Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОСОБЕННОСТИ СКЛОНОВОГО ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В НЕНАРУШЕННЫХ ЕЛЬНИКАХ ЮЖНОЙ ТАЙГИ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ СКЛОНОВОГО ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В НЕНАРУШЕННЫХ ЕЛЬНИКАХ ЮЖНОЙ ТАЙГИ"



—^Нг^

ЫОСКОВСЮЙ ОРДЕНА ШША, ОРДША ОШЕРЬСКОЙ РЕЗОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАЫШИ Г0СУД&РСГГШШ1 Ю-ситет им. М. В.ЛОМОНОСОВА

Факультет ПОЧВОВДЙОК

На правах рукодяся УДК 631.4

Трофимов Сергей Яковлевич

ОСОБЕННОСТИ СМОГОЗОГО ПОШТОЭРАЗОВШИ В НШПХВШ ЕЯЫШКАХ ШНОЗ ТАЙГИ

Саешальность U3.00.27 - почвоведение

ШОРШОД диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических на;к

Москва, 1990,

Ра<Я>ю выполнена на кафедре географии почв факультета почвоведения Московского Государственного университета им. У, 3,Лоаю-I

восоьа.

Научный руководитель - кандидат биологическш наук, доцент У.Н. Строганов

Офкцоадыдо оппоненты - доктор биологических неук, профессор

А.Д.Фокнн

кандидат географических наук Б. А. Ильичев

Бедуцее учреждеаие - Почвенный институт ям. З.В.Докучаева

Защита состоится 20 юрта 1990 г. в 15 час, 30 мен, в ауд. ва ааседшшл специализированного совета К 053.05.16 ¿ЯУ им, ¿(.¿.Ломоносова. Адрес специализированного совета: 119699. Лосева, ГШ, Ленгоры, УНУ,- факультет почвоведения. Ученый совет,

1 диссертацией можно ознакомиться ь библиотеке факультета

гг>яжя |яу,

хат разослан * ' 1990 г.

Учении секретарь спецвал совета

Г. З.Уотузова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность рабоуы. При исследования почвенного покрова шной тайга основное внимание .уделялось почвам подзолистого ряда, сформированным в плакорных условиях. Между тем значительная часть территория этой подзона представлена склонами той или иной крутизны, почвообразование на ко тори, в силу действия ряда ректоров, моют протекать весьма своеобразно. Это особенно наглядно проявляется в ненарушенных лесных биогеоценозах (ЕГЦ) вследствие отсутствия "стирающего" антропогенного воздействия. Однако представления 00 экологии, свойствах, генезисе, классификации еклоно-- вше почв крайне неопределенные, чей и продиктована необходимость нос изучений. Кроме того,исследование особенностей склонового почвообразования выявляет новые закономерности пространственной организации почвенного покрова (ПП) на уровне мезоструктур и во многом определяющие ее процесса геохимического сопряжения^ что имеет также я практическое значение.

Цель работы. Выявить основные закономерности склонового почвообразований в ненарушенных шнотаежных БЩ. Соответственно указанно?. цели были поставлены следующий задачи:

1. Определить локализацию и условия формирования специфических склоновых почв на основе изучения литолого-геоморфологического строения и структуры ПП почве нно-геохидаческих катен,

2. Изучить морфологические и аналитические свойства почв в

* »

катвввх и выявить диагностические признаки етогоновше почв.

3. Исследовать некоторые динамические параметры почвообразованиям катенах. ' • ■

4. Предложить ммююшй м6х0нвэм форгарования склоновые почв

5. Обсудить вопрос их классификационного положения.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ

научная б:-ел; ¡отека Моек, сол^с^охоз. гига донии ш. к, А. Тимирязева

Ине №

Н^тувд цр^ищд. Гртановлено, что в южнотаакной подзоне на, випуюак элементах склонов цод ненарушенными неморалъннии ельниками форшфуотся втда^ние почвы, не имеющие осветленного горизонта А2 и аналитических признаков дифференциации ш подзолистому типу. Показано, -что особенности рассматриваемых почв связаны с иэс положением в рельефе, обусловливающим преобладание бокового внутрииочвенногр переносавлаги и »ецеств. Последний обес- -печнвает геохимическое сопряжение почв и дифференцирует ах гидрологический режим в пределахкатен. -

■. Практическая данность. Результаты работа могут быть использованы при изучении СПП, крупномасштабном к детальном картировании лесных территорий. Кроме того, существование вестеотвенвьк условиях дач» без горизонта А2 требует внести коррективы в диагностику степени смытостн почв вжнотаеяной подзоны.

. Объем работы, Диссертация изложена на страницах машинописного текста, включает таблиц и 'рисунков. Сна состоит из введения; 9 глав и заключения. Список литературы содержат наименований на русском и английском языках. Приложение имеет с границ машинописного текста и страниц таблиц.

Публикации* По результатам проведенных исследований опубликовано - 5 работ, Э приняты в печать,

Дрро<фцщ, Материалы диссертации докладывались на школах молодых ученых, на семинарах и заседаниях кафедры геотрафки почв, на УО и XX конференциях мавадих ученых ф-та Почвоведения МГУ, на Всесоюзное конференции по микроморфологаи почв.

