Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ГЕНЕЗИС, СОСТАВ И МЕЗОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ГОРИЗОНТОВ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ НА ПОКРОВНЫХ СУГЛИНКАХ (НА ПРИМЕРЕ ЦЕЛИННОЙ И ОКУЛЬТУРЕННОЙ ПОЧВ СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ)

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ГЕНЕЗИС, СОСТАВ И МЕЗОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ГОРИЗОНТОВ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ НА ПОКРОВНЫХ СУГЛИНКАХ (НА ПРИМЕРЕ ЦЕЛИННОЙ И ОКУЛЬТУРЕННОЙ ПОЧВ СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ)"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи Константин Львович ВЫСОЦКИЙ

ГЕНЕЗИС, СОСТАВ И МЕЗОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ГОРИЗОНТОВ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ НА ПОКРОВНЫХ СУГЛИНКАХ

(На примере целинной и окультуренной почв среднетаежной подзоны Архангельской области) Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1979

п-о о с -

/

I

Диссертация выполнена на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева.

Научный руководитель—доктор сельскохозяйственных наук профессор И. С. Кауричев.

Официальные оппоненты: доктор географических наук старший научный сотрудник В, О. Таргульян, кандидат сельскохозяйственных наук старший научный сотрудник А, И. Ляхов.

Ведущее предприятие — Географический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломо-

Защита диссертации состоится 1979 г, в «/с на заседании Специализирован ногс/совет а К Л20.35.01 (06.01,03; 06.01.04) в Московской сельскохозяйственной академии имени-К- А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49. Сектор защиты диссертаций ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБрХСХА.

Автореферат разослан «/с/» . , . 1979 г.

Учеиый секретарь /

Специализированного соа^тэ

доцент /^уС-'Г" Л. А. Дорожкина.

л-¿¿/яг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В решениях XXV съезда КПСС и в постановлении июльского (1978 г.) Пленума ЦК КПСС большое внимание уделяется вопросу о дальнейшем увеличении продуктивности сельскохозяйственных угодий Нечерноземной зоны. Задачи сохранения и повышения эффективного и потенциального плодородия почв в целях неуклонного роста урожайности культур могут быть успешно решены лишь на основе знаний о развитии почвообразовательного процесса и его регулировании в ¡полезную для человека сторону. Несмотря на длительную предысторию изучения почвенного покрова та еж но-лесной зоны, многие черты генезиса суглинистых тгочз с осветленным элювиальным горизонтом остаются недостаточно выясненными и, в ряде случаев, носят спорный характер. Вместе с тем, на фоне противоречивых гипотез о происхождении подзолистого и иллювиального горизонтов, привлекаемые показатели для целей диагностики и классификации почв слишком немногочисленны и зачастую не однозначны в генетическом смысле. Кроме того, традиционный анализ сред-несмешанных растертых почвенных образцов не позволяет исследователям в полной мере вычленить и определить гори-зонтообразующие функции 'Процессов, протекающих в толще профиля макро- и мнкрозоналъно. Изучение локального воздействия разнообразных агентов подзолообразования на материнскую 'породу в значительной степени способствует углублению представлений о генезисе почв и разработке мероприятий по их продуктивному использованию в земледелии.

Цели и задачи исследований. Целью исследований являлось изучение сущности, направленности и масштаба элементарных почвенных процессов, ответственных за дифференциацию горизонтов профиля целинной и окультуренной почв на макро-, мезо- и микроуровне.

В задачу исследований входило следующее:

1. Изучение состава среднесмешанных образцов общей массы горизонтов и расчет баланса веществ в почвах в сравнении с исходной толщей материнской породы.

2. Определение масштаба современной миграции веществ с помощью лизиметрических хроматографнческих колонок.

3. Установление особенностей дифференциации структурных отдельностей текстурных горизонтов профиля по морфологическим признакам и химическому составу.

4. Выделение и анализ внутритрещинного материала почв.

5. Определение величины накопления и изменения химического состава конкреций по профилю почв; установление возможной" взаимосвязи между морфологическим строением локальных зон внутри горизонтов н распределением, диаметром и свойствами новообразований..

Объекты и методы исследований. Объектами для изучения являлись целинная и старопахотная автоморфные подзолистые почвы, сформированные на мощных покровных суглинках (Вычегодская почвенная провинция среднетаежной подзоны Архангельской области). Эти почвы залегают на ровных участках водораздела.

В типичных разрезах почв, в пределах каждого генетического горизонта в качестве мезоструктурных компонентов описывали (визуально и под бннокуляром), а затем прела* рировали.составные части наименьших структурных агрегатов и внутритрещинного материала; Конкреции из почвенных образцов массой 1—2 кг выделяли методом мокрого просеивания на сите с отверстиями 0,25 мм. Хром ато графические л из и-. метрические колонки (И. С. Кауричев, Е. М. Ноздрунова, 1960) с основной АЬОз были установлены под верхними горн-зонтами на двухлетний период (1974—1976 гг.). Все анализы проводили общепринятыми методами с определением Мп на атомко-абсорбционном спектрофотометре. Повторность определений 2--3-кратная.

