Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности субаквального изменения почв гумидной зоны

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Особенности субаквального изменения почв гумидной зоны"

■Л! -4

Ж

ЮСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ, ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи

ДУБРОВСКАЯ Екатерина Юрьевна

СОБЕННОСТИ СУБАКВАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ПОЧВ ГУМИДНОЙ ЗОНЫ (на примере Можайского водохранилища)

03.00.27 - Почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА - 1991

Работа выполнена на кафедре физики и мелиорации почв Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Научный руководитель -

доктор биологических наук, профессор Л. О. Карпачевский Официальные оппоненты -

доктор биологических наук, профессор Л. А. Воробьева кандидат биологических наук В. И. Андриенко

Ведущее учреждение - Университет Дружбы народов

в 15 час. 30 мин. в аудитории М-2 на заседании Специализированного совета К-053.05.16 в МГУ им. М. В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленгоры, МГУ, факультет почвоведения, ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан "_"_ 199 г.

им. Патриса Лумумбы

Защита состоится

Ученый секретарь Специализированного совета

Г. В. Мотузова

; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

^им^ктуальнооть проблемы. В связи о раотущим размахом гидротехнического строительства увеличиваются площади затопленных почв, обнаженных или перекрытых донными отложениями. До настоящего времени почвоведами уделялось пристальное внимание изменению подтопленных и затопленных почв под влиянием водохранилищ. Донные отложения изучались лишь как залегающий над затопленными почвами оуботрат, возможно годный к сельскохозяйственному использованию при ооушении водохранилищ. Хотя для почвоведения донные отложения могут быть интересны и о генетической точки зрения. Во-первых, как отложения, сходные о образовавшимися в другие геологические эпохи в аналогичных уоловиях, на которых теперь образуются почвы. Во-вторых, как форма существования частиц, раньше составлявших почвы, а теперь структурно организованных по-новоыу. Кроме того интересно влияние окружающих почв на формирующиеся отложения.

Цель и задачи исследования. Целью работы было изучение овойотв акваземов и происходящих в них процессов.

В овязи с этим были поставлены оледующие задачи:

1. Оценить изменения, произошедшие в соотаве акваземов Можайского водохранилища с момента их предыдущего детального исследования (1968 г.).

2. Изучить химические и физико-химические свойства акваземов.

3. Выявить особенности субаквальных изменений компонентов акваземов - затопленных почв и донных отложений, состоящих из переотложенного материала почв.

Научная новизна. Обнаружена дифференциация донных отложений на горизонты, верхний из которых богаче обменными катиона-

ми, а нижний - подвижными формами железа и марганца. Определены основные тенденции изменения гранулометрического оостава почв при пераотложении и формировании донных отложений. Выявлено накопление в донных отложениях лабильных силикатов. Показано, что изменения в овойствах почв, происходящие при затоплении, отражают профильное строение почв, возникшее на оубаэраль-ной отадии развития.

Практическое значение. Установленный характер распределения донных отложений и затопленных почв может стать основой для дальнейшего изучения и контроля изменений грунтового комплекса Можайского водохранилища.

Апробация диосертапии. Результаты исследований докладывались на 7 школе-семинаре факультета почвоведения МГУ (Суздаль, 1991) и на заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ.

Дубликации. По материалам диссертации опубликована I печатная работа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 142 страницах, оодержит 9 рисунков и 22 таблицы. Список литературы оодержит 107 наименований.

Работа проводилась в составе экспедиции по изучению водохранилищ географического факультута МГУ. Автор признателен сотрудникам и студентам кафедры гидрологии суши за помощь в оборе материала и предоставленные условия для работы в поле. Автор искренне благодарен руководителю работы доктору биологических наук, профессору Льву Оскаровичу Карпачевскому.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Глава I. ПРОЦЕССЫ ФОНДИРОВАНИЯ АКВАЗЕМОВ ВОДОХРАНИЛИЩ И ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВЛЯЮЩИХ ИХ КОМПОНЕНТОВ.

