Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МОРФОЛОГИЯ И СИСТЕМАТИКА МАРГАНЦОВИСТО-ЖЕЛЕЗИСТЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ЮЖНОЙ ТАЙГИ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "МОРФОЛОГИЯ И СИСТЕМАТИКА МАРГАНЦОВИСТО-ЖЕЛЕЗИСТЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ЮЖНОЙ ТАЙГИ"



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОВДИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТШШЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

ФАШЬТЕГ ПОЧВ СВЕДШИ

На правах рукописи *

і

УДК 631.482.1:631.472.621/253/

УЛЬЯНОЧКИНА Тамара Ивановна

Н0РШ0ІИЯ И СИСТЕМАТИКА. «АРГАНЦОШСТО-ШШЗИСТЫХ •НОВООБРАЗОВАНИЙ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ИЕНОЙ ТАЙМ

Специальность 03.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 1990

Работа выполнена на кафедре географии почв факультета почвоведения Московского, государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель - Член-корреспондент АН СССР, профессор

Г.В. ДОЕРОВОЛЬСКіЙ

Официальные оппоненты - доктор биологических наук

■E.H. САМОЙЛОВА ■

кандидат сельскохозяйственных наук : М.П. ВЕРБА

Ведущее учреждение - Ленншфадскдй государственный ундверсц-

тет

Защита состоится 1990 г. в 15 час. 30 мин. .

в аудитории М-2 на заседании специализироваішого совета К 053.05.16 по адресу: Москва,119899, Ленинские горы, МГУ им." М.В. Ломоносова, факультет дочвоведевия,' Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке фаютгьтета почвоведения МІУ.

Автореферат разослан г.

Приглашаем Вас принять,участие в обсуждении диссертации на заседании Специализированного совета по почвоведении в МГУ. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим заправить по указаіщому 'выше адресу.

ученый с":

С.1 іализз^оїчі:

Г.В. Мотузова

Актуальность теш. Транссупераквальные ландшафты речкш: долин южной тайги характеризуются высокой биогенной а гидрогенной аккумуляцией макро- и микроэлементов, которые накапливаются в бессточных депрессиях, выносятся грунтовыми я речными водами я закономерно перераспределяются в почвенном профиле, имея тенденцию к локальному обособлен™ я формированию различных по морфологии и вещественному составу.почвенных новообразований.

Тяпоморфными дал гядроморфных аллювиальных почв таежных ландшафтов являются щргавдоБЕСТо-желеэистве новообразования» Возникшие в процессе почвообразования в различных экологических условиях они наиболее ярко страдают их и являются важными индикаторами типов почвообразований - дернового» лугового, болотного, что позволяет использовать марганцовксто-жеяеэистые новообразования в качестве диагностических признаков при построении морфолого-генетичес-кой классификации аллювиальных почв. Однако детальное морфологическое исследование внутреннего строения новообразований с сопряженным анализом вещественного состава я систематики их в аллювиальных почвах до сих пор не провсщшгось, что определило цели и задачи работы. Недостаточная разработанность этой тема затрудняет правильвую агрономическую оценку аллювиальных почв и дифференцированное их использование в луговодстве, лесном хозяйстве и пригородном овощеводстве.

Цель работы. Провести детальное морфологическое исследование и разработать систематику марганцовисто-желеэистых новообразований для совершенствования морфолого-генетической диагностики и классификации аллювиальных почв южной тайги.

Задачи исследования.

1. Изучить разнообразие маргаицовисто-железистых новообразований, характерных для основных типов и подтипов аллювиальных почв '

южной тайги русской ракшЕЦ-и- Западаой-Оабирл (на примере пойм рек

сс/мгс-г^лтг:. . : -г . и-' Н.-г. К. Л.

Инп. : • <4"

Клязьмы и Чулыма).

2. Исследовать морфологическое строение марганцовяето-жел&-эистьес новообразований на макро-, мезо-, микро- и субмгкроурсшях.

3. Провести химический анализ марганцовасто-келезкстых новообразованна, имеющих разный размер, окраску, форму.

4. Изучить состояние соединений железа в новообразованиях методом ядерного г<зыма—реэонанса и мгшшткых измерений.

5. Выявить приуроченность различии по морфологии и вещественному составу марганцовлсто-желеэистых новообразований к онреде-леннш типам и подтипам аллювиальных почв нвной тайги.

Низшая, нрвкэн%. Впервые проведено сопряженное детальное исследование морфологии и вещественного состава большого разнообразия марганцовисто-желе зистых новообраз ова ний в аллювиальных почвах шной тайш Русской равнины я Западной Снбиш. Разработана систематика марганцовисто-железистых новообразований и проведена диагностика гвдршорфных аллювиальных почв пойм рса Клязьмы и Чулыма. Установлена высокая гетерогенность ыаргалдошето-аелезн стых новообразований и получены новые данные о субмикростроешш марганцови-сто-железлотых конкреций, разработаны тшш и ¡утреннего тжкрострое-ния новообразований.

Объекты исследование.' объектами исследований янились марганцовые то-железист ые новообразования аллювиальных почв пойм рек Кля-зьш (территория Государственного республиканского заказника "Клязьминский") и почв пойш реки Чулым (псс. Проточный, Красноярский край) в пределах южнотаежной подзоны.

На типичных участках развитой сегиентно-гршзлстой поймы бшш заложены потаенно-геоморфологические катекы, пересекающие все геоморфологические области пойш - прирусловье, центральную *:асть и притерассье. Спорные разрезы, заложенные на основных элементах рельефа £ в различных экологических условиях характеризует типы к ■

подтипы аллювиальных почв: дерновая (разрезы 15,15,102), дерново-луговая (разрезы 11,101), луговая {разрезы 10,13,100,103), лугово-болотная (разрез 12} - согласно классификации Г.В. Добровольского.

Методы исследования. Новообразования выделялись лэ почвенных горизонтов путем отмучглания образца в проточной воде и фракционирования с помощью набора сит диаметром отверстий 0,5; 1,0; 2,0;3,0; 5,0; 7,0 .и 10 г,и. Последующее разделение по форме, окраске проводили визуально и под бкнокуляром. Окраску новообразований в сухом состоянии уточняли по шкале Манседла.