Научная новизна работы. Исследован характер генетической дифференциации - структурных отдельностей и внутри-трещинной массы подзолистых почв. Проведен расчет баланса веществ при превращении исходного суглинка в почву и: изучены особенности современной миграции химических элементов. Предложены количественные показатели для характеристики степени трансформации форм Ре, а также для оценки потенциальной способности к миграции минеральных частиц в суспензиях. Впервые рассмотрены закономерности распределения питательных элементов по мезоструктурным компонентам текстурной части профиля и выявлены особенности распределения и химического состава ортштейнов по макро-зона-м горизонтов. Сделан вывод о нецелесообразности сравнения состава фракций новообразований, выделенных из среднесмешанных' образцов почвы.

Практическая ценность. Полученный экспериментальный материал утлуб л я етпр е д ста в л ей и я о механизме и стадийно-

сти формирования генетического профиля целинной и пахотной подзолистых почв. Предложена формула для определения запасов гумуса (веществ) в расчете на равную массу горизонтов сравниваемых почв. Количественная оценка потенциальной способности твердых частиц к 'передвижению увеличивает вероятность прогноза возможных направлений развития процессов лессиважа и партлювации в современном профиле. Полученные выводы о закономерностях распреде-ния--питательных элементов на мезоуровне, а также данные об особенностях формирования ортштейнов позволяют более обоснованно совершенствовать приемы агротехнического, агрохимического и мелиоративного регулирования почвенного плодородия.

Апробация работы. ¿Материалы диссертации доложены н обсуждены:

1) на конференции молодых ученых ТСХА в 1977 г.;

2) декабрьской научной конференции ТСХА в 1978 г.

Публикация. По результатам исследований опубликовано

5 статей общим объемом 3,1 печатных листа.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов, списка используемой литературы (418 наименований, в том числе 89 на иностранных языках) и приложений. Работа изложена на 167 страницах машинописного

текста, имеет 9 глав и включает 40 таблиц и 28 рисунков..

t

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ Морфологические особенности строения почв

Полевой морфологический анализ показал, что профили рассматриваемых почв-четко дифференцированы по окраске, строению, механическому составу и структуре на элювиальные и иллювиальные горизонты. Если в горизонтах А2, А2В1 встречаются преимущественно листовато-пластинчатые пе-ды (структурные отдельности), то при переходе к иллювиальным горизонтам В1А2—В2 структурная организация усложняется: наименьшие ореховатые педы слагают вторичные плитчатые агрегаты, которые, в свою очередь, входят в состав более крупных призматических отдельностей. Идентичность степени окатанности, состава и размера зерен скелета в профиле поте свидетельствует о генетической однородности исходного покровного суглинка.

Типичными заполнителями трещин элювиальной части профиля являются осветленный супесчаный материал и гумусо-во-Fe-Mn корочки. Несколько ниже, внутри трещинных разломов и в межпедных промежутках, появляются скопления ток-

копыл еватых, илистых частый,, которые прослеживают^ ¿о глубины 2,5 м. Глинистые пленкл-кутаны зачастую имеют кремнеземистую присыпку (скелстану). Толщина кутан и среднем составляет 1—2 мм, а на развилках крупных трещин их мощность может превышать 10 мм. В'рассматриваемых почвах встречаются 3 вида Мп—Ие новообразований. Шарообразные ортштейны преимущественно накапливаются в верхних горизонтах. Вниз по ¡профилю величина и количество конкреций резко снижаются, а их окраска' изменяется от желто-бурой до черно-коричневой. С глубины 160—170 см в почве под лесом также появляются тонкие охристые железистые трубочки, а в глсевом горизонте породы (с 230 см) ои* наружнваются крупные бобовнны — округлые новообразования (с1<4 см) с концентрическими слоями балсво-охристого и темно-коричневого цвета.

Состав и свойства общей массы горизонтов

Изучаемые почвы относятся к легкосуглинистым разновидностям с преобладанием в их составе крупнопылевэтэй к мелкопссчаной фракций. Существующая дифференциация почвенной толщи связана, главным образом, с перераспределением илистых частиц, количество которых в подзолистых горизонтах в 2,5—3 раза меньше, чем в иллювиальной части профиля (табл. 1). Почвы характеризуются относительно высокой активной и обменной кислотностью. По сравнению с подзол петым горизонтом целинной почвы пахотный слой разр. 5 отличается меньшей кислотностью и Солее высокой насыщенностью основаниями. Содержание гумуса в минеральных горизонтах почв не превышает 2%. Наблюдается незначительное иллювиальное накопление органического вещества на глубине 45—55 см. Доля негндролизуемого остатка гумусовых веществ вниз по профилю постепенно возрастает. В составе гумуса преобладают фульвокислоты. Приведенные показатели исследуемых почв, как показывает сопоставление их с литературными данными, являются достаточно характерными для почв среднетаежной подзоны Европейской части СССР (А. Л. Завалишин, 1973; И. В. Забоева, 1972; В. В. Тюлин, 1976) и свидетельствуют об интенсивном проявлении подзолообразования на покровных суглинках.

Для опенки баланса веществ в процессе формирования почвенного профиля было проведено сопоставление фактических величин запасов в почве с первоначальными запасами тех же веществ в исходной материнской породе.

