Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗУЧЕНИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НА ОСНОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ИЗУЧЕНИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НА ОСНОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ"

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции « ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М.В.Ломоносова

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

Строчков Алексей Яковлевич

УДК 631.43

ИЗУЧЕНИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НА ОСНОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ

Специальность 06.Ш.03 -почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -1984

\

^е/л ^ -

Работа выполнена на кафедре фяэикм и малнорацвк почв факультета Почвоведентя Московского государственного унжверокпта амввк М.В.Ломоносова

Научный руковсдателъ:

Офщвалыше оппонента:

Ведущее учреждение:

состоится

-21:

доктор внохопгееояях наук старше ваучннй сотрудник 1.0.1

доктор бмолопгоесккх наук профессор Н.Б.ШНШН

¿■олотевяос наук шучшй сотрудник П.М.СШЯИШСВ

йнстиут почвоввдвяжя ■ фотосжнтеад АН СССР -

1985 г. в /¿'час

ша заседают спвцжаджажромшного совет« K053.05.I6; 107 М^В.Лошдаосова; 119899, ГСП, Косое, Лешшскже горн факультет Вочвоведенжя, УченнС Совет.

С дассертациевмсшно овнакомпьоя в бнбдмотеке тета Почвоведенмя МГУ.

Автореферат рввосдан " /у>л 1965 г.

секретарь

И.П.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Неоднородность почвы ставит перед исследователями задачи особого характера, требуицие при объяснении любого полученного экспериментального результата в при вндаихении любой гшотезн о пространственной организации почвы учитывать вероятностный характер наблюдений. Для того, чтобы конкретное полученное наблвдение о полним правом отнести к изучаемой части почвы» а не к одаому лишь малому объему» соответствующему проанализированному образцу, необходимо располагать подробными сведениями о пространственное неодиородности почвы. Методологически наиболее корректная постановка задачи - установление закона распределения для каждого почвенного свойства, используемого в исследовании, однако масштаб этой задачи таков, что затраты ва решение конкретны! проблем непомерно возрастут. Чтобы в некоторой степени смягчить противоречие мехду строгостью решения и ростом затрат ва исследовательские работе, можно оценить пр остр&яственную неоднородность почвы с помощью экспрессных полевых приборных методов, одним из которых является измерение электрического сопротивления почвы. Результаты применения этого метода моино использовать такие дхя сравнения исследуемых почв между собой, установления их сходства или различия. Указанный жрут возможностей метода олектрического сопротивления полностью укладывается в проблематику актуальных 8а-дач современного почвоведения, связанных о *та^»^мидцд■ почв,. выделением почвенного шщтидуума, влементаряого почвенного ареала.

Сель .работа. Обосновать применимость олектрического сопротивления для изучения еэоднородностипочвы, показать &а конкретных гргетрчт внутргароЗяль-

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. свльонохоз. академии им. К. А. Тикирязооа

Инв. №

яая морфологическая не однородность) метода и способы решения таких задач, объяснять на основании теоретически представление о механизмах электропроводности почвы причины информативности электрического сопротивления как инструмента исследования почв.

Основные задачи исследования:

1. Анализ связи электрического сопротивления с химическими, физическими и морфологическими особенностями почвы.

2. Исследование парцеллярной неоднородности на примере дерново-подзолистых почв в лесных биогеоценозах»

3. Исследование внутрипрофальной морфологической неоднородности на примере дерново-подзолистых почв.

4. Подбор я опробование методов изучения пространственной неоднородности почвы, формулировка методических принципов решения задач такого рода.

Научная новизна. Впервые используется сопротивление для выявления парцеллярной неоднородности в лесных почвах, - для выделения однородных частей почвенного профиля и их границ. Различая электрического сопротивления ставятся в соответствие ыорфогенетической изменчивости почв и на згой основе впервые выдвигается представление■о постоянстве информативности электрического сопротивления как показателя неоднородности-почвы. Впервые создан целевой набор программ для. ЭВМ ШР-2 для первичной обработки результатов измерения электрического сопро- . тивления и для решения задач разграничения динейвоупорядочен-ной'последовательности наблюдений.

Практическая значимость. Определение пространственной неоднородности почвы с высокой производительностью и экспрессное тью может быть использовано как для нужд научно-исследовательских почвенных работ при решении задач классификации.

распознавания, идентификации я разграничения почв, так и при щенке сельскохозяйственных угодий для нуид земледелия. Эффективность определения неоднородности почв обеспечивается набором программ,- позволяющих трудоемкую работу интерпретации экспериментальных ляр^т выполнять о помощью ЭВМ.

