Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕ-РУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ И ИХ АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ (НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕ-РУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ И ИХ АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ (НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ)"

П-гх&е

И а правах рукописи

МОТЯШОВ Михаил Барович

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕ-РУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ И ИХ АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ (НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

Специальность 03.00.27 — почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва — 1999

Работа .выполнена в лаборатории минералогии и микроморфологии почв Почвенного института им. В. В. Докучаева

Научный руководитель: — доктор сельскохозяйственных наук

профессор Н. П. ЧИЖИКОВА

Официальные оппоненты: — доктор биологических наук

. Т. А. СОКОЛОВА — доктор географических наук И. И. ЛЕБЕДЕВА

Ведущее учреждение; — Государственный университет

по землеустройству

Зашита еостолтея У1999 г. в часов на заседании

специализированного совета К.020.25.01 при Почвенном институте нм. В. В. Докучаева по адресу: 109017, г. Москва, Пыжевский пер., д;7,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В. В. Докучаева,

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении днесері ^ > Отзывы на диссертацию, в 2-х экземплярах, заверешн^ .. ¡ью, просим присылать по указанному выше адресу слі'цнял ил. ' ^го совета.

Автореферат разослан •7 ^^и^Ь^ГСК^ 1999 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

-з -

СШАЯ ХАРАКТСТСТТКА РАБОТЫ

¿ІШДДШІСДи. Петрографімоюералогичесші; состав почв, структурные* особенности': минералов , контролирует практически все фундаментальные свойства почв.:"

- Значение минералогического состава и его антропогенные изменения : при:проведении.различных мероприятий и оценки плодородия почв возрастает:в плане долговременных перспектив. Актуальность проблемы увеличивается при происходящем сейчас изменении экономического и правозогЪ статуса почвы-как объекта'производства. Вместе с тем минералогический состає почв является свидетелем произошедших .в них изменения, истории развития землепользования и формирования почвенного покрова.

- Фундаментальные исследования в области минералогии почв, заложенные » работах И.Д. Седледауо. Ы.И.Горбунова; получили дальнейшее развитие с позишй петрогрйфо-^шнералогическоя экологии 'в работах Б.И.Граиусоаа.' Т.АГсоколовоЯ и Н. П.Читаковой.. современные

. методологические и научные направления, этих работ, являются базовым; материалом. на ' основе которого стало возмоиым дальнейшее исследование минералогии почв я ее преобразования под' влиянием аятропогешшх: факторов,. приводящее к изменению свойств: почв, важ--ных для-плодородия;и экологических мероприятий.

Актуальность.,установления .Географических . закономерностей размещения1 профилей илистого вещества - почв (ШВП). • определяющих , их экологические особенности, естественное плодородие в свойства, обуславливается их возраставшей,рольв в разработке современных систем землепользования. ■

Современная, антропогенная нагрузка па почвы трансОирмирует их минералогический состав, "приводя-к изкене&пз свойств почв и их функционирования, системный подход к комплексному изучению различных . свойств почв требует детального изучения минералогических составлявших оочвешшх профилей, особенно изменения их крясталло-.химии,.ответственной за процесш фиксации,- мобилизации и миграгаи компонентов экосистем. -

Особую актуальность имеет проблема сохранения,и рационального использования черноземов России, основы которых разрабатывались на исследуемой нами территории И. н. Шатиловым, высоко почитаемым 8. в. Докучаевым. впиты И.Я.Шатилова послужили экспериментальной базой создания по инициативе п. А. Костычева одной из первых в России опытных станция, директором которой был назначен ученик

ценГРмЛЫНАИ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моек, " '■('і.ігохоч я'зд^мии ил. Я, А. имнряэвва

Им«

Д.Н.Дрянишдакова - А.Н.ЛеСедяяаев..

основная шь работы: ; изучить минералогический состав' почв лесостепи Средне-Русской возвдаенности_и& примере орловской области). для выявления общих географических закономерностей профи-, лей илистого вещества почв, а также его трансформации под влиянием антропогенных факторов для поиска устойчивых систем землепользования. .-.'■'-*;.

Для достижения поставленной дели; решались следующие -апачи.

1. Определить минералогический состав основных типов почв лесостепи средне-Русской возвьпенности. \

2. Установить: географические; закономерности 7 ГСВП "основных, типов'почв лесостепной зоьи Средне-Русской возвышенности. ■ ■■..

3. Выявить причины и масштабы изменений минералогического состава черноземов выщелоченных пол влиянием агрогешшх нагрузок,

4. Установить . влияние полуторавековой лесомелиорации ка минералогический состав черноземов выщелоченных, оподзолещшх эро-' дировзнвых. : . " _ "...

5. Наметить принцип организации устойчивых систем землепользования на длительную перспективу..

Научная - новизна о&Заты. '

1. Впервые ва не исследованной ранее территории установлены географические закономерности размещения ШВП основных . типов почв лесостепное зоны Средне-Русской-возвышенности, и предложены варианты схем размещения, глинистых минералов почв к почвоосразуюцгас пород. Закономерности ааклочаются в изменении минералогического состава: для почвообразуших пород с. запада на восток, верхних слоев почвы-- с северо-запада на вго-воскж.; ' • г. Впервые исследована пространственная вариабельность минералогического состава пахотных черноземов выщелоченных в пределах элементарного почвенного ареала (ЭПА) лесостепной зош я да основе этого установлены: правомерность проведения исследований влияния антропогенных факторов на изменения минералогического'состава ПОЧЗ В результате предложенных систем Применения удобрений 7(длительные стационарны« шли. . '

3. На основе расчетов резервов элементов . питания растения ва делянках с различными системами применения удобрений (сочетание жгаеральгих и органических) установлено преимущество перкодичес-

. 10 внесения фосфоритной муки с пельв сохранения на более высоком уровне потенциального плодородия. . . 4. На оонрве анализа кристаллохимии и химического состава компонентов пылеватас Фракций, предложено выделить дополнительную градации резервов калия, кальция, мапщя. .

5. Установлено, чтонаиболее информативными показателями минералогического состава ■ илистой фракции для сопоставления разных систем.применения удобрения и обоснования дк(жомической целесообразности^ являтея-количествол структура смектитовоа фазы, степень текстурной упорядоченности и -содержание тонкодисперсного квараа. . - ' * . '■"

6. Анализ влияния полуторавековых посадок лиственница на состав и свойства - черноземов выщелоченных позволил установить их сочво-

■ улучшаюпме ■ влияния.

Практич**"" тт^ддть и, р»длй?а!;ия уайп-ун, . 1. Установлена/Тесная»связь ЙИШ с типами почв. На основе этой закономерности • составленысхемы содержания основных минеральных фаз в почвообраэувдих породах и почвах исследуемой территории. ' ♦ ■

2:.Схемы распределения глинаетюе минералов в почвах и почво-оСразуших породах лесостепи средне-Русской возвышенности могут быть использованы в пргаышныл це^ях при создания прогнозных экологических моделей поведения различных веществ в экосистемах.

3. ■■ Выявленные ;тенденции ' изменения илисто-минералогических показателей (рт) черноземов ^ выщелоченных поз влиянием агрогенных факторов позвсисига прогнозировать эЕодюцию потенциального плодородия в зшисимссти от особенностей систем применения, удобрений.

■■'. 4.' Изучение минералогического. состава черноземов выщелоченных; под лесомелиоративными насаждениями позволяет. рекомендовать "эти мероприятия Зэз ущерба снижения потенциального плодородия ЭТИХ почв. '-'•••' ,: ■

- ' и обпановатаестк научетл; и

вывадоц, 'определяется: 1) комплексность» исследования минералогического состава на основе современных принципов диагностики и количественного анализа кристалломм.-ческих особенностей структуры я состояния минералов и смешаннослойных образований; 2) корректным использованием статистических методов обработки данных: 3) проведением исследования в условиях столетних полевых опытов.

с учетом структуры почвенного покрова.'

адіоПятти)' работы^ Материалы." е-мшпие в диссертант, докладывались: ка- научной ' конференции институтов орловской области •Биологические основы интенсивного -растениеводства" (Орел. 1993); на региональной научно-практической конференции "Внедрение достижений наукл в сельскохозяйственное производство и учебный процесс в условиях перехода к рыночной экономике* (Орел. 1995}.' на втором ежегодном симпозиуме'ОФР РАН "Физико-химические основы фиг.юлогии растений* (Пенза. 1996) . на Всероссийской конференции "Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее ' предупреждения" " (Москва. 1998).

. пуппиурни*. по.теме і-ссерташш опубликовано 5 работ. . 2£bíl£_ES5flIU- Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литература. Работа изложена на страницах машинописного текста, включает ^Зтаблиі^: á/рисунхок Список лите-г ратуры содержит / тЗ наименований на русском и на иностранных языках.

