Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ГОРНЫХ ПОЧВ ТУВИНСКОЙ АССР

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ГОРНЫХ ПОЧВ ТУВИНСКОЙ АССР"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи Нелли Африкановна ДОРОФЕЕВА

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ГОРНЫХ ПОЧВ ТУВИНСКОЙ АССР

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА - 1978

£#у &£&

- 013У &БсиБое &32О-€. . ЛА £

Диссертация выполнена на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук профессор И. С. Кауричев.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных паук В. А. Носин; кандидат биологических наук доцент Л. А. Гришина.

Ведущее предприятие — Ленинградский сельскохозяйственный институт.

Защита диссертации состоится <Б1Щ- Ъ<~Л444**%Х-. 1978 Г.

в «/.С/ » час. на заседании Специализированного совета

К-120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49. Сектор защиты диссертаций ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

• Автореферат разослан «1лу» . 1Л-Л-1ЛС- . . '. 1978 г. Ученый секретарь Специализированного- совета

канд. оиол наук л. а. дорожки на

Ш /I

Актуальность работы. Для решения поставленных партией и правительством задач по дальнейшему подъему сельского хозяйства, рациональному использованию природных ресурсов страны необходимо глубокое изучение свойств почвы-основного средства сельскохозяйственного производства.

Горные почвы Тувинской АССР являются важным объектом для исследований-. Общеизвестно, что гумус определяет плодородие почв. Особенности горного гумусообразования изучены недостаточно. Имеющиеся в этом направления исследования касаются горных почв других регионов страны. Сведения об органическом веществе горных почв Тувы ограничены данными о содержании гумуса и для отдельных типов почв—его состава (Носин, 1963). Дальнейшее развитие скотоводства, являющегося основной отраслью сельского хозяйства республики, в направлении .более эффективного использования существующих и создания культурных пастбищ, защита широкораспространенных почв легкого механического состава от ветровой и водной эрозии, охрана и правильная эксплуатация горных лесов — все это требует всестороннего и детального изучения свойств органического вещества горных почв этого региона. Поэтому исследования в этом направлений являются актуальными и имеют • практическую значимость. В связи с наличием вертикальной зональности, территориальной неоднородности и изменчивости свойств почвообразующих пород горные почвы Тувы являются своеобразной природной лабораторией для установления как общих закономерностей горного гумусообразования, так и особенностей их проявления в условиях этого региона. В литературе уделено мало внимания таким вопросам, как фракционный состав гумуса гранулометрических фракций, влияние свойств почвообразующих пород на состав гумуса не только горных, но и равнинных почв.

Цель и задачи исследований. Целью проводимых исследований являлось выяснение роли растительных остатков, микроорганизмов, водорастворимых органических и минеральных соединений, почвообразующих пород, отдельных гранулометрических фракций в процессах гумусообразования," влияния указанных факторов на состай;пггыЬйст'В'а"1у?гуглгосновг

ШЛН, и?д. Яшм .емыю?*.1 |

.*:«д, ИЗ, Б. г*, Хглгл:?яА

ных типов почв центральной и западной частей Тувинской АССР для уточнения их генезиса и рационального использования. При проведении исследований ставились следующие задачи: изучение поступления наземной и корневой масс в горные почвы с определением их биохимического и зольно-азотного составов; численности и состава микроорганизмов, форм и масштабов миграции некоторых водорастворимых органических и органо-минеральных соединений; определение содержания, запасов, а также состава и свойств гумуса горных почв, в том числе некоторых их гранулометрических фракций.

ч Научная новизна. Впервые для основных типов почв горных областей Тувы определены запасы, состав и свойства гумуса почв и их гранулометрических фракций с выяснением роли отдельных факторов гумусообразования (растительности, микроорганизмов, водорастворимых органических и минеральных соединений), выявлены географические закономерности гумусообразования для данного ;региона. На примере горных почв Тувы более детально изучено влияние почво-образующих пород на состав и свойства гумуса, выявлена роль отдельных гранулометрических фракций ,в составе гумуса.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Результаты проведенных исследований являются научной основой повышения плодородия горных почв с целью рационального их использования: разработки мероприятий по защите почв от ветровой и водной эрозии, по повышению продуктивности существующих и созданию культурных пастбищ; проведения бонитировки горных почв, охрана и эксплуатация горных лесов и др.

Апробация. Работа обсуждалась на заседании кафедры почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева; результаты исследований докладывались на научной конференции этой академии в 1975 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 статьи.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения общим объемом 266 мшащцаиисж*». листов. Текст на 148 стр., иллюстрирован 43 таблицами, в том числе 25 в приложении, 29 рисунками.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИИ

В Туве сложно переплетаются элементы различных ландшафтов, что связано с проявлением здесь как широтной, так. и вертикальной зональностей. По преобладанию определенных ландшафтов она принадлежит к двум широтно-географи-

ческим зонам Евразии—таежно-лесной и степной. Влияние широтной зональности сказывается на количестве, последовательности и сочетаниях вертикальных зон. W-T- Рельеф характеризуется большими 'колебаниями абсолютных (800—2100 и более метров) и относительных высот, что является важной исходной предпосылкой развития вертикальной зональности и. причиной многообразия форм проявления местных особенностей процессов гумусообразования.