Глава I. СПВДШСА ПОЧВООН'АЗОВАИИЯ НА СКЛОНАХ И ПОДХОДИ К ЕГО 113ГРШ)

Огромная роль рельефа в почвообразовании"общеизвестна со времени В.В .Докучаева», Значение этого фактора в формировании ноч-

венного покрова рассматривалось во многих работах (Коосович ДЭ06; Высоцкий, 1906; Захаров, 1927; ВиленскиП, 1924; Неусгруев, 1931; Mi£fl , 1935 и др.). Ландшафгно-геохимические $ункшш рельефа' известнниз работ Б.Б.Полынова (1953), Я.И.Перельмана (1965), М.А.ГлазовскоЙ (1973,1988). Рельеф равнинных территорий представлен водоразделами, склонами и долинаки,образующими системы ВСД, В их пределах действуют так-называемые склоновые процессы, под которыми понимается совокупноетв процессов перемещения и отложения вещества, происходящих гак на поверхности, так и внутри почвенного тела или породы - движение растворов, суспензий, оползание, осыпание (Дяеррард, 1984; Флесс, 1985); при этом соотношение указанных форм может быть различным вплоть до полного отсутствия одной или нескольких. В почвенной'литературе склоновые процессы связываются в. первую очередь с перемещением твердофазных компонентов по поверхности почвы, в то же время в таеяны* ландтагах последнее предотвращается лесной подстилкой, оползание наблюдается только на достаточно крутых склонах и основной формой склоновых процессов является движение растворов, рассматриваемое, как правило, тольно-с ландшайтно-геохимических позиций, без учета влияния этих процессов непосредственно на Ш1, хотя.склоновые процессы, исходя из концепции В.В.Докучаева, долины обусловливать особые свойства почв. Исследования (Тамл, 1950; Brices , 1970) в в северо-западной Европе и в Новой Англии показали, что среди массивов подзолистых почв на склонах, имеющих .выпуклую форму, сформированы почвы без горизонта А2, отнесенных этими исследованиями к бурым леспнм кислым (ододзолетгйым)^ почвам, Сетоны выпуклой формы вообще характерны для молодых в геоморфологическом понимании поверхностей (Пентс, 1961), что обеспечивает регулярную встречаемость отмеченного явления. В отечественной литературе

указания на возможность форжроъадая ь таежной зоне на склонах почв без горизонта А2 такканемногочислены (Ремезов, 1950; Каратаев,' 1962; Кондратьева, 1978; Фяроова, 1979; Герасимова,1987), хотя исследования дата о недифферетафоваяндапрофилем представ-лени достаточно широко (Розанов, 1961; Пономарева, 1974; ШяеЙнис, 1975: Вайчис, 1976; Рвйнтам, 1978; Фрвдланд, 1979; Эони, 1983: Зайдельман, 1935; ШоОат'Соколов ,1968 и др.)* Почвы dea горизонта А2, сформированные на склонах.являются, по-«идишиу, частным случаем образования почв о недифференцированным профилем, Своеоб^ -разие юс свойств я условий формирования, связанное в церву» оче-' редь с процессами латеральной михтрацик, инещей стройное значение в почвообразовании (totora, 1976,1906), дает нам возможность употребления термина "склоновое почвообразование".

Глава 2, ОБЪЕКТУ И МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ

Полевые работы по изучению склонового почвообразования проводились в I984-I98S гг, на территориях Смэлекско-Моско во кора . (Центрально-лесной государственная биосферный заповедник к его Торопецкий филиал) иКирово-Кодогрявского (ваказнщс "JtaoiWEB-ский лес") почвенных округов Средне-Русской провинции подзоны дерново-подзолист«* почв шкой тайги {Добровольной, Урусевская, 1964). Находясь в относительно сходных биоклиматических условиях, указанные районы сильно различаются составом лочвообразуищах пород и'расчлененностью рельефе. В основу исследований положен орав-, нительно-reoграфичео кий метод, В^ло исследовано 15катен (64 разреза, более 100 прикопок), большая часть которых заложена на территории ЦШЯ. ,Д*я большинства ка тевГ^ей^о та нические описания и нивелировка поверхности. Из большей части разрезов были отобра- '* ны образцы и определены основные аналитические свойства, Совиест-

но с проф. Т.к.Соколовой и м.н.с. Т.Я.ДроновоЙ Изучался минералогический состав илКстой фракции в обраэдах'йо« из некоторых разрезов; совместно с м,н|с. С,Н,Свдовым и с.н.с. Л.К.ЦеллнероЙ проводилось 'микро- и с5бмнкродарфологяч9ские исследования почв. В течение 1986-1988 гг. на 4-х катенах изучалась динамика влажности, уровня верховодки, , pH, а также (совместно с и.о. A.A. Бофовым) ряда показателей биологической активности. Определялись также некоторые физические свойства (плотность сложения, плотность твердой фаза, предельная полевая влагоемкость, коэффициент фильтрации). "Часть результатов была обработана на ЭВМ по программам "TREE" (ШШ "Педокласс") и разработанной ст.н.с. В.С.Скулкй-мш, 1ШЭЯ АН СССР. В работе били использованы материала работав-¡вей в ДЯГБЗ с 1973 г. ЕиогеоценотическоЙ экспедиции.

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКА КАТЕН И.ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ СТРОЕНИЯ

Почвен но-геохимлче скк а катены рассматриваются как генетические типы мезоструктур ШГ (Фрндлаяд, 198-1;' Караваева, 1982; Ильина, 1973; Глазовская, 1973), поэтому актуальна и пробледа их классификации (Урусевская, 1988), Нами была предпринята попытка »((работать критерии для систематизации катай районов доследования, учитывающие в основном параметры литолого-геоиорйологического строения, во многом определяющие состав а структуру ПЛ. Отмечено, что характеристики кзтен в большей мере ощредеяяатся Строением склона! его формой, крутизной, npfгяженностью, экспозицией, литологией. Форма склона, определяет ди^ферешшапию дре-наяа, от его крутизны зависят продолжительность переувлажнения,' скорость и объем бокового внутртючоетгэго'стока, тепловой режим. Отмечено, что песчаные Катенн Торопецкого филиала ШПЕЗ вследствие свободного дренажа характеризуются незначительными сложностью

и контрастностью ГШ и преобладанием в его составе недифференцированных почв (т.н. ржавоземов по Фрвдяанду, 1979), Выявлено, что катены ЦИГГО я заказника "Кологривский лес", имеющие сходное гёошрФололгческое строение, обнаруживают сходные структуры почвенного и растительного покровов, несмотря на некоторое различие гранулометрического состава, что дало возможность отметить следующие закономерности:

I. На выпуклых элементах склонов распространены ельники нё-морлльные, поя которыми обнаруживаются огора.щпескя пятнистые ЭПА. почв дискуссионного генеэиоа и, соответственно, классификационного положения, условно отнесенные наш, вслед за В.О.Тар-гульяном (1982),к типу "бурозем". .