Сердечну» благодарность автор выражает своему учителю, ■ наст тавнику и научному руководителю доктору наук Чижиковой Н.П.. зэч. лаб. минералогии и микроморфологии почв, доктору наук Б.П.Градусо-ву. а также зав. отделом генезиса и'мелиорации засаленных почв/ доктору наук Н.Б.Хитрову. Автор,приносит благодарность сотрудникам Почвенного института вм.В.В.Докучаева за активную помощь и постоянную поддержку*

' СОДЕРЖАВ! РАБОТЫ ■'.;.'.■ Г/таза т. Литературный обзор по истории изучения трансформации минералогического состава почв под влиянием антропогенных ©акторов В главе приведены основные направления исследований по пре-. образованию минералогической составляющей почв лесостепной зоны под влиянием arpoгенных факторов, начиная с анализа влияния распашки и кончая такими воздействиями как кислотные атмосферные выпадения к внесение агресснвнокнслых минеральных удобрений, приводящих к подкислению среды. Рассмотрено изменение минералогического состава почв сри полкислеюш. Уделено внимаяие исследованиям по изненсчию минералогического состава почв под влиянием лесомелиоративных мероприятий. отмечено, что для лесостепной зоны Средне-русской возвышенности подобные исследования не проводились.

DiaHLlI* Объекты и нетош исследования

.. . Объекты и метата ИсслеЕОвтпгу О (кистями ягг-прпгшяния ппгпу-жили черноземы выщелоченные,- г энадзоленные и серые лесные почвы. • развитые на - лессовидна карбонатных суглинках лесостепной зоны в пределах Орловской области, вовлеченные в с\х производство и кх целинные аналоги. Исследованы почвы рада опытных участков, такт как: стационар Лебедяяцева. .территория; 150-летаего мелиоративного лесоразведения (опыт.; заложенный Ф.Х.)!айером)[С.Шатиловекая опытная станция]; террттория орловского научно-производственного объединения :зерногСюСовых культур (НПО ЗЕК): территория -орловского научно-исследовательского института сельского хозяйства (ОНИЙСХ). Исследуемые нами почвы приурочены к различным элементам рельефа и разным типам антропогенного воздействия. ■ .

.В соответствие< . «. методологией, разработанной А.а.Роде (1971), проведены следующие этапы исследований: 1) сравнительно-географический > сопряженное изучение почв и факторов почвообразования: 2}сравнительно-аналитический - сравнение составов и свойств почвенных горизонтов между собой и с составом, свойствами материнской породы: 3) стационарный'метод; 4) метод балансовых расчетов. ■

На' длительных стационарных - опытах б.. Шатиловской опытной станнаи, заложенных в'1912»913 гг. проф. А.Н.Лебедянце-вым,' отобраны образны с полей следующих вариантов: последействие длительного'применения "органических ЧН« навоз раз в две ротации, *в совокупности.220т) и минеральных.(Р t - суперфосфат ежегодно 45 кг д.в./га. в совокупности 1665 кг д.в./га Pt0s; Fc* -раз в ротацию, 'в совпкупности 540 кг/га: Рф, - фосфоритная мука ежегодно. 4275 кг/га; РФ« - раз в ротацию» 1440 кг/га) удобрения, которые вносились до 1949 г.. в сочетании, и без такового, с"последующим": (с 1963 г.) ежегодным внесением Кв»К«о на половине делянок,. в виде аммиачной селитры и хлорида калия (в совокупности по 1140 кг д.в./га до 1994 г.К Всего отобрано 74 образца, из них для анализа достоверности результатов анализов с 2-х контрольных делянок - по 8 образцов. • * ^

' Все образцы отбирались а пределах контура одной почвенной разности - чернозема выщелоченного среднемоцнсго тяжело суглкнис-

того на карбонатном, лессовидно»» суглинке.

Влияние лесомедиорашш (в'давно**случав васакаеаий -.лиственницы) на свойства почв'ига кинералопнеский состав изучались в пределах Каховского лесничества Орловской области, в урочище "Колок" и граничащего с ним агроланддафта.: насаждения лиственницы проведены 8 1821. году Майером на крутом склоне балки (угол паления го - 30°). Еши заложена'катена протяженностью ISO и. состоящая из пяти профилей почв, охватывающих всеосновные пс венные разности этой территории. * 1

Структура почвенного покрова.в пределах катены представлена" сочетанием черноземов въяделочеших (плакорные позидии'рельефа), черноземов выщелоченных в^сгтых (защитный валик оврага) ; и - смшш ■ (верхняя часть склона'оврага), черноземов.выщелоченных временно глубинно оглеенных (нижняячасть склона). • черноземов сильно глу-Синнооглеенных (дншяе оврага). , сформированных на лессовидных карбонатных суглинка*.' .'"'■■*-'.'■

Черноземы оподзоленные . исследовались на' территории НПО ЗЕК. Структура почвенного покрова опытного участка,- где была заложена катена (протяженностью 565 м. ¿ углом падения - менее 10°), состоящая из трех разрезов и одной прикопки, представлена сочетанием черноземов выселоченных и оподзоленных. .Черноземы выщелоченные занимают плакорные позиции рельефа, в микрозаяадкнах я ¿клонах разной экспозиции доминируют черноземы оподзоленные. '

Серые - лесные почвы исследовались на' 'опытном поле' ОНИИСХ ' II разрез) и близлежащих лесных угодьях (2 разреза, ояин под.березовым лесом, другой под смепаяньм широколиственным). Все разрезы 'заложены- на плахорных позициях рельефа. Исследовались почвен-• ные разности - серые лесные среднесуглинистые разной степени под-золист^сти на карбонатном лессовидном сугяинхв.- .

Применены следующие аналитические' метож' Агрохимические .свойства и гранулометрический состав в почвенных образцах определены • I. лабораториях Почвенного кнетитута им. В. В. Докучаева общепринятыми для почв лесостепной зоны методами (Агрохимические методы---- 1975): рн в солевой и водной'суспензии - потенциометри-

чески; гидролитическая кислотность - потешшометрически по методу ШМАО: поглощенные Ca*1 к KS** - по Шолленбергеру: подвижный фосфор - по Чкрикову. по Кирсанову {для серых лесных почв): обменный . калиа - со Насловсй; гумус- ш Тюрину; гранулометрический состав-

- по Качинскоку;выделение нлоа і. фраксин тонкой. средней пыла для определения минералогического состава - по Горбунову: валовый анализ почЬы. фракция,ила и т .чкой, средней пыли - с понокьа прибора КйА-ЗО; реитгендиФрактометрическиЯ анализ.проведен на аппаратуре Фирмы Каре ЦейсЛіенка (Германия); полуколичественное содержание основных глинистых минералов во Фракциях < О. сот мы определяли по методике П.Е." Бискаяе (Візкауе, 1964); диагностака минералов Фракции * О.01 ; - 0.05 мм велась иммерсионным методом с помощь» поляризшюнного мшфосхопа ПОЛАМс-Шг математическая обработка данных^проведена стандартными методами дисперсионного и регресионного анализов.

Гла^а,ЦТ. природные условия района исследования . В главе представлены материалы по основным факторам почвообразования; географическое полс^енве., : рельеф. геоморфология, гидрология, климат, геологическое строение. почвооСразующие породы, растительность,я животный мир. По данным Гипрозема почвы и почвенный покров орловской области пахотных угодий представлен: черноземом еыцедочеккым V ¿21,7 тыс.; га. черноземом оподзолекным -

- 432*7: темносерыми лесными ; почвами - 387.9;, серыми лесными - ' » 368,0; светлосерыми лесными Н' дерново-родзолистыии .- 132;7; черноземно-луговыми 7 32.2 тис. га»

глргва ту. . минералогический состав я свойства основных типов .. .. » почз Орловской овд ;та ■■

- удрнпдемц их состав и сяоАс.тра.' ■^у-ралоги?.

, Черноземы йыаелоч*нные изучались в восточном и западном районах орловской облает, на'выровненных водораздельных участках местности. ".-."'..*.*

Черноземы выщелоченные характеризуется суглинистым крутаопы-левато-яловатам : гранулометрическим составом'.(доминирует Фракция ^ крупной пыли 37.5 - 55.1*), В распределении илистой фракции отмечается увеличение ее содержания к нижним частям профилей, в ряде профилей наблюдается минимум содержания этой фракции на глубине 40 -50 СМ. ' . . * ' . "

Почвы имеют слабокислую реакшт среды (рНц^ колеблется от 4.9 до 6.9). високу» сумму обменных оснований (колеблется.в пределах 26.0.- 33.4 мг-экв./100г. >. среднее содержание подзихного

- to -

калия (от S.9 до 10.1 мг/100г,}, среднее содержание в верхних горизонтах (5.5 -6.4 кг/ЮОг.} и низкие в почво'обраэуюаей породе подвижного ФосСора (2.4 -3.5 иг/JООг.). .

Содержание гумуса в органогенных'горизонтах высокое (около 7í) ка глубине 0 -10 см. и 4.8V.- на глубине 60 - 70 см.'

