Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Кутаны дерново-подзолистых почв как источник почвенно-генетической информации

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Кутаны дерново-подзолистых почв как источник почвенно-генетической информации"

На правах рукописи

РГ Б

од

О

Бронникова Мария Артемовна

КУТАНЫ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ КАК источник ПОЧВЕННО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2000

Работа выполнена на кафедре географини почв факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор В.О. Таргульян Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор В.Д. Васильевская доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.Д.Тонконогов

Ведущая организация:

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (г. Пущино)

Защита состоится "/У " в аудитории М-2 на

заседании диссертационного совета по почвоведению К 053.05.16 в МГУ им. М. В. Ломоносова на факультете почвоведения.

Адрес: 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ. Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просьба присылать по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан "_"_й&?Х>г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Л.Г. Богатырев

Актуальность работы: В последние годы в почвоведении активно развивается концепция почвы как записывающей и запоминающей системы. Основой концепции является положение о том, что почва обладает специфическими механизмами записи информации об эволюции факторов почвообразования, почвообразовательных процессов, отвечающих за формирование элементов строения профиля, свойств почвы, почвенного профиля в целом (Таргульян, Соколов, 1978; Таргульян, 1985; Таргульян, Соколова, 1996; Козловский, Горячкин, 1996). Одной из актуальных задач современного генетического почвоведения является разработка подходов к прочтению почвенно-генетической информации. Известно, что весь объем информации, хранящейся в почвенном профиле, складывается из блоков информации, фиксированной в отдельных частных профилях: гумусопом, структурном, карбонатном, профиле новообразований и т.д. (Таргульян, Арманд, 1977; Александровский, 1987, 1996).

Текстурно-дифференцированные (ТД) почвы, в том числе, суглинистые дерново-нодзолистые почвы Русской равнины, имеют сложно организованный, полигенетический, полихронный профиль (Глинка, 1924; Кремер, 1969; Дюшофур, 1970; Таргульян и др., 1974; Глазовская, 1974; Русанова и др., 1978; Тонконогов и др., 1987; Тонконогов 1999) и обладают высокой информационной емкостью (Козловский, Горячкин, 1996), а потому, являются подходящим объектом для поиска подходов к декодированию почвенно-генетической и почвенно-эволюционной информации. • -

Кутаны иллювиирования (Brewer, 1964), или натеки, как их часто называют в русскоязычной литературе (Кремер, 1969; Русанова, 1987; Герасимова и др., 1992), или coatings согласно современной западной терминологии (Bullock et al, 1985) - одни из неотъемлемых, генетически и диагностически значимых элементов строения почв с текстурно-дифференцированным профилем и, в частности, дерново-подзолистых почв. Кутаны дерново-подзолистых почв, как продукт вариабельных во времени и пространстве профилеобразующих процессов элювиироваиня-нллювиирования, разнообразны по составу и морфологии, часто полихронны, и, следовательно, являются одним из перспективных источников почвенно-генетической информации (Brewer, 1964).

Несмотря на высокую перспективность исследования кутан иллювиирования как носителей педогенетической информации, работы в этом направлении немногочисленны (Геммерлинг, 1922; Морозов, 1938; Таргульян и др. 1974; Глазовская и др., 1974;.Таргульян и др., 1975; Русанова и др., 1978; Бирина, 1980; Ranney, Beatty, 1969; Brinkman, 1973; Jamagne, 1987; Payton, 1993; Пустовойтов, Таргульян, 1996).

Цели ч задачи исследования: Цель данной работы: используя комплексный морфо-субстантивный подход, выявить генетическое, информационное и функциональное значение особенностей морфологии и состава кутан дерново-подзолистых почв, их внутрипрофильного и внутригоризонтного распределения; выявить факторы и процессы определяющие формирование и эволюцию комплекса кутан в профиле дерново-подзолистых почв. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Описать и типизировать морфо-субстаитивное разнообразие кутан исследованных почв.

2. Выявить различия в профильном распределении морфотипов кута внутриагрегатных пор (ВАП) и трещинной сети (ТС).

3. Выявить генетически значимые детали морфологического строения кутан.

4. На основе количественного анализа последовательностей морфотипов составе сложных кутан ВАП и субстантивного анализа кутан ТС выявить фаз] формирования (эволюции) комплекса кутан дерново-подзолистых почв, то есть фаз1 эволюции элювиально-иллювиальных процессов.

5. Выявить количественно-качественные субстантивные различия материал ВПМ и кутан ТС, профильную дифференциацию вещественного состава кутан.

6. На основе полученного фактического материала и литературных данны разработать генетическую концепцию формирования и трансформации комплекса кута! дерново-подзолистых почв.

7. Рассмотреть регуляторно-барьерную функциональную роль кутан в обмен веществом между поровым пространством и внутрипедной массой.

8- Провести сравнительную характеристику функциональных показателе! микробиологической активности кутан ТС и ВПМ вмещающих горизонтов.

Научная нопщна: Выявлено, что состав кутан и структура кутанного комплекс определяются не только составом иллювиированного вещества, но также наличием i интенсивностью процессов, трансформирующих кутаны in situ: оглеения гумусонакопления, разрушения и трансформации минералов. Обнаружены существенны! различия в профильном распределении кутан внутриагрегатных пор и кутан трещинпо! сети. Выявлено, что эти различия обусловлены различиями в геометрии поровоп пространства, определяющими различия условий миграции и аккумуляции материала bi внутриагрегатных порах и системе межагрегатных - магистральных пор-трещин; pa3noi интенсивностью в ВАП и ТС процессов трансформации кутан in situ и их деградации ведущих к изменению структуры кутанного комплекса.

Выделены фазы эволюции кутанного комплекса исследованных почв (п< доминантным процессам): фаза интенсивной миграции и аккумуляции ила; фаза миграции i аккумуляции иылевато-песчаных фракций и железа; фаза элювиально-глеевой мобилизацш и выноса железа из куган, рсдиспергации и переотложения силикатного материала продолжающейся аккумуляции в кутанах песчано-пылеватых фракций и ила. Аккумуляцю гумуса в кутанах происходит на всех стадиях эволюции кутанного комплекса.

Получены данные, свидетельствующие о сосуществовании в элювиальны; горизонтах исследованных почв разнонаправленных процессов: деградации кутан и и) формирования, локализованных в разных микрозонах.

Показано, что корни растений являются источником органического вещества дл! "инситного" гумусонакопления в кутанах. Развитие корней на поверхности кутан Т( приводит к складчатым деформациям и разрывным нарушениям кутан. Развитие трещин i кутанах, выполняющих функцию механических и микро-гсохимических микро-барьеров облегчает обмен веществом между поровым пространством и ВПМ.

Практическая значимость: Развитие концепции почвы как памяти, разработанные методологические подходы к расшифровке почвенно-генетической и почвенно-эволюционной информации, записанной в поли генетическом почвенном профиле, позволят Золее широко и обоснованно использовать морфо-аналитические исследования отдельных элементов строения почв для получения информации о генезисе почв, эволюции процессов, формирующих их профиль. Обнаруженная способность кутан трещинной сети накапливать юдвижные формы ряда микроэлементов - загрязнителей, препятствуя их проникновению из трещинной сети в ВПМ, может быть использована в диагностике загрязнений.

Апробация работы: Основные положения работы были изложены и обсуждены на ¡аседании кафедры географии почв факультета почвоведения, а также на конференции аспирантов и студентов "Ломоносовские чтения - 98" (Москва, 1998), на молодежных □.окучаевских чтениях (Петербург, 2000), на III съезде Докучаевского общества почвоведов [Суздаль, 2000).

Публикации: По теме диссертации опубликовано пять работ

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, 5 глав, зыводов, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на стр. машинописного текста (втом числс2/таблиц рисунка). Список литературы включает 2SO J работ, из них 77 - на иностранных языках.

Автор выражает признательность научному руководителю д.г.н. проф. В.О. Гаргульяну, к.б.н. доц. С.Н. Седову за всемерную помощь и дружескую поддержку на всех зтапах работы над диссертацией; м.н.с. лаборатории географии почв и геохимии ландшафта (1ГРАН A.A. Ссмиколенных за проведенные микробиологические лабораторные ^следования и плодотворные научные дискуссии, аспирантке ИГРАН И.А. Спиридоновой, 1Ыполнившей минералогический анализ крупных фракций, сотрудникам химической мборатории ИГРАН и, в частности, Т.А. Востоковой за консультационную поддержку и юмощь в выполнении части аналитических исследований, проф. д.б.н. Т.А. Соколовой и Г. Я. Дроновой за консультационную и техническую поддержку исследований минералогического состава ила

Глава 1. КУТАНЫ ТЕКСТУРНО-ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫХ ПОЧВ: ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Обзор литературных материалов показал, что к настоящему времени накоплен достаточно большой объем данных по морфологии (Brewer, 1964; Ярилова, Парфенова, 1957, 1977; Добровольский, Шоба, 1972, 1978; Bullock et. al., 1985; Payton, 1983, 1993; Sullivan, 1994, 1997 и др.), вещественному составу и свойствам кутан (Геммерлинг, 1922; Морозов, 1938; Ranney, Beatty, 1969; Оглезнев, 1971; Веке, Zwarich, 1971; Bullock, Milford, 1974; Таргульян и др., 1974; Зайдельман и др. 1979; Глазовская и др., 1975; Таргульян, Зишневская, 1975; Русанова и др., 1978; Шоба В.Н., 1978; Ковалев и др., 1981; Урусевская и ip., 1987; Соколова и др., 1987; Алифанов, 1995; Зайдельман и др., 1999), распределению сутан в профиле текстурно-дифференцированных, в частности, дерново-подзолистых почв

(Таргульян и др., 1974, 1983; Глазовская и др, 1975; Русанова и др., 1978; Шоба С.А., 1983; Соколова и др., 1987; Кулинская, 1988); составлены классификационные схемы, позволяющие систематизировать разнообразие кутан (Brewer, 1964; Fedoroff, 1973; Парфенова, Ярилова, 1977; Bullock et. al., 1985; Герасимова и др. 1992), получены данные, позволившие сделать ряд заключений о скорости формирования кутан (Гагарина, Цыпленков, 1974; Theocharopoulos, Dalrymple, 1987; Пономаренко и др. 1988), об эволюции процессов иллювиирования (Fedoroff, 1972; Jamagne et al., 1978; Langohr, 1983; Payton, 1993, Алифаиов, 1995); исследованы некоторые аспекты, связанные с влиянием кутан на функционирование почв (Lai, Mortland, 1968; Khalifa, Buol, 1969; Gerber et al., 1973; Солнцева, Рубилина 1987; Tolraie, Sullivan, 1996).

Анализ имеющихся литературных данных позволяет заключить, что кутаны ТД почв до настоящего времени остаются перспективным источником почвенно-генетической информации. Недостаточно разработаны вопросы генетической интерпретации характерных морфологических признаков кутан. Крайне мало сведений о субмироморфологических деталях строения кутан и субмикроморфологических различиях кутан отдельных морфотипоп. Не достаточно данных о структуре и различиях кутанных комплексов отдельных типов текстурно-дифференцированных почв, о внутригоризонтном распределении морфотипов кутан по разным типам пор. Практически неразработанным и весьма перспективным направлением исследований кутан как источника педогенетической информации является анализ взаиморасположения индивидуальных кутан, а также последовательности слоев различного состава и морфологии в сложных кутанах с целыо выявления фаз иллювиирования. Перспективной представляется разработка проблемы влияния кутан на функционирование почв, отдельных их горизонтов и морфо-структурных элементов.

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Одним из критериев выбора объектов и их особенностью являлось обилие и хорошее развитие в почвенном профиле кутан различной морфологии. Исследования проводились в Ленинском и Подольском районах Московской области. Согласно почвенному районированию исследованные почвы расположены на территории Среднерусской провинции подзоны дерново-подзолистых почв в округе дерново-подзолистых суглинистых почв Смолснско-Московской возвышенности (Гугуева, 1959; Почвы Московской области..., 1974; Атлас Московской области, 1976).

Полевые морфологические исследования проводились в боковой стенке лесного оврага, врезанного в водораздел: исследован участок стенки около 10 м в длину и 2 м в глубину (разрез Д-96), и в серии траншей глубиной до 2,7 м протяжённостью до 200 м (разрезы 1М-96 и 4М-96). Работа с почвенными профилями, вскрытыми на протяженных участках траншеями и зачистками в борту оврага, позволила наблюдать латеральную вариабельность мощности литологических слоев, морфологического строения почв и, в частности, профильного распределения кутан различной морфологии. Было выбрано три наиболее представительных участка, несколько различных, по степени дренированное™ и литологичсскому строению: разрезы 1М-96,4М-96, Д-96.

Исследованные почвы расположены в верхних частях пологих склонов частных водоразделов и развиты на покровных суглинках, подстилаемых различными фациями ледниковых отложений. Разрезы 1М-96 и 4М-96 заложены под залежным лугом, разрез Д-96 - под ельником с разреженным мохово-травянистым растительным покровом. Почвы разрезов 1М-96 и 4М-96 относятся к освоенным дерново-слабоподзолистым, языковатым, глубоко-слабоглееватым известкованным, среднепахотным (разрез 4М-96) (Классификация и диагностика почв СССР, 1977), а согласно новой Российской классификации (Классификация почв России, 1997) к агродерново-подзолистым, языковатым, глубокопахотным (разрез 1М-96) и среднепахотным (разрез 4М-96), глубокоогленным, среднегумусированным. Почва разреза Д-96 классифицирована как слабодерново-глубокоподзолнстая, языковатая, поверхностно-слабоглееватая (Классификация...,1977) или мелкодерново-глубокоподзолистая, языковатая, поверхностнооглеенная,

многогумусировапная (Классификация..., 1997). в системе WRB почвы разрезов 1М-96 и 4М-96 могут быть отнесены к Glossi-Endogleyic Albeluvisols (Plaggic), разреза Д-96 - к Glossi-Epigleyic Albeluvisols, (World Reference Base for Soil Resources, 1998). Степень дренированности почв нарастает в ряду 4М-96, 1М-96, Д-96.