Субаквальные изменения почв можно рассматривать как влияние вод водохранилища на почвы его дна и как изменения, произошедшие в составе материала почв при их переотложании. Таким образом, нуждаются в изучении не только собственно почвы, но и донные отложения, так как основным источником взвешенного вещества, формирующего донные отложения, являются окружающие водохранилище почвы.

Исследования донных отложений почвоведами в основном ограничивались поисками отличий донных отложений (часто только мелководных участков) и гумусовых горизонтов почв. Такой выбор объектов объясняется, вероятно, тем, что именно верхние горизонты почв в первую очередь подвергаются размыву и переотложению и, кроме того, в ооставе грунтов водохранилищ, органо-акку-мулятивныа горизонты залегают непосредственно под отложениями.

Микроморфологические исследования донных отложений мелководий Учинского водохранилища показали их сходство с верхними почвенными горизонтами (В.Г.Виноградов, 1971). Результаты исследований валового состава донных отложений Учинского водохранилища и подзолистых почв площади водосбора свидетельствуют о большей близости донных отложений к "подпочвам и материнским породам", чем к почвенному покрову (С.М.Драчев, 1971). Таким образом, процессы, которые происходят при переотложении почв и формировании донных отложений еще окончательно не ясны.

Вопрос об отношении затопленных почв и донных отложений разными авторами рассматривается по-разному. Одни относят донные отложения мелководий к почвам (И.К.Паламарчук, 1972;

Ваоыунд, 1930), другие категорические отрицают сходство этих природных тел (В.Д.Коншин, С.И.Кузнецов, 1975). При обсуждении вопроса об общем и различии почв и донных отложений проводятся сравнения донных ооадков с автоыорфныыи почвами. Вопрооы о связи и сходотве донных отложений о затопленными почвами не рассматриваются. Хотя возможна еще одна точка зрения, что в принятом понимании этого термина затопленные почвы уже нельзя очи-тать почвами, так как в данный момент они откликаются изменениями не на почвенные процессы, а на свойства новой, водной среды, которая также воздействует и на донные отложения. В этом и состоит единство данных биокосных тел, которое ведет к необходимости рассматривать их свойства совместно.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

При образовании в 1961 г. Можайского водохранилища были затоплены луговые почвы пойы реки Москвы и ее притоков и почвы террас, на которых распространены зональные дерново-подзолистые почвы, развивающиеся на моренных суглинках.

В процессе существования водохранилища затопленные почвы перекрываются донными отложениями, формирующимися при осаждении взвешенного вещества, источниками которого являются почвы ложа и берегов водохранилища.

Воды Можайского водохранилища принадлежат к кальциево-магниевой группе гидрокарбонатного класса. Минерализация вод изменяется в зависимости ог времени года и от положения в акватории от 150 до 400 мг/л. Величины рН воды колеблются от 7 до 9,3, приобретая летом щелочные значения.

В связи о тем, что сходство и различия между суоаэральны-ыи и субаквальными почвами были выявлены предыдущими исследова-

нияыи (З.Н.Громова, 1973, 1978; Ф.Р.Зайдельман, 1973; В.Е.Коре-невская, 1973, 1975, 1986, 1987, 1988; В.А.Серышев, 1989) в данной работа были использованы только затопленные почвы. Для изучения особенностей субаквальных процессов кроме затопленных почв были взяты образцы донных отложений Можайского водохранилища, так как они формируются из материала размываемых почв.

Наиболее подробно были отобраны образцы о разных глубин Красновидовокого плеса в ооответотвии о геоморфологией дна водохранилища. Образцы донных отложений и затопленных почв брались в каждой точке в трехкратной повторнооти трубкой ГОИН-1. В главе предотавлены описания каждой точки, которые даютоя по наиболее представительному профилю на каждой точке отбора. Для более полной характеристики субаквальных процессов были отобраны образцы отложений и почв по всему водохранилищу. В результате грунтовой съемки было опиоано более 100 профилей акваземов на различных глубинах и участках водохранилища. Непосредственно по-оле отбора проб в пола, в овежих образцах проводилооь определение подвижных форм окисного и закионого железа. Остальные анализы проводились в лаборатории по общепринятым методикам.