Хщюбащц* Материалы диссертации докладывались на научном сеиянаре молодых ученых АЕ! (Ленинград, 1978), на конференции колодах ученых Почвенного института им. В,В.Докучаева (Москва, 1979), на 17 Всеоовзноы совещания по структуре почвенного покрова (Кишинев. 1980), на 71 делегатской съезде ВОД (Тбилиси» 1981). Работа рассматривалась на совместной заседании кафедра физики в мелиорации почв в кафедры общего земледелия факультета Почвоведения ШТ <1984).

Публикация. Опубликовано 8 работ по теме диссертации.

Объем рабоун. Диссертация состоит из введения, глав* заключения в выводов, содержит страниц печатного теиста«

рисунков, ' таблиц в список литературы из наименований.

Электрическое сопротивление потаи в его иснольэовавве ддч вятчения пространственного строения почта.

Способность любого тела проводить адектрическжй топ, выражаемая величине! алектркческога сопротивления влв обратной ему величиной — проводимостью, является фвзвческиы свойством вещества, отраиаюшия влияние друхвхсвойствтела, его состава ■ строения црс ^юшсяеЯотвии етого тела с алектроматвтнны полем. В илектржчзскоа сопротивлении проявляет себя характеристики вещественного состава в пространственного строения теза, псаякпзе sotojux явдяэтея гаднчеЗ естественных паук.

в том числе в почвоведения. Полученные многими исследователями результат (Вадюкина, Поздняков, 1974; 11оздняков, 1974; Хан, 1974; Кшшяс, 1974; Березин, Кириченко, 1977) показывают, что применение методов исследования электрических свойств почвы является плодотворным и перспективным направлением изучения пространственного строения почвенных тел.

В однородном изотропном теле любые произвольно выбранные его части имеют одинаковое удельное электрическое сопротивление, поскольку свойства, определяющие величину сопротивления, постоянна и неизменны во всем его объеме. Почвенное тело, отличающееся неоднородностью физических, химических и морфологических свойств и, вследствие этого, электрического сопротивления, мохет быть разделено по этому свойству на части, фрагменты, называете структурными элементами неоднородности почвы. 5 почве структурные элементы неоднородности могут соответствовать ыорфонам, горизонтам, группам горизонтов, которые (с оговоркой о допустимом диапазоне варьирования свойств) можно считать однородными. Различие между сравниваемыми структурными элементами мохет быть установлено по существенному различи» их электрического сопротивления.

Закономерность пространственного расположения структурны! элементов является диагностическим признаком почвы и, таким образом, используя величину электрического сопротивления можно сравнивать между собой почвенные тела, проверять соответствие в них отдельных слоев, горизонтов, устанавливать их сходство или различие. Электрическое сопротивление заяегапщнх на развой глубине структурных элементов можно измерить одним из двух способов: маленьким датчиком, ■ устанавливаемым вепосред—

ственно на bcxjhtoS почвенным разрезом поверхности структурного элемента, хах установкой вертикального электрического зондирования, разметаемой ва дневной поверхности почвы, что освобождаем os необходимости закладывать разрез. В первом случае измеренное сопротивление считается истинным, поскольку было получено непосредственно в объеме, принадлежащем структурыоцу элементу , а во втором величина сопротивления вычисляется с учетом влияния близлежаще слоев и потому называется кажущимся сопротивлением.

Порядок залегания структурных элементов, их вертикальную последовательность можно охарактеризовать распределением сопротивления но глубине» которое воображается в виде профи-лограммы , кривой, показываете! изменение сопротивления по профиле почвы. Профялограмма соответствует одному из основных поняти® электроразведки - электрическом у разрезу, под которым понимается совокупность отдельных слоев конечной мощности с постоянными внутри каждого слоя электромагнитными параметрами (Каменский, 1980; Якубовский, Ляхов. 1982). Бели слои имеет горизонтальное простирание, как ото обычно бывает в почвенных телах, электрический разрез называет горизонтально-слоистым. Электрический разрез является приблизительной упрощенной моделы) реального почвенного разреза, поскольку предполагает наличие ряда условностей, не шпол-аящжхея в природных почвенных телах: абсолютная однородность и бесконечное простирание слоев, строго прямолинейные и дискретные (с рсаг,лм переходом) границы раздела между слоями. Однако в такой модели, несмотря на все условности, отражается основная пгищвпт^ Т"1Яя черта реального почвенного - его структурная органибядия в виде последовательности чередухщихся

горжэоягов. слоев. Это обуславливает применимость Модели дая жссдедоваяая почвенного тела методами алектрораэведкж, служит ключевым принципом расшифровки, интеряре тациж результатов солевых измерений при изучении пространственного строения почвенного тела. Интерпретация основывается на сопоставлении данных об электрическом сопротивлении о теоретическими представлениями о цочвообраз овенки и ни в коем случае не долина выполняться механически, вследур.

