Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Культурные дерново-подзолистые почвы Северо-Запада России

ВАК РФ 11.00.05, Биогеография и география почв

Автореферат диссертации по теме "Культурные дерново-подзолистые почвы Северо-Запада России"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ'НАУК ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи

ЖАРИКОВ Сергей.Николаевич

КУЛЬТУРНЫЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТ® почвы СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ

11.00.05 - Биогеография и география почв

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Москва - 1993

?

Работа выполнена в Институте географии Российской Академии наук.

Научшй руководитель доктор географических наук

Н.Д.Караваева

* «

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

М.И.Герасимова кандидат сельскохозяйственных наук А.Д.Кашанский

I ■

Ведущая организация: Почвенный институт им. В.В.Докучаева

•Защита диссертации состоится Я 1993г.

в Учасаъ на заседании специализированного Совета Д.003-19.01

? Институте, географии РАН (Москва. Старомонегный переулок, 29). *

Отзывы'в 2х экземплярах, заверенные печатью, просим направлю по адресу: 109017, Москва, Старомонетный пер., 29, Ин-т географии РАН, Ученому секретарю специаливированного совета; '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Йн^итута географии РАН. .

Автореферат разрсдан "¿V" щэзг.

Учениц секретарь -совета', , кандидат географических наук

Актуальность. Работа посвящена одной из актуальных проблем генезиса и географии почв Русской равнины - характеру и направлению изменений процессов и свойств почв, используемых в сельском ' хозяйстве; -выявлению возможных путей их эволюции при агрогекном воздействии. Закономерности агрогенной эволюции почв могут служить научным обоснованием для выбора тех направлений использования, которые способствуют сохранению почвы как природного тела, улучшению ее как ресурса сельского хозяйства и воспроизводству плодородия. С этой точки зрения, наибольший интерес представляют' культурные пахотные дерново-подзолистые почвы европейской России, которые имеют длительную и известную, история сельскохозяйственного использования при оптимальном уровне агротехники. Они являются своего рода эталоном, ■ позволяющим оценить устойчивость созданных человеком свойств, благоприятных для сельскохозяйственных растений. Культурные дерново-подзолистые почвы как тип были выделены Н. Л. Благовидовым и в настоящее время этот термин закреплен ,в " классификации и диагностике почв. Необходимо отметить, что термин "культурные" - категория социально-историческая, и изученные, "культурные" почвы характеризуют подобные образования применительно к середине XIX- середине XX вв. а в России и в настоящее время. В Западной Европе сходные почвы (эутрик подзолювисоли, арик, фимик антросоль) отличаются более высоким уровнем плодородия и более ярким проявлением антропогенных свойств. Очевидно, что при при развитии земледелия понятие "культурных" почв, в частности дерново-подзолистых. Судет меняться.

Изменение и состояние пахотных дерново-подзолистых почв привлекали внимание исследователей с начала века. Ими был собран разнообразный, но разноречивый материал. Проблема развития и эво-* люции пахотнь!х почв южной тайги остается дискуссионной до настоящего времени. Представления по данному вопросу сводятся к двум точкам зрения. Согласно, одной из них. при окультуривании формируются культурные дерновые почвы (Благовидов,1954: Гладилович.1936; Долотов, 1965; Коновалова,1967; Ливеровский,1962; Никитин,1975). С другой точки зрения, окультуривание не снимает природных элювиальных процессов, которые продолжают воздействовать на профиль и формируют подзолистые разности. Эта точка зрения основывается на двух фактах-положениях: 1) неустойчивость гумусового состояния окультуренных-культурных почв (Александрова и др..1962; Кононова, 1968; Лыков, 1976), 2.) промывной водный режим почв (Григорьев. Фридланд,1964; Короткое,1970; Левин. 1972; Пестряков,1977; Поддубный,1973: Смирнова, 1946; Тюлин,1973). Вопрос об устойчивости культурных почв (свойств, процессов и профиля в целом) в

- 2 -

'оореальных гумидных условиях не рассматривался.

. 11ели и задачу. Цепь работы - выявление эволюции пахотных дерново-подзолистых . почв на наиболее распространенных типах суг-линисто-глинистых почвообразующих пород и степени устойчивости созданных антропогенных свойств.Задачами работы являются: 1. Определение влияния землепользования за последние 1000 лет на развитие и свойства пахотных дерново-подзолистых почв. 2. Разработка мётодшш выявления агрогенноЯ трансформации изученных почв. 3.Характеристика культурных пахотных дерново-подзолистых1 почв на различных 'породах - покровных и моренных суглинках, ленточных глинах: свойства и процессы. 4.Оценка устойчивости свойств культурных почв в современном земледелии. 5.Выявление закономерностей изменения почвенного покрова пахотных территорий.

но-исторических этапов трансформации пахотных почв начиная с X века, различающиеся по площадям (от мелких участков - огородов до •больших .полей), глубине (с 8 см до 40-50 см на современном этапе) и "степени изменения почв. Показано, что в культурных дериово-ггод-золистых почвах развит гомогенный горизонт Р - показатель высокой культуры земледелия. Профиль данной почвы усложнен субпрофилями в пределах пахотного и подпахотного слоев, выделяющимися по макро-и микроморфологическим, химическим (гумус, рН, Ре. поглощающий комплекс, • элементы питания) и физическим (плотность, структура и др^) свойства^. Культурные почву отличаются от природных почв данной зоны свойствами и набором ЭГШ. их качественным и количественным проявлением. На новых материалах подтверждено, что профиль культурной почвы неустойчив в биоклиматической обстановке южной тайги; свойства и процессы имеют разную степень устойчивости. Наиболее устойчивые свойства: механический, валовый, минералогический составы, строение профиля в целом. Средне устойчивые свойства: состав гумуса, поглощенных оснований, структурное состояние и др. Наименее устойчивые: рН, содержание элементов питания и др. Материалы 'и выводы работы могут быть использованы при составлении -и корректировке крупно- и среднемасштаСных'Почвешшх карт, в разработке региональных прогнозов изменений почвенного покрова, проектах козяйственного использования.земель Нечерноземья России.