Глава 3. МОРФОЛОГИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И ЗАТОПЛЕННЫХ ПОЧВ.

В колонках донных отложений илы разделяли по принятой в гидрогеологии шкале плотностей на жидкие, полужидкие, полутвердые и твердые наносы.

Жидкие илы - наиболее молодые из воех отложений. Их возраст составляет всего несколько месяцев. В колонке они находятся в самом верху, в непосредственном контакте с водой. Жидкие илы представляют собой взвеоь тонких, слабоагрегированных хлопьев мелкозема оливкового цвета. Такая взвесь вотречаетоя по

всему водохранилищу. Пополнение жидких отложений происходит за счет оседания взвешенного вещества, которое протекает в водохранилище постоянно. В то же время жидкие отложения легко пере-водятоя во взвешенное оостояяие даже легким волнением. Поэтому жидкие отложения можно считать динамичной характеристикой данного момента.

Полужидкие илы окрашены в оливковый цвет, имеют конаиотен-цию простокваши. Они более плотные, чем жидкие отложения, но оохраняют мобильность, присущую жидким отложениям. При повышении гидродинамической активности водохранилища возможен их размыв и переотложение. В верхней, достаточно спокойной чаоти водохранилища эти отложения представлены почти повсеместно, а в нижних участках с наиболее сильным волнением полужидкие илы встречаются на глубине.

С различием в гидродинамической активности в разных частях водохранилища овязано появление вир одного вида переходных по плотности отложений - полутвердого. Эти илы появляются только в нижней чаоти водохранилища.

В качестве окончательного результата уплотнения толщи отложений можно рассматривать твердые илы. Нами выделялись илы твердые, залегающие непосредственно после переходных горизонтов, мягкие на ощупь, с довольно крупными пустотами, окрашенные в оливковый цвет о темными разводами, и илы твердые 2 аналогичной консистенции, но окрашенные в оерый цвет о черными разводами.

Чем плотнее ил, тем режа он встречается в водохранилище. Так, жидкие отложения встречаются на всех элементах рельефа дна водохранилища. Полужидкие - залегают почти повсеместно и отсутствуют только на мелководных участках нижней чаоти водохранилища. Полутвердые илы формируются лишь на значительных глуби-

нах в нижнем и приплотинном участке. Твердые илы залегают повсеместно на верхних участках. Далее, вниз по водохранилищу они исчезают сперва на мелководьях, потом на более значительных глубинах, и в приплотинной части встречаются лишь в руоле.

По результатам грунтовой съемки на Можайском водохранилище Оыло выделено несколько типов профилей. На учаотке выклинивания подпора в составе отложений встречаются жидкие, полужидкие и твердые илы,подотилаемые аллювием. На верхнем участке в связи с затоплением пойменных территорий в состав профилей входят органо-аккумулятивные горизонты затопленных луговых почв. Над ними залегает полная колонка донных отложений. Органо-аккуыуля-тивные горизонты сохраняют хорошую оструктуренность, лнгко рассылаются на комковато-зернистые отдельности, пронизанные тонкими корнями. В соотаве гумуоовых горизонтов сохраняются даже корни.

Нижний и приплотинный участки значительно шире предыдущих, поэтому затоплению на них подвергались почвы террас. В зависимости от того, какая часть профиля сохранилась в неразмытом состоянии, выделяются колонки, в составе которых имеются горизонты А1, А1А2 и А2. Верхние горизонты затопленных профилей более интенсивно подвергаются размыву, поэтому в колонках обычно отсутствуют. Непосредственно под отложениями залегают оподзоленные горизонты А1А2 или А2. Иллювиальные горизонты трубкой ГОИН отбирались с большим трудом, поэтому они в материалах съемки присутствуют редко.

Подзолистые горизонты в составе профилей легко диагностировались морфологически. Для них, так же как и для автоморфных аналогов характерен светло-серый цвет и нечеткая плаотинчатая или слабопризматическая структура. В затопленных подзолистых

горизонтах ясно выделяются плоокооти педов с порами и вкраплениями хорошо сохранившихся ортштейнов мм).