- й. Плоские водоразделы являются ареалом ельников чершгши-

ховых, чернично-сфагновых, почвенный покров представлен спорада-'

■ * ■ - . ■

чески пятнистыми ЭПА подзолисто-глеевых огорфованных (т.н.бело-подзолистых по Строгановой, Бондари, 1989) почв, ' .

' 3. Выпуклые водоразделы и пологие участки склонов заняты ельниками кисличниковыми. Для таких местообитаний характерны пятнистости палевоподзолкстых почв (Ильичев, 1982; Бондарь,1983) различной степени и характера гумусированности й оглеенности.

4. В долинах лесных рачек'и ручьев сформированы ельники та-волго^отраусниковые с ^характерными ддя них. дерново-глеевиюг почвами. ■

Несмотря на пестроту и сложность 1Ш районов исследования, нам представляется возможным рассматривать йелопалевоподэолис-тые почвы и т.н.бурозеда как основные (модальные) таксоны почв мезоморфного рада ненарушенных ельников южной тайга на оупесча-но-среднееуглинистых отложениях, часто подстилаешь тяжелыми моренными суглинками. Выявленные таксоны вддльнейиеи будут рас-

сматриваться как наиболее характерные почры для соответственно водоразделов, пологах склонов и выпуклых перегибов склонов (рисЛ). ; ...

Глава ТУ. МОРФОГШЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основные (модальные) профили по1^адекватно отражая различия в условиях их формированиями фу шшион ирования, существенно различаются по: Г) степени даф^аренциации провнля на генетические горизонты;.2) наличию и характеру преобразования элювиальной по илу толще, на месте (или в.пределах) которой выделяются диагностические горизонты (или их Сочетания); 3) морфологии диагностических горизонтов.

'Еелоподзолистая почва имеет строение профиля типа: 0Т-(А2 »Ь ) -А2бел-А2охр- (А2В)-Вй-В2-С. Палввоподзолистая почва состоит из горизонтов: 01,2- (А1А2)-АЙпал- (А2ко)-А2В-В1-В2-С(Д). Почвы, обозначенные наш как буроземы, имеют профиль 01,2-А1А2 (А2ко)-В1-В2-С(Д). Для"них характерно: слабая мифологическая дифференциация профиля вследствие отсутствия подзолистого горизонта, диффузное прокрашивание верхних горизонтов гидрооксидами железа, равномерная бурая окраска и ос-труктуренность, наличие горизонта накопления (вмиваиия) гумуса, невкраяенность глинистых кутан в горизонте В1. ,

Никроморфологические исследования показали, что основные различия мезду представленными почвами обусловлены в основном неодинаковым микростроением верхних (диагностических) горизонтов* Для -горизонта АЙбел характерны светлая окраска, удаление плазмы, отсутствие сегрегационных форм железа. Горизонт А2охр отличается от вышележащего обилием железистых новообразований. Палевый цвет горизонта АЯпал палевоподзолиотых почв обусловлен чередованием осветленных и буроокраюенных мнкроучаегков, Последние ойога^енн

01Д

. мл t

; g а) Ж-К-Б2

I:IOCC . ■

б).Ж-К-87 IL, I:25C0 I:5CC.'

№i

П—/ Mi

з) XII-Ä-S7

ф, л ilCCOli s. ' .

! ü суг.есь

jj |лзгк:£ суглинок'

I:3CC ■ :

»JI •— "" ■

С5

ßS

r) Li-K-86

,01 А

■.щ

¿Г

■"p

А

Гц

H(>

. «в ±**т:. !' . ' ** а» м»»

?::с. 1. Стрзе;:;:е а) полагая ^нг^'к.^я кокоисйкояектная 'йвучле::кая супесчанз-дегкосугл^истая {Н/ИЬО)

б) крутая ¿тгтлуклая ¡гойснзкпокектпая .сдзсчяозаая песчаная (Торрпгцк;й.:^исал.Д.'ЗБЗ) ' . S) крутая зызудлая мр-скэгазпентлая даучлел^ая л=посут7^ы::ст£Я ка коренном суг.ишкр,("Хэлсгрдвс;;^ лае") г) полого-пскатал трзхкоклзлеатпая дгучле::аая суглия;:сто-супесчакая на кореянок суглинке {153X3) . - горизонтально :.:асЕта(5; Г.!в - вертикальный масштаб; Мр - ¿:асст£<3 разраза -

изотропной 17М?со-глинясто-желеэястой плазмой, в юг пределах', встречаются стяжения железа. Специфика шкроотроений горизонтов АЦ и буроземов заключается в^ интенсивно бурой окраске почвенной массы, отсутствии осветленных югкроучастков, обилии мелких железистых конкреций форм. Гумусово-глинисто-железистая плазма образует сгустки в порах упаковки и покровы на зернах. Субш-1фоморфолошческое изучение пленок показало, что они могут быть как полвдисперсными, глобулярныда (вероятно, инситными), так и тонко дисперсными колломорф!ыми, с явно внраженныш трещинами дегидратации иимеющими, по-вядимому, иллювиальный генезис (Шоба, 1988). При утяжелении л?ануломец)1пеского состава горизонта В/г*} преобладают инситные пленки, цри облегчения - превалируют понро-вн натечного облика. :

Морфогенетическяй анализ вшшвиальннх (переходных в буроземах) горизонтов показал, что они имеют во итогом сходное микростроение, Характерно, что максимум лллшиирования глины приурочен к верхней части горизонтов В1. Здесь наблюдается образование натечных форм в виде анизотропных покровов.на зернах и скорлупова-тнх сгустков, которые довольно равномерно распределены по массе горизонта. Количество глинистых натеков замегао убывает от бело-иодзолистмх почв я буроземам. С глубиной в юшдайалышх горизонтах нарастают признаки оглеения в виде осветленных^щкроучастков. В буроокрашенных норфонах сосредоточены стяжения железа и глинистые натеки. Йх образование возможно, связано с дагракнеЙ указан-, них компонентов из оглеенных зон.