В лабораторных исследованиях осуществляли комплексный подход, попользовали широкий набор современных методов: сопряженный анализ морфологического отроения марганцовксто-желездстых новообразований с помощью отраженной, просвечивающей, поляризационной, растровой электронной щжроскотпщ (РЭМ) с алехтрозондовым анализатором и мик-роаналиэаторог.1 пористости с шкро-ЭШ. Для анализа состояния железа были применены физические методы: мессбауэровская спектроскопия CMC) или ядерный гамма-резонанс (ЯЕР), матаитные измерения. С помощью вктякек Тж.'л, Ыера-Дкексоиа, Баскомба определяли содержание железа и марганца в почвах и новообразованиях методом атомно-адсорбца-онной спектрофотоыетрии. Химические и физические свойства почв и новообразований определяли по общепринят™ методикам (Аринушкина, 1970; Вадшин, Корчагина, 1973; Агрохимические методы исследования почв, 1975).

Практическая ценность работы..Результаты исследований могут быть использованы для уточнения существующей классификации аллювиальных почв СССР, а также при разработке мелиоративной и агрономической опенки почв пойм шной тайги.

Апробация. Материала диссертация были доложены на УШ конференции молодых ученых МГУ (19S7); на Всесоюзном совещании по шкродар-фелогии "Мвкрошрфологвя и плодородие почв" (Москва, 1989); на кон-

ференщш Берлинского университета им. Гумбольдта (Бермн, 1989).

Дг^ликаці^. Но теме диссертации опубликовано 6 работ, сданы . в печать 2 работы.

Объем работа. Диссертация состоит из введения, глав, ш-бодов и приложений. Работа изложена на границах машинописно-

го текста, содержит таблиц, рисунков, фотографий. Список литературы вімшает /УлҐ наименований, аз них ^^на иностранных языках.

Автор приносит глубокую благодарность я искреннш признательность научном/ руководителю члену-коррзспонденту АН СССР, профессору Глебу Всеволодовичу Добровольскому за постоянную помощь' и цсшше советы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ШТАЩОШСТО-ШЕЗИСІШС НОВООБРАЗОВАНИЙ

Марганцовксто-хелезистые новообразования почв водораздельных территорий изучены достаточно полно (Матшиш, Росликова, 1£а1; Ма-кедонов, 19Б6; Полтева, Соколова, 1967; Добровольский, 1969; Добровольский, Терешина, 1970; Оглеэнев, 1971; Терешина, 1972; Зайдель-ман, 1974; Дубинина, 1978;'Аристовскад,»1965,1980; Бабанин, 1936; Шоба, 1988),

Сведения о морфологии я химическом составе нарганцовисто-желе-знстнх новообразований аллювиальных почв имеются в работах Федоро-ва,(1965), Добровольского, Терешшой (1970), Балаоко (1975), Селп-щова (1981), Шобы, Еалабко (1983), Эти исследования показали теснузз связь ортштейнообразованяя и почвенного гядроморфизма, шэисгяость диагностики почв в процессов почвообразования на основе анализа мор Фологш и вещественного состава новообразований, подтвердили биогенную теорш цроисхоадения кошфецконных форм ыарганцовисто-к елезисти

новообразований, и высказали предположение о той, что ортзанд, болотные скопления железа, рыхлые бесформенные стяжения поймешшх почв могут быть объяснена физико-химическими явлениями.

С.А.Захаров (1930), Брюэр {1954), А.В.Македонов (1965), В.В. Добровольский (1969), В.А.Коада (1973), Б.Г.Розанов (1983) разработали морфологическую систематику почвенных новообразований, в основу которой положены три критерия: происхождение, форма, состав. Значительный научный интерес я практическое значение имеет систематика новообразований подзолисты:: почв различной степени оглеения, разработанная Ф.Р.Зайделылансм (1974), Сведения о систематике новообразований аллювиальных почв южной тайги немногочисленны,

УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЙ И 0ВШ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ

По почвенн о-ге ографичес кому районированию (Добровольский, Уру-оевская, 1986) районы исследования находятся в Оореальном поясе южнотаежной подзоны в Среднерусской провинции дерново-подзолистых среднегумусярованных почв (пойма р. Клязьмы) и в Среднеобской провинция дерново-подзолистых высокогумусированных почв (пойма р. Чулым) . Оба участка пойми - хороший пример типичной сешентно-гривис-той поймы, где сохранилась естественная растительность, паводки не утратили своей мощности и продолжительности, а почвенный до!фов не нарушен хозяйственной деятельностью человека.

В почвенном покрове поймы р. Клязьмы преобладают аллювиальные луговые почвы (60-70$). На повышенных элементах рельефа формируются дерновые почвы, которые составляв)! 10-153!, к депрессиям приурочены болотные почвы - 20$. ■ * - •

Дуговые почвы формируются в.условиях оптимального паводкового, грунтового л атмосферного увлажнения, что. находит отражение в морфологии я кикростроении этих почв. Для них характерны высокая макро- и микро^грегированность, интенсивная гумификация растительных

остатков я частичное их окелезнение, сильное оглеение почвенного профиля к формирование большого количества разнообразных новообразований. Отличительной особенностью луговых почв пойш р. Клязьмы является высокая подвижность гумусо-нелезисто-глтшстой плазмы.Луговые почвы средне- и шогогумусиые {4-7$), кислые я слабокислые (pH сол. 3Т9-5,3>, со средней и высокой гидролитапеской кислотностью (4-11 мг-экв/100 i почвы) при высокой суше поглощенных оснований (26-30 мг-экв/Wü г почвы). Степень насыщенности основаниями составляет 70-98$, Они сильно окелезнены, максимальное ссдерглняе налеза приурочено, к горизонту B1g - 12,65», что указывает на гидрогенну» его аккумуляцию,