Климат. Вследствие географического положения в центре Азиатского материка и удаления от океанов, обрамления со всех сторон крупными гориыми сооружениями, сложным рельефом климат Тувы — резко континентальный с небольшим количеством осадков"; характеризуется лшогообразием местных /гидротермических режимов на общем фоне изменения климатических условий-с возрастанием абсолютной высоты местности.

Растительность/Особенности климата и рельефа определяют пестроту растительного покрова. По преобладанию типа растительности выделяются: горно-степной пояс (ассоциации разнотравно-мелкозлаковой сухой горной степи и разнотравно-злаковой и злаково-разнотравной луговой степи), горнолесной пояс (лиственничная тайга) с переходной полосой горной лесостепи (редкостойные лиственничники); горнотундровый пояс.

Почвообразующие породы, представленные элювием и делювием горных пород, отличаются территориальной неоднородностью и разнообразием по составу и генезису. По генезису коренные породы-, и их элювиально-делювиальные аналоги делятся на магматические (кислые, средние и средне-основные), метаморфические (кристаллические, слюдистые и хлоритовые сланцы) и'осадочные (песчаники, аргиллиты, красно-цветные карбонатные глины).

Почвы. Влияние сложного горного рельефа на перераспределение тепла и влаги, на формирование растительности определяет следующую общую схему распространения ландшафтов и почв по мере нарастания абсолютной высоты: 1) горная сухая степь — горные каштановые почвы; 2) горная луговая степь — горные черноземы; 3) горная лесостепь — горные лесные темноцветные почвы; 4) горная тайга — горные таежные дерновые почвы; 5) горная тундра — горные тундровые почвы.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Объектами исследований явились наиболее характерные и. распространенные типы горных почв центральной и западной частей Тувинской АССР.

Горные каштановые, горные черноземы и горные лесные темноцветные почвы характеризуются преимущественно легким механическим составом, нейтральной реакцией в верхних горизонтах и щелочной в нижних в связи с накоплением карбонатов. Почвенно-иоглощающий комплекс насыщен кальцием. и магнием. Содержание гумуса колеблется от 1,3 в горной светло-каштановой почве до 11,2% в горных черноземах. Отношение С/К 10) характерно для почв степного типа. Микроморфологические исследования горных каштановых и горных черноземных почв показывают, что гумус тонкодисперсный, распределен равномерно но профилю. В горной лесной темноцветной почве за счет присутствия полуразложившихся растительных остатков тонкодисперсного гумуса меньше.

Горные таежные дерновые почвы представлены средне- и тяжелосуглинистыми разновидностями, для них характерна слабокислая и нейтральная реакция, высокие значения емкости поглощения и низкие — гидролитической кислотности. Карбонаты отмечаются лишь в нижнем горизонте горной таежной остаточно-карбонатной почвы. Содержание органического вещества в Лпер до 30%. О грубогумуспом характере органического вещества этих почв свидетельствует широкое отношение' С/К (до 30) и данные микроморфологических исследований.

Методика исследований. Полевые исследования проводились на стационарных площадках, представленных следующими почвами: горной каштановой (абс. высота 800 м), горным черноземом (1200 м), горной лесной темноцветной (1400 м), расположенных в северных отрогах хр. Восточный Танну-Ола на территории совхоза «Победа» Тандинского района; горной таежной дерновой (1800 м) —на поверхности гряды хр. Бура (система Западного Саяна) у автомобильной дороги Кызыл— Абакан; горной тундровой перегнойной (2100 м) на поверхности гряды системы Западного Саяна у автомобильной дороги Кызыл—Мажалык—Абаза.

На стационарных площадках было определено количество . корневой и наземной фитомассы по методике Родина и Бази-левич (1968), заложешл разрезы и установлены лизиметрические хроматографические колонки по методу Кауричева и Ноздруновой (1960), отобраны образцы на изучение объемного веса, естественной плажности, микроморфологии, микрофлоры, механического состава, физико-химических свойств, качественного состава гумуса. Кроме изучения почв на стационарных площадках, были отобраны-образцы почв на различных почвообразуюших породах.

Лабораторные исследования проводились по следующим

методикам: 1) механический состав и физико-химические свойства — общепринятыми методами *(Качинский, 1958; Лринуш-кина,1965; Агрохимические исследования почв, 1965); 2) вы-. „деление гранулометрических фракций—методом отмучивания по Горбунову (1971). с подготовкой почв путем . неоднократного разминания в пастообразном состоянии, для гумусовых горизонтов —без химической, обработки,по 'Лйдиняну (1947); 3) качественный составгумуса и гранулометрических фрак, ций — по методу Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой (1968); 4) общее содержание гумуса в почве и гранулометрических фракциях — по методу, Тюрина в модификации Симакова, в подстилках и грубогумусных горизонтах содержание углерода— методом Анстета в модификации Пономаревой и Николаевой (1959, 1961); 5) биохимический состав растительных остатков—по методике Бельчиковой, прнведен-♦ ной в монографии Кононовой (1951), состав золы — по методике Гришиной и Самойловой (1971); 6) исследование количественного и качественного состава микрофлоры по методам, рекомендованным Отделом почвенных микроорганизмов Института микробиологии АН СССР; 7): количественный и качественный состав водорастворимогол органического вещества— но методике Кауричева и Ноздруновой (1972); 8) минералогический состав илистой фракции—методом рентгеновской дифрактометрии на приборе УРС-50 ИМ; 9) микромор-. фологические. исследования проведены на .плоскопараллельных шлифах с. ненарушенным сложением под поляризационным .микроскопом (Парфенова и Ярилова, 1977); 10) спектры поглощения гуминовых кислот сняты на спектрофотометре «Спекол» по методике Орлова с сотр. (1969).