Объекты и район исследований. Объектом исследования явились ключевые участки, расположенные в местах с известной длительностью (более 400 лет) и способами интенсивного сельскохозяйственного использования земель, что позволило выявить характер-воздействий на почву и степень ее трансформации. Исследования

" 3 " . '

проводились в течение 1944-1991 гг. . в Ленинградской, Новгородской. Псковской и Вологодской областях, где издавна селились люди, располагались имения крупных государственных деятелей и дворян, -монастыри. Характер землепользование в Х-ХП вв восЬта-новлен по археологическим данным, более поздний по летописям, экономическим примечаниям, картам и другим историческим документам, дошедшим до наших времен. Описано около 100 почвенных разрезов и более 200 полуям, аналитические данные получены по 90 разрезам. • Апробация работу. Основные положения работы были представлены прокладывались на конференциях молодых ученых ИГ РАН (1985), МГУ (1986), Всесоюзной конференции "Агропочвоведение и плодородие почв (Ленинград, 1986), II Всесоюзном совещании по истории .развития почв в голоцене (Пущино, 1989), на XIII Международном конгрессе почвоведов (Гамбург, 1986).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ. Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, где рассмотрены факторы почвообразования, исторические этапы развития пахотных почв, характеристика свойств и процессов культурных дерново-подзолистых почв и устойчивости агрогенных свойств в современной, обстановке, особенности почвенного покрова давно обрабатываемых земледельческих территорий, заключения и приложения. содержит ./¡?%траниц маииносписного текста,./? рисунков. таблиц. Список используемой литературы включает ¿¿?/ работ, из них . 0 на иностранных языках. ^ „>

Автор приносит сердечную благодарность научному руководителю Н.А.Караваевой, а также В.0.Таргульяну, Ф.И.Козловскому,' Б.А.Ильичеву всем сотрудникам Лаборатории географии почв и членам Подзолистого почвенного полевого отряда, за оказанное содействие в сборе и обсуждении материала диссертации. >

• -Факторы' почвообразования и критерии выделения и трансФормачии агрогенных почв.

Изученные пахотные культурные суглинисто-глинистые почвы расположены в зоне умеренно-холодного климата. Природные и антропогенные 'условия почвообразования достаточно хорошо освещены в литературе. Среди антропогенных факторов наиболее распространены сельскохозяйственные воздействия, длительность которых в изученной регионе составляет от нескольких сотен до более 1000 лет.

■ Земледелие - комплексный фактор почвообразования, изменяющий поч-

■ ву.и трансформирующий природные факторы. Комплекс агрогенных воздействий изменяет биокруговорот, гидротермический режим, строение, профиля, трансформирует свойства и процессы, идущие в пахотных почвах по сравнению с естественными аналогами. Необходимо выделить продолжительность сельскохозяйственного использования почв -абсолютный возраст пашни, который дает возможность выявить суммарное воздействие всех элементов земледелия и возникающие .при

. этом изменения в свойствах, плодородии и почвообразовании: позво-• • ляет различить случайные и направленные изменения.

Для оценки агрогенной трансформации целесообразно разделить профиль на Три части: пахотную (наиболее измененная). подпахотную (менее измененная с накоплением и/или транзитом продуктов функционирования пахотного слоя) и "щшнюю" (глубокие почвенные горизонты, материнская порода - сравнительно малоактивная часть почвенной толщи).. Происшедшую трансформацию можно оценить по: благоприятности-неблагоприятности полученных свойств для современного сельского хозяйства, их устойчивости-неустойчивости при различных приемах хозяйствования, обратимости-необратимости изменений. Агрогенные воздействия могут быть прямыми, косвенными, постоянными, периодическими и т.д.. что обуславливает разный характер и степень изменения почв. '

В таблице 1 приведены критерии, на основании которых делается вывод о характере и направлении изменений дерново-лодзолйстых почв при земледельческом использовании. Эти признаки наиболее легко определимы и корелируют с урожайностью"_ра^онйровай1Ш ""В . этой зоне культур. хотя' последняя не обязательно является следствием состояния почв в культуре. Для выявления современного состояния и направлений эволюции.достаточно использовать следующий набор свойств: пахотный слой, его состояние и стратификация (как дополнение - трансформация, подпахотной толщи); состав и содержание гумуса. рН, содержание элементов питания, структурное состояние и объемная масса горизонтов.

Таблица 1.

' Критерии изменения пахотных дерново-подзолистых почв -----+

Критерии' - Показатели Характерное

время *

Морфологические

Сохранность естественных Наличие El, Е1В -

диагностических горизонтов

Состояние пахотного слоя Мощность, гомогенность. nlO - nldo

структурное состояние, , окраска, оглеение Трансформация плужной Сложение,пропитывание nlO подошвы Fe-гумусовыми суспен-

зиями, структура Трансформация подпахот- Сложение, трещиноватость пЮО ной толщи заполнение трещин

Химические

Содержание и запасы гумуса Содержание в %, 'запасы nlO

в слое 0.5 и 1 н Кислотность рН п •

Содержание и состав пог- Насыщенность, количество n - nlO лощенных катионов Са, Kg, Н

Содержание питательных Содержание N,P, К п nlO

элементов

Физические , Механический состав Содержание песка, глины, nlOOO - niOOOO

ила

Водно-воздушные свойства Агрегированность . nlO - пЮО Плотность Обьемная масса nlO

* - характерное время, необходимое для создания благоприятных для земледелия свойств.

