменением морфологии ваточных и конкреционных новообразований, повышением границы сплошного вскипания от HCl.

Z, В неоглеенных и дерново-глееватых почвах обнаружена екку иуияция ила над границей вскипания в иллювиальных горизонтах, в глеевых почвах иа накапливается в гор. G*. В горизонтах с высоким содержанием илистой фракции отмечена тесная отрицательная корреляционная связь объемной массы с влажностью.

3. Низкая водопроницаемость обогащенных илом иллювиальных и глеевых горизонтов в набухшем состоянии является причиной застоя гравитационной влаги в средней части профиля неоглеенных почв и возникновения верхнего яруса верховодки в оглеенных. Нижний ярус формируется на плотной породе.

4. Условия увлажнения неоглеенных почв относительно благоприятны для большивства с/х культур. Длительный застой влаги на поверхности и в пахотном слое дервово-глеевых и глееватых почв вызывает достоверное снижение урожайности зерновых и картофеля на 50-80^ во влажные годы и полную потерю урожая картофеля в эко тремально влажные. На дерново-глееватых без осушения целесообраз яо равменение только многолетних трав.Осушение дерново-глеевых почв необходимо для всех культур.Сельскохозяйственное исполььова ние перегнойно-гле евых почв без осушения во влажные годы невозможно.

5. С увеличением гидроморфизма в выщелоченной толще почв

эраяевия jit водной и солевой вытяжек, сумма обменных оснований возрастай, а гидролитическая кислотность уменьшается. Эта закономерность связана с распределением по профилю карбонатов, что в свою очередь определяется особенностями водного режима.

. 6. В отличие от кислых почв подзолистого ряда заболачивание в слабощелочной среде рассматриваемых почв приводит к одновременному накоплению железа и марганца в ортютейнах.

7. Для количественной характеристики степени заболоченности почв на пермском карбонатном элювии предложена система методов, включающая определение оптической ллохностиФ. внрофосфатной вытяжки а отношения содержания железо-органических форм по методу Бас-комба в аморфному железу по методу Тамма Vtpj Fio в аккумулятивных горизонтах, критерия Ввертманна в подпахотных горизонтах в сочетании с дополнительными сведениями о наличии ортштейнов > 2 шг.

8. Установлен ряд морфологических и химических признаков, позволяющих отличить реликтовое оглеение, свойственное древним корен выветривания, от современного.

9. Со эколого-гидрологичесхим, химическим, норфогенетическим особенностям выщелоченные почвы на пер(ском карбонатном элювии следует дифференцировать на четыре ваших в генетическом,мелиоре- . тиьном и селвскоховяйственном отношениях вида: дереово-нарбонагные выце юченные неогяеенкые Fbo/R</< 0,3; I> < 0,5,отсутствие ортштейяов > 2мм); дерново-глееватые (ÜfflKr 0,4-0,6jiy%f0,3;I)< 0,5, наличие ортштейяов > 2мм); дерново-глеевые (fy/ft*- 0,6-0,8; А^Ч^О«^; J> -0,5-1,2, наличие ортитейнов >2мм); перегнойно-глеевые (fy/fib>0,8;fVr'«i>0,3; D > 1,2, наличке ортитейнов > 2мм).

По материалам диссертации опубликованы н сданы в печать следующие.работы:

I. Почвы на элювии пермских карбонатных отложений и измене-

вне кг химических свойств' под влиянием заболачиваввн.- Beстанк WIT, cep.I7, почвоведение, 1985, ш 3.

2. Эколого-гждродогиче скио особенности авюморфеых и гкдро-морфвых почв на элювии пермских отложений, их мелиорации и использование С» соавторстве о Ф.Р.ЗаИдельманом) * в печати.

3. Эколого-гидрологическая оценка почв на педоском карбо натном 8лпвяи.- В сб.: Актуальные проблею охрани рационального использования н воспроизводства природных ресурсов (материала конференции), Иинск, 1985.

4. Осумительная мелиорация и эволюция деряово-глеевых карбонатных почв (в соавторстве с Ф.Р.гайдельманом и Д.К.Целииевой). f В сб.: История развития почв СССР в голоцене (материал» конференции), Пумно, 1984

Прсмстройдро ект Ротапринт

л-64506 заказ Л 30 тирах 100 ахз.