По своим аналитическим характеристикам эти . почвы являются достаточно типичными представителями суглинистых дерново-подзолистых освоенных (разрезы 1М-96 и 4М-96) и целинных (разрез Д-96) почв на покровных суглинках, подстилаемых моренными отложениями. Данные гранулометрического анализа подтверждают лнтологическую неоднородность исследованных почв. Для почв характерно весьма существенное обогащение илом иллювиальных горизонтов по сравнению вышележащими (в 1,3 - 2,5 раза). Высокие показатели рН водной (6,9) и солевой (6,3 - 6,4) вытяжки верхних горизонтов залежных почв разрезов 1М-96 и 4М-96 свидетельствуют о применении известкования в период эксплуатации этих почв в качестве пахотных угодий. В подпахотных горизонтах кислотность возрастает. Кислотность почвы под лесом меняется от кислой в верхних до слабокислой в нижних горизонтах профиля. Для освоенных почв характерно невысокое содержание органического углерода в старопахотных горизонтах, в органо-аккумулятивном горизонте целинной почвы содержание органического углерода, напротив, довольно велико для дерново-подзолистой почвы. Высокий процент илистой фракции в гранулометрическом составе почв обусловливает довольно высокое содержание обменных катионов. Почвы характеризуются слабым элювиально-иллювиальным распределением дитиониторастворимых форм железа и слабоаккумулятивиым распределением форм железа, алюминия, марганца, кремния переходящих в оксалатную вытяжку.

Наряду с традиционным морфологическим описанием почв, выполнены описания вертикальной и латеральной дифференциации и разнообразия морфологических типов кутан. В профиле выделялись зоны, различающиеся по набору морфологических типов глинистых кутан, степени их развития, приуроченности к элементам строения (верхние, нижние, боковые грани агрегатов, стенки магистральных трещин). Под бинокулярным микроскопом в ненарушенных образцах генетических горизонтов проводилось описание

разнообразия кутан, их локализации и характера залегания иллювиированного материала Микроморфологическое описание кутан внутриагрегатных пор выполнялось в шлифа) ненарушенных монолитов под оптическим поляризационным микроскопом Субмикроморфологическое изучение образцов кутан, приготовленных npi мезоморфологичсском контроле, проводились с помощью электронного сканирующих микроскопа "Hitachi" Н514-2А, оборудованного рентгеновским микроанализатором фирмь Link. Для препарированных образцов кутан ТС и внутрипедной массы были провсдень сравнительные исследования валового химического состава методок рентгенфлюорисценции, содержания Fe, Al, Si, Мп в оксалатной (экстракция в темноте) у дитиоиитной вытяжках, содержания обменных оснований, органического углерода пс Тюрину в модификации Никитина, содержания подвижных форм микроэлементов (1 i HNO3 вытяжка). Данные по гранулометрическому составу кутан и ВПМ получены путс,\ количественного выделения фракций ила, мелкой пыли и суммы более крупных фракции размучиванием по Горбунову. Минералогический состав ила исследовался рентген дифрактометрическим методом в ориентированных образцах. Минералогический соста! крупных фракций заполнения трещин и межтрещинного материала исследован i иммерсионных препаратах под оптическим поляризационным микроскопом. Исследован»! микробиологической активности проводились методом посева разведений суспензш образцов кутан и внугрипендной массы (ВГ1М) на плотные элективные питательные среды Анализ результатов проводился с использованием модификации метода "расписаши появления колоний", предложенного Кож евиным (Кожевин, 1989).

Глава 3 МОРФО-ГЕНЕТИЧЕС1СИЙ АНАЛИЗ КУТАН Типизация кутан

При типизации кутан был использован морфо-субстантивный подход основанный на классификации кутан, разработанной Брюэром (Brewer, 1964) и традиция? отечественной школы (Таргульян и др., 1974; Таргульян, Вишневская, 1975; Бирина, 1980 Русанова, 1987; Герасимова и др., 1992). Типизация морфологического разнообразия Kyrai ироведна на основании результатов макро-, мезо-, микро- и субмикроморфологическю исследований с учетом гранулометрического состава кутан, определенной органолептически и микроморфологически (элементарное микростроение), Цветовы) характеристик, оптических свойств (степень анизотропности, характер погасания) и други) морфологических признаков: наличии примесей органического вещества, оксидов железа v марганца. В исследованных почвах выделены песчано-пылеватые, пылевато-глинистые глинистые, гумусово-глинистые, гумусово-пылевато-глинистые, железисто-глинистые i железо-марганцевые кутаны. Основные диагностические признаки выделенны) морфотипов приведены в тексте работы.

Распределение кутан в профиле почв Профильное распределение кутан было исследовано для разреза 4М-96. Для кута! ВАП впервые получены количественные данные по составу кутанных комплексо! горизонтов: в шлифах по горизонтам подсчитано количество кутан каждого из выделенны)

морфотипов как в индивидуальном залегании, так и в составе сложных кутан. Для кутан ТС: межагрегатных и магистральных трещин на основании макро- и мезоморфологических исследований проведена полуколичественная оценка встречаемости морфотипов в горизонтах профиля. Результаты анализа (рис. 1) демонстрируют, что при идентичном наборе морфотипов профильное распределение морфотипов для внутриагрегатных пор и пор трещинной сети резко различно. Набор морфотипов кутан ВАП остается неизменным во всех горизонтах профиля, при этом наблюдаются сложные профильные изменения соотношения различных морфотипов в составе кутанного комплекса. Отмечено, что максимум обилия кутан всех морфотипов и максимум развития сложных кутан, представляющих собой переслой различных морфотипов, разнесены в пространстве: первый приурочен к горизонту В12, второй - горизонту В13. Максимальное количество иллювиированного вещества приурочено к горизонту ГЦ2, но при этом здесь наблюдается резкое преобладание трех из семи выделенных морфотипов: гумусово-глинистых, гумусово-пылевато-глинистых и пылевато-глинистых кутан, а доля сложных кутан невелика. Сочетание этих обстоятельств позволяет предположить, что горизонт является зоной максимальной аккумуляции иллювиального материала в фазу наиболее активного иллювиирования с преимущественным формированием пылевато-глинистых кутан и кутан с участием гумуса. Максимум сложных кутан лежит в горизонте В13, в кутанном комплексе которого наиболее равномерно представлены все семь морфотипов кутан (доля в целом более обильных морфотипов ниже, а доля малочисленных - выше, чем в других горизонтах), причем каждый из морфотипов, кроме железо-марганцевых кутан, хорошо представлен в составе сложных кутан. Можно предположить, что именно этот горизонт наиболее полно интегрирует результаты всех фаз иллювиирования. Минимальная доля сложных кутан в кутанном комплексе горизонта ПВИО при все еще весьма значительном количестве кутан свидетельствует о неполноте записи фаз иллювиирования в этом горизонте. Вероято, преобладающие в самом глубоком горизонте и участвующие в составе сложных кутан пылевато-глинистые, гумусово-пылевато-глинистые и гумусово-глинистые кутаны, близкие по доле участия в кутанном комплексе, являются продуктами фаз наиболее активного и глубокого иллювиирования.

Картина распределения по профилю морфотипов кутан ТС менее сложна, но гораздо более контрастна, чем для кутан ВАП. Набор морфотипов кутан ТС изменяется по профилю: все семь выделенных морфотипов обнаружены только в горищонте В11, в других горизонтах кутаны ТС представлены 6-3 морфотипами.

Результаты исследования демонстрируют, что общая картина распределения морфотипов кутан в профиле дерново-подзолистых почв гораздо сложнее и противоречивее, чем было показано в работах предшественников (Таргульян и др., 1974, 1983;Глазовскаяндр., 1975; Ярилопа, Рубнлнна, 1975; Соколова и др., 1987). Формирование кутанных комплексов горизонтов и профильной дифференциации морфотипов кутан является результатом эволюционных изменений состава продуктов иллюшшрования, интенсивности и глубины развития разнокачественных иллювиальных процессов, а также деградацнонно-траисформационных процессов, изменяющих кутаны т

я

situ после их отложеиия. Среди таких процессов диагностированы оглеение и гумусонакопление, источником органического вещества для которого служат отмершие корни растений. Оглеение приводит к потере железа и трансформации железисто-глинистых кутан в глинистые. Потеря железа дестабилизирует материал кутан, что способствует их деградации, переносу и переотложению иллювиированного материала, приводит к уменьшению в кутанном комплексе доли железисто-глинистых и железо-марганцевых кутан. Накопление гумуса в кутанах in situ приводит к трансформации глинистых и пылевато-пшнистых кутан в гумусово-глинистые и гумусово-пылевато-глинистые, соответственно.

Рис. 1 Распределение морфотипов кутан:

а. ВАП

глинистые пылевато- глинистые глинистые марганцевые

глинистые

о. 1С

глинистые пылевато- глинистые марганцевые

глинистые

и гумусово-глинистые

Столь существенные различия в профильном распределении морфотипов кутан ВАП и -ТС определяются, прежде всего, принципиальными различиями в геометрии внутриагрегатного порового пространства и трещинной сети: Трещинная сеть представляет собой единую систему межагрегатных пор и магистральных трещин, что обусловливает наличие единой вертикальной дифференциации процессов. Внутриагрегатные поры, напротив, не образуют единой системы, а потому, по всей видимости, являются областью преимущественного развития мнкрозоиальных процессов диспергации,

короткодистанционного переноса и переотложения материала. Т.е. формирование кутан ПАП в большей степени определяется локальными условиями, чем общепрофильной дифференциацией процессов.

Кроме того, морфологические наблюдения позволяют утверждать, что интенсивность процессов деградации и трансформации кутан существенно выше в ТС, чем в ВАЛ. Деградация кутан, накопление гумуса в кутанах in situ и оглеение безусловно имеют место и во внутриагрегатных порах, но в ослабленной и рассредоточенной форме. Таким образом, различия в профильной дифференциации кутан ВАП и ТС определяются различными условиями миграции и аккумуляции материала во внутриагрегатных порах и трещинной сети и разной интенсивностью в ВАП и ТС деградационно-траисформационных процессов, изменяющих кутанный комплекс.

Пространственное взаиморасположение кутан ВАП как источник информации о последовательности процессов В работе впервые предпринята попытка на основании количественного анализа фактических данных по последовательности морфотипов в составе сложных кутан ВАП, выделить этапы развития иллювиального процесса. Результаты количественного анализа частоты встречаемости морфотипов в различных слоях сложных кутан ВАП (рис. 2) показывают, что в первом, граничащем с влутрипедной массой, слое сложных кутан чаще всего встречаются глинистые и пыдевато-глшшетые кутаны. Высока также частота встречаемости гумусово-пылевато-глинистых и гумусово-глинистых кутан. Во втором слое сложных кутан наиболее часто встречаются гумусово-пылевато-глинистые кутаны, высоки частоты встречаемости гумусово-глшшстых кутан, а также в целом не столь распространенных в профиле пылеватых и железисто-глинистых. Преимущественно в этом слое встречаются в целом малочисленные железо-марганцевые кутаны. В последующих 3 -9 слоях на первое место по частоте встречаемости выходят гумусово-пылевато-глинистые и, снова, глинистые кутаны. Довольно высока так же, как и во втором слое, частота встречаемости пылеватых кутан.

Рис. 2 Частота встречаемости морфотипов в слоях сложных кутан

0,4 - 1л

0,3- О о !>» о* в о

од- 8| ггттСЮ

0,1 ■ и у

П - о IEUJ

о =>

2 3

£

I

1-ый слой 2-ой слой

j глинистые песчано-пылеватые

] гумусово-пылевато-глинистые^^ гумусово-глшшстые | железо-марганцевые

3 - 9-ын слой ГУ] пылевато-глинистые | [ железисто-глинистые

Основываясь на полученных данных, можно сделать заключение, что на ранних этапах формирования профиля дерново-подзолистых почв, когда он был еще слабо дифференцирован, наиболее интенсивна была миграция ила и формирование глинистых

кутан. Существенную роль играло также нллювннрованне гумуса н/нлн его накопление ir situ в формирующихся кутанах. На этом этапе миграция пыли имела второстепенное значение, пссчано-пылеватые кутаны не образовывались. Интенсивная иллювиальная аккумуляция пыли н железа в пссчано-пылеватых и железнсто-глшшстых кутанах соответственно относится к более позднему этапу развития профиля, когда элювиальные горизонты уже были существенно обеднены илом и здесь развивалось поверхностное оглсение. В последних слоях сложных кутан крайне редко встречаются кутаны с участием железа по причине интенсивного развития на современном этапе околопоровых восстановительных процессов.

Некоторые гснстичсски и функционально значимые

детали морфологического строения кутан

Поскольку морфологическое строение кутан отражает их генезис и, наряду с их вещественным составом, определяет их функциональную роль, особое внимание было уделено исследованию гспстпческп и функционально значимых деталей морфологического строения кутан. В процессе исследований макро-, мезо-, н субмикроморфологии кутан были обнаружены факты ранее не описанные, или не рассматривавшиеся с позиций информационной значимости.

Кутаны элювиальной части ирофичя В элювиальной части профиля текстурно-дифференцированных почв неоднократно были описаны глинистые кутаны с очевидными признаками деградации (Таргульян и др., 1974а; Яри лова, Рубилина, 1975; Bullock Р., Thompson M.L., 1985; Соколова и др., 1987; Tompson, 1987; Герасимова и др., 1992; Payton, 1993b; Гоголев, Таргульян, 1994). Такие кутаны обычно трактуются как унаследованные от предшествующих этапов иммобилизации тонкодисперсного вещества из суспензий в данной части профиля. Нестабильность вещества кутан в А2 - A2Bt горизонтах, приводящая к их деградации, рассматривалась как свидетельство активности элювиального процесса, развивающегося сверху вниз и постепенно перерабатывающего сначала исходную почвообразующую породу, а затем горизонт Bt. Исследование морфологии поверхности кутан горизонтов А2 и А2В, основой которых является глинистое вещество, под сканирующим электронным микроскопом выявило наличие как ненарушенных кутан, так и кутан с явными признаками деградации. Поверхность деградированных кутан растрескана, кавернозна, края разбиты на блоки н чешуйки (рис. За). Согласно данным рентгеновского микроанализа, глинистые алюмосиликаты являются главной составляющей декодированных кутан (исходя из соотношений в спектрах состава кремния, алюминия и железа). Для ненарушенных кутан (рис. 36) характерны гладкая, раковистая или тонкозернистая поверхность (последний тип поверхности, характерен для кутан с участием гумуса) практически без трещин, следов размыва, шелушения или каких-либо других признаков деградации. Данные рентгенонского микроанализа показывают, что для кутан с ненарушенной поверхностью характерно повышенное содержание железа.