/ . Истррип.исшЕЗреани.а земе-пь-По хронологии, типам, интенсивности и распространению по те'р-/ рцтории Северо-запада Русской равнины агрогенных воздействий выделяются пять этапов. •

Период, век

Система земледелия

Глубина обработки, см

Специфика воздействий

Х-ХШ

огородная

около 8 см

мотыжное по орудиям, чаще по долинам рек

ХЦ1т XV

подсечно-огневая

8 -12 см

использование пашни 6-10 лет. выход пашни на водоразделы

XV-XVIII

трехпольная

12-16 см

иостоянная пашнй с паровым по дем; внесение золы, навоза .

XVIII-нач. XX

плодосмен, трехпольная

16-20 см

внесение торфа, извести: ращивание трав

вы-

нач.XX-каст.вр.

севооборбт

20-33 см

мелиорация (водная, химическая, биологическая)

Трансформация почв идет в нескольких направлениях: под огородами и садами - глубокая'аккумулятивная, ' 'под пропашными - рла-б§я . под зерновыми - средняя деградационная.На .последнем этапе интенсивное и экстенсивное ведение хозяйства проявилось наиболее ■ ярко. '' , 1 . - ,.• I '

Продолжительность воздействий, их характер различны в разных регионах Северо-Запада; ■ и как следствие - степець изменения.почв различны. Например, на одних и тех же породах - ¡ленточных глинах -'давность воздействия от 400 с формированием "дерновых" почв до 50'лет с доминированием в почвенном покрове "дерновых" поверхностно глеевых почв.

Стадии окультуривания дерново-подзо!^т^11очвТ~ ;

В процессе сельскохозяйственного.использования и окультуривания. дерново-подзолистые, почвы - под воздействием специфического естественно-антропогенного, почвообразовательного процесса. , изме- ' няясь, проходят ряд стадий от естественной до культурной, для которых характерны определенные признаки й свойства. *На разную сте-;'' пень окультуривания указывали Н.Л.Благовидов/. • г. И. Григорьев,

/

В. М: Фридланд, В. К. Пестряков, Б. А. Никитин и др. Естественная дер-новь-подзолистая суглинистая почва имеет элювиально-иллювиальный текстурно-дифференцированный профиль. Почвы кислые, ненасыщенные основаниями, бедные элементами питания, с непрочной комковато'-по-рошистой'отруктурой гумусового горизонта (Рис. 1,2. Табл.2). При последующем воздействии земледелия практически не меняются (или изменяются незначительно) строение профиля в целом, его элювиально-иллювиальная дифференциация, механический и валовый состав. Изменения в строении профиля затрагивают верхнюю 25-ти сантимет- 1 ровую толщу, .и только в культурных глубокопахотных почвах они захватывают 30-40 сантиметровый слой. Механический состав наследуется от естественной почвы, и антропогенное воздействие его практически не изменяет. В валовом составе наблюдается незначительное увеличение содержания СаО, Кг0, Рг05 в верхних горизонтах ия-за внесения органических и минеральных удобрений. Вышеперечисленные свойства наследуются от естественных почв, и их измене-' ния требуют длительного применения удобрений, извести и других мелиорантов.

При замене лесной растительности.на'травяную (кардинальное, но косвенное антропогенное воздействие) в целом характер почвообразования не меняется.

Распашка (прямое и сильное воздействие) с последующим окультуриванием существенно изменяет химические свойства и морфологическое строение (Рис.1 и 2)Выделяются три стадии окультуривания .почв: освоенные, окультуренные {культурные.• Их разделение проводится по морфологическому строению, состоянию, мощности, химическим и физическим свойствам пахотного слоя (Табл.2). При освоении естественных (лесных и луговых) почв создается верхний пахотный негомогенный по массе слой М. где механически перемешаны естественные горизонты О,А.Е1 с четко различимыми их фрагментами, поэтому этот слой неоднороден по свойствам и. функционированию.

Окультуривание (набор обработок, внесение органических и минеральных удобрений. извести, севообороты и т.д.) ведет к форми-. рованию нового в генетическом отношении пахотного слоя и его внутренней дифференциации на (под)горизонты Р. с однородной массой, гомогенного, оструктуренного, мощностью до 25-30 См и более. с большим запасом, а иногда и количеством, гумуса по сравнению с естественными й освоенными аналогами. Эти горизонты специфичны и не имеют сходства со строением и свойствами'естественных генетических горизонтов, вошедших в их состав. Такой слой функционирует как единое целое. Почвы становятся, слабокислыми или нейтральными, насыщенными основаниями и.элементами питания, с гумусом

hic. X Мов&иагсчвскде ст»о«вщ» «отеатввших » пвютккх цвраово-понаолиотшс аочы »

А

CJ

ni в*

•И'

I

vV 68

*.»

B.t

ь4,1

"Bj—.

(m «

i ti a»

ft,I

«

р,

р,

M •

ïiid

У Ell

[<.'

tS*4.

Pu

PJ

Р

PJ

. ¿МОКШЪМД» } I i-lWWMJS ¡ fi |C(IA»4f«4«HVUA(

Ffс,2 Давгноомчвскяв с&ойотвв дериом-подзолнстах почв на резных стеная* окультуривания

му. it-

4<4tM«*« д#м««> «мм

ttMfMM AKMimvMtji

Таблица 2.