Vwpzuvrwecmt состав илистых ffpftfitnrtf черноземов' вышел?-Профиль глишотого материала . этих почв характеризуются следующими илисто-минералогическими показателями.' При фор'Зфова-нии его в пределах онтологически однородной точвообразущей породи типичен равномерный характер распределения .как тонкодисперсных Фракций, в первую,очередь илистых, так и распределение.в пределах профиля основных. юиеральЕыК Фаз. Чернозеш выяелоченные. сформированные на лессовидных суглинках содержат илистые фракции, количество которых колеблется от 26.0 до 33,5%. выделенных по методу Гсрбуиова. Количество ила постепенно увеличивается вниз по профилю.. основными компонентами фракции являются: ; скектитовая: Фаза.' представленная сложными неупорядоченными смешаннослойными сло-да-смектитовыми образованиями с различным сочетанием слюдистых - и смектитовых пакетов в кристаллитах. ■ ' ''

Содержание смектктовсй фазы колеблется в . пределах от .' 43до 66S. минимум этой компоненты обычно отмечается в органогенных горизонтах, а максимум - в илистой Фракции почвооОразующеП породы. Выделяется смешаннослойнае слюда-смехтнты 1 и 2 вида по Б.П.Гра-дусову (1976). различающихся- количеством*" смектитовых пакетов: 1-ьЯ вид - преобладание ( > 50«) смектитовых пакетов: 2-оа вид -- количество смектитовых сахетов менее 50Х. Диагностировано хдо-рит-вермикулитовое образование, количество которого не превышает 14.3.." V

Количество гидрослюд ш-триоктаэдрического .типа составляет 29 - 45Ж. с максимумом в верхней органогенной части профиля; .иногда максимум отмечается в нижней части органогенного горизонта. По соотнокенкю интенсивностей рефлексов 001 гидрослюд к таковым рефлексов'002 и 003. можно отметить четкую тенденцию увеличения диоктаэдрического типа гидрослюд к'верхним горизонтам. Последнее может свидетельствовать об активизации процессов механической дезинтеграции более жестких диоктаэдричесих гидрослюд из более крупных Фракция в илистые в верхних горизонтах. Вероятен также процесс более активного разрушения легковыветриващкхся

траоктаэдркчесих 1 гидрослвд в ве1ляах органогенных горизонтах и относиі»яькое накотиеша'дкскгаз:^^ ■■'.'■' * -

Такой* характерраісгфедежіпія дояганрутвс Фаз характерен для профил-ей гяоастйги материала нераозенов (Чижиком. 1971).

Каолинит и ■ кагнезиально-желеэисше хлораты составляют всего 15Х. Соотношение этих минералов несколько варьирует по профилям: в верхних горизонтах отмечается больвое количество каолинита, а в нижних доминирует хлорит. ';..■'' В илистых фракцияхчерноземов в качестве яевольвоа принеси . также присутствует тонкодасперснья'кварц и опал. Причем повсеместно : наиболее интенсивные рефлексы токкодисперсного кварца отмечаются в верхних горизснтах.

; w^ftifmw.- ' т^пос^ликигуме. trr

ГОСТАМИ 4W4**>W)T-tT¡t - ПрийяЕеин я^паппяяняя Ґ-ПЛЙГ-ГЯ и

состава почв катеаы (протяженность 565 м с востока на запад, уклон < Iе). заложенной на водоразделе.'структура почвенного покрова . опытного участка. ' представлена сочетанием черноземов выщелоченных и оподзодемшх. ^ сОоршровашшх' на лессовщп-чх карбонатных -суглинках. ■.Черйпзеш ^елоченнйв . эааимгиот плакорныэ ■ позиаии рельефа. . В ыихрозападинах и ва склонах разной экспозиции доминируют черноземы оаодзолешше. .'. ■ , " , ■ Гр^лоиетрический состав , черноземов оподзоленных - суглинистый круітоішевато»илова'Шй: * доминирует' .фракция.крупной шш МЭ.е - 57к05). Отмечается увеличение илистой фракции, в нижних - частях профилей, максимумкоторой. наблддаг гея в В-горизонте на глубине 70 - 105 см.. ... ....

. "Остаз" игас-рд Дракскй черноземов ппояэг>-

BSSSüí.' развитых на лессовидных суглинистых отлозениях. представлен той же ассоциацией минералов, которая констатароаалась ранее для черноземов выщелоченных. "

Количество илистых фракций колеблется от 23.5 до 21.4%. Содержание смектитовой Фазы колеблется в пределах от 43 до 5&х. Преобладание по профилю,того или другого вида смешаннослойных образования различно в разных-генетических горизонтах: содержание смешёниослойных образований i-го и 2-го вида минимально на глубине 30 - 45 см /составляет соответственно 28.6 и 7.45С) и увеличивается к поверхности и с глубиной, количество гидросіпюд ди-триок-таэдрическаго типа составляет 27 - ЗіХ, с максимумом па глубине

30 -45 СИ.' в отличив от черноземов ввдыюченных и сера лесных почв, где максимум наблюдается в верхнем горизонте;. >

Отмечается четкая тенденция увеличения лиоктаэдрического ти- * па гидрослюд илистых фракций образцов на глубине 30 - 45 см. ■ : Сррые лесга-» еуглигастнс на лессови>гк^>^рбонатн?м г^ЛСТР.' КГ «Ч'йства. составы иртруралогкя. Серые лесные почвы по гранулометрическому составу отнесены- к суглинистым крупнопылева-то-иловатым; доминирует фракция крупной пыли <57.0 67 7Ж). . Распределение илистой Фракции по профилю носит, элювиально-иллювиальный характер (в гор. А, - 9.еж. ^ . г-22.351, ВСс, - 16.ОТ). ; , Н^тялапмееи^'гпвтяя ' илистых ■ йрамтй'сеиде лесных' почв.' развитых на лессовидных суг.янистых отложениях, представлен .- той -же ассоциацией минералов, которая' констатировалась ранее для чер- -ноземов выщелоченных. Содержание смектитовой фазы колеблется - в пределах от 46 до.&о*: слюда-смектиты 1-го' вида минимальны на глубине.30 - 40 см.- 26.52, на глубине ниже 40 см ■ наблюдается Г постепенное увеличение данного показателя с максимумом в нижней, части профиля - 412. количество гидрослюд ди-триоктаэдрического типа составляет 26 - 44*. о максимумом в органогенной части профиля. ■ .. ■ .". .

Показатель степени текстурной упорядоченности 1.4/3.44.'.' а также интенсивность рефлекса смектита - (1.4 км) максима ~ьны ,". на глубине 30 - 40 см, тогда как для черноземов эти показатели мини- ' мальны на данной глубине. ' , . .

М*н№ялпгич»д«И г<к!Т&? ^амптатдупипЯ-тмяк.' Типичен равномерный характер распределения фракции крупной пыли ".(с некоторым ■ снижением вниз по профилю).- и основных минералов этой фракции.

Количество фракции крупной шли колеблется от 49* в вочвооб-разувдег породе до €6Х в верхней части про4«ля. основными компонентами тяжелой фракции (плотность минералов - более 2.89 г/см3) являются; эпидот. эгшот агрегированный, роговая обманка, рудные минералы, гранат. Основными, компонентами легкой фракции ■(плотность минералов - менее 2.89 г/ск3): являются кварц и солевые ш-. ' ты. Соотношение (х от числа зерен} кварц/полевые шпаты постоянно, по всему профилю.

Процесс почвообразования сказался в !основном на характере распределения слида-'смектитсв. который также как и содержание илистой фракции отнесен к элювиально-иллювиальному типу. По крис- ,

таллохимическим показателям выделится. горизонт А, ^ - наибольшей интенсивностью рефлексов кварца.слоистых силикатов, а такхе минимальным * количеством слюда-. мектитов с доминированием омектито-вых пакетов. .■■''.'.'.*'\

' Общая -теявенккя - измтункй ' тертотаенного врзествя ттпич •ряявдттс ия лессовигаит кяр^яатянц;'сугдяндХ ле^ортетая апта я пределах орловской ■ области заключается в той, что в минералогическом составе органогенных горизонтов ' отмечается; преобладание смешаннослоякых образования с низким содержанием смектитовых пакетов. гидрослюд' ди-триоктаэдрического типа,' в большей степени диоктаэдрическо го, каолинита, повсеместное наличие наиболее интенсивных рефлексов тонкодисперсного кварца: в нишах частях профилей преобладают сяешаннослойныеобразования с высоким содержа* нием смектитовых пакетов, хлориты. Отмечается активизация пропес-соз разрушения.легксвыветриваюЬокя минеральных Фаз илистоа фрак: пии в;верхних органогенных горизонтах'.

Выявленные минералогические осоСенкостипрофи/ей глинистого материала" основных типоа почв: позволили создат* варианты схем распределения основных,минеральных фаз-почв и почвообразуших пород. Ареалы распределения этих Фаз согласуются с изменением таксонов почв, климатических и растительных характеристик (наблюдаемые изменения соответствуют направления с запада на восток).