ПОСТУПЛЕНИЕ В ПОЧВЫ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ И ПРОЦЕССЫ ИХ ПРЕВРАЩЕНИЯ

Состояние органической части почвы — количественный и качественный состав гумуса, распределение его но профилю, природа гумусовых веществ и формы связи с минеральной частью и др.—зависит от сложного взаимодействия отдельных факторов. В их числе важная роль принадлежит растительным остаткам как исходному материалу, который в результате сложных биохимических преобразований превращается

вгумус. •• •'•'••" - ' „•,' ..-.

Количественный и качественный состав растительных остатков, характер их поступления в почву во многом определяют направленность процесса гумусообразовання, состав и ствойства гумуса. г :

Нами проведены исследования по количеству поступающих

растительных остатков, их биохимическое составу (содержание углерода, в том числе водорастворимого, спирто-бензоль-ной фракции, клетчатки, лигнина, протеина, гемицеллюлозы), составу золы (содержание Са, М§, Бе, Л1, Р, К, Ка, Б). Некоторые из вышеуказанных показателей приведены в.табл. 1.

Наибольшее количество растительных остатков в виде опа-да как за счет наземной части растений, так и корней поступает в горные лесные темноцветные почвы. Эти величины уменьшаются к горным каштановым почвам и горным таежным дерновым лочвам. При этом, еслиша долю корнейв опа-де растительности почв горной степи и лесостепи приходится от 56 до 72%, то соответственно горных таежных дерновых почв — всего 43%.

Наибольшее количество лигнина содержится в корнях и хвое лиственницы; богата белками «-(протеином) наземная часть трав, и, напротив, бедны ими — хвоя лиственницы, мхи и корни растений. Клетчатки содержится много в корнях, наименьшее количество отмечено в хвое. Мхи и корни характеризуются высоким содержанием гемицеллюлоз, хвоя—низким. Последняя отличается высоким . содержанием водорастворимого углерода и органическими соединениями спирто-бен-зольной фракции. Таким образом, в общем хвоя лиственницы, мхи и корни растений характеризуются наибольшим содержанием компонентов, устойчивых к микробиологическому воздействию и наименьшим количеством органических соединений, быстро подвергающихся разложению. Об этом свидетель-ствуют.и широкие отношения в этих видах растительных остатков лигнина к протеину (6,34—10,26) и С/К (59—74, во мхах — 32). Напротив, наземная часть трав содержит вышеназванные 'компоненты в обратных соотношениях и характеризуется более узкими отношениями лигнина к протеину (0,99—2,27) и С/К (22—39).

Зольно-азотнын состав растительных остатков показывает, что высокую зольность и наибольшее содержание азота имеет наземная часть трав; низкая зольность характерна для корней и хвои лиственницы, которые бедны также и азотом. Во всех видах растительности преобладают органогены, которые в порядке убывания образуют ряд: — К, Са, М§ и А1. При этом минимальные значения кремния и максимальные Са и М§ отмечаются в наземной части трав горных лесных темноцветных почв, в корнях — растительности горных черноземов. В горных каштановых и горных.таежных дерновых почвах заметна тенденция к увеличению!! уменьшению Са и М§.

Сопоставление горных почв по количеству поступающих с опадом минеральных элементов, в том числе и оснований, показывает, что максимальные величины по этому показателю

Горные тиекные дорвовыо почвы

1

л

щ

РЙС,1 Фракционный состав ryuyca горных, почв (углерод по фракцияи в # от их содержания а той или < другой группе) (средние данные )

Группа Тумановых кислот Группа фульвокислот • - I фракция Q3 - 1а фракция

ЕЯ- п -"- И М11 -""

/

1,П,Ш - группы почв по степениЕЭ - И _подвижности г.уи.уса_—

Таблица 1

Некоторые показатели количественного и качественного состава растительных остатков, поступающих в горные почвы Тувинской АССР

Название почвы, номер разреза ВИД растительности Часть' • растения.; •;-. у * к* я и •п . га с 1 .0 Биохимический состав Зольный состав С - N Поступление в почвы с растительным» остатками (кг/га)

V % на абс. сухую навеску о о <у 1 в 3 .V В том числе: •

чЯ ' ь о р- ,с я, • Я'- ч • я о о т , в том числе

• а * С 5 я 5 с N Са « "

- N Са Р . . к.