Стадии окультуривания и критерии их выделения-

1 1 Критерии 1 , _ ...,,— , — Морфологическое строение почвенного профиля (верхняя часть) г ........ ~ I ' Пахотный слой - - 1

1 |Стадии 1 (Горизонта, мощность см I I Гумус. % 1 рн^. 1 1 |Насыщенность!

1 (Естественная 1 0-А0-А-АЕ1-Е1-Е1В-ВС 1.5-535 14.0-5.0 1 | 50-60* !

1 1 Луговая I(сенокос) 1 А0-А-АЕ1-Ё1-Е1В-ВС (увеличение гор. А) |Возмовен К до 10 си 2-435 1 [4,5-5.5 1 | . 60-8035 |

1 1 Освоенная 1 М-(Е1)-£1В-В1 lpop.ll 20-25 см '1,5-2* 15.0-6.0 1 I . 60-7035 I

1 1 Окультуренная" Р-(М)-(Е1)-Е1В-ВС |Р до 20 см. Р+М ДО 35 см 2-4« .1 15.0-6.0 1 1 704)0% . I

[ 1 окультуренная ¡деградированная Ре1-(Ме1)-(Е1)тЕ1В-В1 |Р ДО 20 см. (Р , +М до 35 см 01 1-ЗХ 14. 0-5.0 1 I 60-8035 |

1 . . (Культурная Р-(М)-(Е1)—(Е1В)-ВС. |Р более 20 см. Р+М >35 см 3-635 16.0-7.0 1 I 90-10035 (

1 1Культурная . [деградированная ^ 1 Р . ~(М )-(Е1)-Е1В-ВЬ е 1 е I |Р более 20 см, |Р + М более 35 см е1 1-435 1,..- _, , , . ! 15.0-6.0 1 1 | 80-9.0% | 1 1

По морфологическим критериям выборка 300 разрезов, по химическим - 90 разрезов

// ■ - ю-

/4-695) • гуматногб или фульватно-гуматного типа, с агрономически /ценной прочной структурой. '

Завершающая стадия окультуривания на. современном этапе для 4йшой тайги Русской равнины - культурные дерново-подзолистые*поч-ед. Они отличаются от окультуренных большей мощностью гомогенного пахотного слоя, «аибодве благоприятными для культурных растений физическими л химическими свойствами.

. * Освоение-и окультуривание дерново-подзолистых почв нарушает • природное равновесие е системе вщюса-накопления веществ.1 затра-.• гкв^ег састёму почвенных процессов, протекающих. под влиянием при-ротах факторов почвообразования. ьизыв.ает количественные и качественные-изменения в"свойствах почв. Профиль пахотной дерно-во-подз'олнстой почвы имеет [тенденцию к постепенному изменению своей исходной горнзонтнсй стратификации: создание горизонтов Р и М, перераспределение мигрирующих реществ и др. Новые признаки отчётливо проявляются в пахотном слое и в зоне плужной.подошвы, а в . нижней части почвенного профиля в большинстве случаев они проявляются на мезо- и микроуровне, так как на макроуровне довлеют . исходные свойства. Между тем, постепенное' изменение свойств под. пахотных горизонтов - одна из сторон эволюционного тренда пахотной почры, . которая в будущем может определить состояние и самого пахотного слоя. Например, возникающее в зоне плужной подошвы ог-леение или повышенная конкреционность.

Антропогенный фактор оказывает большое влияние на формирование- пахотных почв. Культурные варианты создаются ¡только прр нарастающем положительном антропогенном воздействии с последующим поддержанием достигнутого высокого уровня.. При ; ослаблении иц-' теусивности воздействия 'окультуривание почвенной' массы тормозится, . а затем' начинается й деградация приобретенных положительных свойств. Б'эволюционном смысле культурное состояние весьма неустойчиво и может сдвигаться в направлении прогрессирующей деградации. . | ■ ^ На формирование пахотных ■ почв • оказывают.влияние как чисто агрогенные процессы, так и естественные (интенсифицироеашшОЩ. . .наоборот, заторможенные)(Рис.0)/ В процессе усиления агрогенного воздействия ■ трансформируются ■ профилёобраэующйе ,почвенные процессы. По мере окультуривания нарастают следующие' процессы; гу-мусово-аккумудативный, гумусово-элювиальный, партлювация, турба-ции, отчуждение веществ с урожаем и антропогенное; внесение веществ. Неоднозначно трансформируется элювиально-иллювиальный процесс: Формируется мик^опрофиль в пахотном слое,- верхний горизонт ••' становится аккумулятивно-элювиальным, средняя 'часть пахотного

'ï* й

in i ш

\

Iii

rit

i л -.

о S я г

ег

m S, о 11

O Sí O ¿J g et

â ] n !

з---с

J fc

со <8

A >

* л

о «

О П

0> s о s

m S

1

ti

И

Ы

¡i bi

j Г

»HHvih JA»'W',O-,3 <»»м|!1 >m«.Mrt«l»o «t-dinvl,! •»•■"•«"'"'»"'U

влоя - тршзитно-элювиальаая и нижняя часть -' транзнтно-иллювит альная; пахотный слой является элювиальным по отношению ко всему профилю, зона плужной подошвы - иллювиально-аккумулятивной и/или тран$итно7иллювиальной.

Свойства и процессы р культурных цочвах на ( , СУШНИРТО-ШНИРШ пттпх-

При формировании естественных дерново-подзолистых почв происходит интенсивное развитие процессов разрушения минерального вещества и подстилки, миграции продуктов этого распада и ила; Процесс аккумуляции органического вещества развивается в самой верхней части профиля, горизонт Е1 залегает непосредственно под гумусовым горизонтом, текстурный горизонт ВЬ в суглинистых- и глинистых дерново-подзолистых почвах формирует нижнюю часть профиля.