.": Профиль глинистого материала серых лесных почв .характеризуется более дифференцированным характером распределения как тонкодисперсных фрнодй; в первую очередь илистых, так и распределения . основных минеральнж фаз. в сравнение с таковыми черноземов выщелоченных и оподЗоленных. Образуемый ряд типов почв (черноземы выщелоченные - черноземы оцодзоленные - серые лесные почвы) соответствует усилении дайной дифференциации. * '*■-';

. • При сравнении верхних горизонтов-и почвосбразующей породы, ряд контрастности несколько изменен: .черноземы оподзоленкые -- черноземы'■' выщелоченные - серые лесные почвы. Изменение достаточно чувствительного показателя по вышеуказанному ряду, представляющего собой разницу в содержании смешаннослоякых образований {а - X от.ила. по Горбунову: б - X от почвы в селом) между почвосСразующей породой и верхним органогенным горизонтом, имеет следующие параметры: а) 10 - 11 - 14: б) 2.3 - 4.4 -6.7.

статистические характеристики пространственной вариабельное-

ти минералогического. состава фракцийменее 1 юш в Образцах ЭПА чернозема выщелоченного и почвеншос проСшгей оснобщи типов почв Орловской области (табл. 1) свидетельствует.' что:

- пространственная вариабельность'в пределах ЭОЛ чернозема вы. щелоченного на глубине о -' 20"см ниже по содержанию ила и ель- ,

да-смекпггов (по коэМишенту вариации Солее .чем на порядок), хлорит-вермикулита (по. коэффициенту вариации в два раза) в . сравнении.с таковой почвенного покрова области:

- пространственна« вариабельность верхних органогенных горизонтов к почвообразуших пород области. . существенно различается по * содержание ила и гидроедшы, особенно слюда-снектитоа (по коэффициенту вариации Более чем па порядок). Фактически неизменно по содержания каолинита и хлорита. хяоркт-веркикулита..

Из вышеприведенного следует, что самым .чувствительным показателем при смене типа почвы ка террэториа ОрловскоВ оОластн является содержание сдш-смеютггов.. в отсутствие существенных'от-"

Таблиаз 1

Статистическая характеристика пространственной вариабельности минералогического, состава" Фракций мевее Гюм в оОраздах' ЭПА - . чернозема выщелоченного и основных титов почв,Орловской области

ЭПА черя-ка основные типы Освоены: типы

вызелоч-опа появ Орд.овд.. П0Ч8 Орд. обл.

' 1 Показатель ; •", (0 - 20 СМ) (0 - 20'СМ) О 115 см)

в V. X '«' - V, X " Я.-. V. X

Ил < 1 мкм. * 0.83 г. в Э.66 '46:5 5.8 24.'б

Као«с^£т + хлорит. * г. зо гг. в 1.53 15.8 2.1 15.6

X от ила :

Гидро слада. X от та 2.76 .7.6 5.77 13.6 1.5 5.4

Слюда-игектит, - 2. Ь6 6.3 80.34 192.8 • 4.0 9.1

% от ила

Хлорит-вермикулит. 1.28 8 Л. 1,7$. 19.3 г.э -19,4

X от ила *

ПрЕмечсгше: в - ср. квадр: отклонение: V - коэф, вариации, дичай по показателям пространственной вариации в пределах-ЭПА.'

Это обуславливает надежность яссо^эоваязст данного показателя ь целях диагностики как антропогенного воздействия, так и процессов почвообразования. '• ■ :

глзяа: У. Закономерности географического распределения. профилей -"глинистогоматериала почв Средне-Русской возвышенности

. Исследуемая территория, в сооотаетстеии со схемой размещения профилей ■ ; глинистого' материала ' и четвертичных пород европейской части б,СССР'(Градусов. 1973). отнесена к груше территорий с равномерными профилями, состав которых характеризуется преобладанием слсда-монтмсфилпояитов и гидросдид с,': небольшим " количеством каолинита и триоктаэдрнческого хлорита.

: Обобщение. литературного материала по сменой.с орловской областью территориям (иг Коскрвсхой..' Калужская. Курская. Воронежская, : Белгородская,:Липе'шсая.:восточная часть Брянской областей), а также .иатеркалы настоящей работы по этой оСлаАи. позволили детализировать' - размещение.профилей глинистого 'материала, ■ и составить схемы - количественных: * изменений - основных ' минеральных фаз илистых фракций и почв в целом.

• На схеме по Орловской области <рис. 1). четко, фиксируется увелг?ение смейашослоаных':образо»аниа,'с запэда на восток в соответствии с изменением ареалов р5спространеяия почвенша таксонов. В почвообраэу1«да.породах содер1анлехиеашнослойны*; образований .илистых1 фракият,- рассчитанное на почву 8 це: зм. изменяется от 12 до 20 ' X. , в то' время как\в органогенных горизонтах, от 5 да-17». Подобные закономерности наблюдаются и в; .'содержании гидрослюд (5 - их в органогенных горизонтах и 5 - дох в почвообразуюаих породах). каолинита {0.7 - з.о*: i.o - 2.7Х) а хлорита (o.i - z.ox; t.O - 2.3Х): " V.

Для территории лесостепной частя Средне-Русской возвышенности.', в пределах, распространения карбонатных лессовидных суглинков, нами зафиксирована аналогичная картина распределения сыешаннос-лойных образований (от 12 до -30Х> и гилрослюд (от в до Ш) в почвообразуища породах. '.В почвах же направление"ареалов количественных ■ содержаний изменяется с северо-запада на юго-восток (для сиешаннослоЗных образований от.2 до 20*. для гадрослш от 5 до 20Х).-что вероятно обусловлено влиянием почвообразования. ' ~

е; ВИВ-®; ■ швея — в

. Рис. 1. Схема содержания емеваннослойных образований . в почвах * (а - 5 - ЭХ; б - Э - 13*: в - 13 --17Х) и почвооеразую--ккх породах (а - 12 - 13%:' б - 13 - 15Х: в - 15 - £0х> Орловской, облас'п! ..'..."

Территория орловской области является юго-восточной частью ареала распространения минерам хлорит-вермикулит, далее в южном и восточном направлениях этот компонент ила исчезает.

Глава VI. Трансформация глшистых минералов черноземов' выщелоченных под влиянием различных кокбинаша удобрения в условиях сто. зтнего полевого опита

Проблема трансформации минералогического состава почв под влиянием аїрогеннах факторов сложна из-за трудности однозначного разделения влияния природных и агрогенных, факторов на минералогическую тонкодисдерсную часть почв.' •■'...;

Ранее (Чиаякова 1384, 1991, 1992. 1990: Градусов 1976, Градусов и др. 4 1988: Соколова 1986; Иванов 1990 и др.) было показано, что изменение минералогического состава почв активизируется при усилении влияния агрогекного фактора.

Требовался анализ варьирования минералогического состава поча в пространстве, ограниченном низшей единицей лочвекного покрова (ЭПА). Впервые для десоетепнса территории проведена работа в данной направлении на черноземах выщелоченных. Анализировалось варьирование различных видов кислотности, .гранулометрического состава. КШ1 в пределах контрольшх. делянок.' Установлено, что пространственная изменчивость показателей разных видов кислотности. иш (табл. 2. 3) не значима & пределах ЭПА контрольных делянок, что позволило отвести изменения этих показателей в почвах полей с различными формами и дозеш мелиорантов к влиянию именно агрогенных воздействий. ;■ . ■.■*.;.■■■'

; Наиболее ощутимые трансформации 1Ш происходят под влиянием изменения реакции среды. ''.'■■

Пространственное варьирование всех видов кислотности существенно больше в фдпахотном горизонте (глубина 30 - 40 см), в сравнении ■ с пахотным. .

При сопоставлении. парно сопряженных делянок с - внесением ПК-удобрений и без такового (табл. 4), наблюдается значимое отклонение средних разностей от нуля, что доказывает значимое изменение реакции среды в сторону подкисленяя при внесении этих удобрений; :

: Анализ изменения разных видов кислотности черноземов выщелоченных делянок .с различными комбинациями внесения органических и минеральных удобрений позволил построить следующий ряд по изменению реакции среды в сторону подкисления: последействие внесения навоза, фосфоритной муки (суперфосфата) -> последействие внесения

Таблица 2

Статистическая характеристика пространственной вариабельности минералогического состава Фракция менее 1 мкм, показателей кислотности в образцах контрольной делянки из глубине.О - 20 см , ■-.*.. чернозема выщелоченного

Показатель

Ил < 1 мкм, *

йаолионит ♦ хлорит. X от ш Гвдросмда, х от ила Смектат. X от шв .. Вермикулит рКн»о :

■ рнксг ' • •

< №. нг-экв/МОГ.. \

Ярасч Н . 3 .га . V, X

0,799 31.7 о.ез 0.3 2.6

0.807 10.) 2,30 0.8 22.8

0.887 36.3 2,79 1.0 7,6

0.834 40.5 2.56 0.9 6.3

0-939 13.3 1.28 0.5 9.7

1,092 5.77 ■0.06 0.02 1.1

11279 4.03 0.05 0.02 1.0

0.919 6.73 0.25. 0.09 \ 3,7

Примечание: н - ср. арифметическое. 5 - ср. квадр. отклонение: -п - ошибка ср.' арифметического выборки; V - коэф. . вариации; -Красч. - расчетный критерий Уклка-шапиро для проверю! гипотези о : НОрИЗЛЬКОСТИ раслределекня случайной ВелйЧШШ,: распределение допустимо считать нормальная при Красч. ) V, (V, » 0,818). ' .