Полученные данные свидетельствуют о сосуществовании разнонаправленных процессов, локализованных в разных мнкрозонах элювиальных горизонтов: деградации глинистых кутан и формирования кутан, обогащенных гумусом и неснлпкатными соединениями железа. Наличие ненарушенных кутан в элювиальной части профиля можно считать свидетельством микрозонального проявлении современного иллювиального процесса в элювиальных горизонтах дерново-подзолистых почв. Об актуальности иллювиального процесса свидетельствует также зафиксированное при субмикроскопнчсскнх исследованиях отложение свежего иллювнированного материала на живых корнях и гифах г рибов.

Рис. За Деградированная кутана Рис. 36 Ненарушенная кутана.

Гифа, погребенная иллювиальным материалом

Роль корней в Формировании кутан н трансформационных изменениях их материала in situ. Мезо- и субмпкроморфолопгческие наблюдения обнаружили ряд фактов, позволяющих говорить о существенной роли корневых систем растений в трансформациях in situ состава н морфологии кутан. В литературе встречены лишь единичные косвенные свидетельства возможности такого влияния (Gombcer, D'Hoore, 1971; Кулинская, 1988).

В горизонтах А2 - Bit, где корни растений распространяются фронтально, отмечено, что кутаны с участием гумуса приурочены главным образом к корневым ходам. Начиная с горизонта В2, корни сконцентрированы на поверхности кутан ТС. Гумусовая прокраска кутан ТС неравномерна и имеет сетчатый характер: наиболее интенсивно прокрашены корневые ложбнны и зоны вдоль них.

Крупные корневые ложбнны "вложены" в материал кутан. Субмикроскопическне наблюдения показали, что вдоль таких корневых ложбин наблюдаются складчатые и разрывные нарушения кутанного материала. Складчатое заложение слоев кутан (convolute orientation of laminnae) описано в международном руководстве по микроморфологии (Bullock et. al., 1985) как один из трех возможных вариантов ориентации материала кутан, однако отмечено, что природа складчатости материала остается невыясненной. В данном случае можно предполагать, что корень по мере роста оказывает на кутану направленное боковое давление, в результате которого возникают разрывные нарушения в кутане с одной стороны ложбины и смятие кутанного материала в складки - с другой.

Вышеизложенные факты позволяют сделать следующие заключения относительно роли корней в кутапогенезе. Возможно, один из механизмов формирования к;тан

непосредственно связан с всасывающей деятельностью корневых систем растений. Основываясь на результатах исследований поглощения почвенной влаги корневыми системами растений (Растение и вода, 1967; "Растение и вода", 1967; Пенман, 1968; Рейви, 1990; Cowan l.R. 1965; Hillet D.C., van Beek, H.Talpaz, 1975; Hainsworth J.M. et al., 1986; Robins et al., 1954; T.M.W. van Brock, 1989), механизм образования кутан, связанный с ссасывающей деятельностью корней, можно представить следующим образом. Сосущая сила корпя вызывает направленный ток влаги к корневому каналу. В результате этого поры, находящиеся в зоне влияния всасывающего корня, постепенно дренируются, а большая часть твердых составляющих суспензии осаждается на их стенках в виде кутан. Наиболее тонкие илистые частицы, возможно, достигают с потоком влаги поверхности корня и осаждаются на ней. В трещинной сети корпи, поглощая воду, проецируют твердые компоненты суспензий на поверхность трещины, в том чпеле и на поверхность корня.

Отмершие корни при разложении обогащают материал кутан органическим веществом in situ, что приводит к трансформации глинистых и пылевато-глинистых кутан в гумусово-глшшстые и гумусово-пылевато-глшшстые.

Агрегация кутан ТС и подстилающего их материала При мезоморфологических исследованиях кутан ТС было отмечено, что па поверхности агрегатов н магистральных трещин, покрытых кутанами с участием глины, как правило наблюдается в той или иной степени развитая полигональная сеть трещин, захватывающая не только материал кутан, но и подстилающий их слон ВПМ, мощностью 1 - 3 мм. Возникновение трещинной сети на поверхностях, покрытых кутанами, связано, вероятно, с дегидратацией материала кутан, а также с развитием корней на поверхностях агрегатов и трещин. Помимо трещин, ориентированных под некоторым углом к поверхности стенки, возникают также трещины, субпараллелышс этой поверхности. Развитие субпараллельных трещин обусловлено, очевидно, различиями в физических свойствах (пабухаемостн, объемной и линейной усадки) материала кутан и подстилающего материала ВПМ (Морозов, 1938). Продолжающийся иллювиальный процесс приводит к развитию куган в сети мнкротрещнн, возникших на поверхности агрегата или магистральной трещины, покрытых кутаной, и в приповерхностном слое ВПМ.

Таким образом, возникновение агрегации поверхностей, покрытых кутанамн, создавая возможность оттока суспензии из трещинной сети во внутрипедную массу, поддерживает нормальное функционирование трещинной сети, как основного проводника растворов и суспензий. Развитие на поверхности сплошных кутал ТС трещин дегидратации, а затем агрегации материала кутан и подстилающего слоя ВПМ очевидно облегчает обмен веществом между ТС и ВПМ. Наличие трещин в кутанах, в частности, должно благоприятно сказываться на питании растений, облегчая диффузию питательных веществ к всасывающим корням.

Глава 4. СУБСТАНТИВНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МАТЕРИАЛА КУТАН ТС

Результаты разносторонних аналитических исследований препарированных образцов куган ТС и ВПМ вмещающих их горизонтов, наряду с обобщением литературных данных

позволили выявить основные различия в гранулометрическом, химическом, минералогическом составе кутан трещинной сети и ВПМ; сформулировать основные закономерности профильных изменений состава кутан; обозначить направления изменений состава кутан под воздействием трансформирующих процессов.

Кутаны по сравнению с ВПМ характеризуются повышенным содержанием валового алюминия и пониженным содержанием кремния, что определяется высоким содержанием в кутанах фракции ила (табл. 1). Увеличение вниз но профилю содержания илистой фракции в кутанах и непосредственно связанные с этим изменения валового химического состава (сужение отношения SiC^A^Oj), являются основной закономерностью внутрипрофильных изменений в составе кутан ТС. Такие изменения в составе кутан вполне согласуются с морфологическими данными, свидетельствующими об увеличении с глубиной доли кутан ТС, основным компонентом которых является илистая фракция, и определяются более высокой миграционной способностью ила но сравнению с более крупными гранулометрическими фракциями.

В пеоглеенпых кутанах содержание валового железа, а также оксалато- и днтионнторастворимых его форм выше, по сравнению с их содержанием в ВПМ. Развитие процессов оглеення в трещшшои сети приводит к обеднению кутан,' в первую очередь, оксалаторастворпмым и валовым марганцем, оксалато- и дитнониторастворимыми формами железа, а при более интенсивном оглеешш также и валовым железом.

Материал кутан обогащен по сравнению с ВПМ органическим углеродом. Наряду с иллювиальным накоплением гумуса диагностировано гумусонакопление in situ, особенно характерное для кутан ТС в нижних иллювиальных горизонтах, где корни растений сосредоточены в межагрегатиых и магистральных трещинах.

Крупнопылеватая и мелкопесчаная фракции кутан относительно обеднены, по сравнению с аналогичными фракциями ВПМ, K-Na полевыми шпатами и остаточно обогащены кварцем (рис. 5). Различия в минералогическом составе илистой фракции кутан и ВПМ неоднозначны: илистая фракция кутан может содержать как меньше, так и больше наименее устойчивого к внутрипочвенному выветриванию компонента - лабильных силикатов, чем ил ВПМ (табл. 2). Отмечено накопление в кутанах оксалато- и днтиониторастворпмых форм алюминия и днтионнторастворимых форм кремния наряду с наличием почвенных хлоритов в кутанах ТС верхних элювиальных горизонтов и плохой окристаллнзопанностыо силикатов с лабильной решеткой в иле кутан. Эти факты позволяют утверждать, что агрессия растворов, мигрирующих в трещинной сети, и динамичный окислительно-восстановительный режим приводят к разрушению и/или трансформациям глинистых минералов, K-Na полевых шпатов крупных фракций и накоплению in situ остаточных аллофаноподобных продуктов разрушения силикатов.

Сравнительный анализ минералогического состава илистой, крупнопылеватой и мелкопесчаион фракций общей массы гор. А2В, материала кутан ТС, и ВПМ вмещающих горизонтов выявил следующие особенности. Крупнопылеватая и мелкопесчаная фракции кутай по сравнению с теми же фракциями ВГ1М вмещающих горизонтов относительно обогащены кварцем за счет значимого обеднения менее устойчивыми к внутрипочвенному

выветриванию K-Na полевыми шпатами (Рис. 3). Содержание полевых шпатов в крупнопылеватой и мелкопесчаной фракциях кутан сравнимо или даже несколько меньше, чем нх содержание в этих фракциях горизонта А2В. Вместе с тем, содержание наименее устойчивого компонента илистой фракции - силикатов с лабильной решеткой - в иле кутан в большинстве случаев несколько меньше, но иногда и заметно больше, чем в иле BUM, однако всегда больше, чем в илистой фракции элювиальных горизонтов профиля. Сопоставляя полученные данные по минералогическому составу ила с достаточно обширным литературным материалом (Ranney et al., 1969; Веке et al., 1971; Тагрульян и др., 1974; Русанова, 1978; Соколова, 1985; Соколова и др., 1987) можно утверждать, что вариабельность в широких пределах минералогического состава ила кутан по отношению к минералогическому составу ВПМ и элювиальных подтверждена неоднократно фактическими данными независимых исследований. Этот феномен однако до настоящего времени не находил объяснения.

Если допустить, что дифференциация профиля дерново-подзолистых почв по минералогическому составу является результатом голоценового почвообразования, т.е. что минералогический состав элювиальных горизонтов эволюционировал от исходного состава материнской породы в направлении обеднения наименее устойчивыми компонентами, то минералогический состав материала, удаляемого из этих горизонтов и аккумулирующегося в кутанах, должен отражать такую эволюцию. Т.е. кутаны нллювнирования должны интегрировать вклады лссснважа и нартлювацнн разных этапов развития элювиальных горизонтов. Очевидно, интенсивность накопления нллювиированного материала тоже изменялась во времени на каждой данной глубине. Таким образом, основным фактором, контролирующим минералогический состав кутан, является интенсивность накопления иллювиального вещества в кутанах па разных этапах развития минералогической дифференциации профиля. К дополнительным факторам формирования минералогического состава кутан можно отнести участие в нх составе материала иллювиальных горизонтов (т.е. материала, слабо переработанного процессами внутрипочвенного выветривания), а также наличие и интенсивность процессов разрушения и трансформации минеральной фазы кутан in situ.

Исходя из вышеизложенного понятно, что содержание наименее устойчивых компонентов минеральной фазы в кутанах в зависимости от времени нх формирования теоретически может варьировать в пределах между их содержанием в исходной породе и в современных элювиальных горизонтах. То есть состав кутан определяется, прежде всего, составом элювиальных горизонтов в фазу наиболее интенсивного роста кутан. В случае же интенсивного развития процессов разрушения и трансформации минералов в кутанах , их материал может оказаться обедненным относительно менее устойчивыми компонентами даже в большей степени, чем современные элювиальные горизонты.

Рассматривая полученные данные с учетом вышеизложенных положений, можно заключить, что преимущественная аккумуляция в кутанах нллювнирования ила и более крупных фракций относятся к разным этапам эволюции профиля. Поскольку п иле кутан

Горизонт Элемент Строения Ил: <0,001 мм ею» А1г03 - Ге:0) МпО С орг.

Вал. Выт. М,-Дж. вал. Выт. Тамма Выт. М,-Дж. вал. Выт. Тамма Выт. М,-Дж. вал. Выт. Тамма

Разрез 1М-96

В21 кутаны 34,3 66,70 1,00 19,93 0,15 0,82 5,70 0,01 0,46 0,06 следы 0,45

В2| ВПМ 19,4 70,75 0,68 15,93 0,14 0,41 5,31 0,48 1,50 0.09 0,08 0,23

В31 кутаны 55,0 63,59 1.87 21,71 0,19 0,72 5,96 0,09 0,54 0,05 следы 0,95

В31 ВПМ 24,5 69,43 0,84 17,13 0,11 0,32 4,80 0,42 1,42 0,09 0,09 0,40

Разрез 4М-96

В21 Кутаны 23,4 67,02 0,83 19,71 0,42 0,46 4,92 0,11 0,57 0,05 следы 0,55

В21 ВПМ 17,5 67,08 0,78 18,85 0,26 0,46 5,96 0,39 1,68 0,12 0,11 0,31

В31г Кутаны 31,2 64,86 1,58 21,08 0,43 0,52 5,58 0,05 0,39 0,05 следы 0,87

В31г ВПМ 17,0 68,30 0,90 17,80 0,23 0,41 5,92 0,23 1,67 0,09 0,06 0,35

ИВ4Ш§ Кутаны 20,4 70,84 1,56 17,96 0,23 0,31 3,82 0,05 0,32 0,06 следы 0,94

ИВ4Юз ВПМ 8,2 73,22 0,57 15,92 0,15 0,34 4,12 0,29 1,15 0,08 0,02 0,33

Разрез Д-96

ВЦ Кутаны 26,0 69,09 1,75 17,24 0,23 0,46 6,06 0,31 1,24 0,07 0,01 0,79

ВИ ВПМ 18,2 69,48 1,05 16,79 0,27 0,34 5,74 0,42 1,69 0,09 0,05 0,40

В21 Кутаны 29,0 68,37 0,68 18,12 0,24 0,39 5,53 0,17 0,95 0,06 следы 1,12

В21 ВПМ 23,2 69,54 1,25 16,97 0,05 0,40 5,88 0,23 1,55 0,09 0,03 0,31

ИВ31 Кутаны 23,6 69,39 1,45 17,46 0,16 0,43 5,17 0,22 1,22 0,07 0,02 1,47

11В31 ВПМ 13,5 70,30 1,12 17,01 0,02 0,21 4,99 0,26 1,38 0,09 0,04 0,33

ШВ4Ю Кутаны 28,3 | 71,70 1,30 15,97 0,21 0,35 4,92 0,07 0,79 0,07 следы 1,10

1НВ4Ю ВПМ 14,0 73,33 0,76 15,00 0,02 0,14 4,50 0,22 1,24 0,08 0,04 0,53

1 Валовое содержание оксидов приведено в % к прокаленной навеске, остальные характеристики в % к воздушно-сухой навеске