Все процессы, 'протекающие в культурной почве, можно разделить на; чисто агрогенные >- присущие только пахотным почвам и отсутствующие в естественных почвах; естественно-агрогенныа -процессы, которые есть в естественных почвах, но в культурных они становятся грризонтообразующими. меняют профильное строение; естественные процессы, видоизмененные антропогенной деятельностью. В • соответствии с проявлением этих групп процессов меняются и свойства культурных дерново-подзолистых почв. Приведенный новый материал позволяет существенно развить и углубить имеющиеся представления и выделить новые стороны почвообразования в изученных объектах. ' ; ,

Для исследованных культурных дерново-подзолистых почв Северо-Запада России, в-отличие от естественных, харацтернц (Рис. 4): -Новый морфологический тип профиля: ' Р- (М)-(Е1)-(Е1В) -В^ВС-С. -Отсутствие верхних диагностических горизонтов естественных почв (О, АО. АЕ1. и часто Е1)..

- Наличие нового по своему облику и свойствам пахотного слоя с подразделением его на 2-4 горизонта (в зависимости от глубины, частоты обработок, внесения удобрений и др.). ': .

- Увеличение содержания и запасов гумуса- до-4=6£,;—изменение.,его профильного распределения и группового состава (^ульватно-гумат-ный или гуматный).. " • ; -.Нейтральная реакция почвенного раствора'(значение рН близки к нейтральным практически йа всю глубину профиля), увеличение суммы обменных оснований (Са2* и: Мв2*'). увеличение емкости поглощения.

- Изменение структуры на глубину до 40-50 см, В верхней части профиля создание комковато-зернистой с некоторой тенденцией к' и.литчатости в нишей части пахотного слоя, в подпахотном слое об-

Рис,4 líe ко горна свойства культурных дерново-подзолистых почв 'на равных материнских иороцах

HQÍ644M)I " суглйнкл*

разование плужной подошвы с ореховато- комковато-плитчатой структурой: '.

- Создание нового профиля плотности - разрыхление и уменьшение обьемцой массы пахотного слоя, резкое увеличение обьемной. массы в зоне плужной подошвы и постепенное уменьшение ее с глубиной. Изменяется водопроницаемость - плужная подошва становится относительным водоупором, и в нижней части пахотного слоя -периодически возникал восстановительные условия.

Наиболее существенно изменяются следующие.свойства и их профильное распределение: рН. состав обменных катионов, количество и состав гумуса, количество и формы.элементов питания, плотность, морфологические признаки.

Во всех исследованных случаях мы наблюдаем, что характерные' для естественной почвы процессы и свойства • трансформируются под влиянием деятельности человека; в свою очередь, агрогенные про- : цессы усиливают или затушевывают проявление естественных процессов, а некоторые из них подавляются. В культурных почвах практически нет процессов, в той или иной мере неизмененных агроген-кыми воздействиями. В связи с этим и свойства культурных почв во многом зависят от деятельности человека и не всегда соответствуют природе дерново-подзолистых почв. -

Материнская порода во многом определяет восприимчивость изученных почв к окультуриванию. Богатство (минералогическое, химическое), механический состав, водно-физические свойства субстрата определяют закрепление культурных свойств в профиле почвы, а также их потерю при снятии воздействия. Так, наиболее благоприятными для окультуривания считаются почвы легко- и среднесуглинистого механического состава, хорошо оструктуренные, пористые, с большим количеством первичных и вторичных минералов. Этим критериям в наибольшей степени соответствуют покровные суглинки. Окультуривание на ленточных глинах затруднено из-за их тяжелого механического состава, а на моренных суглинках - из-за неблагоприятного сложения.',

• В культурных дерново-подзолистых почвах идут агрогенные. аг-.рогенно-естественные и естественные процессы (Рис.5). -Культурный дерновый (гумусово-а^кумулятивный) процесс. Охватывает верхние- 30-40 см, идет только, при постоянном внесении больших доз (цррядка 25-30 т/га/год) органических'удобрений. Этот процесс формирует хорошо выраженный гомогенный гумусовый горизонт, т Интенсифицированный, точнее, антропогенно измененный элювиально-иллювиальный- процесс, ' который; развит собственно в пахотном сдое и нижележащих горизонтах и. формирует, несколько различных по

проявлению вертикальных отрезков профиля. В протекании природного элювиально-иллювиального процесса, формирующего отчетливые элювиальную и иллювиальную части профиля, возникают "нарушения", создающие дробность его вертикального проявления. Эти нарушения следующие: постоянное искусственное внесение и вынос веществ в пахотном слое; обработки на разную глубину и практически, стабильное существование плужной подслвы, создающие неравномерность уплотнения почвенной массы и его постоянно высокий уровень у нижней границы пахотного слоя и под ней;- возникновение вертикальной сети антропогенных трещин из-за более контрастного гидротермического режима, по которым достаточно произвольно почвенная масса перемещается из верхних горизонтов в нижние.

а. В пахотном слое идет внутреннее перераспределение Гумуса, питательных веществ. Ге, Мп. гранулометрических фракций с формированием субпрофиля с верхней аккумулятивной и/или аккумулятивно-элювиальной, средней элювиальной и'нижней иллювиальной частями, Так как пахотный слой часто подвергается перемешиванию, можно говорить о малом характерном времени образования субпрофйля.

б. Плужная подошва, несмотря на небольшую мощность, является достаточно сложной генетической частью профиля,-. Из-за повышенной плотности она пи лим образом иллювиально-аккумулятивная (?) и/или транзитно-иллювиальная, но в ней развиты и элювиальные яв--ления в связи с периодическими восстановительными условиями, Наличием трещин, деятельностью мезофауны.