....:■.....''.'■ ■ ■■ ^ Таблица 3 Статистическая характеристика пространственная вариабельности соотношения интенсивное ■ тей.рефлексов минералов фрашм менее I мки почв контрольной опытной делянки* стационара Лебедянцева (опыт с фосфорными удобренияки, п • 8).- ■■■

Пока-за-тель . Телексы кинералов. им Сунна иятен-сив-еп реф-ов, мм

1,4 1,0 0.7- 0.5 0,474 0,44 0,426 0,404 0,357 0,353 0.334 0,301

К з. ■ Я1 ' V. % Храсч. 20.4 2.7 1,0 13,2 0.916 12.4 1.2 0,4 9.7 0.935 10,7 0.8 0.3 7.5 0.675 7.0 . 0,9 0,3 12.9 0.867 3.2 0.5; 0.2 15.6 0.646 1.9 о.е 0.2 29.0 0.881 2.9 0.8 0,3 25.9 0,866 1.2 0.2 0.1 10.7, н,о. 10,9 0.6 0.2 5.5 0.874 10.6 2,1 : 0.8 19.8 0.928 23.3 3.3 1,2 14.2 0.892 2.3 0.9 0.3 37.0 н.о 336.9 80.5 28.5 , 23.9 0.934

Примечание: см. прим. табл. .2. ^

- 19 -. *

., ■ Таблица 4

Разность показателей кислотности почв на сопряженных ... делянках свнесекием ПК-удобрений и без них'..

Показатель ■ .".'Диапазон .'.'разностей Средняя разность

(рК^оЬ.и - (рНн*о)ж ' : . (рНкс1)і;>*~ (рНкс1>,: ; V Шг)*.„ - (Яг), :.'■. (рНн»о - рНкс1),.„ - , - (рНн,о - рккс1)х 1- 0.07;- 0.321 1- 0.04:- 0.24) Г 0.14: 1.41) [- 0.01:- 0.06) - 0.17* 0.11* 0.61* - 0.06 .

Примечание: » - означает значимое отклонение ср. разнести от нуля, при Р- 0,55. , фосфоріпт-я куки'(суперфосфата) -> последействие внесения навоза -> ,->,Контроль ,->:Последе8стБие внесения навоза + ежегодное внесение Ш£-удобренпа -> последействие . внесения навоза. ■ фосфоритной КУКИ (суперфосфата):+ ежегодное внесение ЕК-удобрешШежегодное внесение ИК-удобренкй ,-> последействие внесения 1 супурфосфата + ежегодное внесену* КК-удобренкй. , ■ - . *.

Статистическая обработка изменений гранулометрического состава почв, делянок'.показала, что ;внесение агрессивно-кислых, -, КК-удобрений приводит к увеличению,содержания ила в подпахотном", .горизонте на всех исследованных делянках, яо данное.; увеличение : статистически не значимо. При сопоставлении вдіко сопряженных ле~" . лянок с внесением КК-удобрений и без' такового,~ наблюдается от- • -сутствяё значимых■отклонений средних разностей показателей грану- • . ломерического состава на глубине 0 - 20 см от нуля, что доказывает существенную "буферность* гранулометрического состава чернозе-. мов выщелоченных.-,

Содержание подвижных форм фосфора и калия в почвах опытных ■ полей, выявил больнее варьирование первого. Это^объясняется.большими дозами внесенных фосфорных удобрений я нх более низкой растворимостью. :

Анализ научных отчетов проведенных автором за 1912 - '994гг. по материалам научных отчетов б. Оатвловской ошгноа стаятш позволил установить особенное?» поведения подвижных фосфора и «алия:

изначально они значительно изменяются во времени, для калия более :днонапразленно. чем для фосфора.

Расчет баланса основных тггатр,гвдюс ."дерите <азота.. фосфора, калия} в опытах позволил отметить значительные интервалы колебаний в содержании и выносе этих элементов. Баланс веществ.по всем вариантам и элементам отрицательный, за исключением отдельных вариантов с большим количеством внесенного фосфора. - где баланс.положительный только по этому элементу. При внесении азотно-калий-ных-удобрений, урожаи возрастали.- Расчет показал надежность запасного внесения фосфорных удобрения в целях регулирования фосфорного питания и возможность корректировки коэффициента использования фосфора из мелиорантов, . »

Минералогический состав ^енее 1 мкм ч^но^мдз'.во-

лоченных опытных делякск' пахотных горизонтов представлен той же ■ ассоциацией минералов, которая констатировалась ранее для органогенных горизонтов черноземов выщелоченных: доминируют смешаннос-.■¡сгные слюда-скектитовые образования, среди которых - с высоким . удержанием смектитовых пакетов 21 - 38*. с'низким - 5 - 13%: хлорит-вермикулит (10 - 17%); гидроелвди (31 -47%) (табл. 5).

Наибольшей реакцией на подкисленяе среды (значимая корреляция) обладают сложные неупорядоченные смешанкослойные слада-смек-тктовые образования . с высоким содержанием смектктоё&х пакетов. Этот Фактор приводит также к относительному увеличению содержания каолинита и тонкодисперсного кварца в илистых фракциях.. Фиксируется изменение интенсивностей рефлексов минералов .в сторону их снижения. ' '*.-.'; : .

Анализ последействия фосфорных удобрений на минеральную компоненту почв свидетельствует об отсутствии каких-либо сулестаен-кых преобразований компонентов тонкодисперсной части почв. Отмечается сохранение смешанноелейных образований, триоктаэдрическлх разновидностей гидрослюд, фиксируются самые низкие значения ин~ . тенсивностей рефлекса кварца (0.426 вм). рефлексы глинистых минералов наибольшей интенсивности.

Корреляционные зависимости между показателями соотношений кнтенсивностей рефлексов минералов фракции менее 1 мкм черноземов (щелоченных опытных делянок и реакцией среды (табл. 6) следую-1Ц#е с усилением кислотности почв снижаются показатели суммы ин-Ге^сг.Бкостей рефлзксов минералов, интенсивность рефлекса хлорита

Таблица 5

соотношение - основных минеральных . фаз фракции менее 1 мкм в образцах (с глубины 0 - 20 см> на делянках стационара Лебедянцева чернозема выщелоченного

К

обр

Вариант, опыта

Н Р га

Среднее' по контроле .

Смешанносл.. обр-ния

Слвда-смектиты

>50? см. п-в

<50? СМ. П-В

Хлорит-вер-м-ит

Гидрослюда

Каолинит.

Хлорит.

Ж. от . ила

31 37 33 29 29 25

'■.25 31 21

31.

"7

.'." 5 3 '8 10 11 6 8 13 8

«

11

12 • 15

15

16 17 13 15 12

13

37

36

37

38 40 34 33 40 31 47

36

ИЛ, ЗЕ по Горбу-нову

31.6

26.4

31.5 31.3 33.1 32.3 34.3 33.0

31.7 33.3

31.7

4.81 4.99 4.73 4.34 .5.19 4.96

5.08

5.09 .5.00 «.87

4.83

третьего порядка:, уьеличивавтся интенсивности рефлексов кварка к смектита. Фиксируются обратные зависимости при рассмотрении делянок с совместным внесением навоза а суперфосфата, и при расчетах коэффициентов корреляции без учета показателей данных делянок оке меняют знаки (существенно уменьшаясь по величине модуля? по показателям интенснвноетей рефлексов смектита. гидросдвды и кварца. . Корреляционные зависимости между техстурно-кристаллоххмичес-кими показателями основных минеральных Фаз* фракции менг- 1 мкм черноземов вшелоченных опытных делянок и реакцией среш (табл. 7з следующие: с усилением кислотности почв ашхаитсл »се текстур*

'.. 'Шлица в &)эффициеаты корреляций «евд ^

рефлексов'минералов фракции менее 1 мкм черноземов вадело-'. чеиных опытных делянокн реакцией среда1-. '. (п —18. г«.»» - 0.468: п • 14. К,.9» - 0.532) '

(Г ШФр образца Рефлексы минералов, юс Сунна Х 'реф- :

1.0 0,474 ■ 0.44 0,426 V' мм

1 -0.31 -0.02 0.15 -0.22 -0.36 .'■ Г 22

2 Ецор. (Рй«е1) 0.004 0.002 0.29 0.31 о: 02 н.о.