Морфологические и аналитические исследования, а также характеристика глинистых минералов илистой фракции свидетельствуют о достаточной исходной однородности покров-4

Таблица I

Содержание ила, глины, физико-химические свойства н харашсристика гумуса подзолистых почв

Горизонт « Глубина, см Ил <0,001 мм. %' Глина <0.01 им, % рИ Гидролитическая кислотность Сумма поглощенных оснований Я а? и 2 А «У* ?* О ** Й £ я ¿¡а*** к 1- « я С г. к. ж О 6 а и 3 з 2 п О

Н/) КС1

% к С общ.

м-экв. па 100 г

• Раз р. 1. Целинная почва

АЭА1 4-6 19.6 33.1 4Л 18,9 7,6 28,7 5,03 15,3 19,0 0.81 05,7

А2, 6-17 9,1 26.7 4.7 4,0 7,8 1* 18,8 155 213 3(,2 0,64 41.0

А2( 17-й) 9/6 21,0 5,4 4,2 6,5 2.4 27,0 1^6 7.5 39,8 0,19 52,7

А2В1 30—42 Ш 26,4 5.4 4Х) 8.0 55 41,2 0,97 10,1 39.4 0,2 ( Ь05

В1А2 . 42-52 22,9 295 5,2 33 8,9 7,4 45.4 1,10 7,0 зи 0.22 58.1

В1| 52—70 213 325 5.2 3.8 6,4 ПЛ 63.0 0,8-3 С,4 31,0 0,20 62,6

ш, 70—£0 29.0 37,3 5,8 4/1 4,3 14.6 77,2 0.М — — — —1

В2 • 60-Ш 26,4 3(,7 5.9 4.0 3,6 16,6 82.2 0,43 — — — —1

вз 150—1С0 21Л • 06.2 7,0 4.4 13 17,8 933 — — _ —

ВС 200—210 23,2 ЗОЙ 75 5,4 1,1 19,0 9(5

й 250-200 23,7 32.0 8,9 7,2 ал

Ра }р. 5. С культурен пая почва

Ащ* 0-30 10.8 225 5,1 42 5.9 - 5,8 49,6 153 15,9 37,0 0,43 47,1

А2 3&-42 13.2 23.6 5.0 4,0 5,4 4.4 41,9 1,40 21,3 33.2 051 455

А2В1 193 26,7 4.8 3.9 7.3 6,4 46,7 1,17 Н.1 37,4 0,30 515

В1А2 48-51 23,1 31,9 4,9 35 8,0 9.0 52.9 1,26 05 39.2 0.21 635

В1 5 (-90 29.4 Ш 5.5 7.6 12,4 £.2,0 0,95 4,0 18,7 ол 77,3

В2 90-130 31,8 42.1 5.9 4,0 4,9 17,8 78,4 0,41 _ _ — —

ВЗ 100—100 42.8 5,9 4.0 3.5 19,2 81.6 — _ _ — —>

ВС 205—215 30,1 42,0 6,1 4.0 3,2 195 &л0 __ —* — —.

С 250-260 31/) 43,9 6,3 4,2 3,0 20,8 87,4

По схеме Тюрина в модификации Пономаревой, Плотникова, 1008 г.

ных суглинков, нто послужило оснозанием для проведения балансовых расчетов. В качество ми нерала-«свидетеля» использовали гранулометрические фракции >0,01 мм, так как их .миграция не выходит за рамки почвенного профиля, а процессы 'дробления песчано-пылеватых частиц приводят только к занижению расчетных показателей выноса веществ из породи (В. О. Таргульян с сотр., 197-1). Балансовые расчеты показали, что наблюдаемый почвенный лрофиль мощностью 230 см сформировался из 256— 262 см толщи однородного суглинка. В процессе подзолообразования теряется около -170—590 кг/мй вещества породы, или 12—14% от ее исходной массы. Из почв по отношению к породе выносятся тонкодисперсны г фракции, соединения 51,- А1, Ре, Са, Мд. Пересчет общих потерь элементов в % к их содержанию в исходной породе дзет иную последовательность выноса. Интенсивнее всех выносятся Са, Мд,. затем следуют Ре. Л1, 11а основе сопоставления запасов различных форм Ре в почвах и расчетных толщах почсообразующей породы удалось установить, что при одном и том же уровне выноса валового Ре в обеих почвах (около 22% от запаса: в породе) имеются различия но миграции свободного (дитио-нит-цитратного) Ре. Если в целинной почве происходит накопление аморфного и окристаллизоваиного несиликатного Ре, то пахотная, наоборот, обедняется этими формами. Причем в пахотной почве потерн свободного Ре превышают общее количество Ре, которое могло освободиться из силикатных форм.