Таким образом, различия меаду сфорюгровамтш на выпуклых элементах склонов т.н. бурозешик и подзолистыми почвами обусловлены неодинаковым набором и интенсивность» процессов, формирующих элювиальную (или ей соответствующую в случае буроземов) тол-

щу /элювиально-глеевый, суспенизонный вшюс, сегрегация, иллю-, виаледо-гумусово-адлезистый, метаморфическое ожелезнвние почвенной масса/. Дляиллювиальных (переходных) горизонтов хедактерйо инвариантное сочетание процессов с закономерным ослаблением их проявления при переходе от белоподзолистнх почв.к' буроземам.

Глава У, ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СЕЮЙЗТВК ПОЧВ

Существенные различия практически'по всем химическим показателям отмечаются менду почвами мезоморфного ряда и гидроморф-ныш, что вполне объяснимо различием условий их (^рмвровашя. Мезоморфные почвн мало различаются меаду собой по значениям рй, гидролитической кислотности, количеству обменных катионов (в буроземах иногда набящаются наиболее низкие значения актуальной -кислотности - до 3,5-и более высокие значения гидролитической

кислотности). :

Исследуемые цочвы существенно различаются между собой по профильному распределению железа, извлекаемому вытяжками Мера-Джексона, Таима, Баскомба (рис.2), В буроземах.профильное"распре деление железа может быть слабо элювиально-иллювиальным, равномерным и аккумулятивным, в последнем случае количество железа в вытяике Мера-Дадксона в горизонте В^в 1,5-2 раза выше, чем в . горизонте В1, при этомдоля сегрегационного железа в конкрециях крупнее I ш не превышает а отношение. Ге/Мп в них не более 10 '. В белоподзолистых почвах кривая распределения железа по цро^шрз имеет резко всаженные шнамум в горизонте А2бел и №кси ыумы в гор. А2охр к В1, причем до 80^ железа сосредоточено а кон вдецкях диаметром более I км, отношение в которых досткге

ет 88. В палевоподзолистшс почвах обеднение железом элювиальной по илу толщи не столь .заметно, поэтому меньше выражен ииллювн-алышЯ максимум в горизонте ВГ.

Рис. 2. Распределевив юла за к гумуса по профилям: в) бвлооод-золистоК почвы (р.1-6); б) палевоподзолкстой сочвн (р.1-4); в) бурозема (р.1-1;; г) дерново-глэввой почвы (р.УШ-4).

В буроземах в связи с обязательным'наличием гумусированного горизонта (А1А2 или АЦ) содержание Гумуса в целом вше, чем в подзолистых почвах 8 менее резко убываем вниз по в сос-

таве гумуса бурозема оподзолеикЬго супесчаного (р.УШ-3) в гор. А1А2 отногаенке Сгк/Сфк нвмюго выве, чем в аналогичных горизонтах подзолистых почв, в небольшом количестве присутствует вторая фракция гуминовых кислот, связанных с ташдаеи. Ниже, в горизон-

те Bj(m) заметно возрастает доля ЗАЛьвокислот/особенно наиболее

агрессивной 1а фракции, что однако не вызывает ооветленвя этот

горизонта. г'

Анализ данных валового состава изучаемых почв доказываетг

что они сущвотвенно различаюгтся по распределвиию валового желе- ,

еа (табдЛ). ■.■' - 'У. .:■■ ' *'-''.

■ ;"■■., ■■ Таблица I

Содержание валовых кремния^ железа, алшияия а железа в вытяжкё Мера-Джексона в изучаемых почвах . ..;■" ( в % на прокаленную навеску)

— II , I. É.iyi.1.1». ......i I-I-III ■■. II- ■ .|Др.'.i I —...........-.1—Г

* ппотл Горизонт, . Валовые, % V Рвид- -

paspe- . глубина. —гг.-г"—:----:— »"А*»

за см oioj Фв^^з *

0,16 1,39 ■

0,74 . 0,91

1,19 1,08

1,06 0,93

1 Помимо гранулометрического состава и объеьного веса, в нескольких разрезах определялись некоторые друию ческие свойства, необходимые для гидрологических расчетов

Статистическая обработка дадааос по мощности основных генетических горизонтов, их объедаоцр весу, содержанию железа по Мв-ру-Двэксону и ила позволяла м/чнслкть запасы железа и кла в мезоморфных почвах и оценить возможный вынос этих кошюнентов.1 в процессе почвообразования путем сравнения о их запасами в соответ-

1-е Бслоподзо- АЙбал 0-20 89,24 . 6,84 0,49

листая Bit 50-60 ??,50 12,Г9 2,95

1-2 Палевопод- А2пал 10-81 81,58 9,56 2,96

золистая- Bit 50-70 79,54 10,75 3,30 >

I-I Бурозем BfH 10-34 »1,4В 8,78 3,29

BI 44-60 82,23 9,48 3,00

92-940 Бурозем ■ ВИ 32-30 81,40 9,15 3,38

■•' ' ■ . ВГ 46-60 81,97 8,62 2,94 I

■ ; Табтгаа 2 .

Некоторые физические свойства почй

Л ' ' Горн- Содержание ' Плот- Плот- ' ПВ- КА,

раз- Почва часищ, % ноств ность ПВ, ППЗ,

»»я - .зонт ----г тверд, слож. « * №СУТ

583(1 <0.01 <0,001 фазы. г/смэ * Л.

■ г/см3 ." '.