без учета де- *

лянок совмес-

ного внесения

'(Н * Рс>

3 0.32 0.11 -0,23 0.16 ■ 0.33 .-6.Э? ■

4 Щг (рНкеи ■ го. 21 $0.24 ±0.23 ±0.22 ±0.21 ±12.06

5 «г (рЯ*С1) 50.27 ±0.27 ±0.29 ±0.29 ±0.27 Н.О;

6 IV (СН,0*) ±0.21 ±0.23 ±0.22 ±0,23 ±0.21 ±11.22 .

. Примечание: Сн,о* - Снтс1."Снвго. где: Сн,,.^ - концентрация ■* ■•.конов'.НзО*.''извлекаемых из 100 г.п. р-ром 1Н.КС1. без учета : кислотных характеристик р-ра соли (Снщ. • 10,*рв|'е.,/К,.

где к, - 0.64); Сн«о'.- концентрация ионов. 1^0*. .извлекаема ' : ' аз 100 г.п. Н,0 (Сндгв - где К, - 1).

'но-кристаллохимические показатели; более 'низкие коэффициенты кор-. реляции отмечается для ' показателей прямых концентраций ионов ,^0*. ,в сравнение с рНце,,; значимые корреляционные зависимости отмечается для- показателей степени текстурной упорядоченности во -взаимосвязи с показателя«! рЦл'. (и только-для - с по-

казателями Сн,о*>: фиксируются обратные зависимости при рассмот-' рении делянок с совместным внесением навоза . и . суперфосфата для показателя Kt.ozt.4f .при расчете коэффициента корреляции без учета показателей данных, деляяок он меняет, знак (существенно 'уменьшаясь по величине модуля), ••'• . '

.,'••.; . ' Таблица 7

Коэффициент , корреляции меиу текстурно-кристаллохимическики ' показателями . основній минеральных Фаз фракции менее і ккн черноземов выщелоченных опытных делянок и реакцией среды . (П « 18, re lí - 0.468; П - 14, Н<,.„ - 0.532)

н Показатель : Соотношение интен- Степень Отношение

сивностей базальных текстурной ■ ^eot^lfloe

рефлексов глинистых упорядоченности для гид-

минералов - и кеарга рослюд.

■ . . 1.4/0,426 1,0/0.426 1:4/0.44 1,0/0.44 1.0/0,5

1 Гк»»р.<PH*tl> 0.30 0.37 0.46 0.68 0.14

2 Вяьрр.(РН(С1> 0.16 0-09 0.45 ■/■-0.05 0.14

без, уч^га де-

лянок совмес- ; ^

ного внесения

(Н + Рс) 4 ■■ • ;

3 r«.¿¿.(CH,o*) -0.23 -0.26 -0.37 ' -0.52' -0.10 ■

4 "V (PUtcii ■ ±0-21 ±0.20 ±0.18 ±0.13 ±0.23

5.: tCKjO*) £0.22 10.22 ±0.20 ±0.17 ±0.23 *.

.. Примечание: см.'.'при>с.табл. 8. ■■*■"■■ v ■

. Аналогичная ситуация со сменой -знака коэффкшента корреляции наблюдается и по наиболее чувствительному показателю * содержанию сложных неупорядоченных смешаннослойных слвда-смектзтошх образования.« высоким содерганием смектитовых;пакетов. Коэффициент корреляции с показателями рц,с. рассмотрении ■ всех исследуемых образцов различных делянок составляет г»,рр. - -0.485. гв,„ -> 0.468 при п • 18. тогда как при ясключешо: образцов .делянок .с совместным внесением навоза и суперфосфата - г»»РР.. - о. 302. Г».«» - 0.532 при П • 14. ' . . .

,* подкисление реакции среды привело; к изменению содержании смектатовой (азы (г,,рр.« -0.105.- при о - 18], дноктаздрических гмдрослюд 0.060. при и - 16: -0.1&3 при а - 14).

увеличению содержания каолинита и тонкодисоерсного кварца, снижению интенсивности рефлексов минералов. ■ > ■ '

Выявленные тенденции доказывают существенное влияние реакции среда на минералогический состав почв делянок. - Взаимосвязь кислотных характеристик с показателями минералогического состава почв опытных делянок с внесением.навоза неоднозначны, наибольшую -информативность' при рассмотрении влияния реакции среды на текс-"турно-кристаллсхимические показатели . имеют показатели степени текстурной'упорядоченности.' ■'. •

йяловой химический с псугзд „черноземов выщелоченных анализировался в образцах следующих вариантов опытов стационара Лебедянце-ва:* Контроль:, последействие внесения навоза: последействие внесения навоза + ежегодное внесение NK-удобреняй: последействие внесения фосфоритной муки раз в ротацию: последействие внесения навоза и фосфоритной муки раз в ротацию: .последействие внесения навоза и фосфоритной муки ежегодно. . ' • '

Валовой химический состав, черноземов выщелоченных опытных делянок различного агрофока не различается существенно. Пределы колебать ' количества оксидов элементов не выходят за десятые .доли .. процента (табл. 8). 1

. Валовой.химический.состав Фракций (< 1. 1 - 5. 5 - 10 ккм). выделенных из вышеуказанных образцов показал большую дифференциацию по рассматриваемым компонентам и выявил следующие тенденции.

В илистей фракции наГлюдаются наибольшее зна&кие оксида кремния, наименьшие значения оксидов, алюминия и железа на варианту последействия внесения фосфоритной муки. .

В средней пыли выявленная дифференциация больше чем в тонкой. Содержания оксидов алюминия и железа'во фракциях топкой и -'средней пыли на варианте последействия внесения фосфоритной' муки наибольшие,.по сравнению с другими вариантами. Максимальная разни- . ца в содержании оксидов выявлена при' сопоставлении с вариантом , последействия совместного* внесения навоза и фосфоритной муки и составляет: по оксиду алюминия для фракции мелкой.пыли - 3.31Х. фракции крупной пыли - 4.1235: по оксиду железа соответственно -- 1.14 И 3.4«. .■*;■''"."'.■

Выявленные тенденции' объясняются меньшим разрушением желе' зисто-магнезиальных хлоритов Фракций средней и тонкой пыли на варианте РФ, в сравнении с другими вариантами..

Ди^пентзтоптаняая mmmq заттасов (оезеовоа) элементов пята- ■ ■тля растения ■ в черноземах выщелоченных опытных делянок позволила...

" Таблица 8

Валовый анализ почвы и фракция, - выделенные из черноземов выщелоченных .

Вари- 510» А1»0, геао3 Мао-' СаО м Т10* 51/А1 51 51/Ре

-ант. А1+Ге

■ ; почва

V 72.92 13.79 4.81 0.10 1.89 2.04 2.64 0.83 8.98 7.34 <0.27

к,кк 72.80 13.93 4.76 0.10 1.90 2.02 2.60 0.89 8.87 7.28 40; 66

РФ» 72.06 14.16 4.82 0.10 1.87 1.88 2.64 0.87 8.71 7.16 40.04

Н»?ф» 72.43 14.30 4.78 0.10 1.68 2.28 2.58 О! 66 8.60 7.08 40.27

Н»Рф, 72.55 14.12 4.82 0.10 1.83 2.08 2.Ё6 0.84 В. 72 7.16 40.03

Ко-ль 72.5Э 13.82 4.81 0.10 1.93 2.25 2.63 0.87 6.91 7.29 40.13

" 1 " * . Л-в доиш ере, ней . ниш

и. ■ 80.81 9.84 2.74 0.09 0.66 1.39 2.63 0.85 13.94 11.84 78.48

^кк 77.93 11.27 3.74 0.10 0.99 1.49 2.59 0.89 11.74 9.69 55.45

РФ»4' 72.41 14.03 6.02 0.10 а 85 1.98 2.66 0.96 8.76 6.87 31.96

К* РФ, 80.74 9.91 2.58 0,10 а: я 1.37 2.66 0.89 13.83 11.36 83.14

Н«Рф, 79.74 10:24 .2.99 0.10 0.85 1.55 2.62 0.90 13.22 11.14 70.87

Кп-ль 79.35 10*29 3.45 0.09 0.87 1147 2.60 0.67 13.08 10.78 61.23

/ с; доши т01 [КОЯ ! или „

V." 65.61 17.38 8.64 0.11 1.17 1.86 2.95 1,07 6.43 4.88 20 .'26

н»мк 65.52 17.61 8.73 0.10 0.64 2.39 2.90 1.11 6.32 4.80 19.95

РФ» 65.25 18.32 8.68 0.08 0.45 2.28 2.88 1.02 6.05 4.64 20.00

Н»РФ» 69.71 14151 7.54 0.12 1.35 1.75 2.95 1.08 8.15 6.12 24.58

Н»РФ, 67.42 16.53 8.07 0.09 0.58 2.27 2.93 1Л1 6.92 5.28 22.20

Ко-ль 68.11 tb.ii 8.06 0.09 0.61 2.18 2.94 1.10 7.27 .5.49 22.48

или ;тие ( рш я

Н. 59.15 21.20 11.78 0.07 0.26 2.73 2.81 0.99 4.74 3.50 13.35

н,кк 59.33 21.20 11.32 0.08 0.2В 2.98 2.81 1.00 4.75 3.54 13.93

РФ, 60.33 20.85 10.94 0.08 0.29 2.67 2.70 0.94 4.91 3.64 14.66

К» РФ» 59.12 21.31 11.55 0.08 0.29 2.94 2.74 0.96 4.71 3.50 13.61

Н.РФ, 56;71 21.67 11.23 0.08 0.32 3.21 2.74 0.99 4.50 3.45 13.84

Ко-ль 5а. 79 21.67 11.41 0.09 0,43 2.83 2.81 0.97 4.60 3.45 13.70

отметить следующие- особенности. В соответствие с ' -градасвями Н. и. Горбунова, почвы всех исследованных делянок ииегт высокие со-

теншальные резервы калия, калымя,* магния, .-.-.'- ' ~

По запасам калия выделяется почва делянки; ва которой анализировалось последействие фосфоритной'муки, по самым низким значениям ближнего резерва и самым-высоким запасанв потенциальном резерве, особенно; по запасам во фракции средней шли к в остатке, после выделения ¿листок и тдакоДылеватой фракция. Ложно предположить, что" при таком виде мелиорации, отмечается.сохранение естественных запасов .калия, /обусловленных меньшим выветриванием (разрушением) минералов калий-носителей.. Запасы кальция также вполне объяснимы с позиций внесения кальцййсодержааих мелиорантов.