Горная каш- Травы Наземная 3,45 5,60 10,21 1,82 4,65 1,06 0,64 39 160,5 36,6 22,1 8,6 3,8 24,5

тановая почва, часть

раз. 3 Корни 4,39 3,50 25,82 7,37 з;4о 0,50 0,56 75 149,3 22,0 24,6 3,5 2,2 5,3

Горный чер- Травы Наземная 4,42 9,10 9,00 0,99 8,69 1,78 1,42 22 384,0 78,7 62,8 19,9 14,1 67,6

нозем, раз. 2 часть

Корни 8,11 3,59 19,26 5,36 2,86 0,60 0,82 74 232,0 48,6 66,5 21,9 4,9 4.1

Горная лесная Травы Наземная 3,27 5,25 11,93 2,27 5,67 1,06 1,12 38 185,3 34,7 36,6 17,3 5,9 43,1

темноцветная часть 4,4 9 ТТТ1

почва, раз. 1 Корни 21,93 5,34 3,12 0,77 0,69 59 351,5 86,8 77,8 20,3 5,6 5,5

Хвоя 1,22 2,19 22,47 10,26 3,70 0,60 0,90 74 45,1 7 3 11,0 5,6 1,7 1,7

Горная таеж- Травы Наземная 1,09 9,53 12,24 1,28 9,22 1,73 1,46 22 100,5 18,9 15,9 5,7 3,7 15,5

ная дерновая . часть

почва, раз. 4 Корни 2,60 3,06 25,38 8,29 2,49 0,49 0,43 92 64,8 12,7 11,2 3,4 1,3 1,8

1,78 2,19 21,93 5,34 4,12 1,25 0,44 74 65,9 10,7 16,0 8,2 2,5 2,5

Хвоя 0,53 2,80 18,50 6,61 3,10 0,60 0,90 32 24,3 7,4 2,6 1,2 1,3 3,0

Мхи

характерны для горного чернозема и горной лесной темноцветной почвы, что определяется как значительным количеством биомассы, так и высоким содержанием в ней минеральных элементов и азота. Уменьшение количества опада и его зольности в горных каштановых почвах приводит к уменьшению поступления зольных элементов и азота почти в два раза по сравнению с вышеназванными горными почвами. В горные таежные дерновые почвы с опадом поступает наименьшее количество зольных элементов., в основном за счет наземной биомассы.

Об интенсивности биологического круговорота веществ в почвах можно судить по отношению войлока (или подстилки) к наземному опаду. По этому показателю (0,10—0,13) горные каштановые и черноземные почвы характеризуются высокой интенсивностью биологического круговорота. Почти весь наземный оиад'в течение года разлагается л, следовательно, высвобождается, и возвращается в почву значительное количество азота и зольных элементов.

В горных лесных темноцветных и особенно в горных таежных дерновых почвах интенсивность биологического круговорота резко снижается (указанное выше отношение соответственно равно 1,58 и 4,6). Замедленность процессов минерализации растительных остатков приводит к накоплению подстилки, в которой «консервируются» и зольные элементы.'

Таким образом, по количественному и качественному составу поступающих в почвы растительных остатков, по интенсивности биологического круговорота веществ от горных черноземов к подножьям горных хребтов и особенно к их вершинам происходит ухудшение условий гумусообразования.

Растительные остатки, поступающие в почвы, подвергаются различным биохимическим преобразованиям и, в конечно.м счете, частично превращаются в гумус в результате совокупной деятельности различных групп микроорганизмов. От количественного и качественного состава микрофлоры зависит судьба не только растительных остатков, но и новообразованных гумусовых веществ. Поэтому велика роль микроорганизмов в процессах минерализации и гумификации.

МИКРОФЛОРА ГОРНЫХ ПОЧВ

Изучение численности микроорганизмов в почвах вертикальной зональности (в г. на абс. сухую навеску почвы) показало уменьшение их количества, в том числе отдельных групп от горных каштановых к горным тундровым почвам.

Соотношение отдельных групп микроорганизмов характеризуется снижением в этом направлении доли бацилл и акти-номицетов и увеличением доли грибов н микобактерий. В от-

Горньге каштановые почвы Горный черно- Горная лесная Горная таежная Горная тундровая „ зем ,ем^„,ная дерновая почва перегнойная почва

80- П 2 8Ш

60-

20-

II

г|

Г

Рис. Фракционный состав гуииновьдс КИСЛОТ ила, м-лкой и средней пыли (углерод I и П фракций в •}> от обцего содержания углерода гуыяноЕЬ'х кислот) ЛЛ МЕЛКАЯ ПЫЛЬ ; СРЩЯЯ.ПЬЩ)

I фракция т ,

П „ - I фракция ш - I фракция

- П фракция а_ • -«-

I, Пи Ш - группы почв по степени подвихности гумуса

D Ш

I

ношении общего количества бактерий, в том числе неспороносных их форм,, учитываемых на МПА, заметно увеличение их численности от горных каштановых к горным лесным темно* цветным почвам. При переходе к горным таежным дерновым и далее к горным тундровым почвам доля этих групп микроор-ганнзмов уменьшается. Важным показателем, по которому косвенно можно судить о возможной интенсивности минерали-зационных процессов, является отношение численности микроорганизмов, усваивающих минеральный азот и учитываемых на крахмало-аммиачном агаре (КАЛ), к численности-микро-бов, использующих органические формы азота (МПА) и учитываемых на мясопептонном агаре. Самое широкое отношение КАА/МПА характерно для горных каштановых почв (2,6). С увеличением абсолютной высоты местности в почвах это отношение сужается-и в горных тундровых почвах становится равным 0,4. ♦.-;;-. , "• - - :