В результате грунтовой съемки затопленных луговых почв нами было выделено два глеевых горизонта и несколько оглеенных, отличающихся от незатопленных более темной окраской.

Таким образом, в затопленных почвах сохраняется морфологический облик, присущий им до затопления. Кроме того, можно сделать вывод, что в процессе затопления почвы не подвергаются оглеению. Оно встречается лишь как палеосвойство.

Глава 4. ГРАНУЛ (МЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ АКВАЗЕМСВ.

Для характеристики донных отложений по всему водохранилищу были иопользованы данные общей удельной поверхности. Затопленные почвы ничем принципиально не отличаются от автоморфных аналогов. Общая удельная поверхности возрастает в следующем ряду горизонтов: А2 (х = 15,7 м2/г), А1А2 (х = 16,9 м2/г), А1 (х = 37,2 м2/г), В (х = 49,5 м2/г). Отсутствие изменений в гранулометрическом ооотаве этих почв отмечалось в ряде предыдущих работ.

Обвдя удельная поверхность донных отложений в среднем по водохранилищу растет от наиболее молодых жидких илов к отложениям твердых серых илов.

Значения удельной поверхности отложений в русловой чаоти водохранилища значительно превышают величины удельной поверхности илов, сформированных в пойме. Данное положение справедливо для всех разновидностей илов.

Гранулометрический состав почв, из которых происходит формирование донных отложений типичен для почв, развивающихся на моренных суглинках - небольшое количество илистой фракции

{5% - в элювиальных и 15% - в органо-аккумулятивных), до 40% крупной пыли и значительное содержание песчаных фракций. В гранулометрическом соотаве взвесей ила содержится примерно столько же, 10%.

При формировании донных отложений распределение гранулометрических чаотиц, характерное для почв, претерпевает некоторые изменения. Песчаные фракции откладываются на мелководных участках, где их содержание по сравнению о почвами возрастает. В составе отложений илов песчаные фракции практически отоутот-вуют. Содержание илистой фракции в отложениях илов, как правило, превышает овое содержание в почве (до 47%). Содержание фракций мелкой и средней пыли остается примерно на том же уровне, что и в почвах, и в составе отложений изменяется мало. Содержание фракции крупной пыли в отложениях закономерно изменяется по элементам рельефа дна, но в основном в сторону уменьшения при возрастании глубины.(Рис .1).

Таким образом, содержание фракций в гранулометрическом составе илов достаточно сильно варьирует в зависимости от условий осаждения. Изменения в гранулометрическом составе размываемых почв, связанные с прохождением почвообразовательных процеосов, значительно слабее (табл. I). В составе отложений максимальные дисперсии наблвдаютоя в содержании фракций крупной пыли и ила. В гранулометрическом составе почв отмечается низкая вариабельность в содержании всех фракций. Причем изменения в содержании илистой фракции, связанные с почвенными процессами, менее значительны, чем изменения в содержании песчаных фракций, являющиеся характеристикой почвообразующей породы. Это подчеркивает определяющее значение геологичеоких процеосов (отложение морен или донных илов водохранилища) на гранулометрический оостйв.

Рис. I Дифференциальные кривые распределения гранулометрических частиц по размерам по участкам водохранилища в полужидких илнх

•—■ - участок выклинивания подпора

по глубинам в полутвердых отложениях нижнего участка

Таблица I

Вариабельность в содержании фракций гранулометрического состава {%) акваземов Можайского водохранилища

Размеры фракций, мм

1-0,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 0,001

Затоплен- X 13,0 17,0 39,6 7,5 9,1 8,9

ные почвы 13,7 33,7 20,7 6,9 3,0 12,2

Отложе- X 3,6 8,5 32,8 8,6 13,7 25,0

ния 62,8 60,7 101,9 10,0 25,0 80,9

Представляется возможным провести аналогию между отложениями водохранилищ и покровными суглинками водно-ледникового происхождения и рассмотреть некоторые особенности, которые должны были возникнуть в покровных отложениях при данном способе образования. Так, из результатов гранулометрического анализа следует, что в содержании крупнопылеватой и илистой фракций, отложенных на разных глубинах, существуют значительные различия. Вероятно, эти же закономерности должны соблюдаться и в других отложениях, сформированных при осаждении взвешенных частиц.Однако покровные образования характеризуются однородным гранулометрическим составом, не меняющимся в зависимости от геоморфологии территории. Материал, из которого происходило формирование покровных суглинков, получался в результата перемывания морены и от вытаивания рассеянного в толще льда мелкозема. Т.е. первоначальным источником мелкозема покровных суглинков можно считать моренные отложения.