.В отличий от луговых профиль дерново-луговых почв более четко дифференцирован на генетические горизонта. 1^мусово-аккумулятдши2 горизонт имег* зернистую структуру, губчатое мшсростроение. Ыезо- я мнкроморфология вскрывают перераспределение продуктов почвообразования по элювиально-;шговиальноь1У типу, что проявляется в навшш щш-виально-глеевых белесых пятен в верхних горизонтах и кутан пдливяи-рования в шш горизонтах. ' -

Дерновые почвы имеют маломощный профиль (A+B=3G-5Q ем). Для них характерно рыхлое дакро- и микросложение, неполная агрегирован-ность почвенной массы, непрочная структура, отсутствие признаков ог-леения и передвижения органо-минеральной плазмы. В профиле дерновых почв хорошо выражены морфологические признаки аллювиально-седимента-циогшых процессов - слоистая текстура и микрослоистость почвенной массы. Дерновые по* ш характеризуются средним содержанием гумуса (4,09£). Реакция почв слабокислая, ближе к нейтральной. Суша обменных оснований в верхнем горизонте составляет 20 мг-экв/100 г почвы. Гидролитическая кислотность - 8-10 нг-экб/100 г в верхних горизонтах и 2-4 цг-экв/100 г почвы в нижних.

Лутояо-болотнке почвы формируются в услобглх избыточного поверх-

постного л грунтового увлажнения, поэтому процесс гумификации вдет медленно, накапливается значительное количество слаборазложивтихся растительных остатков. Почш характеризуются простым строением агрегатов, включением темных непрозрачных стяденлй железа. Нижние' горизонты сильно оглеены а обогащены глинистой плазмой. Для лугово-болотных почв характерна слабокислая реакция среда, гидролитическая кислотность составляет 8-10 глг-экв/100 г почвы. Почвы насыщены основаниями.

Почвообразование в по Гиле р. Чулым имеет ряд отличительных черт: продолжительная по емкость, повышенная аллювиальпость.обогащенность нашша органическим веществом. В почвенном покрове преобладает тип луговых почв, среди которых широко распространены дернозо-луговые почвы £40$). Дерновые почш расположены в прирусловье к на высоких гривах центральной пойиы и составляют 20$, Болотные почвы занимают незначительную площадь и сосредоточены в притеррасной части поймы -

Особенностью почв поймы р. Чулым является хорошая оструктурен-нссть, высокая хумусированность. большая мощность гумусового горизонта (гумусовые затеют), слабая оглеенность и ожелезненность. Дуговым и дерново-луговым почвам свойственна высокая мщероагрегирован-ность, скоагуларованное состояние плазменных веществ, слабая сегрегация железа я марганца, отсутствие средних (3-5 мм) и крупник (710 мм) конкреционных форм и железистых аккумуляций (ортзавд, рудяко-ше горизонты, железистые прослойки) в пределах почвенного профиля. Процессы оглеения я лессиважа выражены слабо. По химическим свойствам Ёочвы поймы р. Чулым отличаются насыщенностью основаниями, высоким содержанием гумуса я низким содержанием железа (2,8-5,7$).

МОРФОЛОГИЯ НДРГАНЦОВИСГО-ЖЕДЕЗИСТЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ ОСНОВНЫХ

ТИПОВ АШВШР1Ш ПОЧВ ХВНОЙ ТАЙГИ ,

* .

Во всех исследованных почвах шясиыальное содержание марганцо-

висто-железястак новообразований приходится на зону гидрогенной аккумуляции веществ и ннутршочвенных испарений (глубина 30-60 см дм почв поймы р.Клязьмы и 40-90 см для почв поймы р.ЧуэшмК В луговых почвах поймы р.Клязьмы наибольшее содержание конкреций приходится на горизонт В2 (40-60 см) я составляет 57,8$ от общего веса почвы, Преобладающий размер конкреций 1-2 мм в гумусовом горизонте и 5-7 и 7-10 мм в кішках г-леенннх горизонтах. Среди микроконкреций преобладают нсдули 0,04-0,06, 0,10-0,15, 0,20-0,25 ш в диаметре. С помощью кластерного анализа были обнаружены тря группы распределения конкреций в горизонтах аллювиальных почв южной тайга: 1 группа объединяет горизонты дернового и дугового типа, 2 обобщает горизонты ' болотного типа и 3 группа представлена сильно оглееннши глубинными горизонтами.

М0РФ0Д0ІМ ГТАЩОВИСТО-ЖЕШИСШ НОВООБРАЗОВАНИЙ

По комплексу морфологических признаков и химическому составу марганцовнсто-делезистые новообразования подразделяются на 6 груш: светло-бурые, бурые, темно-бурые,. серо-бурые, черно-бурые я черные.

Светло-бурые конкоепии (7.5 їК лмеют размеры-от 1 до 10

мм в диаметре округлой, ореховатой и коралловидной формы, недифференцированного строения с шероховатой поверхностью я "выступами" зерен первичных минералов. На сколе окраска неоднородная: на общем светло-буром фоне охристые и ржавые пятна стяжений железа чередуются с белесыми микрозонами обесцвеченных зерен первичных минералов и точечными черными вкраплениями органического вещества,. Плотность конкреций увеличивается от периферии к центру, в этом же направлении увеличивается содержание темно-бурых с красным оттенком пятен. Пористость - 25-26^, преобладает меиагрегатнаа пористость. Характерно относительно высокое содержание железа (15$) и незначительное содержание марганца (0,1-0,б£).

Бурые конкршмя (7.5 Ш 5/6; 5 хе 4/3) - размер от 1 до 10 мм, округлые „ угловато-округлые с шероховатой инкрустированной зернами первичных минералов поверхностью, недифференцированного внутреннего строения. На сколе видны мелкие темно-бурые и черные с металлическим блеском пятна. Пористость - 20-27$, цреобладают межагрегатные Норн. По стенкам крупных пор заметны гумусово-глинистые кутаны, нередки отбеленные зерна первичных минералов "Зфеинеэемнстая присыпка". Содержание железа в бурых конкрециях почв иоймы р. Клязьмы составляет 7-1СЙ, почв поймы р, Г/лым - \5%, Для бурых конкреций луговых почв поймы р. Чулым характерно большое содержание марганца (6в гор. А и 3-45» в гор. В). В бурых конкрециях луговых почв поймы р. Клязьмы содержание марганца не превышает 0,4$,

Темно-бурые (7.5 та 5 И? Конкреции размере« 0,5-

7 мм, округлые или угловато-округлые о шероховатой ребристой поверхностью я нередко кольцевого внутреннего строения. Конкреции сложены тонкодцсперсным материалом с единичными зернами первичных минералов. Сложение плотное, пористость 16-30$, поры мелкие я редане. Содержание железа составляет 25%, марганца 0,8-1,05? (конкреции луговых почв поймы р. Клязьма) и 7-105? железа и 8е5-|0? марганца (конкреции почв соймы р. Чулым).