Исследованиями выявлена обратная зависимость между биогенностью почв в расчете на 1 г гумуса и 1 мг азота, с одной стороны, и содержанием гумуса, азота и обогащенностью. гумуса азотом — с другой. Таким образом, в ряду зональных горных почв от каштановых до тундровых происходит закономерное изменение биологической активности и соотношения основных групп микроорганизмов, что отражает потенциальную интенсивность микробиологической деятельности. В горных каштановых почвах высокая биогенность (в расчете на 1 г почвы, 1 г гумуса и 1 мг азота), большое как абсолютное, так и относительное содержание важных для плодородия бактерий (особенно бацилл), актиномицетов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов, широкое отношение КАА/МПА создают предпосылки для широкого развития в них процессов минерализации, очевидно, не только растительных остатков, но также и, образовавшегося .гумуса. В горных черноземах отмечается снижение их биогенности по всем вышеуказанным показателям, что свидетельствует о снижении биологической активности и минерализационных процессов в этих почвах. В горных лесных темноцветных почвах при- уменьшении численности . микробов в расчете на 1т почвы, уменьшении абсолютного и относительного содержания указанных выше групп микроорганизмов и при более узком отношении КАА/МПА численность микробов на единицу образовавшегося гумуса и азота по сравнению с черноземами несколько возрастает. Следовательно, в этих почвах потенциальные возможности для развития процессов минерализации возрастают. В горной таежной дерновой почве и особенно в горных тундровых почвах происходит резкое снижение биологической активности, о чем свидетельствует снижение численности микробов в расчете на1 г

гумуса, азота и почвы; уменьшение доли участия в составе микрофлоры бацилл, актин ом ицетов, целлюлозоразрушаю-щих микроорганизмов. Таким образом, в ряду зональных почв от горных каштановых до горных тундровых почв происходит снижение биологической активности и интенсивности минера-лизационных процессов.

Почва, как природное тело, является динамической системой. Поэтому состояние органической ее части, помимо рассмотренных выше факторов, определяется также масштабами: и формой миграции растворенных в воде органических и ми: неральных соединений.

МАСШТАБЫ И ФОРМЫ МИГРАЦИИ

Проведенные исследования водорастворимого органического вещества (по данным лизиметрических исследований) показывают, что наименьшие масштабы его миграции из верхних гор2изонтов характерны для горных каштановых почв — 1,22 г/м2 (в год). С увеличением абсолютной высоты вынос органических соед2инений возрастает и составляет в горном черноземе 3,14 г/м , в горной лесной темноцветной почве соответственно 5,43, в горных таежных дерновых почвах— 6,4—7,06. В связи с вертикальной зональностью почв изменяется и качественный состав водорастворимого органического вещества. Если в горной каштановой почве отмечено лишь содержание низкомолекулярных органических кислот и органических соединенийтипа фульвокислот, то в горном черноземе, помимо названных веществ, присутствуют танниды, уроновые кислоты. В горных лесных темноцветных и далее горных таежных дерновых почвах возрастает доля таннидов, уроно-вых и низкомолекулярных кислот, а доля веществ специфической природы уменьшается. Такие же закономерности в зональном аспекте выявляются при исследовании масштабов миграции железа. Если в горной каштановой почве вынос железа из верхнего горизонта составляет 84,7 мг/м2, то в горных таежных дерновых п2очвах его миграционная способность возрастает до 269 мг/м2. Во всех почвах железо в основном мигрирует в форме прочно связанных с органическим веществом соединений (до 83%).

Полученные результаты полевых лизиметрических наблюдении горных степных почв свидетельствуют о превращении органических веществ растительных остатков в сторону образования малоподвижных слаборастворимых в воде органических продуктов, что связано, с богатством опада азотом и зольными элементами, в том числе основаниями,- непромывньгм

ю

водным режимом в каштановой зоне и периодически промывным в черноземной зоне.

В лесных почвах подвижность водорастворимых органических и минеральных соединений возрастает в связи с увеличением количества осадков в зоне их формирования. Однако они незначительны в связи с большей сухостью и континен-тальностью климата «и богатством опада зольными элементами в сравнении с почвами таежно-лесной зоны других районов страны. Очевидно, большая часть кислых продуктов нейтрализуется и закрепляется .непосредственно в подстилке.

Таким образом, от горных каштановых почв к горным таежным дерновым почвам возрастают масштабы миграции органических и минеральных соединений, изменяется качественный состав водорастворимого органического вещества в сторону увеличения доли таннидов, уроновых и иизкомолекуляр-ных кислот и снижения доли фульвокислот.

Различия в интенсивности биологического круговорота, биологической активности, миграционной способности водорастворимых органических и минеральных соединений в почвах приводят и к различиям в содержании, составе и свойствах гумуса.

СОДЕРЖАНИЕ, ЗАПАСЫ, СОСТАВ И СВОЙСТВА ГУМУСА

Содержание и запасы гумуса и азота для почв стационарных площадок приведены в таблице 2.

Таблица ?

Содержание и запасы гумуса и азота по профилю в горных почвах

Название почв Показатели О £ ^ * Кмм о Л0«о о и те оо [-. X в) - го а о о ~ ДО О-оо<м Горная лесная темноцветная (140>Гм) Ен й- о ^ МО СрпС г°°' — § — « . й амЮ^ (я о2о н^« о са. я Си (Е — о А-, <и те сч и. и с = —

Содержание (%): гумуса азота 3,75 0,275 7,52 0,418 3,54 0,234 19,23 0,813 30,31 0,485

Запасы (т/га): гумуса 'азота. 104,9 9,3 249,0 15,4 124,0 9,7 161,0 5,7 202,2 5,1

Среди горных стенных и лесостепных почв высоким содержанием и запасами гумуса и азота отличаются горные черноземы. Эти показатели в горных каштановых н горных лесных