По резервам магния. отмечается резкое выделение почвы делянки С внесением фосфоритной муки самыми низкими значениям^ общих эа-сасов. а'также в ближнем резерве. Однако в потенциальном резерве представленной Фракцией средней"пыли.запасы магния наибольшие, вероятно здесь отмечается наибольшее сохранение мапшйсодержащис хлсригов. ■ '

Анализ поведения минералогических компонентов фракций разной размерности. а также поведение компонентов илистых Фракций позволяет сделать важное'заключение о наиболее рациональной мелиорают черноземов путем запасного внесения "фосфоритной муки местного значения (Дмитровское месторождение). ■ ' • >

Гл^рй УТТ. злиянге яесрмедаоративннх мероприятий на свойства и* ■-„'..■ ' составы черноземов выаелочеящл: эродированных.

Литературный обзор /во влиянию лесных насаждений на свойства черноземов позволил подчеркнуть отсутствие:единого.мнения по этой Проблеме. Одни исследователи считают, что поселение леса на черноземах приводит к их деградации, вплоть до'оподзолиеавия. Другие 'констатируют улучшение свойств черноземов. Третьи отмечает усиление подвижности'Органических яминеральных: соединений, усиление выщелачивания, подчеркивая специфичность этого'процесса и отлйчия "его от оподзоливания. однако в этих исследованиях отсутствует материал по формированию профиля глинистого материала, его отличия от такового черноземов.

В глазе рассмотрены история и предпосылки становления лесоводства Шатиловской опытней станом. Первые опыты лесопосадок заложены в 1621 году Майером и имели следующее назначение: предотвращение эрозии, противостояние засухам. ■ экономический эффект от

*

продажи дремотны. ' И. В. Шатилов впервые заложил основу полезащитных посадок, . облесения оврагов и балок по границам полей. разработал чрезвычайно ценную в условиях лесостепи систему лесоразведения перелесками в 10 - 80 га. Исскуственные Ш&тповские лесные . посадки щюизвели большое впечатление на В. В. Докучаева и послужили отправной точкой в разработке-им проблем влияния леса на устойчивость урожаев в степной зоне. ;'!■

Впервые приводится материал-по профилям глинистого материала черноземов выщелоченных разной степени эродироваяности. находящихся под лесонасаждениями в течение полуторавекозого периода..

Свойства черноземов выщелоченных лесомелиоративной. катены характеризуются:■■ слабокислой реакцией, среды в верхних горизонтах . и нейтральной в почвообразующей породе; высокой суммой обменных' оснований, колеблющейся в пределах от 25.4 до. 49.9 мг-зкв./100г. с максиму:"ж .в нижней части щюфалей:■'■'■ средними показателями (7.6,- 13.4 мгЛООг) по обеспеченности почв подвижным калием, за исключением намытых почв, которые отнесены к категории - высокообеспеченных этим элементом (28.2 мгЛООг); средники показателями по обеспеченности их подвижным фйсфором (5.2 - 10.0 ;мг/ЮОг) и низкими показателями обеспеченности этим элементом почвообразую-кей породы (2.6 мг/100г}. . ■ \ ■".■'•"■*.' ■■.-"' *

■ Кислотность почв катены усиливается вниз по склону (В пределах верхних органогенных горизонтов рНЧ(0 изменяется ОТ'6.04 ДО' 5.16). Все исследуемые почвы характеризуются суглинистым крупно: пылевато-иловатым-' ¿ранулометрическим . составом. ' Содержание ила -колеблется в широком диапазоне от 13.405 до 31.60%. Все намытые' почвы ' характеризуются повышенным содержанием кла в верхнем горизонте (от18.72лэ 20.79*).

. Минералогический 'состав- -'йтакшт менее 1 мкм ' почв тсатены. развитых на' йесоовидныхгсуглинистых отложениях, . представлен той же ассоциацией минеравов. которая констатировалась ранее для чер- -ноземов выщелоченных. Распределение . минералов в пределах профилей. заложенных по склону, носит следующие закономерности.

Профиль глинистого .материала, чернозема выщелоченного зало. женного в верхней части катены (разрез 46) относится к категории равномерных (табл. 9). Максимум смектита фиксируется ? нижней части, профиля. Гидрослюды дигтриоктаэдрического типов . ^достегают наибольших величия в верхней часта профиля (табл.' 9).

. ., ■ Таблица 9

соотношение- основних минеральных Фаз и текстурію-кристаллохигсических показателей фракции менее 1'икм черноземов вылелочац-ых лесомелиоративной катени

II номер разреза . Горизонт, глубина, см см _ і Смешакносл. оСраз-ніія ГИД-рос-щца Каолинит Хлорит . ИЛ. Ж по Горбунову Соотношение (інтенсивностей базальних рефлексов глинистих шишралов и кварца

Сдада-смектиты Хлорит-вер кику лит

>50*. смект. пакетов < 50Ж снект. пакетов

1,4/0.426 1,0/0.426

.;%. от ила

1 г .3 46 А* 9-28 А"'пах28-42 С(, 110-125 38.8 ^ 29.9 53.8 6.6 6.3 1.4 12.6 14.3 14.8 32 40 19 7 4 6 5 3 5 ЗОЛ 31.8 29.5 17,1 8.7 . 15.9 7.8 5.0 . 4.7

4 5 е 7 47 А,' 7-20 А,' 25-40 А," 68-80 Сн 170-185 39.0 . 34.6 26.8 48.6 3.3 4.5 ■ 3.0 2.6 12.7 11.9 16.1 14.5 35 40 41 22 6. 5 -7 7 5 4 Б 6 31^0 31.4 29.5 32.7 5.0 9.8 5.5 -13.2 3.2 6.3 3.3 4.6

■8 5 48 А,' 1-19 А," 20-40 28,7 30.7 7,6 7,1 10.7 15.2 41 33 ,7 5 6 4 25.2 30.1 3.9 9.2 . 2.9 5.2

10 11 4» А, 2-22 А, 22-42 2в!д 37.0 4.8 12.3 12.4 ■14 33 7 7 5 6 23.9 30.2 7.8 9.8 4.9 5.2

12 50 V о-25 29.8 . 9.1 14.0 35 7 , 6 24.9 10.4 7,4

13 А," 25-55 24.4 - 9.7 15.9 ■за- б 6 23.9 9.7 4.7

14 В . 85-100 34.2 7.4 17.4 29 ,7 6 34.7 . 11.6 4.7

Глинистые минералы илистых фракция верхней части . профиля имеют четкие островершинные, рефлексы, значительную их интенсивность. Эти признаки не характерны для пахотных органогенных горизонтов ванного'типа почв. Указанная специфика глинистого материа-ла'может быть объяснена эрошфованностью профиля, вовлечением в пахоту материала средней части профиля. ; .

Црофиль глинистого . материала черноземовидной, слабонамытоа почвы на черноземе выщелоченном (погребенном) (разрез 47). заложенного на защитном валике лесополосы.равномерен ко содержанию фракции- менее 1 мкм. Отмечается наибольшее содержание смешаннос-лойнт"* слюда-смектитов с высоким количеством смектитовых пакетов в верхнем горизонте метровой толщины :(табл./ 9). ПочвооОразусаая порода отличается по соотношению : основных ' минеральных Фаз от верхней почвенной толаи резким преобладанием смеваннослойных образован й, ; а среди них - образований с высоким содержанием смектитовых пакетов (табл. 9)., Илистый материал этого профиля также характеризуется наименьшей интенсивность» рефлексов глинистых минералов по сравнению о таковыми-всех образцов" почв катены. ■ Верхняя толэа профиля этой почвы выделяется также,по минимальным показателям ^ 'отношения интенсивности ' рефлекса 1.4 км к интенсивности рефлексаквараа V 0, 426. . Илисто-минералогические показатели про-.филя' глинистого материала чернозема разреза 47 свидетельствует.о принадлежности этих почв к категории намытых. '

'По текетут»ю-1фисгалмхимэтескимпоказателям профиль чернозема выщелоченного, заложенного в верхней части склона (разр. 43>„ имеет наибольшее количество тонкодисперсного кварца в верхнем горизонте, : наименьшую степень текстурной упорядоченности илистого 'материала- по еравнегню с образцами из нижележащей часта профиля.■. Можно предположить* что здесь отмечаются начальные стадии процесса аналогичного подзолообразованию.