СррсмЗ^д (7*5 Ж 5 ХВ конкреции имеют округяо-угло-ватую форму, размер 1-5 ш.-Поверхность шероховатая, на сколе вдет-нистые. В некоторых конкрециях просматривается дифференцирован»» внутреннее строение: внешний слов серовато-бурый, внутренний - темно-бурый с черными точечными вкраплениями, гумуса. Плотность конкреций возрастает от периферии к центру. Пористость - 17-19?. Содержание железа-составляет 11-13$, марганца 0,2-0,8? (дли конкреций почв поймы р. Клязьма) н 4,5-5,5^ железа к 9-10£ марганца (для конкреций почв поймы р. Чулым).

Ч^шо-бУше (7.5 та 4/г1 5 та э~1/г)- конфетой имеют размер 1-

5 ш, преимущественно округлой формы и с шероховатой поверхностью, округлыми и угловато-округлыми выступами, дифференцированного внутреннего строения; поверхностный слой - черно-бурый, промекуточкый -черный, центр - ржаво-бурой окраски. Пористость возрастает от периферий к центру: 9,2, 26,1, 28,8% соответственно. Черно-бурые конкреции почв поймы р. Клязьмы обогащены железом (15-20$) и марганцем (2,7$). В конкрец' чх почв поймы р. Чулым так же высокое содержание железа (11$) и марганца (5-6$).

Черные конкреции (7,5 И1 5 те размером 1-3 мм, ок-

руглой формы, плотные, поверхность гладкая, недифференцированного внутреннего строения, пористость составляет 18-25$, поры расцреде-^ лены равномерно. В почвах поймы р. Чулым в черных конкрециях содержится одинаковое количество железа и марганца (8-10$). В конкрециях почв пойш р Клязьмы содержание железа - 10-11$, марганца - 6-7$.

Кроме конкреций в луговых и лугово-болотных почвах довольно часто присутствуют роренштейни и прикорневые чехлики. Роренштейны имеют бурую окраску, шероховатую поверхность, кольцевое внутреннее строение. Канал заполнен органическими остатками и аморфным .гумусом. Пористость роренштейнов уменьшается ст канала £29$) к периферии (19$). Содержание железа варьируется от 10 до 56$, марганца от 0,75 до 4,5$. В прикорневых чехликах содержание железа 38-4С#, марганца -2$.

ШКРШРФОЛОГШ МАРГАНЦОШСТО-ЖЕЛ£ШСШХ НОВООБРАЗОВАНИЙ

Микроморфологяя вскрывает большое многообразие марганцовисто-иелезистых новообр"зованяй; конкреции, нодули, пятна, диффузионные кольца и полосы, сгустки, хлопья.

Конкреции, как правило, имеют концентрическое строение и буровато-черную окраску. Внутри конкреций кольца волнистые: сплошные или прерывистые. Конкреции в аллювиальных почвах шной тайги встречаются р^дко и приурочены к гор. А дерново-луговых и луговых почв.

Нодули - наиболее распространенные новообразования в исследованию: почвах. Это овальные, плотные, неди^Ферешщрованного строения каргащовисто-железпстые образования, четко отграниченные от ■ вмещащей почвенной массы, с ровными или расплывчатыми очертаниями, Б почвах тяжелого гранулометрического состава нодули состоят из плазш гумусово-железлотого дли марганцовисто-яелезистого состава. Дня легкосуглинистых и суглинистых почв характерно наличие внутри нодулей песчаных (0,1 ми) и пылеватых ( 0,005 мм) зерен первичных минералов, В крупных нодулях (1,2-1,5 ш) периферийная часть уплотнена, равномерно пропитана плазмой, внутренняя часть рыхлая, трещиноватая. Плазма имеет сгустковое пятнистое распределение. В нодулях гор. В^ дерново-луговык и луговых почв встречаются железистые и глинистые кутаны. Нодули оглееккых горизонтов отличаются размытостью периферийной части и желтовато-бурой вш желтоваго-красной окраской. В нодулях аллювиальных почв поймы р, Чулым содержится значительное количество гумуса и марганца, что придает им буровато-черную окраску. Нодули почв пойми р. Чулым отличатся более рыхлым миаросложе-нкем и сравнительно небольшими размерами (0,5-0,7, 0,8-1,0 мм). В аллювиальных почвах южной тайги широко распространены микроновооб™ разования в виде пятен размером 0,25-0,27 , 0,50-0,60, 0,60-0,60 т. В гумусово^аккуыулятиваых горизонтах луговых а лутово-болотных почв присутствует большое количество мелких. стяжений железа в виде сгустков и хлопьев размером 0,0й-0,05, 0,06-0,07, 0,08-1,0 ш в диаметре,

СУШЖРШОРФОЛОГШ ШТАЩОШСТО-ШБЭШМХ НОВООБРАЗОВАНИЙ

Растровая электронная микроскопия (РЭЬ5> показала исключительную гетерогенность ыаргаицовисто-ькелезистнх новообразований. Наличие в новообразованиях соединений железа, марганца, органического и глинистого, вещества првдает внутреннему строению новообразований очень сложное.субникростроение. С помощью РЭМ выявлено несколько

характерных типов микростроения: глобулярное, ячеистое, чешуйчатое, турбулентное, ламинарное.

£лобдлзрное гйЩзостраеЕйе представляет собой скопление округлых глобул различной величины от 0,5 до 1,0 шал. Поверхность глобул гладкая или шероховатая. Рентгеновский микроанализатор показал,что глобулы состоят преимущественно из соединений железа. Такое микростроение характерно для новообразований бурого цвета верхних неог-леенных горизонтов.