Для количественной характеристики различий в поведении Ре в профиле почв введем следующие показатели: 1) Индекс миграции Ре (I ж), или отношение общих потерь Ре из почвы к величине освобожденного из силикатов Ре. Индекс миграции для целинной и пахотной почв составляет соответственно 0,84 и 1,45. Следовательно, величина I ш>1 свидетельствует о преобладании расхода свободного Ре над его поступлением из силикатных форм. 2) Генеральный показатель выноса ^е (Кш), или отношение обших фактических потерь Ре к теоретически возможной величине потерь Ре, выраженное в ,%. Теоретически возможная величина потерь' складывается из поступлений за счет выветривания силикатного Ре и исходного запаса свободного Ре п яочвообразукнцей породе. Величина показателя Кт для разр. 1 составит 47%, для разр. 5 — 45%. Таким образом, полученные величины близки для рассматриваемых почв. Возможно, что данный показатель отражает более общую закономерность поведения Ре при почвообразовании,

Результаты изучения современной миграции веществ-с помощью хроматографических колонок показали (см* рис.), что наибольшее количество органического углерода в целии-6

СОРБЦйЯ ТГЛЕНИД И НЕЙЛОНЕ! »ШЧЕСКИХ ЭЛЕШПС8 хрсмлтогй^вяесюш колошами

в хоягзоеш 1шзаадлых гочв

( я среднем за год 19?4 - 1976 )

- В аелшшой веяв« С Газ р. I ) ■—В «сухьтуренноЯ вотве ( Лзр.^5 )

ной почве выносится из лесной подстилки (6,7 г/мг за год), а наименьшее—из подзолистого горизонта (0,7 г/мг)» Передвижение Ие по профилю во многом напоминает характер миграции оргзнического С. Что касается поведения Мп, то его наибольшая сорбция отмечается в колонках под разлагающейся подстилкой АО и горизонтом В2. Миграция Са осуществляется гораздо энергичнее, чем Мп; Ре, М^, причем вынос Са, Мр. увеличивается с тлубиной. В окультуренной почве водорастворимый гумус выносится в большей мере из пахотного и переходного А2В1 горизонтов. Повышенное количество мигрирующих соединений в обеих почвах задерживается подзолистыми и иллювиальными горизонтами В1Л2.

Состав п свойства мезоструктурных компонентов

генетических горизонтов почв » *

Результаты механического анализа свидетельствуют о значительной дифференциации почвенной массы не только по горизонтам профиля, но даже по элементам строения ледов (табл. 2).

Так, внугриледная масса (ВПМ) А2В1 отличается от поверхностных слоев ледов того же горизонта повышенным накоплением физической глины «0,01 мм) и особенно частиц средней пыли (0,01—0,005 мм). Крупнопылеватый состав скелетаны с верхней стороны педов с незначительным присутствием ила свидетельствует о том, что оподзоливающее влияние в первую очередь испытывают периферические части структурных отдельностей, а элювиирование ВПЛ1 проявляется в меньшей степени. В горизонте ВI верхние грани ледов несколько обеднены илом и обогащены, песчаным материалом. Относительное накопление песчаных, фракций на верхней стороне педов может происходить как в результате элю-виировання почвенной массы, так и в результате суспензион- , ного привноса песчано-пылеватых частиц из верхннх горизонтов А2-А2ВТ. Суспензионный перенос в эту часть профиля грубодисперсных частиц наглядно .подтверждается составом осветленного материала, препарированного из трещин горизонта В1, Осветленная внутри трещин на я (ВТ) скелетана заметно обогащена крупнопылеватой фракцией и почти в 2 раза содержит меньше ила, чем Ре—Мп пленки и вмещающая их толша суглинка. В иллювиальном горизонте В2 кутаны с верхних, нижних и боковых сторон педов по сравнению с ВПМ накапливают в своем составе преимущественно илистую фракцию. Наличие на стенках трещин глинистых натеков с высоким содержанием илистых частиц (61,5%) также свидетельствует о «признаках поступления' тонкодисперсного материала из вышележащей части профиля.

Особенности общего элюзиально-нллюзиальиого распре-

Величина отношения оксалатнорастворичого Ре к содержанию отдельных гранулометрических фракций как показатель оценки потенциальной способности к миграции (ПСМ) минеральных частиц

в суспензиях (разр. 1, целинная почва)

. о Содержанке

Аракций

>азмер 3 о

Гори- Глубина, Вид образна „О V частиц (мм) о Ч о

зонт см . Л

5 к о 7* х % о о. о (5 О

, >> V Л £ £1 1-

Л2В.1 35—40 Верх педоа 540 9,0 70,7 56,7 7.1

> » ВПМ 600 12,9 71,8 46.5 8,4

> Низ пс до а 730 11,0 76.4 6б,4 9,6

» > ВТ Светло-бурая

масса 2270 16.3 502 139,1 40.4

В1Л2 46—51 вам 400 16.6 60,4 20.6 7,1

» Низ ледов 690 23.1 64,4 30,0 10.8

В1 63—73 Верк педов 610 22.7 63.9 27.0 9.6

» ВПМ 510 23.7 60,9 19,7 8,4

» » Ни5 ледов 050 23.8 62,7 20.2 10,4

> » ВТ Скелета на ЭМ 12,5 77,2 23.7 3.8

» > ВТ Осветленная

масса 320 17.5 69/) 18,5 4,7

» » ВТ Ре—Мп кутана ИЗО 53,8 62.7 47,4 18,0

В2 ПО—120 Верх педов 300 £6.2 СОД 14,9 6,4

»■ вам 430 22.3 63.1 19,3 6.8

Боковые грани педов £00 27Л 64,7 18.0 7,7

» Низ педов 450 23,9 63.8 17,3 7,0

» ВТ Глинистые

натеки 840 61,5 25.5 13.6 32.8

деления веществ в почве находят свое отражение и в валовом химическом составе мезоструктурных компонентов.