Табл. 2 Содержание основных групп глинистых минералов, содержание валового калия и отношение иптенсивностей рефлексов первого и второго порядков иллитов в илистой фракции

Гор. Элемент Содержание минералов (%)' к2о 1юА00|/

строения Иллнт Каолинит Лабильи. Почв, хлорит (% на прокал. навеску) 1щАмг

Разрез 1М-96

Ап ОМ 35/6 43/8 22/4 + 2,78 2,1

А2 ОМ 44/8 43/8 13/2 + 2,35 2,2

А2В ОМ 39/12 38/11 23/8 - 2,61 2,0

В21 кутаны 39/13 35/12 26/9 + 2,23 2,3

В21 ВПМ 39/8 31/6 30/6 - 2,47 2,2

1Ш Кутаны 40/22 30/16 30/16 - 2,03 2,0

В31 ВПМ 38/9 32/8 30/7 - 2,52 2,5

Разрез 4М-96

Ап ОМ 41/6 44/7 15/2 - 3,21 2,5

А2В ОМ 33/9 49/13 18/5 - 2,32 2,0

В21 Кутаны 38/9 33/6 31/7 - 2,62 2,3

В21 ВПМ 41/7 33/6 26/5 - 2,01 2,2

В318 Кутаны 36/11 28/9 36/11 - 2,34 2,7

В318 ВПМ 32/5 31/5 37/6 - 2,01 2,3

11040^ Кутаны 41/8 28/6 31/6 - 2,23 2,7

Разрез Д-96

А1 ОМ 49/6 47/6 4/<1 + 2,87 2,2

А1А2 ОМ 36/3 44/3 20/2 + 3,03 2,4

А2 ОМ 37/4 38/5 25/3 + 2,89 2,1

А2В ом 40/12 31/9 29/9 - 2,97 2,6

ВИ Кутаны 37/10 34/9 29/8 + 2,43 2,4

ВИ ВПМ 35/6 31/6 34/6 - 2,64 2,2

В21 Кутаны 38/11 31/9 31/9 - 2,34 2,3

В21 ВПМ 34/8 29/7 37/9 - 2,24 2,3

ИВ31 Кутаны 28/7 34/8 38/9 - 2,63 2,3

ИВ31 ВПМ 28/4 46/6 26/3 - 3,01 1,9

ШВ4(Р Кутаны 39/11 30/8 31/9 - 2,95 2,8

ШВ4Ю ВПМ 32/4 33/5 35/5 - 2,56 2,3

2 Числитель - % от суммы глинистых минералов, Знаменатель - % от веса почвы с учетом содержания ила

Рис. 3 Содержание кварца и полевых шпатов^ ТС и ВПМ

а. мелкопесчаная фракция

(0,25-0, 05 мм) 20 40 60 80

An

Л2В C& АО

О Д А •

Bit OA О Д АО А •

B2t О Д А •

100% 4

б. крупнопылеватая фракция

(0,05 - 0,01 мм) 20 40 60 80

Ап -1-1-1-1-

Л2В а А*

о д А •

ВИ о о Л А Д А • •

B2I о Л А •

100% ^

K-Na П.Ш.: О кутаны Д ВПМ

Кпярц:

• кутаны А ВПМ

исследованных почв содержание лабильных силикатов всегда существенно выше их содержания в илистой фракции элювиальных горизонтов и близко к содержанию этих минералов в иле ВПМ вмещающих горизонтов, можно считать, что интенсивность накопления ила в кутанах ТС на современном этапе развития профиля невысока. Фаза наибольшей интенсивности этого процесса относится, вероятно, к ранним этапам развития профиля, когда минералогический состав элювиальных горизонтов был близок составу исходной почвообразующей породы. Фаза максимальной интенсивности накопления в кутанах песчано-пылевагого материала относится к современному этапу развития профиля. Большая преобразованность мелкопесчаной и крупнопылеватой фракций кутан по сравнению с этими фракциями элювиальных горизонтов свидетельствует о высокой интенсивности деградационно-трансформационных процессов, преобразующих минеральную фазу кутан in situ. Это еще раз подчеркивает, что химико-минералогический состав кутан, также как и их морфология, определяются не только процессами иллювиальной аккумуляции морфо-структурных составляющих кутан, но и процессами, трансформирующими их материал на месте отложения.

Глава 5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ КУТАН Роль кутан в функционировании почвенных систем исследована недостаточно. Между тем представляется очевидным, что пограничное расположение кутан на пойерхностях раздела агрегатов, их большая «открытость» для почвенных газов, растворов и биоты, также как и специфика их состава, - должны обуславливать не только их структурную, но и функциональную специфику. Известно очень немного работ, касающихся функциональной роли кутан (Soilleau et al., 1964; Jackson, Me. Cracken, 1964; Champion, Barley, 1969; Khalifa, Buol, 1969; Gerber et al., 1973; Шоба B.H., 1978; Ковалев и др., 1981; Солнцева, Рубилина, 1987; Tolmie, Sullivan, 1996).

Не претендуя на полноту охвата проблемы, в работе рассмотрены некоторые аспекты влияния кутан на функционирование дерново-подзолистых почв.

Барьерная функция кутан трещинной сети Глинистые кутаны на поверхности агрегатов и трещин в иллювиальных горизонтах исследованных почв характеризуются высоким содержанием илистой фракции (от 20 до 50%) и, как следствие, высокой емкостью катионного обмена. Субмикроморфологическис исследования обнаруживают весьма плотную упаковку и хорошую ориентацию глинистых доменов в кутанах. Б силу этих особенностей состава и строения глинистых кутан, расположенных на поверхности агрегатов и трещин, они выполняют функцию внутрнпочвенных механических и геохимических микро-барьеров на пути миграции растворов и суспензий из норового пространства во внутриагргеатнуга массу.

Таблица 3 Содержание подвижных форм микроэлементов (1 н НЫО] вытяжка), рртхЮ'1

Тип образца Горизонт Сг № Си КЬ Бг Ва и

Разрез 1М-96

Кутаны В21 2,98 2,22 11,78 0,60 10,11 242,42 0,93

ВПМ В21 2,16 1,87 7,10 0,44 4,98 116,94 0,47

Кутаны В31 5,66 2,50 11,76 0,71 11,23 301,46 0,82

ВПМ В31 0,05 0,23 0,22 0,03 0,26 2,30 Сл.

Разрез 4М-96

Кутаны В21 0,08 0,17 0,26 0,03 0,37 2,72 Сл.

ВПМ В21 0,01 0,21 0,28 0,02 0,30 2,13 Сл

Кутаны В31ё 0,19 0,35 0,31 0,04 0,58 2,56 Сл.

ВПМ В312 0,13 0,58 0,46 0,03 0,46 1,96 Сл.

Кутаны 0,30 0,43 0,46 0,05 0,81 3,99 0,01

ВПМ НВ4Ю£ - 0,15 0,13 0,03 0,15 1,49 Сл.

Разрез Д-96

Кутаны ви 1,96 1,44 7,56 0,53 6,79 150,90 0,41

ВПМ вп 0,03 0,21 0,25 0,03 0,24 1,15 Сл.

Кутаны В21 3,08 2,78 9,29 0,56 7,42 118,61 0,41

ВПМ В21 0,10 0,72 0,52 0,05 0,55 2,90 Сл.

Кутаны ПВ31 3,33 2,29 8,21 0,51 6,34 131,18 0,48

ВПМ НВ31 1,91 1,92 7,55 0,43 3,19 52,11 0,29

Кутаны ШВ4Ю 4,17 2,15 6,65 0,43 6,81 110,09 0,48

ВПМ ШВ4Ш 1,51 2,00 5,05 0,46 3,63 54,00 0,47

Наличие кутан на поверхности агрегатов затрудняет поступление воды из трещинной сети внутрь агрегатов, приводит к периодическому застаиванию влаги на контакте поровое

пространство - ВПМ и развитию оглеения в контактной зоне. Это подтверждается следующими морфологическими и аналитическими характеристиками кутан: а), морфо-хроматические признаки оглеения кутан ТС и непосредственно подстилающего их слоя ВПМ обнаружены даже в иллювиальных горизонтах, общая масса которых практически неоглеена; б), кутаны ТС, обнаруживающие морфо-хроматические признаки оглеения, обеднены оксалато- и дитиониторастворимыми формами железа, валовым и оксалаторастворимым марганцем; в), величина показателя магнитной восприимчивости материала кутан составляет 6,8*10"6 СвЗМ, что сопоставимо с величинами % в нижних, сильно оглеенпых, горизонтах полугидроморфных дерново-подзолисто-глеевых почв (Вадюнина, Бабанин, 1972), и почти в три раза меньше магнитной восприимчивости материала ВПМ вмещающего горизонта (18,1 • 10"6 СОЭМ).

Регуляторно-барьерная функция глинистых кутан по отношению к внутренней части агрегата подтверждена следующими фактами. Кутаны ТС характеризуются высоким содержанием обменных оснований, сумма которых в материале кутан в 1,5 - 2 раза, иногда более, превышает их содержание в ВПМ. В материале кутан обнаружено существенное накопление по сравнению с ВПМ подвижных форм ряда микроэлементов: Сг, N1, Си, Ш>, Ва, Бг, и (Табл. 3). При субмикроморфологических исследованиях иллювиальных горизонтов разреза Д-96 исключительно на поверхности глинистых кутан ТС обнаружены массовые скопления гексагональных хорошо ограненных кристаллов барита - минерала, крайне нетипичного для дерново-подзолистых почв. Барит был диагностирован по морфологии и по химическому составу кристаллов, исследованному с помощью рентгеновского микроанализатора. Обильные скопления на поверхности глинистых кутан кристаллов барита при его отсутствии по внутрипсдной массе являются свидетельством техногенного загрязнения почв барием.

Таким образом, глинистые кутаны агрегатов, «выстилающие» основные каналы миграции растворов в иллювиальных горизонтах дерново-подзолистых почв и приуроченные к границе раздела фаз, выполняют функцию внутрипочвенного механического и микро-геохнмического барьера. В кутанах происходит как сорбциониая концентрация ряда макро- и микроэлементов, так и осаждение веществ из растворов (в данном случае кристаллизация барита). Глинистые кутаны, в частности, препятствуют проникновению загрязнителей во внутриагрегатную массу. Поскольку в глинистых кутанах происходит концентрация загрязнителей, мигрирующих в растворах, аномально-высокая концентрация загрязняющих элементов в составе кутан может служить ранним индикатором загрязнения почвенных растворов и почв.

Показатели микробиологической активности: анизотропность микробного населения, создаваемая кутанами

Кутаны поверхностей педов и внутрипедная масса, особенно в нижних В, горизонтах профиля текстурно-дифференцированных почв, как субстантивно (субстрат для биоты), так и по режимам функционирования существенно различны как среда обитания почвенной микробиоты, что должно обеспечить анизотропность микробиологической активности в системе "кутаны - внутрипедная масса (ВПМ)".

Микробиологические исследования были проведены в образцах ВПМ и кутан ТС из горизонтов Bit и B2t - зоны действия наиболее активного иллювиирования, а также в образцах общей массы поверхностного горизонта Ап (разрез 4М-96). Исследования проводились методом посева разведений суспензии на элективные плотные питательные среды (Методы..., 1991). Для анализа активности трех выделенных трофических групп микроорганизмов: протеолнтических, сахаролитических и целюлозолитических, использована модификация метода «расписания появления колоний», предложенного Кожевиным (Кожевшг, 1989).

Было выявлено, что активность протеолитической группы микроорганизмов распределена в профиле, а также между ВПМ и кутанами, достаточно равномерно. В горизонте Bt2 протеолитическая группировка изменяет кинетические показатели роста популяции, что может быть связано как с угнетением микроорганизмов на глубине, так и со сменой экологической стратегии. Сахаролитичсская группа микроорганизмов обнаруживает максимум активности в горизонте А1, однако и в кутанах наблюдается увеличение активности по отношению к внутрипедной почвенной массе. Такой феномен можно объяснить тем, что кутаны ТС приурочены к основным каналам миграции водно-растворимых соединений, к которым относятся в частности сахара. Во внутренней части агрегатов сахаролитическне организмы могут испытывать дефицит питательных веществ, в то время как кутаны ТС являются для них более предпочтительным местообитанием. Активность целюлозолитических микроорганизмов, напротив, выше в ВПМ по сравнению с кутанами. Увеличение количества и активности целлюлозолитических микроорганизмов в ВПМ может быть связано с осенним отмиранием однолетней корневой массы, которая в верхних иллювиальных горизонтах в значительной мере сконцентрирована внутри педов.

В горизонте В,2, по сравнению с горизонтом Btl различия между кутанами и ВПМ по численности и показателям активности всех трофических групп микроорганизмов более контрастны. Эго обусловлено прежде всего тем, что с глубиной условия среды внутри и на поверхности агрегатов, покрытых кутанами, становятся все более контрастными. Последнее отчасти может быть связано с возрастанием значения регулягорной функции Kyiaii в условиях дефицита питательных веществ.

ВЫВОДЫ

1. Разнообразные по составу и морфологии разновозрастные кутаны дерново-подзолистых почв остаются одним из перспективных источников почвенно-гсиетической информации, как продукт разнокачественных, вариабельных во времени и пространстве процессов элювиирования-иллювиирования и как морфо-структурныс элементы, приуроченные к микрозонам напряженного протекания современных

' почвенных процессов in situ.

2. Формирование кутанных комплексов внутри горизонтов и профильной межгоризонтной дифференциации кутан является результатом интенсивности и глубины развития разнокачественных иллювиальных процессов, а также эволюции их во времени. Процессы элювиирования-иллювиирования, отвечающие за формирование

п

куган, начинают действовать с "0-момента" почвообразования и остаются активными в дерново-подзолистых почвах на современном этапе их эволюции.

3. Процессы миграции и аккумуляции основных морфо-структурных компонентов кутан: ила, пыли, песка, гумуса, железа и марганца в профиле дерново-подзолистых почв гетерохронии. Начальный этап развития профиля характеризуется наиболее интенсивной миграцией и аккумуляцией ила в ¡сутанах, в меньшей степени, -пыли и гумуса. Существенная аккумуляция в кутанах песчаных и пылеватых фракций, соединении железа, и марганца относится к следующему этапу эволюции. Максимальная интенсивность накопления фракций крупной пыли и мелкого песка в кутанах относится к современному этапу развитая профиля. Вместе с тем на этом этапе формирование кутан с участием яселеза и марганца ограничено по причине интенсивного развития сезонных восстановительных процессов в элювиальной части профиля и в околопоровом пространстве иллювиальных горизонтах.