Ячеистое_1щк£ост£оение характеризуется высокопористым ячеисто-. сотовым микростроением, наличие« округлых, изометричных, клиновидных и других ячеек и пор размером 2-3, 8-10 мкм. Стенки ячеек гладкие или тонко-ячеиото-целкосетчатого микростроеняя, Ячеистое микро-стрсение характерно душ соединений марганца или органического вещества. Такое мщфостроение пряоуще серо-бурым, черно-бурым и черным новообразованиям, особенно из почв поймы р. Чулым. .

Четуйчат2е_1щк£02Т2рен^а состоит иа глинистых чещуек, беспорядочно расположенных или образующих глинистые агрегаты (домены).Размер 'чешуек около 1 мкм. Норм представлены порами упаковки. Такое микростроение характер для новообразований бурого цвета гор. ве луговых почв, в конкрециях которых содержится глинистое вещество как в вице глинистой плазмы основы, так и в глшшсто-желеэисгых кутанах. .

Ту2|б^ЛеНТНОе_НЙК£ОСТ£О^Нае представляет собой вихревые потоки внутриконкреционного тонкодислерсного материала, которые облегают зерна первичных минералов, растительные остатки, биолиты. Норовое пространство представлено маетастичными порами вытянутой и щолевид-ной форма. Турбулентное микростроение характерно для бурых конкреций гор. ве луговых почв.

Лацинашое_11ли„с^одстое шщюстроение характеризуется однонаправленной ориентацией внутриконкреционного материала,что придает

этой структуре слоистость. Норовое пространство достаточно однородно и слагается лз межчастичных пор щелевядаой я клиновидной формы, которые вытянуты по направлению ориентации материала. Ламинарное макростроение типично для роренштейнов.

При сканировании сколов новообразований обнаруживается большое количество аморфного гумуса, растительных и жязотных остатков, фи-толитов, спикул губок, створок диатомовых водорослей.

Проведенный анализ пористости новообразований с помощью установки РЭМ и микроанализатора пористости с микро-ЭШ позволил оценить общую пористость новообразований, периметр, площадь, число, радиус и распределение пор по размерам. Эти исследования показали, что марганцево-желеэистые новообразования характеризуются пористостью от 17 до 30$. В конкрециях с дифференцированным строением и роренштейнах пористость возрастает от' периферии к центру от 10 до 30$. Во всех новообразованиях преобладает межагрегатная пористость. С увеличением диаметра новообразований возрастает количество пор и их размерность. ■

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МАРГАНЦОМСТСКХЕДЕЗИСТЫХ НОВООБРАЗОВАНИИ И СОСТОЯНИЕ В НИХ ЖЕЛЕЗА

Результаты химических исследований показали, что марганцовис-то-железистые новообразования являются контейнерами многих макро-И микроэлементов*. Рв203 « 17-44»! МпО - 0,02-10,0^ ЗІ02 - 21-61*! А12Оэ а 1356; Р205 - 0,28-3,7056; СаО - 0,78-4,29563 М^О - 0,46-1,57*} К20 « 0,96-2,2о - 25-225 МГ/КГ; ЕЬ » 24-190 МГ/кГ( С4 - 0,434,8 МГ/КГ; Си - 10-32 МГ/КГ.

По сравнению с вмещающей массой почвы отмечается накопление железа и марганца в конкрециях (коэффициент концентрирования железа составляет от 1 до 5, марганца от 1 до 90 и более (табл. 1). В новообразованиях почв поймы р. Клязьмы всегда преобладает железо С13— 32£). Новообразования почв пойма р. Чулым обогащены марганцем (0,£0-

Таблица 1

Содержание гумуса, железа, марганца в аллювиальных почвах и конкрециях пойм рек южной тайги

Горизонт, Еувдс, Валовое содеркште, мп^ глубина, Образец а _%_К» —= Кци"——

Г9 Мл »"У

Алл, луговая маломощная ожелезненная, тяжелосуглинистая пойш р. Клязьмы, разрез 13

А1 8-17 почва конкрещщ 4,39 4,31 8,01 22,02 0,49 1,18 2,75 3,67

17-32 почва конкреции 3,76 2,79 8,81 24,38 0,34 0,50 2,77 1,47

32-46 почва конкреции 2,20 1,56 8,26 21,80 0,21 0,24 2,64 1И4

МвГ 46-66 почва конкреции 0,35 0,97 7,10 20,12 0,06 0,12 2,03 ' 2,00

01 66-98 почва конкреции 0,22 0,30 6,61 13,46 0,05 0,05 2,04 1,00

38-110 почва конкреции 0,08 0,25 2,48 10,86 0,02 0,06 4,38 3,00

Алл. луговая разрез 103 средаемощная, средаесуглинистая пойш р. Чулым

А1 7-31 почва конкреции 4,83 2,36 4,50 10,13 0,13 6,75 2,55 51,92

31-47 почва конкреции 1,91 1,67 3,30 6,50 0.09 8,25 1,97 91,67

47-85 почва конкреции 1.81 2,06 3,40 7,42 0,11 7,75 2,18 70,18

10,0$). Содержание гумуса в конкрециях и во шещазодей почвенной массе гумусоьо-аккумулятивных горизонтов луговых почв практически одинаково, в лугово-болотных почвах содержание гумуса в почва* выше в 3-4 раза, чем в конкрециях. В основном гумус сосредоточен в конкре-

днях диаметром 1-2 мм (4,62£),

Химический состав новообразований тесно связан с их размером и окраской. С увеличением размера новообразований неоглеенных и слабооглеенных горизонтов возрастает содержание валового аелеза. В новообразованиях глеевых горизонтов максимальное содержание валового железа (39-46$) находится в конкрециях диаметром 7-10 мм. В неоглеенных и слабооглеенных горизонтах марганец содержится в конкрециях диаметром 0,5-5 мм, С увеличением степени оглеения и ожелезне-ния марганец аккумулируется в конкрециях диаметром 7-10 мм. С увеличением размера конкреций уменьшается содержание алюминия.Во всех конкрециях размером 1,0-7,0 ми преобладают несиликатше формы железа. С усилением гидроморфиэма происходит существенное увеличение амор&адх форм, исключение составляют конкреции крупных размеров. Окристаллизованное железо преобладает' в конщэециях диаметром 2-5 мм неоглеенных и 0,5-1,0, 7-10 мм оглеенных и ожелезнешшх горизонтов.