Изучение прочив электропроводности почвы выявило многие факторе, вдияшие на величину электрического сопротивления. Строгое количественное описание переноса алектрическжх зарядов в почве является сложнейшей задачей, не решеняой до настоящего времени, во многие качественные взаимосвязи ухе известны. Механизм ионной проводимости действует преимущеетвеано прж высокой влажности почвы. В этих условиях на первое место выступает содержание обменных оснований я солей, определяющее ко-зогсество жойов — носителей зарядов, передвигащихся в жидкой фазе почвы под воздействием электромагнитного поля. Заряженные коллоидные частям также подвижны в почвенных растворах* хотя вклад их в электропроводность значительно ниже. При отсутствии свободной влаги иона могут передвигаться г годных пленках на поверхности твердых частиц, но на их диффузии сказывается влияние сорбоионннх сил, тормозящих перенос зарядов. Если алаш не хватает для образования непрерывной сжстеш сопрккасаших-сд пленок, поверхность частиц твердой фазы может поляржзстаться, то есть ва вей происходит перераспределение заряженных частиц под влиянием внешнего электромагнита о го поля, дез язив-ненжя суммарного заряда — его так называемая поверхностная проводимость. Объемная проводимость твердой фаза отчтохко

мала, поскольку вещество твердо* фазы относится к ди&лектрнкам (кристаллические силиката ж высокомолекулярные органические соединения).

Каждый жз выпеперечисдекгшх механизмов электропроводности действует в определенном соответствулдем ему диапазоне влажности. Поэтому влажность среда факторов электропроводности часто шдаиг&ется на первое место. Особую рель влажности действительно нельзя не призвать, ио при атом следует отдельно рассматривать влияние влажности актуально! в усредненной. Актуальная влажность* то есть величина влажности в момент измерения электрического сопротивление, определяет, какие мехаякз-ш электропроводности участвутот в переносе зарядов х, соответственно, какие характерные особенности почва MOiyr череа них проявиться. Однако сама величина актуальной влажности является весьма изменчивой к поэтому, даже располагая её наблюдением, нельзя без дополнительной информации делать швод о том, насколько дангая величина характерна джя объекта исследования. Поэтому влияние актуальной влакг-остн на величину электрического сопротивления ыозно рассматривать как случайную фушцир на тех же основаниях, что ж влияние всей неоднородности почвы, на которую накладывается, как составная часть, изменчивость влажности в пространстве.

Усредненная влажность, усреднение отракаицая водный ре-хам почв», является несравненно более устойчивой характеристикой почеы, потому что статья прихода я расхода водного баланса определяются "лм достаточно консервативными факторами как климат, рельеф местности ж тип растительности. Влияние усредненной влажности на алектргческое сопротивление по«чн жмеет неслуча±шЛ гаректор s замечается в разджчжех почяооброэова-

тельных процессов оря разной степени увлажнения. Эп различия приводят к форыировнию в почве типичных черт автоморфизма хлн гидроморфаэма, непосредственно проявляющихся в величине электрического сопротивления почвы.

Таким образом, актуальная влажность влияет на сопротивление функционально, а усредненная влажность - генетически.

Объект ж методы исследования.

Объектом исследования в настоящее работе являются лесные почвы шноИ тайги. Спешфсчность строения вш почв определяется процессами оподзалнвания, оглеенжя н гуцгсовакопленяя. Все три процесса обладают воздействием на электрические свойства почв, что дает возможность привлекать электрическое сопротивление для изучения пространственного строения этих почв. Цроштая подзолистая толща, освобожденная от значительной части обменных оснований, подвижных полуторных окислов ж коллоидов, с налой удельной поверхностью к емкостью ШЖ является

проводник см электрического тока ж характернзуе тся сопротивлением в несколько сотен ам.м, в некотора случаях даже в тысячи ом*м. Несмотря на различия конкретных почвенных условий в любом оподзоленном промяло по возрастающим величинам электрического сопротивления можно выделить подзолистую толщу ж часто даже подразделять её на горизонты с разной степенью ооодзоленносхв. Иллювиальная толпа, обогащенная внесенными сверху ношют ж коллоидами, обладает значительно меныгжм сопротивлением: при суглинистой материнской породе около ста ом*м, при глинистой — перше десятки сш-м.

При оглеених фондируются иные характерные особенности в гидромор^Еой толще: преобладание полвкхвых'эаижсных соединений.

увеличение удельной поверхности и относительное обогащение частицами илистой фракции повышают электропроводность почвы и снижают профильную дифференциацию электрического сопротивления. Следует подчеркнуть« что различие электрического сопротивления оподзоленных и оглеенных почв обусловлено не содержанием влаги, а результатом ее воздействия иа твердую фазу, в течение длительного промежутка времени формирующего характерные генетические особенности почвы.' Это подтверждается анализом образцов почвы в пастообразном состоянии: да» при влажности, достигадцей ВДВ образцы подзолистого горизонта имеют значительно более высокое сопротивление, чем оглеенные образцы.