4. Дополнительным фактором, контролирующим состав кутан и структуру кутанного комплекса являются деградационно-трансформационные процессы, изменяющие кутаны in situ после их отложения: оглеение, гумусообразование, разрушение и (или) трансформации слоистых силикатов и K-Na полевых шпатов.

5. Оглеение кутан приводит к потере железа и трансформации железисто-глинистых кутан в глинистые. Это дестабилизирует материал кутан, что способствует их деградации, переносу и иереотложеншо ила, в кутанном комплексе уменьшается доля железисто-глинистых и железо-марганцевых кутан.

6. Накопление гумуса в кутанах in situ за счет разложения корней приводит к трансформации глинистых и ггьглевато-глинистых кутан в гумусово-глиггистые и гумусово-пылевато-глинистые.

7. Агрессия растворов, мигрирующих в трещинной сети и динамичный окислительно-восстановительный режим приводят к разрушению и/или трансформациям глинистых минералов, K-Na полевых шпатов крупных фракций кутай и накоплению in situ остаточных аллофаноподобных продуктов разрушения силикатов.

8. При идентичном наборе морфотипов кутан во внутри агрегатных порах (ВАП) и трещинной сети (ТС) профильное распределение морфотипов кутан ВАП и ТС резко различно. Набор морфотипов кутан ВАП остается неизменным во всех горизонтах профиля, при этом наблюдаются сложные профильные изменения доли различных морфотипов в составе кутанного комплекса. Распределение по профилю морфотипов кутан ТС менее сложно, но гораздо более контрастно чем кутан ВАП: все семь описанных морфотипов обнаружены только в горизонте Bit, в других горизонтах 'кутаны ТС представлены 6-3 морфотипами. Различия в профильной дифференциации кутан ВАП и ТС обусловлены: а), различиями в геометрии ггорового пространства, определяющими различия условий миграции и аккумуляции материала во внутриагрегатных порах и системе межагрегатных - магистральных пор-трещин; формирование кутан ВАП определяется, в первую очередь, микрозональной а, кутан ТС

- общепрофилыюй дифференциацией разнокачественных процессов иллювиирования; б), разной интенсивностью в ВАП и ТС процессов трансформации кутан in situ.

9. Глинистые кутаны выполняют функцию внутрипочвенных механических и геохимических микро-барьеров. На этих барьерах происходит замедленная фильтрация влаги, сорбционная концентрация ряда макро- и микроэлементов и осаждение веществ из растворов. В тоже время, растрескивание и агрегация материала кутан на стенках ТС облегчает обмен веществом между ТС и ВПМ и поддерживая нормальное функционирование трещинной сеги как проводника растворов и суспензий.

10. Наличие кутан иллювиирования, создает анизотропность микробного населения почвенного профиля: численность и активность микроорганизмов трех выделенных трофических групп в кутанах и ВПМ различны.

11. Кутаны иллювиирования являются информационн&функционально значимым элементом строения текстурно-дифференцированных почв.

Список работ, опубликованных по теме диссертационной работы:

1. Бронникова М.А. Железисто-глинистые кутаны элювиальной части профиля дерново-подзолистых почв.// Тез. докл. Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-98", Москва, 1998. С. 12 - 13.

2. Спиридонова И.А., Седов C.II., Бронникова М.А., Таргульян В.О. Организация, состав и генезис осветленных элементов строения дернопо-подзолистых суглинистых почв// Почвоведение , №5, 1999. С. 561 - 568.

3. Бронникова М.А., Седов С.Н., Таргульян В.О. Глинистые, железисто-глинистые и глинисто-гумусовые кугапы элювиальной части профиля дерново-подзолистых почв// Почвоведение, №6, 2000. С. 661 - 670.

4. Бронникова М.А. Глинистые кутаны текстурно-дифференцированных почв как микрогсохимический и механический барьер// материалы Молодежных Докучаевских Чтений, С.-Пб. (в печати).

5. Бронникова М.А., Таргульян В.О. Кутаны дерново-подзолистых почв как источник почвенно-генетичсской информации// III съезд Докучаевского об-ва почвоведов. Тез. докл., кн. З.М.,2000. С. 235.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Бронникова, Мария Артемовна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. КУТАНЫ ТЕКСТУРНО-ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫХ ПОЧВ: ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ,

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Определения и терминология

1.2. Систематика и классификация кутан

1.3. Генезис и диагностическое значение кутан ТД почв.

1.3.1. Глинистые кутаны ТД почв и диагностика лессиважа

1.3.2. Кутаны с участием песчано-пылеватого материала и диагностика партлювации

1.3.3. Диагностика и количественная оценка глинистых кутан в классификации почв

1.4. Морфология кутан ТД почв и генетическая обусловленность морфологических характеристик

1.5. Распределение кутан в профиле ТД почв.

1.6. Вещественный состав и физико-химические свойства кутан ТД почв.

1.6.1. Методологические сложности, связанные с аналитическими исследованиями кутан

1.6.2. Гранулометрический и валовой химический состав кутан

ТД почв

1.6.3. Физические и физико-химические свойства кутан

1.6.4. Содержание оксалато- и дитиониторастворимых форм железа и алюминия в кутанах

1.6.5.Органическое вещество кутан

1.6.6. Минералогический состав кутан

1.7. Возраст кутан и скорость их формирования.

Фазы иллювиирования.

1.8. Функциональная роль кутан.

1.9. Кутаны ТД почв: актуальные проблемы, перспективные направления исследований

Глава 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Ландшафтно-географическое положение объектов исследований, методологические подходы.

2.2. Особенности морфологического строения почв

2.3. Аналитические характеристики исследованных почв

Глава 3. МОРФО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КУТАН

3.1. Морфологическое разнообразие и типизация кутан исследованных почв

3.2. Распределение кутан в профиле почв

3.2.1. Профильное распределение кутан ВАП

3.2.2. Профильное распределение кутан ТС

3.2.3. Факторы и процессы, обусловливающие различия в профильной дифференциации кутан ВАП И ТС

3.3. Пространственного взаиморасположения кутан ВАП как источник информации о последовательности процессов.

3.4. Некоторые генетически и функционально значимые детали морфологического строения кутан

3.4.1. Деградирующие и ненарушенные кутаны элювиальной части профиля

3.4.2. Роль корней в формировании кутан и последующих трансформационных изменениях их материала in situ

3.4.3. Агрегация кутан ТС и подстилающего их материала

3.5. Перспективы развития морфо-генетического анализа кутан

Глава 4. СУБСТАНТИВНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МАТЕРИАЛА КУТАН ТС: РЕЗУЛЬТАТЫ, ПРОБЛЕМЫ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ, ПЕРСПЕКТИВЫ

4.1. Гранулометрический и валовой химический состав

4.1.1. Результаты сравнительного анализа гранулометрического и валового химического состава препарированных образцов кутан ТС и ВПМ вмещающих горизонтов

4.1.2. Пример расчета гранулометрического состава чистого иллювиированного материала в составе кутан ТС

4.2. Минералогический состав кутан

4.3. Содержание оксалато- и дитиониторастворимых форм железа, алюминия, кремния и марганца

4.4. Содержание органического углерода

4.5. Перспективы субстантивно-генетического анализа кутан

Глава 5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ КУТАН

5.1. Глинистые кутаны ТС как внутрипочвенный геохимический и механический микро-барьер

5.2. Показатели микробиологической активности: анизотропность микробного населения, создаваемая кутанами.

5.3. Перспективы исследований функциональной роли кутан205 ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Кутаны дерново-подзолистых почв как источник почвенно-генетической информации"

В последние годы в почвоведении активно развивается концепция почвы как записывающей и запоминающей системы. Основой концепции является положение о том, что почва обладает специфическими механизмами «записи» in situ в пределах целостного генетического профиля информации об эволюции факторов почвообразования, эволюции, собственно, почвенного профиля и процессов, отвечающих за формирование тех или иных элементов строения профиля, или свойств почвы (Герасимов, 1956; Соколов, Таргульян, 1976; Таргульян, Соколов, 1978; Таргульян, 1985; Таргульян, 1986; Соколов, 1993; Таргульян, Соколова, 1996; Козловский, Горячкин, 1996). Одной из актуальных задач современного генетического почвоведения является разработка подходов к прочтению почвенно-генетической информации. Известно, что весь объем информации, хранящейся в почвенном профиле, складывается из блоков информации, «записанной» в дифференциации по профилю диагностических признаков отдельных элементарных почвенных процессов (Арманд, Таргульян, 1974; Таргульян, Соколов, 1978; Таргульян, 1985; Таргульян, 1986 а, б; или в частных профилях: гумусовом, структурном, карбонатном, профиле новообразований и т.д. Александровский, 1983, 1996).

Текстурно-дифференцированные (ТД) почвы, в том числе, суглинистые дерново-подзолистые почвы Русской равнины, имеют сложно организованный, полигенетический, полихронный профиль (Герасимов, 1960; Таргульян, Соколова и др., 1974а,б; Глазовская, 1974; Глазовская и др., 1975; Зайдельман, 1974; Герасимов, 1975; Русанова и др., 1978; Тонконогов, 1996, 1999; Подзолистые почвы., Duchaufour, 1982) и обладают высокой информационной емкостью (Козловский, Горячкин, 1996), а потому, являются подходящим объектом для поиска подходов к декодированию почвенно-генетической и почвенно-эволюционной информации.

Кутаны иллювиирования (Brewer, 1964), или натеки, как их часто называют в русскоязычной литературе (Кремер, 1969; Русанова, 1987; Герасимова и др., 1992), или coatings согласно современной западной терминологии (Bullock et al, 1985) - один из неотъемлемых, генетически значимых диагностических элементов строения почв с текстурно-дифференцированным профилем и, в частности, дерново-подзолистых почв. Кутаны дерново-подзолистых почв, как продукт вариабельных во времени и пространстве профиле образующих процессов элювиирования-иллювиирования, разнообразны по составу и морфологии, часто полихронны, и, следовательно, являются одним из перспективных источников почвенно-генетической информации (Brewer, 1964).

Детальное изучение состава и морфологии кутан, их внутрипрофильного и внутригоризонтного распределения дает информацию о характере, интенсивности и локализации процессов элювиирования-иллювиирования, а также процессов, ответственных за трансформацию кутан после их отложения или между циклами их формирования (турбационные процессы, оглеение, окислительная сегрегация железа и марганца, процессы, связанные с метаморфизмом органического вещества). Пространственное взаиморасположение кутан разного состава и морфологии в составе сложных кутан или в индивидуальном залегании отражает последовательность, цикличность или синхронность процессов иллювиирования (Brewer, 1964; Герасимова и др., 1992). Несмотря на высокую перспективность исследования кутан иллювиирования как носителей педогенетической информации, работы в этом направлении немногочисленны (Геммерлинг, 1922; Морозов, 1938; Оглезнев, 1971; Таргульян и др. 1974; Глазовская и др., 1974;.Таргульян и др., 1975; Русанова и др., 1978; Бирина, 1980; Ranney, Beatty, 1969;

Brinkman, 1973; Jamagne, 1987; Payton, 1993; Пустовойтов, Таргульян, 1996). Текстурно-дифференцированные почвы имеют более чем вековую историю исследования (Докучаев, 1886; Георгиевский, 1888; Геммерлинг, 1915; Филатов, 1923; Глинка, 1924; Роде, 1937; 1964; Ремезов, 1937; Duchaufour, 1951; Ярков, 1954; Фридланд, 1958; Пономарева, 1964; Герасимов, 1960; Зонн, 1966; Brinkman, 1970; Таргульян и др., 1974а, б; Зайдельман, 1974; Глазовская, 1974; Фокин, 1976; Pedro et.al, 1978; Соколова и др., 1982; Соколов и др., 1983;Александровский, 1983; Тонконогов и др., 1987; Тонконогов, 1996;Тонконогов, 1999 и др.). За время исследований было накоплено огромное количество разнообразных фактических данных о строении профиля, отдельных его горизонтов и элементах строения, о свойствах этих почв, однако, кутаны иллювиирования до настоящего времени остаются перспективным и не до конца реализованным источником педогенетической информации.

Цель данной работы: используя комплексный морфо-субстантивный подход, выявить генетическое, информационное и функциональное значение особенностей морфологии и состава кутан дерново-подзолистых почв, их внутрипрофильного и внутригоризонтного распределения; выявить факторы и процессы, определяющие формирование и эволюцию комплекса кутан в профиле дерново-подзолистых почв. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Описать и типизировать морфо-субстантивное разнообразие кутан исследованных почв.

2. Выявить различия в профильном распределении морфотипов кутан внутриагрегатных пор (ВАП) и трещинной сети (ТС).

3. Выявить генетически значимые детали морфологического строения кутан.

4. На основе количественного анализа последовательностей морфотипов в составе сложных кутан ВАП и субстантивного анализа кутан ТС выявить фазы формирования (эволюции) комплекса кутан дерново-подзолистых почв, то есть фазы эволюции элювиальноиллювиальных процессов.

5. Выявить количественно-качественные субстантивные различия материала ВПМ и кутан ТС, профильную дифференциацию вещественного состава кутан.

6. На основе полученного фактического материала и литературных данных разработать генетическую концепцию формирования и трансформации комплекса кутан дерново-подзолистых почв.

7. Рассмотреть регуляторно-барьерную функциональную роль кутан в обмене веществом между поровым пространством и внутрипедной массой.

8. Провести сравнительную характеристику функциональных показателей микробиологической активности кутан ТС и ВПМ вмещающих горизонтов.

Объекты и методы исследований

Исследования проводились на дерново-подзолистых почвах (Альбелювисоли согласно \УКВ, 1998), сформированных на покровном суглинке мощностью до 1,5 м, подстилаемом московской мореной в Ленинском и Подольском районах Московской области. Одним из критериев выбора объектов явилось хорошее развитие и разнообразие кутан иллювиирования на поверхностях педов и стенках трещин. Подробная характеристика морфологическая и аналитическая хаоактеристика объектов исследований будет приведена в главе 2.