■ в- В целом, общий тип проявление элювиально-иллювиального процесса сохраняется и в культурной дерново-подзолистой почве. Элювиальной частью является весь пахотный слой и верхняя часть подпахотного горизонта по отношению ко всему профилю'в целом.

- Интенсифицированный лессивак и партлювация. • Смена растительности. 'контрастность водно-воздушного и термического режимов приводит к образованию сети трещин, которая и заполняется материалом из вышележащих горизонтов. Причем пленки (кутаны) на стенках трещи слоистые - ближе к внутрипедной массе глинистые, а затем слои

.„гунусово-глйнйетые,.а. нередко и просто суспензионные натеки материала пахотного слоя. ' . .

- Поверхностное оглеение. Характерно ^ля. тяжелых пород с плохим поверхностным и внутренним дренажем. . ■ но нередко возникает и на более легких породах из-за плужной подошвы. Иллювиальный горизонт

„.и-плужная—подошва- создают водоупор. .благодаря- чему возникают условия для оглеения нижней части'пахотного и верхней части подпахотного слоев, что обычно для средней полосы с' весенним переувлажнением. " —

Pío. 5 Dowodpnnn* всоаош » KjxwjpoíX ввиои-иопояега вочмх

I

«Wl* . IWf»t»|1 wwrifüwi «itritk

M hw МММ IIWWW » - мим«*««* мЪ «wtmt MW4tW>H пчцш NM*« »»nmni КИПИ» h

♦ + ♦ ♦ ♦ 4 ♦ ¥ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ «♦ ♦ * ♦ ♦ ♦ + * * . » ♦ ♦ ♦

+ + * ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ 4 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ * ♦ ♦ ♦ t ♦ ♦ f ♦ ♦ ♦

♦ * ♦ f. .t t ♦ ♦ ♦ * f t t _ t, ♦ ♦

.MiMimi m»ню** é «M«« m . 1»мтлнт i | « «imiwu« r$m

§ • итиьи« iw»MH«H л; ♦ * tt*'¡- m»iimm ; s тм4%мл*

Pío. 5 HparjuMta* ! «ht^u'^í нвкотсрш евовоп ври вря «гротмюш ícooiitoMiii

тТ:г у

Ю£Ы KCNHOCTb

I ' ! -Т

ШГ11м«| ; I

гдьгугищ ||ГМ.

(»io'iul и> 90 Hirtt't

гтг

ï 5 <в

TT

m—g-

7 б

«»ДОГМ*

I î E S ï 9)

I-uiimiMM; I • «m»«*; j-MMMiii ff .«iMWMu; I . «»«Tvruix lg • ИГДЬГУГМЩ 0|ГМЛМ*О»ЛЧИЛЯ; -Д *«*УЛкГГПНИМ tirmj И»»|АНи«Я

- Турбации в пахотных почвах имеют двоякую природу. Первое -чисто агрогенные турбашш. захватывающие верхние 20-35 см и иногда глубже.. Второе - биогенные турбации. Обработки, внесение удобрений, пожнивные остатки - все это создает благоприятные условия для жизнедеятельности почвенной зоофауны и увеличения ее численности. -

- Вымывание воднорасгворимых продуктов почвообразования и антропогенного внесения.

- Отчуждение веществ с урожаем.

íaiüiM образом, в культурной почве действуют и антропогенные, и практически аналогичные природным процессы. Но их соотношение и общее направление в условиях культурного земледелия во. многом зависят от человека.

Различия свойств и процессов в зависимости от почвообразую-щей породы проявляются в следующем: максимальное оглеение и иллю-виирование в почвах на ленточных глинах (в связи с этим относиг тельно низкие значения рН, содержания гумуса при растянутом гумусовой профиле, максимальная объемная масса); . ярко выраженное элювиирование и лессиваж при хорошо выраженном закреплении гумуса в пахотном слое в почвах на покровных суглинках; минимальное проявление процессов перемещения вещества в почвах на моренных суглинках.

Устойчивость культурнщ дерново-подзолистых почв.

Культурные дерново-подзолистые почвы - эволюционно неустойчивый, неравновесный со средой обьект. Большая часть его диагностических свойств создана и поддерживается искусственно. Изменение характера антропогенного воздействия меняет и эти свойства, причем за сравнительно короткие отрезки времени (месяцы, годы, первые десятки лет). Тренды изменения свойств могут быть различны: наращивание культурных признаков, их потеря, приобретение новых свойств, которых не было в исходной почве, "омолаживание" в связи с механическими нарушениями почвенной толщи и др.

Создание (именно создание, а не эволюция) культурных лочв требует определенного времени - это первые сотни лет в условиях хозяйствования прошлого века, а при применении современных приемов агротехники, механизмов и удобрений этот срок может быть значительно сокращён до 20 лет или несколько больше. Более быстрое создание положительных свойств лимитируется промывным водным режимом (гидротермические условия)-и определенной буферностью пород." " За" это время полностью изменяются лабильные свонства почв (рН, содержание NPK. сумма обменных оснований), частично изменя-

ются среднеустойчивые свойства (содержание гумуса. сгк/с4к. емкость поглощения и т. д.). й в какой-то, мере будут затронуты консервативные свойства (механический и валовый состав, строение профиля в целом и др.). Причем скорость изменения свойств во многом зависит от "восприимчивости" пород к окультуриванию.

Наиболее устойчивое свойство,- .создаваемое агрогенной деятельность» - строение профиля пахотной почвы. Наиболее ярко эта устойчивость проявляется при зарастании пахотной почвы лесом при снятии агрогенного воздействия. Пахотный слой прослеживается в почве под лесом возраста более 100 лет.