Процесс гумусонакооленкя такие проявляется в изменении электрического сопротивления верхнего слоя почвы, хотя дело скорее всего не просто в возрастании содержания гушуса, а в целом комплексе условий, проявляпаемоя в изменении структур! почвенных ацетатов, биогенной ахкумуляют некоторых ионов, высокой концентрации корневой массы растений. Наличке дернового и гумусового горизонтов всегда проедается снижением сопротивления в верхнем сдое почвк.

Приведенные закономерности позволяют осуществлять анализ строения почвы о учетои особенностей вх генезиса на основания профильного распределения адектрического сопротивления.

Полевые експеримеятшшше работы выполнялись ва дерново-подзолгст^х и дериово-аодзолгопх глеевнх почвах бжогеоцено-тического смщюиара H3U33 АН СССР ж Иалансхш лесничестве Ераснооахорск^*44 ра&ояа МосковсжсЛ области, агробиоотащкк МГУ Чишшеово Солнечногорского района Иосхоэокой области в в Центрально-Лесном государетегжиси зспгоеднихэ (ЦЕГЗ) Не. довского

района Калининской, области. Почва обследовались методой тран-сект н траншей, электрическое сопротивление измерялось методом вертикального электрического зондирования с поверхности почш к методом профилирования малым датчиком по стенке траншеи. Измерение сопротивления осуществлялось с помощь» серийных авто- . компенсаторов ЭСК-I и АЭ-72 и коымутирухщего устройства (Поздняков, Хан, 1979). Химические анализы образцов выполнялись по общепринятым методикам. Содержание ортштейнов определялось методом фракционирования на ситах. Математическая обработка результатов эксперимента выполнена на ЭВМ ЫИР-2 по стандартным к оригинальным программам. Поиск границ перехода проводился с использованием тетрахорического показателя связи.{Дмитриев, 1975) н показателя неоднородности (Родионов, 1981) по алгоритмам, приведенным в тех же работах. Ряда наблюдений сглаживались взвешенными скользящими средними по пяти точкам (Урбах, 1964).

Интерпретяттжя идектгшческого сопротивления в почвах гтмидной зоны.

Изучение строения почви на основании её электрического сопротивления возможно благодаря тому, что разные почвы к их горизонты, морфоны различается по электропроводности. Tax, измерение электрического сопротивления по передней и боковым стенкам двух разрезов 4*4*2 м (Чашниково) выявило различия сопротивления дерново-подзолистой почш на песчано-слоистых ледниковых отлохениях в дерн ово-подволистой почвы на моренном суглинке. Большое количество наблюдений (900 точек опробования для каждого разреза) позволяло получить специфические величины электрического сопротивления для всех морфовов, встречаищх-

ся в зтих почвах (Карпачевскнй с соавт.,1983).

Зондирование почв катены протяженностью 4 км (36 точек эонди-роваяжя)г проходящей о приводораздельной поверхности через пойму р. Клязьма до е§ прируслового вала (Чашниково) дало возможность сравнить прсфжлограмш почв самого различного генезиса - оз авто-ыорфных до болотных (рис Л). Анализ этих профидогрвмы показывает, .что строение почвенного профиля успешно интерпретируется по вертикальной изменчивости электрического сопротивления. Низким сопротивлением, слабо меняпцимся о глубиной, характеризуется болотные и перегнойно-глеевые почвы (рясД^ 1-2}. Подзолистые почвы имеют типичную трехслойную кривую с максимумом в элювиальной толще (рхо.Х, 5), при нал оке кии оглеения сопротивление снижается до всему профилю с сохранением формы кривой (рис.1, 3), на ледниковых отдохениях легкого механического состава сопротивление возрастает, причем отчетливо видны пики, соответствующие песчаным прослойкам (рос, X, 6). Ва прирусловом валу песчаные отложения значительно обогащен» илистой фракцией, кх сопротивление существенно меньше, чем в ледниковых песках (рво.1, 4).