Полевые морфологические исследования проводились в боковой стенке лесного оврага, врезанного в водораздел: исследован участок стенки около 10 м в длину и 2 м в глубину (разрез Д-96), и в серии траншей глубиной до 2,7 м протяжённостью до 200 м (разрезы 1М-96 и 4М-96). Работа с почвенными профилями, вскрытыми на протяженных участках траншеями и зачистками в борту оврага, позволила наблюдать латеральную вариабельность мощности литологических слоев, морфологического строения почв и, в частности, профильного распределения кутан различной морфологии. Было выбрано три наиболее представительных участка, несколько различных, по степени дренированности и литологическому строению: разрезы 1М-96, 4М-96, Д-96.

Наряду с традиционным описанием морфологии профиля, выполнялось описание вертикальной и латеральной дифференциации и разнообразия морфологических типов кутан. В профиле выделялись зоны, различающиеся по набору морфологических типов глинистых кутан, степени их развития, приуроченности к элементам строения (верхние, нижние, боковые грани агрегатов, стенки магистральных трещин) (Таргульян и др., 1974а).

В лабораторных условиях под бинокулярным микроскопом в ненарушенных образцах генетических горизонтов проводилось описание морфологии и разнообразия кутан внутриагрегатных пор (ВАП), кутан межагрегатных и магистральных трещин (далее по тексту - кутаны трещинной сети или ТС), их локализации и характера залегания иллювиированного материала. Микроморфологическое описание кутан внутриагрегатных пор выполнялось в шлифах ненарушенных монолитов под оптическим поляризационным микроскопом.

Субмикроморфологическое изучение кутан с помощью электронного сканирующего микроскопа "Hitachi" Н514-2А, оборудованного рентгеновским микроанализатором фирмы Link, выполнено в образцах, приготовленных в процессе мезоморфологических исследований.

Анализ физико-химических свойств почв, содержания Fe, Al, Si, Mn в оксалатной (экстракция в темноте) и дитионитной вытяжках из образцов генетических горизонтов, кутан и ВПМ, гранулометрический анализ образцов генетических горизонтов проводились по общепринятым методикам (Агрохимические методы., 1975; Вадюнина, Корчагина, 1986; Воробьева, 1998). Данные по гранулометрическому составу кутан и ВПМ получены путем количественного выделения фракций ила, мелкой пыли и суммы более крупных фракций размучиванием по Горбунову (Горбунов, 1963; Горбунов, 1971). Данные по валовому и микроэлементному составу, содержанию подвижных форм микроэлементов (1 н HN03 вытяжка) в кутанах и ВПМ получены методом рентгенфлюоресценции. Минералогический состав ила исследовался рентгендифрактометрическим методом в ориентированных образцах. Съемка проводилась на приборе ДРОН-2. При подготовке к рентгеновской съемке коагулированные кальцием илистые фракции насыщали магнием двукратным центрифугированием с насыщенным раствором М^СЬ с последующим удалением избытка магния дистиллированной водой. Съемку проводили для воздушно-сухих, насыщенных глицерином и прокаленных при 350°С образцов. Количественное определение основных групп глинистых минералов проводили по методике Корнблюма с некоторыми модификациями (Корнблюм и др., 1972).

Минералогический анализ фракций 0,05 - 0,25 и 0,01 - 0,05 мм заполнения трещин и межтрещинного материала проводили иммерсионным методом, подсчет минералов - в пробе из 300 зерен в жидкости с показателем преломления 1,544 (Сахарова, Черкасов, 1970).

Исследования микробиологической активности проводились методом посева разведений суспензии образцов кутан и внутрипендной массы (ВПМ) на плотные элективные питательные среды (Методы., 1991). Анализ результатов проводился с использованием модификации метода "расписания появления колоний", предложенного Кожевиным (Кожевин, 1989).

Радиоуглеродная датировка углей из антропоенно-нарушенного профиля выполнена в лаборатории ИГРАН, лабораторный индекс индекс образца -1724.

Работа выполнена на кафедре географии почв факультета почвоведения МГУ под руководством д.г.н. профессора В.О.Таргульяна.

Автор выражает искреннюю благодарность и глубокую признательность научному руководителю д.г.н. проф. В.О. Таргульяну, к.б.н. доц. С.Н. Седову, под чьим руководством были выполнены микро- и субмикроморфологические исследования, за помощь и дружескую поддержку на всех этапах работы над диссертацией; м.н.с. лаборатории географии почв и геохимии ландшафта ИГРАН A.A. Семиколенных за проведенные микробиологические лабораторные исследования и плодотворные научные дискуссии, аспирантке ИГРАН И.А. Спиридоновой, выполнившей минералогический анализ крупных фракций, сотрудникам химической лаборатории ИГРАН и, в частности, Т.А. Востоковой за консультационную поддержку и помощь в выполнении части аналитических исследований, проф. д.б.н. Т.А. Соколовой и Т.Я. Дроновой за консультационную и техническую поддержку исследований минералогического состава ила, С.Н. Слободской за помощь в подготовке иллюстраций, к.б.н. Т.В. Прокофьевой, аспирантке кафедры географии почв Э.П. Зазовской, М.В. Шицевалову, И.В. Туровой за дружескую, техническую и консультационную поддержку при подготовке работы к защите.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Бронникова, Мария Артемовна

выводы

1. Разнообразные по составу и морфологии разновозрастные кутаны дерново-подзолистых почв остаются одним из перспективных источников почвенно-генетической информации, как продукт разнокачественных, вариабельных во времени и пространстве процессов элювиирования-иллювиирования и как морфоструктурные элементы, приуроченные к микрозонам напряженного протекания современных почвенных процессов in situ.

2. Формирование кутанных комплексов внутри горизонтов и профильной межгоризонтной дифференциации кутан является результатом интенсивности и глубины развития разнокачественных иллювиальных процессов, а также эволюции их во времени. Процессы элювиирования-иллювиирования, отвечающие за формирование кутан, начинают действовать с "0-момента" почвообразования и остаются активными в дерново-подзолистых почвах на современном этапе их эволюции.

3. Процессы миграции и аккумуляции основных морфоструктурных компонентов кутан: ила, пыли, песка, гумуса, железа и марганца в профиле дерново-подзолистых почв гетерохронны. Начальный этап развития профиля характеризуется наиболее интенсивной миграцией и аккумуляцией ила в кутанах, в меньшей степени, - пыли и гумуса. Существенная аккумуляция в кутанах песчаных и пылеватых фракций, соединений железа, и марганца относится к следующему этапу эволюции. Максимальная интенсивность накопления фракций крупной пыли и мелкого песка в кутанах относится к современному этапу развития профиля. Вместе с тем на этом этапе формирование кутан с участием железа и марганца ограничено по причине интенсивного развития сезонных восстановительных процессов в элювиальной части профиля и в околопоровом пространстве иллювиальных горизонтах.

4. Дополнительным фактором, контролирующим состав кутан и структуру кутанного комплекса являются деградационно-трансформационные процессы, изменяющие кутаны in situ после их отложения: оглеение, гумусообразование, разрушение и (или) трансформации слоистых силикатов и K-Na полевых шпатов.

5. Оглеение кутан приводит к потере железа и трансформации железисто-глинистых кутан в глинистые. Это дестабилизирует материал кутан, что способствует их деградации, переносу и переотложению ила, в кутанном комплексе уменьшается доля железисто-глинистых и железо-марганцевых кутан.

6. Накопление гумуса в кутанах in situ за счет разложения корней приводит к трансформации глинистых и пылевато-глинистых кутан в гумусово-глинистые и гумусово-пылевато-глинистые.

7. Агрессия растворов, мигрирующих в трещинной сети и динамичный окислительно-восстановительный режим приводят к разрушению и/или трансформациям глинистых минералов, K-Na полевых шпатов крупных фракций кутан и накоплению in situ остаточных аллофаноподобных продуктов разрушения силикатов.

8. При идентичном наборе морфотипов кутан во внутриагрегатных порах (ВАП) и трещинной сети (ТС) профильное распределение морфотипов кутан ВАП и ТС резко различно. Набор морфотипов кутан ВАП остается неизменным во всех горизонтах профиля, при этом наблюдаются сложные профильные изменения доли различных морфотипов в составе кутанного комплекса. Распределение по профилю морфотипов кутан ТС менее сложно, но гораздо более контрастно чем кутан ВАП: все семь описанных морфотипов обнаружены только в горизонте Bit, в других горизонтах кутаны ТС представлены 6-3 морфотипамн. Различия в профильной дифференциации кутан ВАП и ТС обусловлены: а), различиями в геометрии порового пространства, определяющими различия условий миграции и аккумуляции материала во внутриагрегатных порах и системе межагрегатных - магистральных пор-трещин; формирование кутан ВАП определяется, в первую очередь, микрозональной а, кутан ТС - общепрофильной дифференциацией разнокачественных процессов иллювиирования; б), разной интенсивностью в ВАП и ТС процессов трансформации кутан in situ.

9. Глинистые кутаны выполняют функцию внутрипочвенных механических и геохимических микро-барьеров. На этих барьерах происходит замедленная фильтрация влаги, сорбционная концентрация ряда макро- и микроэлементов и осаждение веществ из растворов. В тоже время, растрескивание и агрегация материала кутан на стенках ТС облегчает обмен веществом между ТС и ВПМ и поддерживая нормальное функционирование трещинной сети как проводника растворов и суспензий.

10. Наличие кутан иллювиирования, создает анизотропность микробного населения почвенного профиля: численность и активность микроорганизмов трех выделенных трофических групп в кутанах и ВПМ различны.

11. Кутаны иллювиирования являются информационно и функционально значимым элементом строения текстурно-дифференцированных почв.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные детальные морфо-аналитическне исследования кутан дерново-подзолистых почв позволили получить новую разностороннюю информацию о процессах формирования и эволюции кутанного комплекса почв, как неотъемлемого морфоструктурного компонента профиля дерново-подзолистых почв, об эволюции разнокачественных профиле дифференцирующих элювиально-иллювиальных процессов, а также о функциональной роли кутан.

Кутаны текстурно-дифференцированных почв являются носителем и потенциальным источником информации не только об эволюции процессов, генетических горизонтов и профиля почв в целом, но и об эволюции факторов почвообразования. Результаты проведенных исследований позволяют заключить, что на данном этапе разработки проблемы, в рамках примененных методов и подходов, пока не удается подойти к «прочтению» факторно-эволюционного блока информации, записанной в кутанах. Переход от морфологических и аналитических характеристик к пониманию процессов формирования кутан и кутанного комплекса и, далее, к реконструкции факторов почвообразования требует дополнительных исследований механизмов формирования и трансформации кутан и кутанного комплекса в целом. Разработка изложенных в работе перспективных направлений исследований кутан приблизит исследователей к решению проблемы «декодирования» факторно-эволюционного слоя информации, хранящейся в кутанах текстурно-дифференцированных почв.

Дальнейшие исследования кутан как источника почвенно-генетической информации представляются весьма перспективными для генетического почвоведения, одной из глобальных задач которого на современном этапе развития является изучение почвы как системы,

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Бронникова, Мария Артемовна, Москва

1. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975, 656 с.

2. Александровский А.Л. Эволюция почв Русской равнины в голоцене. М. Наука, 1983, 150 с.

3. Александровский А.Л. Отражение природной среды в почве. Почвоведение, 1996, №3. Стр. 277 -287.

4. Александровский А.Л., Овсянникова Ж.Г. Палинологическое исследование дерново-подзолистой почвы и чернозема.// Почвоведение 1981, №1. С. 29-39.

5. Александровский А.Л., Таргульян В.О., Чичагова O.A. //Докл. АНСССР, 1990, 310, №2.

6. Алифанов В.М. Палеокриогенез и современное почвообразование. Пущино: ПНЦ РАН, 1995.319 с.

7. Арманд А.Д., Таргульян В.О. Некоторые принципиальные ограничения эксперимента и моделирования в географии// Изв. АН СССР, Сер. географическая, №4, 1974. С. 129 138.

8. Атлас Московской области. М.: ГУГК, 1976. 38 с.

9. Багновец О.С. Герографо-генетические особенности почв северной части Приволжской возвышенности (лиственно-лесная зона серых лесных почв). Канд. дис., М., 1988, 289 с.

10. Ю.Бирина А.Г. Минералогический и химический состав структурных элементов дерново-подзолистых и глеевых почв на покровных суглинках, канд. дис., М., 1980. 236 с.

11. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М. Агропромиздат. 1986. 415 с.

12. Вадюнина А.Ф., Бабанин В.Ф. Магнитная восприимчивость почв различных типов// Почвоведение, № 10, 1972. С. 55 66.

13. Водяницкий Ю.Н. Формирование оксидов железа в почве. М.: Почвенный институт, 1992. 274 с.

14. Воробьева JI.А. Химический анализ почв. М. Изд-во МГУ. 1998. 271 с.

15. Гагарина Э.И, Цыпленков В.П. Использование микроморфологического метода исследования при моделировании современного почвообразовательного процесса. // Почвоведение, № 4, 1974. С. 20-27.

16. Гагарина Э.И, Чижикова Н.П. О лессиваже в почвах на карбонатных моренах.//Почвоведение, 1984, №10. С. 5 17.

17. Гагарина Э.И, Чижикова Н.П. О развитии лессиважа в почвах Северо-запада РСФСР. // Вестник ЛГУ, сер. 3. 1989. Вып.4, № 24. С. 72 76.

18. Геммерлинг В.В. О подзолистости и выщелоченности// Русский почвовед, 1915, №6-7. С. 186 192.

19. Геммерлинг В.В. Некоторые данные для характеристики подзолистых почв.// Русский почвовед, 1922, Вып. 4 5. С 20 - 27.

20. Геннадиев А.Н. Почвы и время: модели развития. М.: изд-во МГУ, 1990. 230 с.21 .Георгиевский A.B. К вопросу о подзоле: Мат. По изучению русских почв. СПб, 1888. Вып. 4. С. 1-48.

21. Герасимов И.П. Докучаевское учение о факторах почвообразования на современном этапе развития // Почвоведение, 1956, № 8, с. 1 11.

22. Герасимов И.П. Почвы Центральной Европы и связанные с ними вопросы физической географии. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 142 с.

23. Герасимов И.П. Эта работа доказывает существование на северо-востоке Русской равнины настоящих подзолистых почв: Введение к кн. И.В. Забоевой «Почвы и земельные ресурсы Коми АССР» Сыктывкар: Коми кн. Изд-во, 1975. С. 5 16.