Верхняя грань педов в горизонтах А231-В1Л2-В1 заметно обеднена всеми элементами, за исключением ЭЮг и общего гумуса. Для нижней поверхности этих педов характерно повышенное содержание органического вещества, Ие и Мл не только по отношению к верхней стороне, но и в сравнении с ВПМ. Наблюдаемая аккумуляция Ре и Мп, по-видимому, объясняется приуроченностью ортштейнов к нижней поверхности агрегатов. В отличие от вышележащей толщи профиля, в горизонте В2 кутана с верхней стороны педов достаточно сравнима с ВПМ, однако нижние их грани по-прежнему обогащены Ие. Наиболее характерными чертами глинистых натеков, заполняющих поры и трещины, являются накопление органического вещества (0,8%), низкое содержание кремпе-

зсма (65%) « весьма высокое количество ЯгОз (>28%), Повышенная гумусированность поверхностей педов н ВТМ во всех горизонтах свидетельствует о первоначальном распространении гумУса в почве по межпедным промежуткам и разломам. Определение подвижных соединений по Тамму показало, что возрастание количества оксалатнор а створи мых 5102 и ЛЬОэ в образцах ВПЛ1 происходит вплоть до горизонта В2 и, в целом, наблюдается элювиально-иллювиальное их распределение. Наибольшее содержание подвижного Ре, напротив, отмечается в элювиальной толще. Прогрессирующее оиодзоливаиие верхней части структурных отдельностей приводит к обеднению минеральных зерен аморфными гидро-окнслами Ре, Мп и обусловливает появление белесых кремне-неземисгых «присыпок». Глинистые натеки из пор и трещин в профиле почв наиболее резко отличаются по концентрации несиликатных окислов от вмещающей их массы горизонтов. Если в горизонте В2 глинистые пленки обеднены лишь окислами Мп (по относительным показателям растворимости), то в горизонтах ВЗ, ВС они значительно уступают ВПМ по накоплению в них МпО, Рег03 и п целом К203. Причем контраст между глинистыми кутанами и ВПМ горизонтов по степени экстр атируемости Нг03 с глубиной возрастает. Это свидетельствует о том, что на большее расстояние ог дневной поверхности проникают тонкодисперсные частшш с относительно низким содержанием оксалатнорастворимых Те и Мп. Как известно, окислы ре, Л1, Мп в кислых почвах имеют положительный электростатический заряд, в то время как частицы глины и ила заряжены в основном отрицательно (С. Маттсон, 1933; Н. П. Ремезов,.1957, Н. И. Горбуноз, 1907). Следовательно, в отрицательно заряженной фазе почвы суспензионная миграция частиц, обедненных ИгОз, должна осуществляться более свободно, чем мелкозема, обогащенного аморфными гпдроокислами. Удаление цементирующих «одежд» гидроокислов с поверхности песчаных и пылеватых зерен также способствует механическому передвижению последних в глубь профиля под'действием сил гравитации. В этой связи мы посчитали возможным для оценки потенциальной способности твердых частиц к перемещению использовать отношение общего количества аморфного Ре по Тамму к содержанию тех или иных гранулометрических фракций! В нашем примере увеличение доли гидроокислов Ре как в составе илистой, тзк и песчано-пылеватых фракций ведет к условному понижению степени миграционной активности частиц. Анализ искомых отношений в составе компонентов элювиального горизонта Л2В1 показывает ¡(табл. 2), что ял верхней и нижней граней'ледов должен обладать .меньшей потенциальной способностью к миграции (П-СМ), чем илистая фракция ВПМ.

Что же касается частиц физического песка, то их цементация FeiOj заметно падает в составе скелетаиы и несколько лозышается в материале с шгжисй поверхности ледов. Таким образом, при дальнейшем развитии почвообразования наряду с тонкодисперсными фракциями из периферических участков -будет вымываться ил из более глубоких слоев ВПМ. Вместе с тем зерна кварца скелетаиы, лишенные Rj03, имеют возможность активнее передвигаться с током растворов или при высыхании стенок трещин осыпаться в глубь профиля. В иллювиальном горизонте В2 илистая фракция кутан с поверхностей ледов характеризуется более высокой ПСМ, чем ил ВПМ. Следовательно, натечные пленки в горизонте В2, в отличие от кутай горизонтов Л2В1-В1, для которых отмечается обратная закономерность, сохраняют активную форму и в первую очередь подвергнутся перемещению в благоприятных условиях. Здесь мы встречаемся с немаловажными" качественными различиями природы генетических горизонтов. Дальнейшее исследование форм Fe позволило установить, что проявление элювиально-глеевого выноса соединений, протекающего наиболее активно по крупным разломам с последующим распространением процесса в межагрегатные промежутки к тонкие поры, приводит к обеднению мезост-руктурных компонентов аморфным Fc и к увеличению доли его окристаллизованиых форм, Глссвос элювинрованне аморфного Fe на фоне промывного водного режима повышает вероятность суспензионной миграции ила и песчано-пыле-ватых фракций.