Влияние гидроморфкзма ва сопротивление подзолистых почв специально научалось в катене длиной 800 м, включающей водораздел, силон и пойму ручья (ОДГЗ). Чем интенсивнее оглееиие, наложенное на оподзодйнную толщу, тем ниже «^сопротивление (рис.2). Этот результат вызван не различиями актуально! влажности, а генетическими жзненешшма элювиальной части .профиля под действием избыточного увдаляэная. Наглядным подтверздением тому слухдт то обстоятельство, что с.дарткзация образцов по влахнооти (измерение сопротжмеюкпотшв пастообразной состоянии при водоиа—

ешцениоегл) нисколько не влилзт на характер различий * ь§ду авто-

Рис.1. Электрическое сопротивление некоторых почв гумидной зоны (Чашиково): I. торфяно-глеевая; 2. лугово-болотная; 3. дерегнойно-оодзолистая глееватая; 4. алювнальмо-аес-чаная почва пржруслового вала; 5. дериово-подэолистая на моренном суглинке; 6. дерново-подзолистая на песчано-слоистыг отложениях.

_ степени гидроиор^иостж (ЦИГЗ): I. дерново-подзолистая ■ (р.96-10); 2. дерново-подзолистая глееватая {р.96-11) ^ 3; перегнойно-подзолистая глеевая (р.96-12).

ыорфшащ в гидроморфныма почвами.

Профильное распределение электрического сопротивления как показатель специфичности морЬогенетического строения подзолистых почв.

Аня любой развитой почвы характерно закономерное изменение свойств, состава и слежения но глубине, представляющее собой дифференцированный почвенный провяль. Почвенный профиль является основным существенным показателем индивидуальности почвы, лежащим в основе её классификации. Профиль несет в себе отпечатки почвообразовательных процессов, воздействовавших па почвенное тело за всю историю его развития ж действупвдх в настоящее время. Не всегда удается расшифровать сохранившиеся в почве следа каждого действовавшего на неё процесса, но суммарный результат всех воздействий выражается в специфичности вертикального изменения признаков почвенного профиля. Дка обозначения этой специфичности используется термин Хорфоге — нетичеокое строение почвы. Этот термин содержит представление о закономерной характере формирования морфологических свойств почвы как непременном следствии развития почв. Поскольку каждый горизонт в силу закономерностей этого развития обладает определенными значениями свойств, характеризуйте! генезис почвы (вещественного состава ж пространственной организации), то со сути дела в атом термине выражается соответствие между действовавшими процессами н сформировавшимися признаками (соответствие формы генезису).

Морфогенетическое строение можно изучать впрямую, вепо- : средственно измеряя а определяя все характеристики почвы на разных глубинах. Можно попытаться представить морфогенеткчес-

вое строение до какоку-нябудь ода ому свойству, еолх оно способно запечатлеть в себе действие почвообразовательных процессов. Очевидноi некоторая потеря информации неизбежна при замене полной совокупности свойств одним из них, однако такой подход обещает значительное снижение затрат на исследование почвы*

В настоящей работе делается попытка использования электрического сопротивления почва для характеристики её морфогенетического строения. Выбор именно этого свойства обусловлен зависимость!) сопротивления от целого рада важнейших почвенных свойств, влияющих на способность почвы проводить электрический tos. Это такие важные характеристики почвы как содержание солей, обменных оснований, величина удельной поверхности, емкость и насыщенность ГШ, влаааость, механхческкй состав н ряд других. Таким образом, есть основания предполагать, что электрическое сопротивление должно в значительной степени соответствовать иор-фсгенетическому строения почвы н пригодно для его изучения.

Для проверки этого предположения была заложена шесишет-ровая траншея на дерново-подзолистой глеевоЗ почве ва переходе от ельника мертвоповдовного в дугу раанотрсчшо-осаковсыу. Уровень верховодки установился в траншее на глубине 60 см. Ва передней стенке траншеи было выбрано И вертикальных линий опробования ва расстоянии 50 см одна от' другой, на каждой линии по 10 точек опробования через 5 см по глубине, всего таким образе» 1X0 точек опробования. Усредненный почвенный профиль по зарисовке передней стенки траншеи имеет следующее горизонты: Ad (мощность 2 - 5 см), k\kz (мощность 10 - 25 cu), Á2¿ (мсююсть 5-15 си) ж ^¿(нижняя гранила под поверхность» верховодка).

В точках опробования было измерено электрическое ссароткэ-

ленке малый датчиком, заземлявшимся на поверхности передней стенки траншеи. В этих хе точках были взяты образцы объемом 100 cjP, в которых определялось содержание обменных оснований Са, Ug , ¿I, содержание ортштейнов по трем фракциям (1-3 мм, 2-3 мм и крупнее 3 мм), содержание подвижных Fe и Un в почве вместе с ортштейнамп и в почвенной массе после удаления ортштейнов и общее содержание гумуса.