24. Герасимова М.И, Губин С.В, Шоба С.А. Микроморфология почв природных зон СССР. Пущино: ОНТИ Пущинского Научного Центра. 1992. 200 с.

25. Герасимова М.И, Ромашкевич А.И, Турсина Т.В.

26. Микроморфологические особенности элювиально-глеевого процесса. //Микроморфологическая диагностика почв и почвообразовательных процессов. М.: «Наука», 1983. С. 6-20.

27. Глазовская М.А. Факторы дифференциации профиля суглинистых дерново-подзолистых почв.// Тр. X Международного конгр. Почвоведов. Т. 6. М.: Наука, 1974. С. 102 110.

28. Глазовская М.А., Лебедев Н.П., Геннадиев А.Н. Опыт анализа генетического профиля дерново-сильноподзолистой почвы на покровных суглинках. // Геохимические и почвенные аспекты в изучении ландшафтов. М.: изд-во МГУ, 1975. С. 5 25.

29. Глинка К.Д. Деградация и подзолистый процесс // Почвоведение, 1924, №3/4. С. 29 39.

30. Глинка К.Д. Почвоведение, изд. 3. М.: Новая Деревня, 1927, 580 с.

31. Гоголев А.И., Таргульян В.О. Переходные горизонты почв с глинисто-дифференцированным профилем как результат процессов педогенной дифференциации//Почвоведение, №6, 1994. С. 5 14.

32. Горбунов H.H. Высоко дисперсные минералы и методы их изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 302 с.

33. Горбунов H.H. Методика подготовки почв к минералогическим анализам.// Методы минералогического и микроморфологического изучения почв. М.: Наука, 1971.С.5-15.

34. Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв. М.: Наука, 1978. 293 с.

35. Граду сов Б.П. Образование глинистых минералов в подзолистых почвах.// Физика, химия, биология и минералогия почв СССР. М.: Наука, 1964. С. 325-333.

36. Грачева Р.Г., Целищева JI.K. Миграция твердого вещества. //Элементарные почвообразовательные процессы : Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М.: Наука,1992. С. 110-114.

37. Гугуева К.П. Почвенное районирование Московской области.// Вестник МГУ, Сер. 3, № з, 1959. С. 85 90.

38. Дмитриев Е.А., Карпачевский JI.O., Сапожников П.М. Некоторые физические свойства морфонов и морфологических элементов дерново-подзолистой почвы. //Почвоведение, 1981, №1. С. 75 -85.

39. Дмитриев Е.А. Почва и почвоподобные тела. Почвоведение 1996, №3. Стр. 310-319.

40. Добровольский Г.В., Афанасьева Т.В., Федоров К.Н., Шоба С.А. Микроморфология и генезис вторично-подзолистых почв Западной Сибири.// Почвоведение, 1972, №10. С. 60 70.

41. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д., Фёдоров К.Н. Экспериментальное изучение образования ориентированных глин в почвах. //Почвоведение, 1976,№4, с. 140-143

42. Добровольский Г.В., Федоров К.Н., Балабко П.Н., Стасюк Н.В., Шоба С. А. Микроморфологическая диагностика процессов оглеения и иллювиирования.// Проблемы почвоведения. М.:Наука, 1978. С.252 -258.

43. Добровольский Г.В., Шоба С.А. Микроморфоллогическое исследование вторично-подзолистой почвы при помощи электронного сканирующего микроскопа.//Почвоведение, 1972, № 7. С. 105 110.

44. Добровольский Г.В., Шоба С.А. Растровая электронная микроскопия почв. М: МГУ, 1978. 141 с.

45. Докучаев В.В. Отчет Нижегородскому губернскому земству: Главные моменты в истории оценок земель Европейской России с классификацией русских почв. Спб., 1886, Вып. 1.

46. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.

47. Классификация почв России. Сост.: Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева РАСХН, 1997. 235 с.

48. Ковалев Р.В., Корсунов В.М., Шоба В.Н. Процессы и продукты почвообразования в темнохвойных лесах. Новосибирск, «Наука», 1981. 118 с.

49. Кожевин П.А., 1989. Микробные популяции в природе. М., МГУ. 170 с .

50. Козловский Ф.И., Горячкин С.В., 1996: Почва как зеркало ландшафта и концепция информационной структуры почвенного покрова.// Почвоведение, №3, с. 288 297.

51. Корнблюм Э.А., Дементьева Т.Г., Зырин Н.Г., Бирина А.Г. Изменения глинистых минералов при образовании южного и слитого черноземов, лиманной солоди и солонца (I терраса р. Западный Маныч).// Почвоведение, 1972, №1. С. 67 85.

52. Кремер A.M. Микростроение сильноподзолистой почвы и передвижение глинистых суспензий.// Почвоведение, 1969,№6. С.28-36

53. Кулинская Е. В. Микроморфологическая диагностика текстурно-дифференцированных почв лесной зоны Восточно-Европейской равнины, канд. дисс., Почв, ин-т, 1988.

54. Кулинская Е. В. Элементный состав глинистых новообразований в горизонте В подзолистых почв.// Бюлл. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева. Вып. 51: Микроморфология и плодородие почв. М., 1989. С. 35.

55. Лыжина М.В. Влияние интенсивности поливов на передвижение воды в профиле почв // Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-98". Тезисы докладов, М. 1998, с. 47.

56. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Под. ред. Д.Г.Звягинцева, 1991. М., МГУ, 302 с.

57. Минашина Н.Г. Оптически ориентированные глины в почвах. // Почвоведение, 1958, №4. С. 90 -95.

58. Парфенова Е.И., Ярилова Е. А. Задачи и методы почвенно-минералогических исследований под микроскопом. // Почвоведение, №12, 1958. С.28 -35.

59. Парфенова Е.И., Ярилова Е.А. К вопросу о лессиваже и оподзоливании. Почвоведение, №9, 1960. С. 1 15.

60. Парфенова Е.И., Ярилова Е.А. Руководство к микроморфологическим исследованиям в почвоведении. М.: Наука, 1977. 197 с.

61. Пенман X.JT. Растения и влага. Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1968.160 с.

62. Подзолистые почвы центральной и восточной части европейской территории СССР (на суглинистых почвообразующих породах). Л. Наука, 1980. 303 с.

63. Политехнический словарь. М.: "Советская Энциклопедия", 1977. С. 556.

64. Пономарева В.В. Теория подзолообразовательного процесса (биохимические аспекты). Л.: Изд-во АН СССР, 1964. 380 с.

65. Пономаренко C.B., Таргульян В.О., Шоба С.А. Начальные этапы формирования почв в лесной зоне на суглинистых отложениях.// Микроморфология антропогенноизмененных почв. М.: Наука, 1988. С. 167- 183.

66. Почвы Московской области и повышение их плодородия. М.: Московский Рабочий, 1974. 662 с.

67. Пустовойтов К.Е., Таргульян В.О. Кутаны иллювиирования на щебне как источник педогенетической информации. Почвоведение 1996, №3. Стр. 335 347.

68. Растение и вода. Под. ред. Г.Ф. Хильми. Гидрометеорологическое издание. Л., 1967. 245 с.

69. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника. Т. 2. М.: "Мир", 1990. 344 с.8¡.Ремезов Н.П. К теории подзолообразовательного процесса// Почвоведение, 1937, №8. С. 1139 1159.

70. Роде A.A. Подзолообразовательный процесс. М., Л.: Изд-во АНСССР, 1937. 452 с.

71. Роде A.A. К вопросу об оподзоливании и лессиваже. // Почвоведение, №7, 1964. С. 9-23.

72. Ромашкевич А.И., Герасимова М.И. Микроморфология и диагностика почвообразования. М.: Наука, 1982.128 с.

73. Ромашкевич А.И., Герасимова М.И., Турсина Т.В. Формирование микростроения почв гумидного ряда. //Проблемы почвоведения. М.:Наука, 1978. С.258 265.

74. Русанова Г.В. Микроморфология таежных почв. Л.: изд-во Наука, 1987. 152 с.

75. Русанова Г.В., Соколова Т.А., Кузнецова Е.Г., Слобода A.B. Почвообразование на пылеватых суглинках в таежной зоне Европейского Северо-Востока. Л.: Наука, 1978. 128 с.

76. Сахарова М.С, Черкасов Ю.А. Иммерсионный метод минералогических исследований. М.: Изд-во МГУ, 1970. 89 с.

77. Седов С.Н., Шоба С.А. Методы исследования минерального скелета почв//Почвоведение. 1996. №10. С. 1157- 1166.

78. Скрынникова H.H. О современных почвенных процессах в южной части лесной зоны// Почвоведение, 1958, №4. С. 1 13.

79. Сидорова Е.В. Вещественный состав разновозрастных глинистых кутан иллювиирования в профиле подзолистой почвы. //Минералы почв: генезис, география, значение в плодородии и экологии: Научн. Труды. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 1996. С. 193 200.

80. Соколов И.А. Теоретические проблемы генетического почвоведения. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1993. 232 с.

81. Соколов И.А., Таргульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: почвапамять и почва-момент// Изучение и освоение природной среды. М.: Наука, 1976. С. 150- 164.

82. Соколов И.А, Макеев А.О, Турсина Т.В, Верба М.П, Ковалев Н.Г, Кулинская Е.В. К проблеме генезиса почв с текстурно дифференцированным профилем.// Почвоведение. 1983, № 5. С. 129 — 143.

83. Соколова Т.А. Процессы преобразования глинистого материала в некоторых кислых текстурно-дифференцированных почвах с осветленным горизонтом. //Проблемы почвоведения. М.: Наука, 1982, с. 179- 183.

84. Соколова Т.А. Глинистые минералы в почвах гумидных областей СССР. Новосибирск: Наука, 1985. 249 с.

85. Соколова Т.А, Шоба С.А, Бганцов В.Н, Урусевская И.С. Профильная и внутригоризонтная дифференциация глинистого материала в дерново-подзолистых почвах на морене// Почвоведение. 1987. №6. С. 38 48.

86. Соколова Т.А, Таргульян В.О. Разрушение и передвижение глинистого материала в дерново-подзолистой почве.// Проблемы почвоведения. М.:Наука, 1978. С. 272 279.

87. Солнцева, Рубилина, 1987. Морфологический анализ почв, трансформированных при угледобыче.// Почвоведение, №2, с. 105 -118.

88. Степанов A.JL, Манучарова H.A., Полянская JI.M, 1997. Продуцирование закиси азота бактериями в почвенных агрегатах.// Почвоведение, № 8. Стр. 973-976

89. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971. 266 с.

90. Таргульян В.О. Планетарные экзогенные процессы и почвообразование// Известия АН СССР. Сер. Географическая, № 6, 1985. С.51 59.

91. Таргульян В.О. Почвообразование и элементарные почвообразовательные процессы// Почвоведение, № 11, 1986а. С. 36 -45.

92. Таргульян В.О. Некоторые теоретические проблемы почвоведения как науки о земле.// Почвоведение, № 12, 19866. С. 107 116.

93. Таргульян В.О., Бирина А.Г., Куликов A.B. и др. Организация, состав и генезис дерново-палево-подзолистой почвы на покровных суглинках. Морфологическое исследование. М.: Наука, 1974а. 55 с.

94. Таргульян В.О., Вишневская И.В. Передвижение пылеватых и илистых частиц в профиле дерново-подзолистой почвы.// Геохимические и почвенные аспекты в изучении ландшафтов. М.: изд-воМГУ, 1975. С. 26-42.

95. Таргульян В.О., Соколов И.А. Структурный и функциональный подход к почве: почва-память и почва-момент// Математическое моделирование в экологии. М.: Наука, 1978. С. 17 33.

96. Таргульян В.О., Соколова Т.А., Бирина А.Г., Куликов A.B., Целищева JI.K. Организация, состав и генезис дерново-палево-подзолистой почвы на покровных суглинках. Аналитическое исследование. М.: Наука, 1974b. 55 с.

97. Таргульян В.О., Соколова Т.А. Почва как биокосная природная система. Почвоведение №1, 1996. Стр.34 47.

98. Тонконогов В.Д. О генезисе почв с осветленным элювиальным горизонтом. Почвоведение, 1996, № 5. С. 564 569.

99. Тонконогов В.Д. Глинисто-дифференцированные почвы Европейской России. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 1999. 156 с.

100. Тонконогов В.Д., Градусов Б.П., Рубилина Н.Е., Таргульян В.О., Чижикова Н.П. К дифференциации минералогического и химического составов дерново-подзолистых и подзолистых почв.// Почвоведение, 1987, №3. С. 68-80.

101. Урусевская И.С., Соколова Т.А., Шоба С.А., Багнавец О.С., Куйбышева И.П. Морфологические и генетические особенности профиля светло-серой лесной почвы на покровных суглинках. //Почвоведение, 1987, №4. С. 5 16.

102. Фаустова М.А. Микростроение морен и факторы его определяющие //Микроморфологическая диагностика почв и почвообразовательных процессов. М.: Наука, 1983. С.220 -227.

103. Филатов М.М Очерк почв Московской губернии. М., 1923. 40 с.

104. Фокин А.Д. Радиоиндикаторные исследования переноса железа и фосфора в подзолистой тяжелосуглинистой почве// Почвоведение, 1976, №6. С. 66 76.

105. Фридланд В.М. Об оподзоливании и иллимеризации (обезиливании)// Почвоведение, 1958, № 1. С. 27 38.

106. Шоба В.Н. Процессы миграции и аккумуляции продуктов почвообразования в дерново-глубокоподзолистых поверхностно-оглеенных почвах Салаира.// Автореф. дис. канд. биол. наук. Н.1978. 25 с.

107. Шоба С.А. Морфогенез почв лесной зоны. Дисс. д.б.н., М., 1988, 495 с.

108. Шоба С.А., Балабко П.Н. Микростроение и состав марганцово-железистых новообразований почв лесной зоны.// Микроморфологическая диагностика почв и почвообразовательных процессов. Москва: «Наука», 1983. С.21 33.

109. Шоба С.А., Бганцов В.Н., Урусевская И.С., Матинян H.H. Микроморфология поверхностно-переувлажненных почв на ленточных глинах. //Микроморфологическая диагностика почв и почвообразовательных процессов. М.: «Наука», 1983. С. 153 179.

110. Черняховский А.Г. Элювиальный процесс и почвообразование. М.: Наука, 1994. 110 с.