темноцветных почвах лснижаются. В почвах _ горной тайгцш:. особенно горной тундры резко возрастает содержание органи ч ческого вещества, НО оно носит, грубог'умусный -характер.: ПоЛ.*

* запасам гумуса эти почвы уступают горным :черноземам,;хотя ,л .- '-и превосходят горные->каштановые и горные лесные темно-'

цветные почвы. <Л" .•'•*-• • -.-\':: Г . , •

,,, 1 Качественный состав гумуса. Вертикальная зональность почв и-многообразие почвообразующих-пород позволяют вы- ,явить сравнительное- влияние и .биоклиматических условий (зонального фактора),.и .почвообразующих пород, как азонального фактораша качественный состав гумуса. Фракциои-но-грунповой состав гумуса.рассмотрен на примере 37 разрешу _' зов горных почв. Наиболее детально исследованы горныекашЛ'

, тановые почвы .(17.разрезов) вследствие .Наименьшей их-изу-- . , Л ченности, а также широкого распространения и значения >-в ; - пастбищном скотоводстве республики. - - , - • ;ХуБ*г:*"цт

Обобщение фракционно-груплового состава гумуса,т6рных : каштановых, горных черноземных и горных таежныхдерновых почв (рис.) 1) позволило "сделать. следующее заключение: ,, 1) четкой зависимости влияния (почвообразующих породЛна со-«• отношение гуминовых(ГК) и( фульвокнслот (ФК) не.наблю-' дается; 2) заметно тенденция к увеличению подвижности гу. муса от почв на породах,. богатых основаниями, к почвам, бед-, * ,-.иым ими, что проявляется: . ;. , \ .'* «. •' ; — в увеличении доли подвижных. ГК . (I фракция) и ФК - (1а + 1 фракции); , . ,' - * ; -..,•; .у.А •; *•. ,, . >

— уменьшении гуматов и фульватов Са (II фракция ГК

— сужении отношений фракций 1/11 ГК и 1аЧ-1/П ФК. "' -Г * По степени ; подвижности гумуса . выделено три группы

почв'. Первая группа "почв, формирующихся на породах,- бед-' ' • ных основаниями (кислые: магматические породы, кристалли-* ческие сланцы, кварцевые песчаники) имеет самый подвиж- , нкй гумус. Вторая группа почв, образовавшихся на породах с меньшим содержанием оснований (средние магматические поводы, слюдистые, сланцы, аргиллиты) характеризуется меньшей подвижностью гумуса.-; Третья группа почв, образовав-"

♦ •- шнхся на породах, богатых основаниями (карбонатные и хло-.. ,ритовые зеленые, сланцы), имеет наименьшую подвижность

♦гумуса. ' . > ; ', , ,-• • * ,. ", . Л • •

Математическая обработка данных фракционного состава-гумуса горных каштановых почв показала, что различия в от. носитсльном содержании I ' и II фракций1 ГК выделенных ,-сгрупи почв достоверны. Д/5ля III фракции ГК, !а + I и II фрак* ций ФК достоверны лишь различия .между почвами 1-й'Ш ♦. '- групп. Следовательно, влияние пород на состЛав гумуса более

четко выявляется в группе ГК, чем ФК, и при сравнении почв на породах, резко отличающихся по содержанию оснований. ,.,.4Сравнение фракционно-груипового составаЛйоЧтГтТа однотипных почвообразующих породах позволяет сделать вывод о том, что закономерности, выявленные Тюриным для почв широтной зональности, подтверждаются и для почв вертикальной зональности. Для исследованного региона они могут быть сформулированы следующим образом:. 1) Наиболее благоприятные условия для накопления ГК создаются в горных черноземах. Гумус этих, почв ярко выраженного гуматного типа (Сгк/Сфк более 2). 2) В горных почвах, расположенных ниже по абсолютным высотам и особенно выше пояса горных черноземов, увеличивается относительное содержание ФК, и в горных' тундровых почвах гумус становится фульватным (Сгк/Сфк—менее 1). 3) В составе ГК наибольшее содержание гуматов Са и наименьшее подвижных ГК, а следовательно, более узкое отношение фракции—гт-отмечается в горных черноземах, В горных почвах, расположенных но абсолютным высотам выше и ниже этих почв, увеличивается относительное содержание I фракции и уменьшается — II фракции, соответственно отношение этих фракций становится более широким. 4) Для ФК эти закономерности проявляются менее четко. Региональной особенностью географических закономерностей гумусообразования для условий Тувы следует считать нарушение изменения состава гумуса с возрастанием высоты, связанное с изменением свойств почвообразующих пород; при этом возможны различные «аномалии». Все это указывает на сложную картину изменения свойств гумуса почв вертикальной зональности данного региона и требует детального изучения свойств почвообразующих пород при качественной оценке почв.

Почва является полидисперсной и гетерогенной системой. Поэтому содержание, свойства и соотношение между собой частиц различного размера (минеральных, органо-мннераль-ных и собственных гумусовых) во многом определяют состояние органической части почв в целом и их плодородие. Среди гранулометрических фракций особая роль принадлежит высокодисперсным частицам, поэтому изучению илистой фракции было уделено большее внимание: помимо фракционно-груп-пового состава гумуса, в ней был определен и минералогический состав.

. " СОСТАВ И СВОЙСТВА ГУМУСА ОТДЕЛЬНЫХ V >..