■ профиль глинистого материала чернозема выщелоченного тяжело-" суглинистого глубинно оглеенного (разр. 49), расположенного в средней части склона, характеризуется большей дифференциацией по составу компонентов в сравнении с почвами верхней части катены (табл. 9). По кристаллохимвческим показателям необходимо отметить четкость рефлексов слоистых силикатов, значительную их интенсивность: . '";■'■-■■"' -" ч ,

■ В минералотеедом составе Фракциименее 1 кт профиля -чер-

нозема сильно глубиннооглееного (разрез; 50), доминирующими является смешаянослойные слюда-смектитовые образования, в которых доля слюда-смекгитов с высоким содержанием смектитовых пакетов колеблется от 24 до 34%. Этот профиль содержит наибольшее количест- . во хлорит-вермикулитов (табл.9К Рефлексы мгаералов выделяются значительной' интенсивностью по ' сравнению с таковыми минералов Профиля почв, рассмотренных выше. ■' * /

. Материал по изменению минералогического состава.фракции менее! мкм почв катены под лесомелиоративными;; противоэрозионными насаждениями позволил сделать следующее заключение. 1. Почвы ка-тены. сформированы на однотипном - почвообразующем материале' -- лессовидных суглинках с типичной для них ассоциацией» глинистых минералов, среди которых преобладают смешаннослойные образования и ди-триоктаэдраческие гидрослюда. 2. Характер распределения основных минеральных Фаз по профилям почв обусловлен как эрозионными процессами (смывом - намывем), так и влиянием лиственничных насаждения более чем векового возраста: а) для смытых почв характерно повыаенное содержание смектитовой фазы в верхних горизонтах: б) намытые почвы отличаются равномерностью распределения смектитовой фазы на большую глубину, при изменении таких показателей как интенсивность рефлексов слоистых силикатов и увеличение содержания тонкодисперсного ;{варца:; в) профили глинистого материала под лиственничными насаждениями на крутых,склонах отличается обеднением смектитовой фазой илистой фракции в', целом, характер обеднения этими компонентами верхних горизонтов нижней часта склона более сильно выражен.. Можно предположить начальные 'стации процесса аналогичного оподзоливзнив. 3.'Предложенный способ защиты от эрозии, по истечение 150-летнего периода, фактически остановил рост оврагообразования на Данией, эрозионноопасной территории и является одн^м из основных элементов устойчивой системы землепользования.

. " Выводы

1. Установлены количественные показатели профилей глинистого материала основных типов почв,, развитых на лессовидных карбонатных суглинках. , лесостепи Средне-Русской возвышенности, которое характеризуется следующими показателями:

- черноземы выщелоченные.. оподзоленные. в том числе разной

степени зролированности.': серые лесные почвы содержат однотипную парагенетичэскую ассоциацию минералов, представленную гидрослвда-ми и смёвшмослойными образованиями ■ (слюда-смектитовога и хло-рит-вермикулитового типов), с незначительной примесью каолинита,, хлорита, тонкодисперсного.кварца и опала.

. - к^'Льй из.: генетических горизонтов почв характеризуется только ему присущим комплексом качественных и количественных показателей минералогического состава и кристаллохимаческих особенностей глинистых минералов и счешаннослойных образований: органогенные горизонта обычно содержат наибольшие количества гидрослюд; в почзооСразущих породах доминирует смешаннослойные образования с высоким содержанием смектитовых пакетов;^

- для каждого типа почв характерен свой профиль глинистого материала, в формировании которого участвуют различные профилеоб-разугле процессы. ■ В черноземах выщелоченных установлен наиболее равномерней характер изменения минеральных фаз по профилю, в черноземах оподзоленных наблюдается резкое снижение смектитовой,фазы в горизонте с минимальным количеством илистой фракции (горизонт оподзоливавия)/ в серых лесных почвах четко' наблюдается дифферен-.. циация'профиля илистого минерального вещества ло элювиально-иллювиальному типу;

- в органогенных горизонтах всех типов почв фиксируется наименьшее' содержание смектитовой Фазы в смешаннослойши образованиях. 'почвообразующих породах -наибольшее._

2. Установлены геограСическне'закономерности размещения■про-. Филей глинистого материала основных типов почв лесостепной зоны, среднерусской возвышенности, которые заключаются в том, что выделенные типы распределения основных минеральных Фаз почв совпа- ' дают с контурами распространения типов почв и их гранулометрическим составом. Смена «реалов распространения минералов происходит с запала на восток, подчиняясь смене типов почв в зональном аспекте. ..." . ..

- Закономерность изменения содержания слюда-смектитов и . гид-рослсд фиксируется по увеличение их количества с запада на восток. Хлорит-вермикулит повсеместно диагностируется в почвах центра Средне-Русской возвышенности и исчезает в ¿игастой фрак^и почб в южном и восточном направлениях. _ .

3. Анализ пространственной' вариабельности показателей ккг-

лотного состояния почв, минералогических показателей черноземов. ■ выяелочеккых на длительных стационарных опытах . в пределах ЭПА. позволил ' считать правомерным'выявление влияния ахрогенных факторов на указанные свойства и минералогический состав.

4. Подкисление среды вследствие внесения удобрений вызывает разрушение слоистых силикатов. * относительное обогащение фракций тонкодисперсным кварцем, более энергичную трансформацию гидрослюд. В смектит, ..'.■.

■ 5. Дифференцированная оценка запасов (резервов) калия и магния в черноземах выщелоченных опытных делянок позволила выделить вариант последействия фосфоритной муки,' по самым низким значениям ближнего резерва и самым высоким запасам в потенциальном резерве, особенно по "запасам-во фракции средней пыли и в остатке.'. после выделения'илистой и пылеватых Фракций. Можно предположить, что При таком виде мелиорации. -" сохраняются естественные запасы калия (меньшее выветривание (разрушение) калийсодержащих минералов) и магния (сохранение магкийсодержащх хлоритов).

6. Анализ минералогической составляющей почв.как индикатора ■ естественных ресурсов почвенного плодородия, его изменения при различном применении систем удобрений на примере векового стаиио-. .нарного опыта позволил выявить оптимальный прием, заключающийся в 'запасном внесении фосфорита:^ муки. Установлено что,'Использование других приемов приводит к активизации разрушения минералов и выходу из них элементов питания,, /предопределяя тем самым быстрое истоаение естественного плодородия.

?. Просили глинистого материала черноземов выщелоченных под ' вековыми протквоэрозионными насаждениями лиственницы несут информацию о бывших эрозионных процессах, .которые в настоящий, момент 'прекратились, а также о начальных стадиях почвообразования, приводящих к.накоплению гумуса и кварца.

3, Основополагающим критерием в выборе элементов устойчивой ■ системы землепользования - на длительную перспективу,' является комплекс показателей минералогического состава илистых .фракций, поскольку они определяют продуктивность и экологическую устойчивость земель и невозобновимы при антропогенной трансформации

ПС 43. .

- 33 -

■ ' •

■: rcwremt 'чаяот. опублгепиятт« no твмд гиссеэтыши:

1. К. Б. Мст»шов,\ видовой состав первичных минералов в профиле суглинистых дерново-подзолистых и серых лесных гіоча Русской раввины на покровных, суглинках. //Материалы научно-практической конференции ОТОСА. орел.;*. 1995. С. 67-69.

.'2. К.Б.Иотяшов. ■ Н. Б.Хитров. Н. П.Чгаикова. Закономерности изменения реакции среда выщелоченных черноземов на длительных стационарных опытах с внесением органических и минеральных удобрение/материалы Всероссийской конференции ."Антропогенная деградация почвенного . покрова и ■ меры ее предупреждения", к. 1998. С. 120-121.

/ 3. И.Б.Иотяшов. Н.Б.Хитров. К. П.Чижикова. Закономерности изменения гранулометрического состававыщелоченных черноземов на длительных стационарных - опытах с внесением органических и минеральных уд*Зрений (в печати).

. 4. М. Б.иотявов..Н.П.Чижиковаг Закономерности изменения мине-ралогичесхого состава почв Орловской области (в печати).

5. ILB.Motyashov. Effect.of application phosphorus fertilizers in combination with organic*and oats on grey . rorest soli. //Abstracts "annual symposium Physical-diemieal basis.of plant Phislology. 5-7 February, 1996. Penza.. Pushchlno'. 1996. p. 138.'

Сармат 30*42/4. Бумага охотная. Усл. печ. л. 1,83. Заказ 2 31 . Тираж 100 екэ.

тггэчатзно в тиг»огра£ии Военного института правительственной связи

Срел 1939