1-6 Белойод- А2бея 8,6 2,8 2,09 1,60 40 8 0,10

; аолистая В1 19(3 1б>8 2,88 1,82 36 5 0,01 ;

УИН Палево- А2пал 16,9 7,4 2,70 1,49 44 10 0,36

подзолио- В1 19,0 12,5 2,70 1,65 38 б 0,01

УЛ-2 Вуроэем А ' 16,3 7,2 2,58 0,97 61 19 37,5

В 17,1 6,7 2,65 1,48 43 9 0,42

В1 14,9 ■ 8,1 2,70 1,60 40 6 0,02

СтВгумщеМ (с учетом разрыхления) объеме порода. Запасы рассчитывались на призму почвы площадью 1 ш высотой 0,9-1,0 м, что связано со сменой на такой глубине литологическою накоса в большинстве разрезов; при этом за свойства порода, 1сак правило, принимались таковые горизонта.ВС. Оказалось, что в целом для .буроземов (14 разрезов) нехарактерен вынос железа и ила, а в отдельных разрезах, наблюдается аккумуляция железа (до 1,5 кг/*?) за счет высокого его содержания в верхних горизонтах, В палево- и особенно белоподэЬлиегьк почвах обеднение этими компонентами выражено достаточно отчетливо (внноо до'2-4 кг/м^ железа, 10-20 кгД? ила). Таким образом, несмотря на некоторую условность подобных расчетов вследствие широкого варьирования признаков, были получены данные, адекватно о*ражающие общую направленность почвообразования в почвах разных элементов рельефа. 1

Глава Л. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ МИНЕРАЛОВ ПЕСЧАНОЙ И ИЛИСТОЙ '■■■■. ФРАКЦИИ .■ ■

С целью диагностики процессов педогенеза изучалась трансформация минералов почв меэошрфного ряда. Преобразование минера-: лов песчаной.фракции оценивалось по состоянию поверхности песча- -. ных зерен с использованием. РЭМ и рентгеновского микроанализатора, " Наблюдалась коррозия зерен полевых шпатов, отобранных непосред-. отвенно из-под родстилок исследуемых почв, что считается признаком протекания кислотного гидролиза (Шоба, Седов и др.,1989), Выраженность коррозионных форм существенно'уменьшалась при переходе от бедоподзолистш: почв к бурозема» и с глубиной: уже на глубине 10-30 см признаки травления отмечались очень редко, лишь иногда обнарукивались неясные следы коррозии на поверхности альбитов. В большинстве случаев растворение . шнералов идет конгруэнтно и часто локализование вокруг инородных вклвчешй. Кколотныв гидролиз минералов крупних фракпий, таким образом, имеет доволь- : но узкую локализацию (в пределах нескольких сантиметров непосред- ■ отвенно под подстилкой) и, по-видкмоцу.не вносит существенного вклада в формирование морфологических к аналитических овойств аочв.

Исследуемые почвы различаются по щюфильноыу раощюдаденж» и соотношении] основных групп глинистых шнералов. Для белоподво-листих почв характерно увеличение содержания лабильных силикатов вниз по профилю за счет унаследованного от породы монтиэршшонж-та, отсутствие в горизонтах А2'|Н и АЗбел хлоритязщрованннх структур, меньшее, количество иллитов за счет трансфор!вщга кг в лабильные низкоздрядныо структуры - смвшнноолойные иллат-смектиты и иногда бейделлит вследствие наиболее агрессивных условий в эпос горизонтах. В верхних горизонтах палевоподзолистшс почв достаточно четко диагностируется хлорятмэация (Соколова.1966Х в состава

лабильных силикатов присутствуют вермикулит и слада- смектитовые образования, для нижних горизонтов характерен монтмориллонит.

Особенностями состава илистой Фракции буроземов является та-вниенное содержание хлоритиэировапши структур наиболее продвинутых стадий хлоритизации и несиликатного нелеза в пределах верхних горизонтов. Предполагается, что оба зти свойства связана о дополнительным поступлением железа,и лушей аэрацией этих почв, обес-' печивамцей большую стабильность образованных почвенных хлоритов и соединений железа. Характерно также меньшее, по сравнению о бело- и палевоподзолкстыми почвами, количество лабильна* структур, что, о одной стороны, может объясняться хлсригазацией последних и, с другой - обусловлено менее агрессивной обстановкой, препятствующей снижению заряда иллитов и образованию смеваавослойннх структур, Лабильные силикаты представлены, вдвдямэу вермикулитом (его однозначная диапюстнка затруднена ввиду присутствия хлоритов) и монтмориллонитом, который иногда встречается и в верхних ■ горизонтах/рис,3а/, ; ' ;

Наиболее полно проявляются различия в составе и профильном . распределении силикатной фазы ила исследуешх почв цри пересчете на почву в целом, о учетом содержанияила (рво.Эб). В буроэеьах распределение , ила и основных его кодаонентов отно сит ально равно -мерно, Палево- и белоподэолистые. почвы характеризуются существенной элювиально-иллювиальной дифференциацией дрофиля, которая'усиливает их контрастность по соотношению основных 1руш глинистых ; минералов. Заметно различаются исследуемые почвы г по содержанию железа в вытяжке Мера-Джексона в составе илиотой фравдш, что укв-знвает на разное соотношение в них процессов поступлжшя я вдаоса железа (рис.4). ■

гх > 1С

» к

». 0

» • ». * „

ы 0 ' . *

■ 4

^ -

» О.

*

'.. 0

г-

»

' *

О

а

' 2 * '

»

« й у йод

и

2Г Я»

^ Л*

9 • О А к

\ ; / ^ ч

1

£ [ ^

•

«

с

* ♦

■

• * 1

I- * г *

Бмоподзолнстая

Палевоподзолнстая Буроэек (р.УШ-2)

° « ® каолинит : • • ■ хлорит ■ "■■■«'* * почвенкя* хлоряг

' - - -V ИЛЛИТ .

V V V вермикулит £ - - КОИТКОрЕЯЛОЙИТ . - й д сквяанослойяы! с тенденцией к упорядоченности слхщв-'"■ «кектит .. Ряс. 3 , Минералогический состав силикатной фазы ила иоследуомых почв: а) % от ила б) в пересчете яа почву.

Jly.fi

бурозем

— - пале воаодэолас та* -(- Оелоподголиствя

Ряс. 4 , Распределение Ре ас Мару-Джекоону а соо-таве илистой фракции по профилям исследуемых почв.

' Глава УП. ГИДРСЛОГИЧЕШЙ РЭЩМ ПОЧВ И ВОДОЯ МИГРАЦИЯ / л В КАШШГ . ■".