Закрепление в виде устойчивых Характеристик твердой фазы профиля полученных положительных свойств возможно требует большего времени (может быть и вдвое), чем их создание. -При ослаблении" воздействия потеря приобретенных положительных, свойств начинается не сразу - агрогенная почва обладает определенным гомеостазом. Свойства начинают деградировать одновременно, но более устойчивые разрушаются медленнее. Проградация и деградация свойств показана на Рис. 6. . •

Еще раз укажем на неустойчивость культурных почв в гумидной бореальной обстановке. В связи с этим прослеживается множественность путей (проградация, деградация, ренатурализация и др.)раз-, вития пахотных, в том числе и культурных почв в современных условиях. Длительно и интенсивно обрабатываемые почвы при поддержании воздействия ■ на высоком уровне развиваются в сторону культурной дерновой почвы. При ослаблении воздействия идет деградация с образованием профиля типа подзолистого (гдь практически отсутствует гумусово-аккумулятивный процесс, а идет гумусово-элювиальный и другие элювиальные процессы) с потерей почвы как ресурса рентабельного сельского хозяйства (Рис.7). Но почвы многолетней культуры за 70-100 лет сохранили (даже в стадии деградации) достаточное Содержание гумуса, в какой-то мере его состав, структуру и агрегированность. В связи с недостаточными вложениями в сельское хозяйство, культурные почвы в основном деградируют, но в них еще много агрономически ценных свойств. На восстановление" утраченных благоприятных свойств требуется больше времени и средств, чем на поддержание оптимальных свойств и режимов. Продолжение экстенсивного использования этих почв приведет к резкому снижению ллодоро-дия и потере "эталонов" культурного рационального землепользования. .

. Неоднородность почвенного покрова на закартарованных участках имеет двоякую природу: агрогенную (связанную с разной интенсивностью и длительностью использования различных частей поля) и естественную (связанную с перераспределением .тепла и влаги, неоднородностью механическоп состава и др.).

Общие закономерности антропогенной-неоднородности. Исследованные участки расположены вблизи и на месте бывших поселений. Вокруг них прослеживаются ареалы культурных и культурных деградированных лочв, которые расположены на выровненных вершинах и пологих привершинных склонах. Их обрамляют ареалы окультуренных типичных и деградированных почв на склонах, 'Деградация- связана с ослаблением антропогенных воздействий" после исчезновения поселений. Наиболее удаленные (близкие к лесу'или заболоченным понижениям) участки, расположенные в нижних частях склонов, представлены- ареалами освоенных почв, вовлеченных в земледелие в послевоенные годы. Нередко ранее используемые иод пашню удаленные участки забрасывались (зарастали льсом), и ареалы культурных и окультуренных почв граничат с ареалами старопахотных почв под лесом.

. Среди естественных закономерностей отметим развитие на водоразделах типичных полноразвитых почв, участие латеральных, потоков .5 формировании почв на склонах, развитие переувлажненных (глеева-■тых и глеевых) почв в нижних частях склонов и понижениях. Агро-генные и естественные закономерности строения почвенного покрова интегрируются и образуют агрогенный почвенный покров, усложненный естественной неоднородностью. -' - •

В этих закономерностях наблюдаются отклонения,1 связанные с эрозией. Так на более крутых участках склонов, на месте окультуренных и культурных разностей, могут формироваться освоенные почвы из-за смыва, верхнего гомогенного горизонта Р и припахивания нижележащих горизонтов с формированием горизонта М. В нижних выслеженных частях склонов и в понижениях за счет наноса материала образуются намытые почвы, верхний слрй которых (около 50-70 см) 'состоит из мелкозема ~горизонта Р почв, "расположенных выше по склону. Большую площадь на склонах занимают смыто-намытые почвы, в которых пахотная часть постоянно обновляется,'

' Отклонения могут быть связаны также с антропогенной деятельностью. Нивелировка поверхности, передвижение материала при пахоте. культивации и бороновании,"« прокладка траншей и прлевых дорог

Рис, 7. Возможные пути агрогенной аволззции дерново-подзолистых 'почв *

м о

усиление агрогенного воздействия сокращение воздействия

снятие воздействия эрозия

МкЖ*

<. - 21 -

и многое другое создаю? особые - нарушенные почвенные разности, характеризующиеся несогласованным залеганием почвенных горизонтов, включением больших масс инородного материала и т.д. Такие нарушения могут встречаться в любой части ареалов и не носят характера закономерности.

Для исследованных участков выделены особенности почвенного покрова, связанные с механическим составом ,и характером материнских пород. Так, на покровных суглинках большую роль в формировании современного почвенного покрова и его дифференциации играет глубина и степень проявления подзолистого горизонта (степень подзолистости). Для ленточных глин таким показателем является место и степень проявления поверхностного оглеения, а для моренных суглинков - каменистость и пестрота механического состава. Эти показатели, которые тормозят развитие окультуривания, накопление положительных свойств, лимитируют получение высоких стабильных урожаев (здесь не рассматриваются такие общеизвестные лимитирующие факторы как кислотность, малое содержание гумуса и элементов питания и др.).

Общий характер почвенного покрова земледельческих территорий Южной тайги при нарастающем окультуривании теоретически должен становиться более однородным. Но различное время использования .участков пашни, культуртехнические мероприятия, планирование поверхности и др. усиливают неоднорЬдносгь почвенного покрова. Очень часто неоднородность, связанная с естественными факторами, с одной стороны, затушевывается, а с другой стороны, усиливается Проявлением таких процессов как эрозия, поверхностное оглеение.