Неоднородность строения и химического состава мсзост-руктурных компонентов обусловливает их различную обеспеченность питательными элементами. Преобладающий по объему и массе внутри лед ный материал искажает фактическую доступность элементов в горизонте, поскольку глинистые и Fe—Мп кутаны на поверхностях педов способны ограничивать поступление питательных веществ в растения из внутренних частей агрегатов. Подобный вывод находит свое подтверждение в работах зарубежных исследователей (Buol, Hole, 1959; Soileau ct at., 19G4; Khatifa et a!., 1969)* которые показали, что в текстурных горизонтах профиля корни растений, распространяясь преимущественно по трещинам и граням структурных отдельностей, значительно слабее усваивают питательные элементы из ВПМ. Для выявления зависимостей между содержанием основных почвообразующих элементов и уровнем накопления фосфора, калия были рассчитаны коэффициенты корреляции для прямолинейного типа связи (тзбл. 3).

. В целинной почве обнаружена обратная корреляционная зависимость между подвижными фосфатами по Кирсанову и

Ю

Коэффициенты корреляции между фосфором, калием и некоторыми химическими элементами мезоструктуркых компонентов профиля подзолистых почв -

Сравниваемые показатели

Целинная почва, раз р. 1

Окультуренная почва, разр. 5

PiOs в 0г2 и, HCL—Ra03 по Тзмму .

То же — Л1203 .......

То же — FeiOj......

То же — МпО........

То же — RtOj валовые ......

PüOi валовая —RiOj валовые ....

То же — AIjOä........

То же — FejOj.....

То же — МпО........

KiO в 0,2 и. HCl вытяжке — содержание <0,001 мм........

-0,61 —0,43 -0.67 —0.60 —0,0* +0,42 +ОЛО +0-39 -0,36

+0,26 +о,1 а +&32 +0,00 +0.40 +0.*>7 +0.96 +0,93 +0.16

1?аОз по Тамму, в большей мере выраженная для несиликатного ИегОз и слзбее—для МпО. Между валовыми запасами А1203, Рег03 и уровнем накопления общего Р наблюдается положительная корреляция. Следовательно, поглощение почвой фосфат-ионов происходит преимущественно при участии соединений Ре и Л1, в то время как окислы Мп, по-видимому, не способствуют фиксации этого элемента. Наиболее тесная положительная зависимость отмечается между содержанием ила и подвижным калием. Значения коэффициентов корреляции для окультуренной почвы только положительные. Если прямая связь между подвижными.Р2О5 и ИаОз достаточно слабая, то между валовыми запасами фосфора и 1?гОз она становится настолько тесной, что можно говорить о наличии между ними функциональной зависимости. Тз~ким образом, в профиле пахотной почвы переход части валовых запасов ИгОз в подвижные формы может сопровождаться высвобождением фосфатов.

Распределение к химический состав Мп—Ре новообразований

Максимальное количество ортштейнов (до 9% от массы среднеемешанного обрсзца) приходится на нижнюю часть подзолистого горизонта на глубине 17—30 см (табл. 4). Содержание гумуса, Ре в конкрециях с глубиной уменьшается,

Содержание к химические состав новообразован и А в среднес мешанных образцах целинной почвы (% на прокаленную на»еску)

Содер- Валовые

о з п. г П X Я! О £ 1 Ь« и Внд конкреций жание, % на сухую лочву Фракция, км Гулус по Тюря ну, % А1гО ГегО» СаО м«о МпО с Ре: Мп ё, (ПоТам; 1 мУ ь 1

А2, 5—17 Орт. ■8,33 >3 2.70 «5в 10.01 14,97 1,13 0.93 0,76 ¡7,5 18.2

А2|, 0-17. > — 055-1 2,72 67,40 12,41 13,01 2,80 1,10 0,05 17,8 19,5

А2) 17-30 » 8,80 >3 из 73,49 0.99 9,06 2У> 1,07 0,80 10,7 7,9

А2з 17—30 » — 055-1 1.38 70,54 11,53 9,12 259 1,63 0,95 8/5 95

А2В1 30—42 > 5,00 >3 0,52 тз.е: 9,08 0,93 253 1.58 о,м 6,5 2,9

А2С1 50—42 — 055—1 0,03 72,30 12<33 0,79 1у$& 2.10 1,28 4,7 3,6

В1А2 42-52 » 1.39 055-1 . 0,43 70,07 12.01 8,25 1,30 3,37 2,43 3,0 25

Шь 52-70 » 0,01 055-1 0,17 69,25 11,13 8,30 257 3,55 з.со 2,0 1,4

В12. 70—86 0,28 0,25-1 0,05 ¿5,82 12,34 7,81 3,88 2,48 4,49 1,6 0,9

вз 1С0—170 Ог — >5 0,05 70,99 10,82 11,15 2,60 1,91 0,52 19,3 6,4

в 200—300 Бп _ >10 0.44 72,03 10,87 9,08 4,37 из 0,34 23,7 8,0

о 290-300 Бс 1,43 >10 0,39 05,18 7,80 17,49 2,90 1,52 1,13 13,7 М

Примечание. Орт—орштеймы, От — охристые цевняа бобов и н.