Выделенные ваш на разных элементах рельефе йело-, тлевояод-эодаотые дочвн, буроземы в дарво&о-глеевые почвы существенно раз- 1 , яичавтск по кошлексу морфологически^ в аналитических показать- , . лей,.отражающих результат' длительного воздействия почвообрааова-' ноя и являющихся относительно стабильными.во времени, Однако причины различий мевду "консервативны®? потаенными лризяакаш иро-* »тся в неодинаково» соотношении и интенсивности почвенных процессов, что в значительной мерё обусловлено фостранственно^ремвн-ной динамикой почвенной влаги,

В течение 1986-68 гг. в четцре срока на четцрох натенах (УП-. X) на территории ЩТБЗ иэучаласьдинамика уровня верховодке, влажности нэобводиеиньк горизонтов, а также Б^, рН, температура я содержанке яавлеза в гравитационной влаге.

Переувлажнение почв наблюдалось в основном в весенне-осен-■ нее время, однако его юсштабы, длительность и, следовательно,

динамика процессов в почвах ватен неодинаковы. Характерно f что в ' почвах оклонов верховодка яалегела суяествекио иихе дне дао! поверхности, а в раде случаеввообще ненабдодалась, при атом влажность почвы была на уровне ППВ, а Б^ - окислительный (*абл,3). &ту закономерность мэжно объяснить Только удалением избытка влаги (сверх значения ППВ) о боковш внутривочвенным отокоч (ВПС), проколысу фильтрационные характеристики иллювгальаа* горивовтоа, определящае масштабы вертикальной Залътрации влаги j практически одинаковы в пределах катен, а аоведхиостний сток в дест^с БГЦ, как правило,незначителен (Ремезов, 1948; Васильев, 1956; Флесс, 1985), Боковой ВПС подробно изучался рядом исследователей (Берг, 1945; Васильев, 1943; Джеррард, 1984), но его роль, по-пре»нецу„

■ ^' Таблица 3

у Пространствевдо-временная динакюа уровня верховодки .. ~ влажности, содержания яелеза в гравитационной влаги, рН, Е^.

Катана, Да- Уровень Содерщшие Горизонт, * Блаж- Еь;

разрез, верховод- в воде,мг/л глубина, ность, рН ' полок. ки, в см -п. Та2+ см а

в рель- ' от поверх "обяг< *

ефо ности ■ ■ . 1 ■ ■■

УП-1 . I с поверх- 1,3 н/о А2бея 8-17 ив 5,13 230

Вдр ■ 2 ности ц/б л/о ПВ , , 4,90 360

3 2,2 1,8 ПВ , н/о и/о

УП-2 1 ■ 25 V . 0,2 " н/о 30.1 4,81 550

скл г 30 ' н/о н/о 34»6 4,60 430

3 30 ; ■ 0,6 0,6 » 26,8 я/о н/о

УП-3 . I ,ОУОУТ. В} 8-42 29,3 5,аг 570

скл 2 27,8 4,61 490

3 : ■ п 23,5 н/о н/о

УП-4 ■ '.I с поверх- . 3,0 н/о А2^ 7-20 ПВ 4,63 310

ДОЛ 2 ности к/о н/о ПВ 4,70 260

. з; ,2,4 2,0 ПВ н/о н/о

Условные обозначения: вдр - водораздел, сил -склон, дол - долина. Дата: I -20,05.1987 г., 2 - 12.06.1987 г., 3 - 05,05.1988 г.

недооце¡ивается вследствие трудностей определения его скорости и объема. Для количественной опенки бокового ВПС нами бшж.проведены несложные расчеты, для чего экспериментально были получена рад физических характеристик (табл. 2). Учитывалось также, что перед-вияваде ч>авиташойной влага в почве происходит в интервале влажности ПВ - ППВ; скорость вертикальной фильтрации равна Кф, боко-

г ■ .

вой - произведению Кф и гидравлического напора (-£•). Крутизна склона принята равной 1055. В плакорных условиях почвы с такими $вэкческииЕ свойствами переувлажнены (т.е. влажность всего продля = ПВ) после выпадения 70 мм осадков, если исходная влажность .

была на уровне ППВ. К началу снеготаяния на поверхности почвы накапливается около 200 мм осадков, поэтому из-за низкого К^ иллювиальных горизонтов белоподзолистне почвы переувлажнены в тече-. ние длительного времени (до 2-х месяцев и более). В почвах склонов перемещение фронта переувлажнения, пока не достигнут всдаупор : (т.е. гор31), определяется соотношением вертикальной й горизонтальной составляющих,'а затем движение гравитационной- влаги происходит В: основном в латеральном. направлении, Как показывают расчеты, расход влаге с боковым ВПС при взятом наклоне .' за счет высокого Кф поверхностных горизонтов составляет около 50 мм/сут, • что значительно превышает среднюю скорость снеготаяния (6-10 щ/ сут) и-сопоставимо .с месячной нормой осадков, В,првдодннх уело- ■ внях закономерности, безусловно, рлошее из-за варьирования свойств, взятых постоянныш. Тем-нв менее расчетные данные'под-тверзщаются полевыми наблюденияш (та бл .3).

Очевидно, что наиболее дренируемыми элементами склонов яв-дшгеся выпуклые-перегибы, т.к. в этих позициях скорость оттока больше скорости притока»' По этой причина здесь доминирует окислительный рег-ам, т.е. образуется биогеохимическвй барьер. Приняв ' расход воды с боковшягВПС' в 50^,-. а концентрацию железа в нем 1-3$, получаем ежегодный вынос порядка 3-6 кг/га. Часть этого количества иммобилизуется на вьтуллше перегибах склонов, к которым приурочены почвы с аккумуляцией железа в горизонтах АЬ^ и В^«) , диагностируемой как мыфо- н »вкроморфологически, так 8 аналитически. '-.'■■ . 'У-..- '."■■..