При рассмотрении общих закономерностей устойчивости культурных почв' (их свойств и процессов) выявлено,. что она убывает с востока на запад и с юга на север. Свои поправки в такое распределение вносят почвообразуицие породы: наиболее устойчивы культурные свойства на карбонатных породах, менее устойчивы на суглинках и лабильны На песках.

. . ' - Выводы

1. По хронологии выделены 5 социально-исторических этапов трансформации пахотных почв, начиная с X в. различающиеся по площадям. глубине и характеру воздействия, степени изменения почв. Продолжительность воздействий и их характер отличаются в разных регионах Северо-Запада; как следствие различаются степень' и характер изменения почв.

2. Формирование.агрогенных свойств почв зависит от продолжительности и интенсивности воздействия. Критериями выделения ста-

- 2.2 -

лий (освоенная, окультуренная, культурная) служат: морфологическое строение профиля и состояние пахотного слоя; состав и содержание гумуса, его профильное распределение; рН и состав поглощенных катионов, насыщенность; обьемная масса пахотного и подпахотного слоев. Культурные варианты создаются только при нарастающем положительном агрогенном воздействии с последующим поддержанием его на высоком уровне. В случае, когда высокий уровень мероприятий по окультуриванию не достигается, развитие свойств соответствует приложенным воздействиям.

3. Для культурных суглинисто-глинистых почв характерны:

- Трансформированный за счет наложенных агрогенных субпрофилбй (в пределах пахотного и подпахотного слоев) профиль почвы Р-(М)-(Е1)-В1-В-ВС(в1)-С.

- Наличие нового по своему облику, свойствам и функционированию пахотного слоя с подразделением его на 2-4 горизонта Р и горизонт М в зависимости от глубины и частоты обработок, внесения удобрений и текущих процессов.

- Изменение количественных показателей химических и физических свойств и их профильного распределение.

4. В культурных дерново-подзолистых почвах идут чисто агро-герные, естественно-агрогенные и естественные процессы, трансформированные деятельностью человека. Соотношение (баланс) и общее направление почвообразования в условиях интенсивного земледелия зависят не только от агрогенных воздействий, но в значительной степени и от материнской породы, на всех типах пород с одинаковой интенсивностью идут агрогенные (турбации) и естественно-агроген-ные (гумусово-аккумулятивный и накопление питательных веществ) процессы. Иа покровных суглинках ярче всего выражен лессиваж, на ленточных глинах - оглеение и элювиально-иллювиальный процесс, на моренных суглинках наблюдается заторможенность практически всех процессов.

5. Для создания и/или трансформации свойств и процессов в ходе, сельскохозяйственного использования требуется определенное время. Наиболее быстро (первые годы) меняются рН. содержание элементов питания'; медленнее изменяются (первые десятки лет) насыщенность основаниями, содержание гумуса: наиболее мелленно из изученных свойств (десятки-первые сотни лет) изменяется структурное состояние, состав гумуса. При интенсивном окультуривании новые свойства могут быть получены за первые десятки лет и этот срок во многом зависит от материнской породы. Наиболее легко окультуриваются покровные суглинки, медленнее - моренные, и наименее' восприимчивы к окультуриванию ленточные глины.

- 23 - .

6. Вновь созданные, не характерные для естественных дерново-подзолистых почв, свойства имеют разную устойчивость как при снижении интенсивности воздействия, так и при полном его прекращении. Идиболее устойчивые свойства: механический, валовый, минералогический составы, строение профиля в целом. Средне у. тойчивые свойства: состав гумуса, . поглощенных оснований, структурное состояние и др. Наименее устойчивые: рН, содержание элементов питания 'и др. Но восстановление свойств, приближение их к зсцаль-1ым, требует гораздо большего времени, чем их создание в культур-1ЫХ почва:-:.

7.Наблюдается 3 варианта изменения почвенного покрова на пахотных территориях:

-Сохранение СЛП при изменении компонентов ПП;

-Гомогенизация ПП - изменяются компоненты, а СПП становится более

однородным;

-Гетерогенизация ПП - изменение компонентов ПП, усложнение СПП за ;чет появления новых антропогенных ареалов на фоне исходно одно-юдных.

Список пабот. опубликованных по теме диссертации: Пахотные почвы Нечерноземья: процессно-эволюционный подход к (зучению. Почвоведение N 11. 1985. (в соавторстве)

Current processes In the Antropic Eutric Podzoluvlsols: îetliods of researcii and the résulte. - Transactions of international of Society jf soll'scients 13 Congress, Hamburg. 986. Commission 5.(в соавторстве)

Генетические особенности пахотных, дерново-подзолистых почв ;ак основа их диагностики и классификации. География и генезис .нтропогенноизмененных и естественных почв. М..1Э86. (в соав-'орстве) !

История использования дерново-подзолистых почв Северо-Запада изменение их свойств. В сб.:"Антропогенная эволюция геосистем и х компонентов", М., 1987.

" " Этапы эволюции дерново-подзолистых суглинистых почв в усло-иях интенсивного земледелия. Материалы Всесоюзного совещания 0-12 января 1989 "Антропогенная и естественная эволюция почв и очвенного покрова.

Антропогенная трансформация почв Европейской части СССР Русская равнина). В'сб.:"Природная среда Русской равнины: водные есурсы. почва, биота." Препринт ИГ АН СССР, М.. 1989. (в соав-орстве)

Антропогенная трансформация поче. Природная среда Европейской части СССР (опыт'регионального анализа). М., 1989. (и соавторстве)

Этапы земледельческого. освоения и агрогенного изменение почв в основных регионах Мира, В сб.: "Глобальная география почв II факторы почвообразования", М., 1991.• (в соавторстве)