трубочка. Бп

— палево-олристая масса боСовня, Бс —

серд-

а количество марганца резко возрастает. Если коэффициент концентрации Ре в новообразованиях горизонта А2 равняется 4—5, то к горизонту В1 он постепенно снижается до 1,7—1,8, в то время как коэффициент концентрации Мп возрастает соответственно от 6—8 до 50. Сужение величины отношения Ре: Мп от верхних горизонтов к иллювиальным свидетельствует о возрастании аэробиозиса по профилю яочв. Анализ округлых бобовии «показал, что в их сердцевине накапливается в 2 раза больше Ре н е 4 раза больше Мп, чем в периферическом слое. По своему составу они напоминают ортштейиы элювиальной, а не иллювиальной толши.

Послойное изучение почвенной призмы с площадью поперечного сечсния 2X1 м позволило выявить существование внутри генетических горизонтов локальных участков-макро-зон (г), резко отличающихся друг от друга тю морфологическим признакам, причем максимальное количество макрозон приурочено к верхним горизонтам. Из данных табл. 5 следует, что в подзолистом горизонте разр. 1 наиболее насыщены ортштейнами макрозоны железисто-гумусовой пропитки (г 4) и интенсивной гумусовой 'пропитки вблизи трещин (г 5), а наименее — осветленная зона (г 1). Интересно отметить, что небольшой осветленный участок горизонта А2В1 (г 1) содержит втрое больше новообразований, чем белесая зона (г 1) горизонта А2. Количество валового Ре в конкрециях горизонта А2 меняется по макрозонам от 9 до 16%, а Мп — от 0,7 до 1,4%. Наибольшие различия соотношений Ре: Мп $ ортштейнах, отражающие изменения гидрологического режима (Ф. Р. Зайдельман, А. К. Оглгзнев, 1968, 1971), характерны для макрозон горизонта А2В1. Таким образом, валовое содержание окислов в конкрециях, как и количестоэ их подвижных форм, определяется пространственной неоднородностью окислительно-восстановительного режима в пределах генетического горизонта. При использовании средне-смешанного образца почвы трудно относить расхождения в химическом составе крупной и мелкой фракций ортштейноа за счет изменения их диаметра. Возможно, именно этим вызваны затруднения, с которыми встречаются исследователи при интерпретации различий между фракциями новообразований. "

Сравнительный анализ целинной и старопахотной почв указывает на существование между ними различий по степени проявления элементов общего макропроцссса подзолообразования. Если элювиалыю-глеевый процесс в профиле лесной почвы проявляется в большей мере, то улучшение дренажного состояния освоенного участка, повышенная трешинова-тость профиля и механическая обработка почвы способствуют усилению выноса песка, пыли и ила в суспензиях.

Содержание и химический состав орштеАноа в макрозонах горизонтов целинной почвы (фракция 1—2 мм, % на прокаленную навеску)

Горизонт, глубина, см Макрозона U) Содержание, на cyiyto почву Гумус по Тюрину, % Валовые Fe :Mn По Таи* му

SiOi AljO» FeA CaO MgO MnO Fe :Mn

А2. 18 1 2jG6 9,41 1638 1,23 1,05 0,73 19,9 18,7

2 6,5 1,37 70,31 11,09 932 1.C4 1,23 134 C3 53

3 7,6 251 CS,71 11,00 ICyJS 13Э 0,76 038 16,5 15,8 •

4 .11,9 2,25 C6.61 11Д» 1435 1,59 0.85 138 9,6 8,9

5 93 1,43 70,20 12,95 9.22 1.7C 0,89 0,90 9,1 7.1

А2В1, 35 1 12,3 " U7 70^0 11,58 10.79 1,47 035 1,23 7,5 6,0

2 6,4 • 137 72,10 11,54 7.92 1,47 1,25 130 •4,4 3,0

Э 53 0,91 71,88 12,17 7,99 1,&5 134 >133 43 3,0

4 7.0 Ml 71,82 12,48 9,17 1,48 0.81 0,91 93 7,9

5 12,8 1,08 72,68 11,21 8,10 1,49 . 1,25 138 5,2 3.9

В окультуренном аналоге резко снижается ожслезнсиие стенок крупных трещин, значительно падает общая насыщенность ортштейнами. В результате ослабления переувлажнения глубинных горизонтов в них не -происходит накопления железистых трубочек и бобовнн, а оглеенню подвергается ■ лишь незначительная часть -почвенной массы вдоль тонких пор и трещин.

Ежегодная обработка: почвы на фоне внесения органических, минеральных удобрений, а также разложения пожнивных остатков культурных растений заметно уменьшают объемную массу исходных подзолистых горизонтов, увеличивают их общую порозность, снижают активную и обменную кислотность, повышают степень насыщенности основаниями, способствуют накоплению запасов гумуса и доступных питательных элементов. Вместе с тем, несмотря на имеющиеся: различия между целинной и пахотной почвами, обе почвы характеризуются одинаковым сочетанием признаков дифференциации компонентов почвенной массы по подзолистому типу.

Следовательно, 'длительное сельскохозяйственное использование почв в данном регионе не изменяет общей направленности лодзолообразовательных процессов и позволяет трактовать пахотные почвы как окультуренные аналоги целинных подзолистых почв.

Выводы

1. Характер генетической, дифференциации« структурных отдельностей и внутритрешинной массы горизонтов опреде* деляется общим; макропрощессом подзолообразования и слабо изменяется при сельскохозяйственном освоении целинных угодий.