Наибольшее электрическое сопротивление (400 - 500 ом-м) отмечается на глубине 15 — 20 см, что соответствует горизонту Ai¿2, который характеризуется также наименьшим содержанием обменных оснований. Содержание ортштейнов в этом горизонте максимальное, так же как н содержание подвижных Fe и Un . Это объясняется тем, что примерно на этой глубине располагается зона переменного переувлажнения в иссушения ври колебании уровня верховодки. К этой.зоне обычно приурочено максимальное содержание ортштейнов и подвижных полуторных окислов. Находящийся ниже горизонт Az¿ располагается уже в зоне достоянного избыточного увлажнения, поэтому признаки онодзаливания в нем, как зто отмечалось выше, в значительной степени ослаблены пироморфизмом. Это проявляется в снижении электрического сопротивления, повышенном содержании обменного Са к Mg . Таким образом, в гле-евой почве оподзоденность более ярко выражена в горизонте AjAg, чем в горизонте Asg. Еще ниже, в горизонте , оподзолен-ность выражена совсем слабо, так что во величине электрического сопротивления и содержанию обменных оснований он мало отличается от иллювиальной толщи и материнской порода.

Сходство или различие вертикальной изменчивости почвенных свойств можно охарактеризовать о помощью корреляционного анализа.

Коеффициент корреляции между двумя свойствами условно принимается как показатель сходства ах поведения в почвенном профиле. Разумеется, при такой использовании коэффициент корреляции нельзя интерпретировать как статистический критерий связи, поскольку любой признак на разных глубинах имеет различные законы распределения, а его является нарушением условий корреляционного анализа. Однако как мера сходства, не связанная с вероятностной оценкой коэффициент корреляции может использоваться для любых

^ Я f^ тту*) ** н д ,

Бели рассматривать результаты корреляционного анализа с такой точки зрения, то для целого ряда свойств обнаруживается значительное сходство нх доведения в профиле: это электрическое сопротивление, содержание обменных Са и Mg , содержание ортштей-нов (как фракционное, так и суммарное), содержание подвижных полуторных окислов в почве о ортдгге&нами, 2 вычисленное по разности содержание полуторных окислов в ортштейнах. Эти свойства, коэффициент корреляции между которыми 0,6 и более, образуют группу, характеризующую специфичность иорфогеветического строения дерново-подзолгетой глеевой почвы. Другое свойства отличаются слабым сходством как с предыдущей группой свойств, так ж mexjsj собой — коэффщяаи корреляции меньшэ 0,3 для обменного AI, гумуса ж полуторных окислов в почвенной массе без ортштей-ноь.

Следует отметить, что сходство электрического сопротивления с группой морфогеаетичсски ввфорютивных свойств характерно бз только для' рассмотренной здесь дерново-подзолистой почвы. В любой развито! почве, обладицай дифференцированным почвенным профжхем, существует свой набор таких свойств, лзизечивость которых по глубине отражает специфичность вертикального строензд

почвы. Это как правило важнейшие свойства, определяющие особенности генезиса почвы, ее внутренней организации. Эти свойства, согласованно изменяясь по вертикали, формируют закономерную составдяпщу» изменчивости электрического сопротивления, совпа-дапцую с кх собственной изменчивостью, а неинформативные свойства служат источником случайного разброса величин электрического сопротивления, поскольку нх влияние подчинено различным несогласованным закономерностям.

Сходство электрического сопротивления ве с одним, а с целой группой почвенных свойств отражает важнейшее свойство почвы — упорядоченность её внутренней организации. Это обстоятельство не оставляет надежды на успешный поиск простой зависимости электрического сопротивления от какого-то одного признака. Поэтому целесообразно электрическое сопротивление почвы связывать не отдельно с каждым почвенным свойством, а со всей их совокупностью, понимаемой как морфо генетическое строение почвы данного типа. Таким образом продольное распределение электрического сопротивления становится характеристикой типа почвообразования, своеобразия пространственного строения почвенного профиля, присущего каждому типу почв. Именно в атом качестве оно может оказаться наиболее полезным как при решении теоретических проблем почвоведения так ж для нужд практического исследования почв.

Отражение рашеллягаой структур* лесных биогеоценозов в пространственной изменчивости электрического сопротивления пу^вц.

Одним из сложных вопросов почвоведения является соотношение структуры почвенного покрова ж структуры биоценоза. Осталось много неясностей в изучении связи почвенной неоднородности с

парцеллярной структурой растительных сообществ. Изменение классификационного положения почвы весьма редко приурочено к переходу от одной парцеллы к другой, во ряд свойств, ве учитываемых при классификации почв, например, быстро пенящихся химических н сезонных, достоверно различается под разными парцеллами. Это дает основание предположить, что электрическое сопротивление почвы будет нести в себе признаки парцеллярной структуры, отраженные через концентрации подвижных ионов, кислотность, влажность температуру почвы в другие данамачЗне свойства. Изменение величины электрического сопротивления должно быть приурочено к границе перехода от одной парцеллы к другой.