Состояние железа в новообразованиях определялось методом месс-бауэровской спектроскопии. Спектры конкреций, снятых нри комнатной температуре, представляют собой суперпозицию дублетов трех- и двухвалентного железа. Дублет ре + легко раскладывается на два с близкими параметрами Ш=0,6ЗД),02 т/с и квадрупольным расщеплением КР1=0,61^0,05 мм/о и №2=0,90+0,10 мм/с. Параметры Рв2+ ЖЫ,38± 0,02 Мм/с и КР=2,67+0,04 тт/с. В конкрециях из почв поймы р. Чулым присутствует вклад Ре2+, который практически отсутствует в новообразованиях почв поймы р. Клязьмы. Съемка при 100 К не приводит к изменению внешней формы спектров, лишь в роренттейнах намечается слабая сверхточная структура (СТО) на уровне до 10$ с параметрами,близкими к параметрам гетита. В прокаленных (900°С) конкрециях появляется СТС от гематята,образовавшегося иэ высокодисперсных оксидов железа .Площадь под линиями секстетов в бурых конкрециях дерновой почвы достигает 85$, луговых 50-60?,в черных конкрециях 4С$,в почве 30&

- 16 -

СИСТЕМАТИКА МАРГАНЦОШСТО-ЖЕЖЗИСТЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ

МорЬологическдя систематика. По морфологии и степени оформяен-ностя марганцовисто-ж&лезистые новообраэования лодразделяюгся на две группы: конкреционные и неконкреционные (рис. I). Конкреционные новообразования объединяются в группу конкреций, включающие ортштей-нн, рорештейны и прикорневые чехлики. К группе неконкреционных новообразований относятся: пятна, прослойки, прожилки, пленки, выцветы...

МикромороБологическая систематика. По микростроению марганцови-сто-железистые новообразования подразделяются на две грушш: кон-крециомше и неконкреционные. Конкреционные новообразования разделяйте. на конкреции (дифференцированное строение) и надули (недифференцированное строеняе). Мякрофорш неконкреционных новообразований представлены бесформенными стяяениями, пятнами, хлопьями, сгустками (рис. 2).

По элементарному миктюстроенюа (соотношению скелета и плазмы) марганцовнето-железистые новообразования также' подразделяются на две грушш: плазменные и скелетно-плазменные (рис. 3). Плазменные состоят из хумусовс-желвзистой» марганцошсто-гумусово-железистой, маргакцовисто-глшшсто-железистой и марганцовисто-железистой плазмы, плотного или рыхлого сложения. Плазменные новообразования могут включать растительные остатки, биолиты, единичные зерна первичных минералов, по которым происходит осаждение железа и марганца. В большинстве случаев плазменные новообразования формируются в пустотах,

Скелегно-шшзменкые новообразования подразделяются на песчано-плазменные, пылевато-плазменные, песчаяо-пилевато-плазмеиные а пла-зменно-пылевато-песчаные. Песчано-плазменные новообразования характеризуются присутствием в плазме рассеянных песчаных зереп крупнее 0,1 мм. В пылевато-плаэыеннше новообразованиях зерна скелета пыле-ватого размера (0,05-0,005 ми) редке рассеяны в плазме. В новообра-

Рис. 1. Морфологическая систематика маргандошсто-железистш новообразований аллювиальных почв шиной тайги

Рис. 2. Шгкроыорфологичеокая систематика маргадцовиото-железистых новообразований аллювиальных почв шной тайги

Рис. 3 Систематика марганцовието-железлотых новообразований в аллювиальных почвах ювзюй тайги

зованиях песчано-гшлевато-шіазменного шікростроения присутствует примерно равное количество пылеватых а песчаных частиц. Для новообразований плазменно-пылевато-песчаного микростроения типично преобладание песчано-пылеватого материала и сгустовый характер плазма. Скелетыо-плагменные новообразования формируются в основе и поэтому в них реже включены биолиты и растительные остатки.

ДИАГНОСТИКА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ШНОЙ ТАЙГИ ПО НАРГАЩОШСТО-ШЕЗИСШЛ ШЗООЕРАЗОВАНШЛ

Каэдому тішу и подтипу аллювиальных почв таной тайги соответствует определенный набор макро- и микроформ маргаїщовистожелезистых новообразований {табл. 2).

Светло-бурне конкреции встречаются во всех аллювиальных почвах, наибольшее юс количество сосредоточено в подтипе лугово-болотных почв. В почвах поЯш р. Чулым светло-бурые конкреции представ^ лены преш^ущественко мелкими трубочками. Бурые конкреции наиболее характеріш для типа луговых почв и распространены по всему профилю. Темно-бурые конкреции встречаются по всему профилю луговых почв поймы р. Чулым, отсутствуют в дерново-луговых почвах и широко представлены в гор, А1, ВІ дуговых и гор. ви с лугово-болотных почвах пойш р, Клязьмы. С еро-бурые конкреции типичны для всех ТИПОВ ПОЧВ пойш р. Клязьмы, редко встречаются з лугово-болотных почвах и совсем отсутствуют в дерново-луговых почвах поймы р. Чулым. Черно-бурые конкреции характерны для луговых и лугово-болотных почв пойвд р. Клязьмы и дерново-луговых почв пойш р. Чулым. Черные конкреции характерны только для гутцусово-аккумуллтивного горизонта луговых почв пойм шной тайги.