2. Формирование 230 см современного профиля подзолистых почв сопровождалось потерей 12—14% исходной массы покровного суглинка и уменьшением его мощности на 20—36 см.

. По интенсивности выноса из материнской породы элементы располагаются, в ряду: Са>Мд>Ре>А1>3[.

3. На современном этапе почвообразования наибольшее количество органического углерода, соединений Ре, Мп, выносимых с растворами из верхних органогенных слоев почв (АО, Авм ), задерживается подзолистыми и в меньшей степени иллювиальными горизонтами. Размеры миграции Са в несколько раз превосходят величину потерь Mg.ii. других оснований, причем передвижение Са и Мд.возрастает с глубиной.

4. В олодзоленных горизонтах профиля элювннрованию подвергаются преимущественно периферические части структурных отдельностей н в первую очередь верхняя сторона

ледов. Процесс элюзнироваиня сопровождается относитель-иы.м накоплением фракций физического песка, окрнсталли-зованных форм Ре и Мп и приводит к обеднению верхних граней педов валовыми и "подвижными соединениями Ре, А1. Мп, Р.

5. В иллювиальной толще профиля тонкоднсперсный материал со стенок трещин и поверхностей структурных отдель-ностей, в отличие от внутрипедной массы вмещающих горизонтов, обогзщен илистой фракцией, гумусом, валовыми ИгОз, Са, М^, К, Р, но имеет меньшую относительную подвижность Ёе, Мп, Р.

6. Элювиально-глеевый процесс, проявляющийся макро- и микролокально в подзолистых почвах, приводит не только к усилению хемогенного разрушения породообразующих минералов, но и создает необходимые предпосылкн"для активного протекания лессиважа н в целом партлювацнн. С другой стороны,' сегрегация слабоокристаллированных вторичных окислов Ре и Мп снижает интенсивность выноса минеральных частиц в суспензиях, * *

7. В мезоструктурных компонентах целинной почвы обнаружена обратная корреляционная связь между содержанием подвижной Р3О5 и оксалатнорастворнмых ЯаОз. В почве на пашне этого не наблюдается, однако, между их валовыми формами прослеживается тесная прямая зависимость. Рас-прсдление КгО тесно взаимосвязано с содержанием илистой фракции.

3. Конкреции элювиальной, иллювиальной и глубинной частей профиля, а также макрозон генетических горизонтов существенно различаются по общему их содержанию, распределению фракций и химическому составу. Состав и свойства конкреций не определяются их размером, а находятся в зависимости от локальных условий процессов сегрегации гидроокислов ре и Мп.

9. В обогащенных конкрециями подзолистом (разр. 1) и пахотном (разр, 5) горизонтах отмечается и наибольший коэффициент концентрации Ре в ортштейнах (К=5), в то же время для обедненных новообразованиями иллювиальных горизонтов почв характерна очень высокая степень сегрегации Мп (К*=50) и узкое соотношение Ре: Мп валовых и оксалатно-рзстворимых форм. Ожелезненные стяжения в виде трубочек и бобовин из нижележащих оглеенных горизонтов по химическому составу приближаются к ортштейнам элювиальной, а не иллювиальной толщи.

10. Наибольшее количество макрозон с повышенной контрастностью по цвету и усложненной конфигурацией приурочено к верхним горизонтам почв. Если максимальный размах колебаний валового содержания РегОз в ортштейнах наблю-

дастся в макрозонах подзолистого горизонта Л2, то наибольшие различия соотношений Ие : Мп характерны для макрозон горизонта Л2В1> свидетельствующие о резких изменениях гидрологического режима внутри переходного слоя незначительной мощности.

П. Химический состав генетических горизонтов и содержание в почве фосфора и калия зависят от количественного сочетания резко различных по своим свойствам и происхождению компонентов структурных агрегатов и внутритрещин-ного материала.

Рекомендации производству

Результаты исследований рекомендуется использовать для диагностики подзолистых почв при крупномасштабном картировании, а также в преподавании курса почвоведеният в вузах по теме генезиса и классификации почв.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Сравнительная аналитическая характеристика целинных и пахотных подзолистых почв на покровных суглинках Архангельской области. Сборник научных трудов (Доклады ТСХЛ), вып. 233, 1977.

2. ■ Особенности распределения Мп—Ре новообразований в связи с локальной неоднородностью горизонтов подзолистых почв. Известия ТСХА, вып. 4, 1977 (в соавторстве с Л. Д. Кашанским).

3. Особенности химического состава Мп—Ре новообразований в связи с локальной неоднородностью горизонтов подзолистых -почв. Известия ТСХА, вып. 5, 1977 (в соавторстве с А. Д. Кашанским).

4. К оценке баланса "веществ в профиле подзолистых почз Архангельской области. Доклады ТСХЛ, вып. 243, 1978.

• 5, Распределение фосфора и калия на мезоморфологиче-ском уровне в профиле подзолистых почв на покровных суглинках. Известия ТСХА, вып. 4, 1979 (а соавторстве с А. Д. Кашанским).

Объем 1'Л п, л.

Заказ (442.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академик им. К. Л. Тимирязева 127550. Москва И-550, Тимирязевская ул., 44