Дня проверки этого предположения в Малтшском лесничестве в ельнике сложном на дерново-слабоподзолистой почве била заложена двадцатиметровая лгганг опробования (традсекта), пересекающая границу перехода между парцеллами елового подроста 5-7-летнего возраста н елово-волосжстоосоковой, Шаг опробования равнялся I м. количество точек опробования - 21. Геоботанжчесхая граница между парцеллами, выделенная по смене растительности, находилась на расстоянии 10,5 м от начала траясектн. Точки опробования были прозондировали с набором нолуразносов АВ/2 0,10, 0,15, 0,22, 0,30, 0,45, 0,60, 0,90, 1,20, 2,40, 3,60, 4,80, 7,20 ы. Величины удельного сопротивления, измеренные в разных точках при одном и том же АВ/2 образуют ряд наблюдений вдоль л'««« опробования на некоторой глубине, выражаемой в условных единицах уугияи полуразноса.

Для каждого ряда наблюдений были вычислены г-функция в . -функция, по которым определялось положение границ перехода. Для всех рядов наблюдений было обнарухено более одного экстре-

Тайпща I.

Параметры хранщ перехода* выделенных по г- к ОДунвдш s шша опробования, проходящих на раэннх глуйшах через дав парцеллы.

I" ~ ф у я я я я я tf-ф у н к ц к я

исгодай РЯД сшшшйад ИСЮШЩ СШШШЙВД

АВ/2 положеаге велгша положение вшвгахна положевкв величина положен» велкчвда

(») граншд критерия граница. критерия гранлцр критерия граница критерий

0,10 14,5 0,73 14,0 0,99 2,5 5,05 10,5 11,48

0,15 12,5 0,75 13,5 0,99 12,5 9,33 12,5 15,49

0,22 11,5 0,68 11,5 0,68 22,5 4,01 11,5 7,85

0,30 . 12,5 0,69 12,5 0,82 12,5 5,77 11,5 10,26

0,45 11,5 0,55 11,5 0,68 11,5 4,34 11,5 8,06

0,60 12,0 0,52 12,5 0,62 11,5 3,45 11,5 4,64 -

0,90 12,5 0,52 11,5 0,61 9,5 3,67 И,5 7,15

1,20 3,5 0,56 8,3 0,64 8,5 2,81 8,5 4,50

1,80 11,5 0,55 12,5 0,75 11,5 3,31 12,5 8,39

2,40 18,5 0,69 19,0 0,99 2,5 9,94 2,5 13,77

3,60 17,5 0,61 7,5 0,81 8,5 , 3,69 7,5 6,62

4,60 5,5 0,48 18,5 0,99 19,5 5,06 18,5 8,41

7,20 14,5 0,64 2,5 0,99 14,4 4,61 14,5 7,16

Полотенце границы перехода - б ыетрах от начала линия опробования.

Л , 1

9 Ю .(1 42 4} « 18 « 20 0*1

0 * 2 3 и 5 & ? В 9 « <М 42 15 44 ** 41 20 СЮ

и ■ ' , ' ■ ■ ■ 1 — ■> -----

1

* О | .

• * 1 о

* ф

* ф

*

•

0

* о ]

■ о

о 1 1 •

' О ( •

« ' о

о

Рис.3. Положение главных (°) в вторичных (•) границ перехода, выделенных по Р^ункщш (верхняя схема) -ж по (У-^ункщш (ши-нан схема) в трансепте, пересекающей две парцеллы. Пунктиром показано положение геоботаягеескоа гранита между пардел-

мума критериальной функции. Границу, ооответсгвуетие наибольшим экстремумам, названа главными, а остальные гранила - вторичными. Параметры выделенных главных граяиц приведена в таблице I, а положение границ относительно линии опробования показано на рис.3. Как видно из этих данных, нет точного совпадения выделенных по электрическому сопротивлению границ о геоботанической границей. Однако значительная часть выделенных границ'группируется вблизи геоботанической гранила, в основном немного правее, от 11,5 до 12,5 м. Полуразноси, на которых границы обнаружены в указанном интервале, равны 0,15 - 1,80 и, что примерно соответствует элювиальной толще подзолистых почв; На большей глубине положение транш: не закономерно, устойчивых группировок не яаблвдается, что свидетельствует о прекращении действия причин, обусловивших наличие гранщ в вышележащих слоях.

Достоверность различий между парцеллами моошо подтвердить различием средних величия электрического сопротивления под важ-

Q.TO

D.M5-0.90-1.6а-

3 407.20-

АЬ/г

2оо

Рк Со«-*} —-т->-

V» ~5о 600

Рис.4. Средние величины электрического сопротивления под парцеллой елового подроста

(I) и осоки волосистой (2).