. V ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИХ ФРАКЦИИ ;

V Исследование состава и свойств гумуса'отдельных гранулометрических фракций проведено на примере ,ДОчв стационарных, площадок; «Дополнительно изучены горные каштановые почвы,на породах с высоким (Ь группа почв) ц;низкнм (Ш,группа) содержанием оснований..;, . ,;• - : • V-. *" ♦. /. Анализ дифрактограмм,илистой фракции показывает, 'что

для этих почв характерен один и тот же набор базальных от- . '. раженнй, что свидетельствует о качественной.близости мине-ралогнческого состава., Проведенное-'полуколичественное определение .минералов, показывает,Счто содержание минералов - группы,каолинита во .всех-почвах, незначительное (4—21%), * много их в горной тундровой"почве<и горной каштановой на лкристаллических сланцах. Все, почвы'содержат в большом ко- : -,личестве иллит (43—87,%). Содержание смешанно-слойных > минералов колеблется в широких пределах* (17—71 %). Мало 8 их .в торной каштановой на кристаллических сланцах и тун- • дровой почве, наибольшее содержание "отмечено для'горной • каштановой на андезито-базальтовых иорфиритах. ' - _ \

Таким образом, почвы отличаются по содержанию/основных групп минералов", но эти'различия .трудно связать с при, родными условиями почв вертикальной", зональности. Можно _; говорить лишь об определенной тенденции в изменении мине- . ралогнческого состава в зависимости от • почвообразующнх

пород. ' . •/ • •>>•:**.-...•.•..••.• •." •-•.•• • *-•'",......••

Содержание гумуса по гранулометрическим фракциям'увс-

♦ лйчиваётся с уменьшением размера частиц..,В:почвах фуль-,\ ватного и фульватно-гуматного состава гумуса с высокой до- *

лей'участия подвижных гумусовых веществ наиболее'гумуси-рована илистая фракция; в почвах ярко выраженного гумат-ного состава гумуса с высоким содержанием в нем гуматов ♦' и фульватов Са — мелкая ПЫЛЕ». ВО всех стенных и лесостепных почвах главная, роль в "закреплении гумуса-принадлежит илу'(в гор А] до 65%; от общего содержания гумуса, в почвах),

♦ в песчаных фракциях,содержится не более 12%, гумуса почв. В'тае'жных и тундровых почвах роль ила в закреплении гумуса невелика (соответственно от 12% до 29%)-,". .Для группового состава-гумуса гранулометрических фрак, ций всех типов почв характерно: низкое относительное содер---жание в. иле негидролизуемого остатка и увеличение его в бо-"лее крупных фракциях, обогащенность "ила ФК и увеличение

доли ГК в более крупных фракциях. . "*г ' ,

- •- Фракционный состав гумуса (рис. 2) гранулометрических ' .фракций характеризуется., преобладанием'в составе ГК ила

всех почв, кроме горной тундровой перегнойной почвы, гума-тов Са над свободными Гумилевыми кислотами. В пылеватых фракциях наблюдается тенденция к уменьшению первых и лувеличению вторых. Таким обрлдмллтлхздактеризуется наименьшей подвижностью ГК. С ув*ели#ени«*4 дисперсности частиц подвижность ГК увеличивается. Об этом свидетельствует

и расширение отношения фракций тг- ГК в пылеватых фракциях по сравнению с илом. В противоположность ГК в составе ФК преобладают подвижные фракции над фульватами Са, за исключением ила горной каштановой карбонатной почвы. Изменения степени подвижности ФК по гранулометрическим фракциям не отмечено. В горной тундровой перегнойной почве . для всех выделенных фракций характерна высокая подвижность ГК и ФК. Это определяет высокую подвижность гумуса почвы в целом.

Таким образом, в ряду гранулометрических фракций — ил—мелкая пыль—средняя ныль происходит увеличение относительного содержания ГК (« их составе подвижных фракций) и негидролизуемого остатка, уменьшение доли гуматов Са. Наибольшую оптическую плотность имеют ГК мелкой пыли, наименьшие показатели характерны для ГК мла.

Используя современные взгляды на характер взаимодействия органической и минеральной частей почв, можно объяснить некоторые особенности качественного состава гранулометрических фракций.

В'иле закрепляется значительная часть ФК как более дисперсных по сравнению с ГК (Сгк/Сфк в иле наиболее узкое), и, судя по низким значениям оптической плотности, «молодые», либо продукты расщепления «зрелых» ГК. Большей силой сцепления высокодисперсных частиц между собой можно объяснить низкое содержание в иле подвижных и высокое — прочносвязанных ГК (И и III фракции). Невысокое содержание негидролизуемого остатка в иле по сравнению с другими гранулометрическими, фракциями объясняется отсутствием (или незначительным содержанием) в нем полуразложившихся растительных остатков. В мелкой пыли концентрируются в основном более грубодисперсные по сравнению с ФК гуми-новые кислоты. Высокие значения оптической плотности ГК указывает на их «зрелость». Увеличение крупности частиц уменьшает связь между ними и как следствие — увеличение свободных ГК за счет фракций, прочно связанных с. минеральной частью почв. За счет увеличения количества полуразложившихся растительных остатков возрастает относительное содержание негидролизуемого остатка. В средней пыли, судя но значениям оптической плотности, закрепляются достаточно