По микроморфологкческлм признакам для элювиальных дерношх почв характерно отсутствие или незначительное количество рыхлых слабосфоргіировавгаш : новообразований - пятен, сгустков, рыхлых бесферменных стяяенлй. Дуговые почвы отличает больше разнообразие

Таблица 2

Маргакцовисто-келезистые конкреции аллювиальных почв инной тайги и их диагностическое

значение

Новообразования

Морфология

Микроморфология

Физико-химические свойства

Двагаос тдче с ко е значение

Светло-бурые

7-5 та 6/б_а

окуУгло-ор еховаты е, с шероховатой поверхностью, диаметр - 1-10 ш, на изломе охристые и ржавые пятна

конкреции и нодули округлые, преимущественно ллазмеиные с включением зерен дерпичннх минералов. Часто неоднородные по окраске: на буром фоне темно-бурые пятна

пористость -25-26$ содержание: Fe - 15Й; Ma - о, 1-0, ©S

нот

характерны для гумусово-аккуму-лятявных горизонтов луговых и дерново-лугових почв. Распространены по всему профилю в лугово-бадотных почтах

нет

Курые 7.5 та 5/6

5 та 4/э_б 5 та %

округлые, угловато-округлые с шероховатой инкрустраро-ванной кварцем поверхностью, размер 1-10 да, на изломе темно-бурые ,черные с металлическим блеском

округлые плазмешше и песчэн о-пла змешш е нодули. Окраска неоднородная, пятнистая: на красновато-буром фоне темно-бурые пятна

пористость- 20-27$

F© - 7-1o^j îin - 0,1-0,4^

Ре - 10-15%%

типичны для типа луговых и лутово-болотных суглинистых почв и распространены по всему профилю почв

Мв - 6-1 те? trop.А); по всему'прсфшз 3,5-4,5'^ Crop. В) луговых почв

Темно-бурые

7.5 ÏB Л/4~6 5 та

5 та 3/3 * .

округлые или угло-вато-округлне с шероховатой поверхностью. Размер 0,57,0 им. На изломе окраска изменяется от темно-бурой до черной, нередко кольцевое строение

округлые плазменные конкреции и кодулк с диффузными краями. Окраска нодулей равномерная темно-бурая и красно-бурая. В конкрециях преобладают слои черно-бурого цвета

пористость- 18-20$ Ре - 25%\ Мп - 0,8-1,0$

ре - 7-10,5%; , Мп - 8,5-10,5%{Т< А);5,0-5,5& (гор

широко представлены в гор. А1 и В1 луговых тяжелосуглинистых почв, В лугово-болотных почвах распространены в горизонтах В1е, С

Продолжение таблицы Z

в луговЬх почвах по всему Профшш

Серо-бурые

7.5 га 5/4 5 га 4Л

округло-угловатые с округлые нодули с пористость- 17-19$ шероховатой поверх- дщгоузнши краями. Ре - 11-13$; костью, диаметр - На буровато-сером мп - о,2-о,ь% 1-3 1«, на. сколе за- Фоке яркие тешо-метно чередование бурые дятна плаз-серовато-бурых я менного состаш светло-бурых слоев

Уе - 4,4-5,5$;

■ ■ Ия - 3-108

наиболее часто встречаются в гор. А1 и В1-луговых почв, в гор. 8 В] дерново-луговых, реке гор. А лугово-болотных почв

для луговых почв гор.

А1, В,

J3_

Черно-

бурые

7-5 та %

5 га3"

5 та -4/ '2

округлые с иерохова-той поверхностью, округлыми л угловатыми шетупаш, размер 1-5 мм, недифферен-цировшшого и дифференцированного строения: черно-бурый поверхностный слой, черный промежуточный, ржаво-бурый центр

одутлые плазмен-. пористость возшстанке конкюеции и ет от периферии к нодули. Тшю-бу- центру - 9,2; 26,1; рые я черно-бу~ 23, щГ; рые.В огдеенных участках зелено- Рё - 15-20S; ватие тона октас- ш - 2-7%

■ки. Центральная ----------

часть рыхлая, Ра -включает растите- Ип -льше остатки и биолиты

характерна для луго-во-болотнше тякелосу-глшшетых почв и приурочены К гор. Bj И G

гор. А, A3 дерново-луговых почв

Черные 7.5 та 4/3

5 ЙГ2"3/^

округлые с гладкой буровато-черные и пористость - 18-25^ поверхностью,диаметр черные иепрозрач- Ре - 10-11$; 1-3 мл,на изломе од- ше Нсдуля с едк- tin - 6-7$

нородная черная од- иичннш мелкопес-----------

раска с метаялкчес- чаншк и пилена- ?е - е-10£; ким ¿леском не,& частяца;гя Кл - 9-105S

характерны Для гор. А гула луговых тяжело-суглшшстих почв *

для дерново-лугсзих почв гор. Al, АВ

в зка:

Примечание. В числителе - характерно для конкреций каменателе - для конкреций почв пошли р. Чулым.

почв покш р. Клязьмы;

мартам ошіст о-желе знс хцх новообразований. В гумусо во-а хкуодяятив-нон горизонте присутствует почти все мшфофорш: подули, конкреции, пятка, сгустіш, хлопья, В почвах тяжелого гранулометрического состава преобладают плазменные модули, в почвах легкосуглшистых -скелетно-нлаэмешше. Нодули с расплывчатыми диффузионным краями присущи оглеешшм горизонтам всех почв. Плазменные нодули с тешо-бурыми пятнами типичны для лугово-болотннх почв. Нодули с четким очертанием характерны для дерново-луговых почв. С усилением оглее-ния в конкрециях увеличивается количество буровато-красных и темно-бурых сгустков л пятен Еедеза.

вывода

1. Для аллювиальных почв пойм рек мкной тайги характерно формирование большого количества разнообразных по форме а вещественному составу маргащоьисто-аелезистых новообразований. Количество их может достигать 50;? от веса почвы. Выделяются три группы распределения конкреций в горизонтах аллювиальных почв гаиой тайги -* 1 группа объединяет горизонты дернового и лугового типа, 2 - горизонты болотного типа и 3 группа представлена сильно оглеешшш глубинными горизонтами. Морфология и химический состав новообразований отражают экологические условия почвообразования.