дой парцеллой. Как видно из рис.4, эти величины устойчиво различаются при полуразносах ¿В/2 до 1*80 м, что согласуется с отмеченной выше оптимальной глубиной разграниче- -шш парцелл.

Расхождение мезду геоботаяя-ческой границей и границами, выделенными по электрическому сопротивлению можно объяснить действием корневых систем елового подроста, распространяющихся в соседнюю

парцеллу осоки волосистой. При выделении геоботанической границы учитывается только проекция иаэемти частей растений на поверхность почвы, но корни ели могут выходить га эти пределы, к фактически граница парцеллы в толще почвы смещена по сравнении с поверхностной границей.

ВЫВОДЫ

1. Электрическое сопротивление почвы является свойством, удобным для быстрой оценки неодаорбдности почвенного покрова

в полевых условиях. Электрическое сопротивление в почвенном теле теснейшим образом связано с составом н свойствами почвы.

2. Пространственное варьирование электрического сопротивления отражает внутреннюю организацию почвенного тела, дает объективные основания для расчленения изучаемого объема почвы на части, достоверно отличаициеоя одна' от другой. Профи— до грамма электрического сопротивления (кривая, покааыва-пцая изменение электрического сопротивления о глубиной) позволяет выделить в почвенной толще генетически обособленные слои (горизонты, группы родственных или взаимосвязанных горизонтов),' сформировавшиеся ори дафференциадак почвенного профиля в результате действия факторов почвообразования.

3. Профильное распределение электрического сопротивления предлагается ставить в соответствие не отдельным почвенным свойствам, а типу почвообразования со всем набором характерных для него свойств. Это соответствие удобно представлять в виде обобщаицей типичной профилограыыы, от-рахавдей характерные, устойчивые особенности вертикальной неоднородности почвенного тела данного типа.

4. Изучение горизонтальной неоднородности почвенного покрова на основании изменения электрического сопротивления вдоль выбранной линии опробования возможно с помощью математического аппарата выделение границ перехода между различающимися объектами (максимизации Г- я »'-функций). Дня оконтуривания некоторого элемента почвенного покрова следует покрыть изучаемый участок достаточно хустой сеть» линий опробования для того, чтобы обнаруженные граница позволили о заданной точностью выявить горизонтальное простирание этого элемента.

5. Исследование пространственной структуры лесных биогеоценозов на примере дерново-подзолистой почвы позволило обнаружить, что границы перехода между парцеллами находятся в определенном соответствия с границами элементов неоднородности почвенного покрова. 'Это позволяет отнести структуру растительных сообществ к числу факторов формирования неоднородности почвенного покрова. Влияние этого фактора прослеживается в верхней части профиля, в пределах органогенной и алхшяальвой толщ.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:.

1, Изучение СШ методом постоянных электрических полей (в соавторстве). Тезисы докладов 17 Всесоюзного совещания "Структура почвенного покрова и ее значение для картирования почв, учета и использования почвенных ресурсов*. Кишинев, 1980, - с. 93-99.

2. Изучение внутренней организации зовы нарушений почвенного покрова при вывале деревьев методом вертикального электрического зондирования (в соавторстве). — Тезисы докладов Всесоюзного совещания "Пути и методы лес¿растительной оценки почв я

повышения их продуктивности". Ц., 1980, - с. 23-24.

3. Электрическое сопротивление дерново-подзолистых почв под лесом (в соавторстве). Бюллетень Почвенного ин-та им.В.В. Докучаева, вып. Ш1, П., 1981, - с. 65-67.

4. Использование К-фунхцця для интерпретации данных вертикального электрического зондирования почв (в соавторстве). -- Тезисы докладов УХ делегатского съезда Всесоюзного общества почвоведов. Нн.1. Тбилиси, 1981, - с. 88-89.

5. Электрическое сопротивление некоторых коричневых почв горного Крапа (в соавторстве). - Тезисы докладов 71 делегатского съезда Всесоюзного общества почвоведов. Кн.1. Тбилиси, 1981, - с. 43.

6. Использование метода ВЭЗ для оценки скелетности почв

(в соавторстве). - Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции "Современные методы исследования почв", Изд-во Московского университета, 1983, - о. 22-23.

7. Электрическое сопротивление некоторых почв гумвдной зоны (в соавторстве). Почвоведение, 1983, №1, — с. 51-63.

8. Поправка к алгоритму разграничения линейно-упорядочен-вой совокупности наблюдений» - Тезисы докладов XI Всесоюзной конференции по применению математических методов и ЕВМ в почвоведении. Цущано,1Э83, - с. 93-94.

Л - 102522 от 22/П-84 г. Заказ 312 Тирах 100 Формат 60x84/32 - 1.5 п.л. - 1,56 уч.-изд.л.

Механизированное множительное производство ВНШШа