конденсированные :ГК:.Уменьшение'сил сцепления между ча- • стицами приводит к лувеличению.подвижных ГК и уменьшению II и III фракций ГК:Количество обуглившихся и полуразложившихся растительных-остатковлТКдв.этой фракции возрастает, поэтому-, доляЯнегидролизуемого остатка также увеличивается. • ..; '-. •%j.y. -у-'- .*>,:-•>'•'•,•*-' •'"."/- " ;;

'"•V " ' ' v : : .Выводы; '•-'•- у '"•''• • '"

' I * 1. По интенсивности.биологического'круговорота веществ, * размерам поступления растительных остатков в почвы и их

♦ биохимическому ri« зольно-азотному составам наиболее благс-V приятные условия для процессов гумусообразования создаются в горных черноземах.. К "горным каштановым и к горным тундровым почвам "снижается интенсивность биологического • круговорота веществ, размеры поступления • растительных-остатков, изменяется структура опада в сторону уменьшения

' легкогидролизуемых и* увеличения, количества трудноразлага- • емых микроорганизмами"-.органических соединений, сокращав . ются размеры поступления" азота"и]зольных элементов," что создает менее благоприятную.обстановку; для развития .npo'f .

цессов гумусообразования. : у;......; • .-,';*,>'гл-*Я! • г --""* *

2. От горных каштановых к горным тундровым почвам сни; жается абсолютное содержаниеЛмикроорганизмов,.уменьшается доля бацилл и актиномицетов и.увёличиваетсядолягрибов и микобактерин,. возрастает::роль,мкироорганизмов, усваивающих органические формы "азота. Все это свидетельствует" о снижении биологической:; активности и '.*-минерал изационных -" процессов в рассматриваемом ряду, почв вертикальной зональности. M-s-'.TV;: '•*• ;• "',-.;" •" .';• -.. у . T'3. От горных каштановых к горным таежным' дерновым '- почвам возрастают/масштабы .миграции водорастворимых ор-

* ганических соединений, в том числе таннидов, уроновых и низ~-комолекулярных, кислот. JA>, - С;' J "'. • •;.. .-

, -.1-4. В связи, с различиями гумусообразования горные почвы ./Тувы характеризуются':-, следующими* запасами • гумуса и особенностями, его состава::горные каштановые— 105 т/га, "гор- ' -> ные черноземы — 249* т/га;* горные-.лесные темноцветные — ; 124 т/га при.высокой обогащённости.гумуса.этих почв азотом (C/N — 8—.10); горные таежные .дерновые— 161 .-т/га и горные тундровые перегнойные"~202 т/га;,при грубогумусном составе органического вещества и низком содержании/азота"

(C/N — 14—36). ,/S %:..; t,-':< • * *•;:•• >.', .♦•••/ .....~-.-'!T'%A.--«V.-

5. Для состава гумуса. почв вертикальных зон Тувы харак-, < -* терна общая закономерность," свойственная почвам широтной\ зональности — при переходе от; горных черноземов к горным •-. тундровым и горным каштановым почвам снижается содержа-

нне гуминовых" кислот и в их составе фракции, связанной с Са.

6. Выявлены следующие особенности 'состава гумуса неко-,=>*с:торых гранулометрических фракций:

а) гумусированность гранулометрических фракций возрастает с уменьшением размеров частиц;

б) основная роль в закреплении гумуса в степных и лесостепных горных почвах принадлежит илу (до 65%), в горных таежных и тундровых почвах в иле закрепляется не более 30% от общего содержания гумуса в почве;

в) с уменьшением дисперсности частиц возрастают доли негидролизуемого остатка и гуминовых кислот;

г) в ряду фракций: ил — мелкая пыль — средняя пыль увеличивается содержание свободных гуминовых кислот I фракции и уменьшается — II фракции, связанной с Са;

е) наибольшие значения оптической плотности характерны для гуминовых кислот мелкой пыли, наименьшие — ила.

7. Выявлены следующие региональные особенности гуму-сообразования и гумусонакопления в условиях горной части Тувинской АССР:

а) низкие запасы гумуса и азота в горных каштановых и горных черноземных почвах в связи с легким механическим составом, маломощностью и большой скелетностыо профиля; ; б) невысокая миграционная способность водорастворимых органических и органо-минеральных соединений, обусловленная сухостью и континентальностыо климата и богатством опада азотом и зольными элементами;

в) частое нарушение закономерного изменения фракционного состава гумуса почв вертикальных зон в связи с неоднородностью состава и свойств иючвообразующих пород;

г) формирование в условиях горной тайгп — горных таежных дерновых почв, характеризующихся значительным накоплением грубогумусного вещества;

д) в связи с многообразием условий гумусообразовання в почвах вертикальных зон необходим дифференцированный подход к разработке мероприятий по эффективному их использованию, среди которых важное значение имеет изучение и учет распространения и свойств почвообразующих пород.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

I. Качественный состав гумуса горных каштановых почв Тувинской АССР. Известия ТСХА, вып. 1, 1973 (в соавторстве).

- • 2. Качественный состав гумуса горных черноземов Тувинской АССР. Известия ТСХА, выпуск 5, 1974 (в соавторстве).

,3. Микроморфология горных почв,Тувинской АССР. Доклады ТСХА, вып. 233, 1977.Т.. :; ';.:".:

Объем 1Д п. л. ;: Заказ 868. V . Тираж 100

» ' Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44 •