Таким образом, боковой ВЦС, определяяводно-воэдашшй, окне«-лительно-восстаноеителыщй режима и ьмграцию веществ я нвтвне, . обусловливает различные свойства почв вследствие неодинаковой динамики почвенных процессов, в ».ч.биологических. . .-

. Глава УШ. ЕКОЯОШЕСКАЯ АКТ.'ФКОСТЬ ПОЧВ ■

Для выявления различий в современном функционировании почв разншс элементов рельефа определялись, целлюлоэолитическая активность почв, суммарное содержание аминокислот и белков, численность микроорганизмов (методом прямого подсчета), численность-и биомао-. са беспозвоночных на двух катенах в три срока в течение 198$-87гг. Результат» показали,что наибольшая целлюлозолнтнческая актив-, ность свойственна буроземам, причем довольно высокие ее'значения . обнаруживалась не только в,подстилке, но и.в минеральных.горизонтах (АЦи ВЦ, что не характерно для подзолистых почв. Аналогичные закономерности отмечены и в суммарном содержании нингядрин-положительных веществ в профилях изучаемых почв (рис.4). <

* ч

«■

10 ■

« 1' :

1» О /о

. я* . -

. Бурозем Палевоподзолистая : Белоподзолистая

Рис.4, Целлюлозолитическая активность (I) и сушарное 1 накопление аминокислот и белков (2).

По-видимому, это связано с большей численность» микроорганизмов и' более благоприятными условиями для их жизнедеятельности в буроземах (табл.4).

Численность и биомасса беспозвоночных оказались макоималь— нвмг в дерново-глеевах почвах за счет большего содеряання в них . люмбржшд. Для других обнаруженных родов беспозвоночных животных экологический оптимум достигался в буроземах (рис.5).

' Почва Горизонт Численность

Опал

Шел

АО

АХАЙ

В|<„>

АО

А2иал А2пал

АО

А2бел А2охр

10,03 9,15

2.31

1,13 0,82 ; 0,27

1,06 0,4 5

2.32

Биомасса

I' ■■

- 3

Почва

Табл.4. Количество бактериальных клеток в I г почвн(в Ю9)

П«вл Поал Б . • Дгл

Рас.5, Биомасса беспозвоночных в почвах (г/м^)

Представл01£ные данные свидетельствуют о высокая биогевностя буроземов вследствие более благоприятного, по сравнению с подзолистыми почвами, водно-воздашкого режима и дополнительного поступления бйофяльных элементов.

Глава I*. КЛАСТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ОНЖГСВ

- Применение"комплекса «зрфологических, аналитических '.< : ; исследований, дополненное рекшшши наблюдениями, позволяет о достаточной уверенность» говорить о существенном различии свойств изучаемых почв и, по-видимому, о правомерности отделения т.н. буроземов от подзолистых почв. Для объективного разделения;даого-параметрическюс объектов на грутт овязностя широко используется

кластерный анализ. Его применение.позволило нам получить количественные характеристики сходства почв и почвенных горизонтов. . ■ . ' ' ■

Были выбраны 7 катен (в их составе 30 разрезов), дхя которых имелся сходный набор аналитических характеристик (содержание ру-муса, гидролитическая кислотность, содержание. железа в втяжках " Таи« и Шра-Джексош,;содержание оЛленных кальхци и мапшя, во- .

дорода и Ешошщтя, гранулометрический состав). На первом этапе . была проведена кластеризация генетических горизонтов. Бшга. получены ряд классов, объединявших в основном горизонты сходной природа. Характерно, что в ряде случаев горизонты В4Нбуроземов обладали высоким сходством с горизонтами В1,В2 и ВС буроземов, часто характеризующих тот же почвенный профиль, что наглядно демонстр1Щует слабую дифференциацию этих почв по взятым показателям. ' *

На следующем этапе проводилась кластеризация самих почв с учетом мощности я чивдк генетических горизонтов каждого почвенного врофкия.

На полученной дендрограмме сходства выделились Э класса внутри которых объединились почвы, тяготеющие к определенным условиям формирования (табл.5). ■

Таблица 5

Приуроченность почв выделенных классов к элементам рельефа,

^Условия Водо- Пологий склон Выпуклый ттппшзя ^^рельефа раздел веюхн. ни.шяя- перегиб да-11""* Классы>^ ■ 1/2 1/2

I .■.:'■'■:''. 5

П - * 3 4 7

• Ш • 6 .4 1

Из табл.5 следует, что I класс представлен дэрново-глеевами почвами, занимающими долины ручьев, в классе П доминируют буроземы, сформированные на выпуклых элементах склонов, в Щ классе Преобладают почвы водоразделов (белоподзолиотые). Внутри выделенных классов максимальное сходство обнаруживали почвы одинаковой ноиенклйтзрн. Характерно, что не произошло объединения наиболее отдаленных почвенных таксонов мезоморфного ряда-бедоподзолистых

почв и буроземов, в то время как .занимающие промежуточное положение в рельефе палевоподзолистне почвы тяготели и к тем, и к другим. ,,..,..

Таким образом, несмотря на далеко не исчерпывающий набор характеристик, по которым проводилась кластеризация, били получены результаты, подтверждающие отмеченные ранее закономерности.

- ЗАКЛЮЧЕНИЕ ; ■ ■ .'■■■•'.''

В результате исследований установлено, что- для Щ ненарушенных южнотаелиих ландшафтов характерно образовашге однотипных ме-зоструктур ПП в пределах систем ВСД вследствие сходного литолого-. геоморфологического строения последних, В составе Ш, помимо почв' подзолистого ряда, сформированных на водоразделах и пологих учас^т ках склонов, дерново-глеевых почв, занимающих долины водотоков,, присутствуют специфические почвы, развитые на выпуклых элементов склонов под нешральныма ^мтоценозами, Изучение шрфологичеоких и аналитических свойств кошснентов ПП катен позволило установить диагностические признаки специфических склоновых почв, выявить наиболее характерный для них педоцроцессы (табл.6). Изучение "дана- . шчных" параметров почвообразования показало, что отличия "кон- ' сервативных" свойств почв разных геоморфологических элементов обусловлены неодинаковой динамикой водного, окислительно-восстановительного, биохимического режимов вследствие различного проявления бокового ВПС в пределах катен, В.почвах выпуклых элементов склонов из-за преобладания латерального перемещения влаги над вертикальным создаются особые уолошя почвообразования, обусловливающие доминирование педопроцессов, имеющих второстепенное значение- или вообще нехарактерных для почв подзолистого ряда (табл,6). ' * ■ .