111. Янчук Е.В. Морфология и состав кутан в профиле подзолистых почв на карбонатных почвообразующих породах.// Исследование почв на Европейском севере, Архангельск, 1990. С. 70 72.

112. Ярилова Е.А., Парфенова Е.И. Новообразованные минералы глин в почвах.//Почвоведение, №9, 1957. С. 37 48.

113. Ярилова Е.А., Рубилина Н.Е. Микроморфология дерновоподзолистых почв на морене и покровных суглинках// Почвоведение, 1975,№6, с. 12-21.

114. Ярков С.П. Образование подзолистых почв. Докл. На V Междунар. Конгр. Почвоведов. М.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 5 42.

115. Avery B.W. 1980. Soil Classification for England and Wales (Higher Categories). Tech. Monogr. 14, Soil Surv., Harpenden, U.K.

116. Beke G.J., Zwarich M.A. Chemical and mineralogical characteristics of cutans from В horizons of three Manitoba soils. Canad. J. Soil Sci., 1971, vol. 51, N2. P. 421 -428.

117. Belobrov V.P. Lessivage and textural differentiation in some Cuban soils.// Soviet Soil Science, 1978. Vol. 10, p.243 254.

118. Brewer R. Fabric and mineral analysis of soils. N. Y. London - Sydney, 1964.470 р.

119. Brewer R. Cutans: their definition, recognition, and classification.// J. Soil Sci., 1960. Vol.11, p. 280-292.

120. Brewer R., A.D. Haldane, 1957. Preliminary experiments in the development of clay orientation in soils. Soil Sci., Vol. 84, p. 301 309.

121. Brinkman R. 1970. Ferrolysis: hydromorphic soil forming process. Geoderma, Vol. 3, p. 199 206.

122. Brinkman, R., Jongmans, A.G., Miedema, R. & Maaskant, P. 1973. Clay decomposition in seasonally wet acid soils: micromorphological and mineralogical evidence from individual argillans. // Geoderma 10: 259 270.

123. Broek T.M.W. van den, 1989. Clay dispersion and pedogenesis of soils with abrupt contrast in texture: a hydro-pedological approach on subcatchment scale. Doctoral thesis, University of Amsterdam, Amsterdam. 109 p.

124. Bullock P., Fedoroff N., Jongerius A. et al. Handbook for soil thin section description. Waine Research Publications. Wolverhampton., 1985: 152.

125. Bullock P., Milford M.H., Cline Degradation of argillic horizons in Udalfsoils of New York state. // Soil Science of America Proceedings, Vol. 38, 1974. P. 621 -628.

126. Bullock P., Thompson M.L. Micromorphology of Alfisols. // Soil Micromorphology and Soil Classification. SSSA Special Publication. N. 15, 1985. P. 17-47.

127. Buol S.W., Hole F.D. Clay skin genesis in Wiskonsin soils. Soil Sci. Soc. America Proc., 1961, vol. 25, N 5.Cowan I.R. 1965. Transport of water in the soil-plant-atmosphere system. J. Appl. Ecol. 2: 221 - 239.

128. Canadian Soil Survey Committee, 1978. The Canadian system of soil classification. Publ. No. 1646. Agric. Can. Supply Serv., Ottawa.

129. Champion R.A., Barley K.P. Penetration of clay by root hairs.// Soil Sci., 1969, 108.402- 407 p.p.

130. Cowan I.R. 1965. Transport of water in the soil-plant-atmosphere system. J. Appl. Ecol. 2:221 -239.

131. Curmi P. Sur la signification des revetements complexes argileux et limoneux dans les sols lessives acides. //Proceedings of Working Meeting on Soil Micromorphology, 1987: 251 -255.

132. Duchaufour P. Lessivage et podzolisation.// Rev. forest, franc., N10, 1951.

133. Duchaufour P. Pedology. Genesis and classification. London: G. Allen & Unwin, 1982. 448 p.

134. Dumanski J. and R. J. St. Arnaud, 1966. A morphological study of eluvial soil horizons.// Can. J. Soil Sci. 46: 287 292.

135. Fedoroff, N. Clay illuviation. //Proceedings of the 3rd International Working Meeting of Soil Micromorphology, Wroclav, Poland, 1972: 195 -207.

136. Fedoroff, N. Classification of accumulations of translocated particles. //Soil Microscopy. Proceedings of the 4th Int. Meeting on Soil Micromorphology, 1973: 695 713.

137. Fedoroff, N. Clay illuviation in red mediterranean soils.// Catena, 1998. Vol. 28. Special Volume on Red Mediterranean Soils.

138. Frei E, Cline M.G. Profile studies of normal soils of New York. II Micromorphological studies of the gray-brown podzolic soil sequence. Soil Sci, 1949 Vol. 68. 333 -344 p.

139. Gavaud M, 1968. Les sols bien drainés sur matériaux sablex de Niger, essai de systématique régionale. Cah. ORSTOM, série Pédologie, VI, 277 -307.

140. Gerber T.D, Wilding L.P, Franklin R.E. Ion diffusion across cutans: methodology study. //Soil Microscopy: Proc. Of the 4th International working-meeting on Soil Micromorphology. Canada, 1973. 730 746.

141. Gillespie J. E, Protz R. The micromorphology and electron microprobe analyses of two residual soils, one developed on granite, the other on marble, in Peterborough county, Ontario. Cana. J. Soil Sci, 1972,vol. 52, N1, p 7989.

142. Gomber R, D'Hoore J. Induced migration of clay and other moderately mobile soil constituents III. Critical soil/water dispersion ratio, colloid stability and electrophoretic mobility.// Pedologie, XXI, 3, p. 311-342.

143. Grossman R.B, Odell R.T, Beavers A.H. Surfaces of peds from B Horizon of Illinois soils. Soil Sci. Soc. America Proc, 1964, vol.28, N6.

144. Habecker M.A, McSweeney K, and Madison F.W. Identification and Genesis of Fragipans in Ochrepts of North Central Wisconsin// Soil Sci. Soc. Am, Vol. 54, J.: 136-146,1990.

145. Hainsworth J.M, Aylmore L.A.G. Water extraction by single plant roots// Soil Sci. Soc. Am. J. Vol. 50, 1986. P.841 848.

146. Hillet D.C, van Beek, H.Talpaz, 1975. A microscopic-scale model of soil water uptake and salt movement to plant roots. Soil Sci. 120: 385 399.

147. Jamagne M, Jeanson C. Illuviations primare et secondaire dans les sols lessivés sur mattériaux limoneux. Micromorphologie et microanalyselémentaire. //Proc. of 5th Working Meeting on Soil Micromorphology, 1978. Grenade. Vol. 1, 935 965.

148. Jamagne M., Jeanson C., Eimberek M. Donnees sur la composition des argilanes en regions temperees et continentales. //Proceedings of Working Meeting on Soil Micromorphology, 1987: 279 287.

149. Jongerius A. The role of micromorphology in agricultural research. //P. Bullock and C.P. Murphy (eds) Soil Micromorphology I. Berkhamsted: AB Academic Publishers, 1983: 111-138.

150. Kalifa E. M., Buol S., 1969: Studies on clay skins in Cecil (Typic Hapludalf) soil: Effect on plant growth and nutrient uptake. //Soil Sci. Am. Proc., 37.

151. McKeague J.A., 1983. Clay skins and argillic horizon. In: Soil Micromorphology. Vol. 2: Soil Genesis. AB Academic, Berkhamsted. 367 -388.

152. McKeague J.A., Guertin R.K., Page F., Valentine K.W.G. Micromorphological evidence of illuvial clay in horizons designated Bt in the field// Can. J. Soil Sci. 1978. Vol. 58, N 2. P. 179-187.

153. Kleber, A., Gusev, V.V., 1992. On the heavy mineral-contents of moraines and soils in the area of Moscow, Russia. GeoOkodynamik 13, 7985.

154. Kleber A., Gusev V.V., 1998. Soil parent materials in the Moshaysk district, Russia. Catena. Vol. 34. p.p. 61 74.

155. Kubiena W.L. Micropedology. Ames, Jowa: Collegiate press, 1938, 2431. P

156. Van Lanoë Br. Frost and soils: implications for paleosols, paleoclimates and stratigraphy, 1998. Catena. Vol. 34. p.p. 157 183.

157. Lai T.M., Mortland M.M., 1968: Cationic diffusion in clay minerals: II Orientation effects. // Clay and Clay minerals, 16, p. 129 136.

158. Mermut A., Pape Th. Micromorphology of two soils form Turkey, with special references to in-situ formation of clay cutans. Geoderma, 5: 271 — 281.

159. Miedema R., Slager S., 1972. Micromorphological quantification of clay illuviation. J. Soil Sci. 23. P. 309 314.

160. Milferd C.J., Hole F.D., and Torrie J.H. 1967. Sampling for a pedographic modal analysis of an argillic horizon. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 31. P. 244 -247.

161. Miller F.R., Wilding L.P., Holowaychuk N. Canfield silt loam, a fragiudalf. II. Micromorphology, physical and chemical properties. Soil Sci. Soc. America Proc., 1971, vol. 35, N2.

162. Murphy C.P., Kemp R.A., 1984. The over-estimation of clay and the under-estimation of pores in soil thin section. J. Soil Sci., 35. P. 481 495.

163. Murphy C.P., Kemp R.A. Micromorphology and the argillic horizon a reappraisal.// Proceedings of Working Meeting on Soil Micromorphology, 1987. P. 257-261.

164. Parfenova E.I., Mochalova E.F., Titova N.A. Micromorphology and chemism of humic-clay new-formations in grey forest soils. //Soil Micromorphology. Amsterdam, London, New York. Elsevier Publ., 1964.

165. Payton R.W. The micromorphology of some fragipans and related horizons in British soils with particular reference to their consistencecharacteristics. // Soil micromorphology/ Vol. 1. AB Academic Publishers. 1983.

166. Payton R. W. Fragipan formation in argillic brown earths (Fragiudalfs) of Milfield Plain, north-east England. II: Post Devensian developmental processes and the origin of fragipan consistence. // Geoderma. 1993a. Vol. 44: 703 -723.

167. Pedro J. The conditions of formation of secondary constituents. In: Constituents and properties of soils. Bonneau, M. And Souchier, B. (eds.). Academic Press, London, p. 66 81.

168. Pedro J., Jamagne M. And Begon J.C. Two routs in genesis of strongly differentiated acid soils under humid, cool-temperate conditions.// Geoderma, 20: 173 189.

169. Peterson J.B. The micromorphology of some loessial soils in Iowa.// Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1937. Vol. 2: 9 13.

170. Pustovoytov, K. Pedogenic carbonate cutans as a record of the Holocene history of relic tundra-steppe of the Upper Kolyma Valley (North-Eastern Asia).1998. Catena. Vol. 34. p.p. 185 195.

171. Procedures for soil analysis. Technical paper N9. Second edition, 1987. Edited by L.P. van Reeuwijk. ISRIC. p.p. 12-1 12-8.

172. Ranney R.W., Beatty M.T. Clay translocation and albic tongue formation in two Glossoboralfs of West Central Wisconsin. Soil Sci. Soc., America Proc., 1969, vol.33. N5. P. 768 - 775.

173. Robins J.S., Pruitt W.O., Gardner W.H. Unsaturated flow of water in field soils and its effect on soil moisture investigation. Proc. Soil Sci. Soc. Amer., vol. 18, No 3, 1954, p. 344 347.

174. Slager S., Jongmans A.G, Miedema R., Pons L.J. 1978. Fossil and recent soil formation in late Pleistocene loess deposits in the Southern part of the Netherlands. Netherlands Journal of Agricultural Science 26, 326 335.

175. Soil Map of the World. Reviced Legend. FAO, Rome. Technical paper, 1994.

176. Soil Survey Staff. 1975. Soil Taxonomy. Agricultural Handbook, 436 p. Soil Conserv. Service, Washington.

177. Soileau J. M., Jackson W.A., Mc. Cracken R. J., 1964: Cutans (clay films) and potassium availability to plants. //Soil Sci., 15, p. 117 123.

178. Stephen I. Clay orientation in soils.// Stoops G., Eswaran H. (eds.) Soil Micromorphology, 1986. Van Nostrand Reinhold Co. Inc., N.Y. P.??

179. Stucki Joseph W., Golden D.C., Roth Charles B. 1984: Effects of reduction and reoxidation of structural iron on the surface charge and dissolution of dioctaedrical smectites.//Clays and Clay Minerals. Vol. 32, No 5, p.p. 350-356.

180. Sullivan L.A. Recognition of depositional clay coatings using scanning electron microscopy. // Proceedings of the X Working Meeting on Soil Micromorphology. Moscow Wageningen, 1997. P. 155 - 166.

181. Sullivan L.A. Submicroscopy of undulating lustrous-faced peds from some clayey soils.// Soil Sci., 1994, 158: 218-223.

182. Olsen S.R., Kemper W.D., Van Schaike J.C. Self-diffusion coefficients of phosphorus in soil measured by transient and steady-state methods. Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 1965, 29. 154 158 p.p.

183. Theocharopoulos S.P., Dalrymple J.B. Experimental construction of illuviation cutans (channel argilans) with differing morphological and optical properties. // Proceedings of Working Meeting on Soil Micromorphology, 1987: 245 -250.

184. Thompson M. L. Micromorphology of four argialbolls in Iowa // Proceedings of Working Meeting on Soil Micromorphology, 1987: 271277.

185. Philippa E. Tolmie and Leigh A. Sullivan, 1996: Solute movement in structured soils: the effect of ped surface fabric. // Proceedings of Working Meeting on Soil Micromorphology, Moscow.

186. Phillips R.E., Brown D.A. Counter diffusion of Rb86 and Sr89 in compacted soil. //J. Soil Sci., 1966, 17. 200 211 p.p.

187. E. Van Ranst, D. Righi, Fr. De Coninck, A.M. Robin and M. Jamagne. Morphology, composition and genesis of argillans and organans in soils. //Journal of Microscopy, Vol. 120, Pt 3, 1980, p.p. 353 -361.

188. Van Vliet B., Langohr R. 1983. Evidence by disturbance by frost of pore ferri-argillans in silty soils of Belgium and Northern France. //Soil AB Academic Publishers, Berkhamsted. 511 518 p.

189. World Reference base for soil resources. Draft. ISSSUSRICYFAO. Wagenengen/Rome, 1994, 161 p.

190. World Reference base for soil resources// World Soil Resources Reports 84. Rome, 1998: 88.