2. По морфологическим признакам марганцовисто-келезистые новообразования аллювиальных почв вшой тайгя подразделяются на две группы: конкреционные и некеккрецаонные. Конкреционные новообразования на макроуровне представлены: ортитейнаш, роренщтейнаш, прл-корневыг/л чехликами; на макроуровне - конкрециями и нодуляш. Для некоіікрециоюшх новообразований характерны: на макроуровне - пятна; прослойки, прожилка, пленки, выцветы; на рлцероуровне - рыхлые бесформенные стяжения, пятна, хлопья, сгустки.

3. По элементарному мекростроекаэ шргащовисто-яелезистые но-

вообразовашія подразделяются па плазменные и скелетио-ллазмеиные. Плазменные форшруится преимущественно в пустотах, скелетно-плаз-менные - в основе,

4. Микршорфологическітаї исследованиями установлено, что в веркнпк гумусово-ага(умулятпвных горизонтах аллювиальных почв формируются конкрециошше форш, в нижних оглеенша горизонтах - неконкреционные. С усилением оглеешія оформяенность конкреций сшшаотоя, и они имеют фортку рыхлых стяжений, пятен, диффузионных колец я полос, ..

5. Субмикроморфология внутреннего строения конкрецніі дала новые представления об их шкростроении. Растровая олектроішая микроскопия (РЭМ) обнаружит исключительную гетерогенность маргшщошс-то-жздеэистых новообразований, выявила надійне в них сііед:ф;гческік микроформ соединений железа, марганца', различных форм оргачическо-го и глинистого вещества, которые придают конкрециям различное суб-микростроенке; глобулярное, ячеистое, чешуйчатое, турбулентное, ламинарное.

о, Шргалцовксто-железиотые новообразования являются контейнерами многих макро- и микроэлементов. В них по сравнению с почвенной массой в 20-30 раз больше железа, в 3-100 раз больше марганца, в 23 раза меди, 5-10 -c&tme, 3—10 - кадмия, 2-10 - цинка.

7. Комплексные исследования маргавдошсто-железистых новообразований слабоизучешшх почв поймы р. Чулым позволили вскрыть провинциальные особенности ортштейн образования. В аллювиальных почвах пойма р. Чулым конкреции более мелкие и содержат в 7-Ю раз больше марганца, чем конкреции почь поймы р. Клязьмы.

8. Мессбауэровская■спектроскопия к магнитные измерения показэ-ли, что при широком разнообразия морфологических форм [¿¡моральные соединения железа представлены достаточно однородными по езош свойствам частпцаж окислов железа с размерами менее G ни, гзредг^.

суиермагнитными частицами гетнта с размерами 6-13 им. Шишташ фракция новообразований включает незначительное количество магнетиков - магнетита и маггемнта.

9. Существует определенная прнуровенность карганцощсто-желе-элстнх конкреций к типам и подтипам аллювиальных почв шной тайги. Для типа дерновых почв характерно присутствие незначительного количества темко-бурых мелках (1-3 ш) шкро конкреций и рыхжх бесфор-менннх микростяженпй. В тине луговых почв преобладают бурые конкреции, распространены по всему профилю с максимальным содержанием на глубине 40-60 см, Для гумусового горизонта дуговых почв тишины светло-бурые, темно-бурце и серо-бурые ткроконкрешш и теыно-бурые шкроконкрецпа и нодуди, В горизонтах Blg и EG преобладают черно-бурые пвдкро конкреции, диффузионные кольца и полосы. В подтипе дерыово-луговых поув, в отличие от луговых, отсутствуют темно-бурые

макроконкрецип. В подтипе лутово-болотных почв преобладают светло-бурые и бурые макроконкреции по всему профилю, серо-бурые редко встречаются в гор. А, темно-бурые и черно-бурые - в гор. BG И G.

Список, работ, опубликованных по теме дисс,ертащщ-

1. £орш соединений железа в новообразованиях и почвах пойм некоторых рек южной тайги // Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. "Почвы речных долин и дельт, их рациональное использование и охрана". Москва, 1984. С. 79-80 (в соавторстве)

2. Почви пойма верховья р. Чулым п их рациональное использование // . Сб. тр. "Мелиорация пойменных земель Сибири". Красноярск, 1986.

С. 129-139 (з соавторстве) -

3. Формы железа в пойменных почвах // Тр. УШ науч. конф. молодых ученых ф-та почвоведения Моск. ун-та, Москва, 1986. Дел.'в ШНШК

" 1?39 г. С. 134-138 (в соавторстве)

А. Магнитные свойства аллювиальных почв речных долин Кляэьш и Чулыма // Тр. ХХХУ науч.-техн.' конф. профессорско-преподавательского состава, сотрудников л аспирантов Ярославского политехнического института, Ярославль, 1989, С. 305 (в соавторстве)

5. Мессйауэровскал диагностика состояния железа в конкрециях аллювиальных почв речных долин Кяязьмы и Чулыма // Сб. тр. "Применение мессбауэровской спектроскопии в материаловедении'!. Уральская науч.-техн. конф. Ижевск, 1989. С. (в соавторстве)

6. Генезис и систематика новообразований аллювиальных почв цаддшос ландшафтов // Тез. докл. УШ делегат, съезда ВОП. Ч, Новосибирск, 1989. С. (в соавторстве)

7. Исследование микростроения новообразований пойменных почв с помощью растровой электронной микроскопа // Воли. Почвенного института. Вып. , Шсква, 1989. С. •

8. Сопряженный макро-, мезо- и ыикроморфалогический анализ новообразований б пойменных почвах лесной зоны // Билл. Почвенного института. Выц. , 1989, С. - (в соавторстве).

УШИОЧКаНА TAIMPA ¡SAIÍOjüSÍA

МОРФОЛОП1Я И СИСТЕМАТИКА МАРГАНЦОВИСТО-ЖЕЛЕЗ!1СТЫХ НОВООВР^ОВЖЙ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ШЮЙ ТАЙГИ

(Авторе ф'ер а т )

Подписано к печати 27.02.90 Фэ£шт 60x9" I/I6 1,7 п.л.

Уч.изд.л.1,5 Тираж 100 Заказ 217 Л-107Г/) Бесплатно

Гэтзлрипт MACíKto"3-SLliI),I03£0ü,Mocitra,Автозаводская,IG