Таблица 6

Краткая характеристика ¿акторов, процессов и свойств . почв мезоморфгсго ряда

Факторы .-..' Процессы • " Свойства Профиль-

Плоский ■ Элювиалько-глеавый, Отбеленный А2, ciurfc-

рельеф , кислотный гидролиз, ная элювиально-ил- .

Застой вла- лессиваж, оглеение, лювцальная диффереи-

ги сегрегация.оторйо- циацяя .

вивание •»• <>««м)

Пологие ск- AI-Fe-гумусовнЙ, ' Палевый А2, средняя-

лоны.частич- элювиальпо-глеевнй, слабая элювиально- -«*>-««-

ннй отток. кислотный тадролиз, иллювиальная днффе-влаги с бо- ' лес сивая, оглеение, ренцпадая профиля sonría-

коэым ВПС сегрегация «wwj

Выпуклые ,час-Лккуыух(пв1Я гумуса, Отсутствие А2 и d-WjíA).}-

ти склонов, осагдепие Ге-г?му- ди^ренциации no преобладание совых соединений, подзолистому типу* ' 'íi-ь-к бокового ВПС, автохтонное охелез- Бурая окраска про- E^poir« свободный ноние, хлоритизааня.филя. Аккумуляция . дреная, тран- (лессиваж, оглее- келеза в верхних го-зит влпги и кие, сегрегация) ризонтах, внсозсая веществ биогенность»

- Нам представляется; что почвы,'условно отнесенные нами к буроземам^ генетическом плане являются часта*-, но совершенно особым случаем образования, дочв с недифференцированным профилем, которые в гуьмдных внетропических областях цредставленынадтиповым радом бурозем - подбур (Ткачева, Таргульян, 1978). Исходя из воз. мощностей ныне действующей классификаций, наиболее целесообразно;', лотвддишму , рассматривать склоновые почвы без горизонта А2 а типе буроземов. Признаки подвижности гукус-железистк* соединенна слабая дифференциация по илу, наблюдаемые в раде случаев, не противоречат определению данного типа, который включает в себя подтипы "бурозем отдавленный" и "бурозем грубогумусоввй". В то же вре-■ мя очевидно, что отнесение описываемых к типу подзолистых не обоснованно, ■'■■■'■.'''

: ВЫВОДЫ ;;

I, В ненарушенных ¡оинотаежных ельниках на выпуклых элементах склонов, сложенных супесчано-средаесуглинистнмк породами, сформированы специфические почвы, существенно отличаивдеся от . плакорных подзолистых почв. Совокупность морфологических и аналитически свойств склоновых почв позволяет относить, их к типу "бу-' розеы", . V

: : 3. Своеофазие почв, развитых, навыпуюшх элементах склонов, свидетельствует о реализации в кшотаежоЯ подзоне на супесчаго-оу-. глинистая породах особого склонового почвообразоваквя, для которого характерно преобладание латеральной миграции влаги над вертикальной, _что обеспечивает хороо^п аэрацию, окислительный потен-1щал, высокую интенсивность биохимических процессов,-транзит ве-щеотв. Последний частично или полностью компенсирует вынос, а в ряде случаев обусловливает аккумуляцию жвлезоорганическкх комплен-сов с формированием хадактерш*х горизонтов {морфонов),

3. В буроземах по сравнению подзолистыми почвами ослабляется интенсивность элювдально-глеевоРо процесса, кислотного гидролиза минералов, суспензионного вшоса яла, сегрегации и усиди-Бается проявление гуцуоонекопленвя, иммобилизации Ре-гумусовых комплексов, в т.ч. поступающих с боковым ВЛС, автохтонного оявлев-нення.хлоритизации еложатах силикатов. Отсутствие » буроземах, форшрущихся в наиболее древдруемых условиях, осветленного горизонта А2, свидетельствует о существенной роли в $ортрованиж »того горизонта в почвах водоразделов эдшвкалъяо-глеежзго процесса.

4. Признаки оклонового почвообразования проявляются и в некоторых свойствах палввоподэолиотюс шчв^ сфоршрованнмх да пологих склонах и занимаюго: промежуточное положение (как территориально, так н атрибутивно) меяда вуроэешт, где исследуемое явте-

ние проявляется в наибольшей мере,и плакорными подзолистыми почвами, в которых его признаки отсутствуют.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Строганова М,Н., Трофимов С.Я, Специфика склонового почвооб-. разования в лесных биогеоценозах,- Те з.Всесоюз,совещ. по общим проблемам биогеоценологии. М.,1935.

2. Трофимов С.Я. Экология субаэральных слабодифТ'еренцированных почв гсшой тайги.- Тр.УИ конф. молодых ученых ф-та почвовед. МГУ. Рук.деп. В ВИНИТИ 2Г.С7.69 tf 4883- В 89, C.I2B-I33.

3. Трофимов СЛ., Строганова М.Н. Генезис СИЛ ненарушенных юкно-таензтых ландшафтов (на примере ЦЛГЗ ),-Еюлл.Почвегтого ин-та пм.В.8.Докучаева, вып.45, с.19.

4. Трофимов С.Я., Седов СЛ., Целищева Л.К., Строганова U.H. Микроморфологическая диагностика процессов педогенеза в почвах водоразделов и склонов подзоны гошой тайги ETC.- Вестник МГУ, сер.почвоведение, KZ, 1389.,

5. Трофимов СЛ., Строганова М.II. Биогеохимическое сопрягкеппе почв в шнотаелогах ландшафтах. Тез. IX Международного симпозиума по биогеохимии окружающей среда. М.,1989,с.58.

е. Трофимов С.Я, Дифференциация почвенного покрова в катенах южной тайги;- Tp.IX конф.мол.ученых ф-та Почвоведения МГУ (в печати). '

7. Трофимов С.Я., Седов СЛ., Целищева Л.К. Диапюстика процессов педогенеза в почвах водоразделов и склонов подзоны юхной тайги ETC. - Тез .Все союз .совещ. "Микроморфология и плодородие почв", М.,1989 (в печати). ч '

8. Соколова Т.А., Трофимов СЛ..и др. "Глинистый материал в почвах ВДГБЗ в связи с вопросами их генезиса и диагностики

(в печати).