Результаты гранулометрического анализа показали, что при формировании донных отложений распределение гранулометрических частиц, характерное для почв, претерпевает некоторые изменения. Содержание фракции крупной пыли, резко доминирующей в составе покровных образований, при отложении водным путем не превышает

своего содержания в источнике взвешенного вещества.

В связи с этим возникает предположение о том, что источник мелкозема, из которого происходит формирование отложений, должен иметь в своем составе не меньшее количество фракции крупной пыли, чем ее содержится в образующихся отложениях. Материал морен не отвечает этим уоловиям, поэтому водно-ледниковая теория образования покровных отложений справедлива только в том случае, если мелкозем попадал в толщу ледника в результате аэрального привноса, так как основным агентом регионального эолового переноса является фракция крупной пыли.

Глава 5. ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АКВАЗЕМОВ.

В затопленных почвах наблвдаетоя падание содержания органического вещества по сравнению с его содержанием в аналогичных горизонтах незатопленных почв. Но соотношения в содержании органического вещества ыевду различными горизонтами и почвами сохраняются. В донных илах содержание органического вещеотва постепенно падает вниз по колонке отложений. Во всех горизонтах отложений русла содержание органического вещества превышает значения, характерные для илов пойм и террас (табл..2).

Значения рН водной вытяжки при затоплении почв достигают нейтрального интервала. Несмотря на общее увеличение величин рН в пределах профиля затопленных почв, различия между горизонтами сохраняются.

В затопленных дерново-подзолиотых почвах отмечаютоя минимальные значения суммы обменных катионов, которые, также как и в затопленных луговых почвах, изменяются в зависимости от горизонтов. В отложениях значения суммы поглощенных катионов выше, чем в затопленных почвах, причем максимальные значения харак-

Таблица 2

Химические свойства и удельная поверхность акваземов Красновидовского плеса

№ точки Положение в рельефе Горизонт с°г РН Сумма обменных катионов Мг-ЧШЮОг 5 м2/г Ре 0,1Н мг/ЮО г МП Н^04

2 русло жидкий ил полужидкий ил тзардый ил твердый 2 ил 3,88 3,79 3,76 3,53 7,70 7,10 7,42 7,15 21,80 46,92 37,71 36,06 26,11 68,56 101,64 127,40 404 997 1090 1927 78 74 89 164

3 низкая пойма жидкий ил полужидкий ил А1 АВ 2,23 2,05 1,55 .1,17 7,83 7,40 6,72 6,16 12,68 34,27 26,84 15,96 29,82 37,94 40,31 44,11 415 390 284 168 44 42 9 21

5 высокая пойма жидкий ил А1 А1В 2,25 1,67 1,33 7,45 7,08 6,98 17,00 24,49 21,27 17,57 41,46 43,43 152 280 232 27 13 16

6 терраса жидкий ил А1А2 А2 1,17 0,92 0,31 7,42 6,28 6,13 11,19 7,27 5,17 25,61 27,56 14,87 101 139 155 18 13 20

7 терраса жидкий ил А1А2 А2 1,68 0,81 0,42 7,45 6,95 6,25 12,80 11,11 6,19 26,94 38,55 20,17 81 161 128 13 8 12

терны для полужидких отложений.

Прямой овязи между величинами суммы поглощенных катионов и содержанием органического вещества, рН водной вытяжки или удельной поверхностью отложений - нет, так как профильное распределение содержания органического вещества и рН водной вытяжки характеризуется убывающим с глубиной трендом, а удельной поверхности - возрастающим. Изменения этих величин в колонке отложений происходят поотепенно и не могут влиять на резкое возрастание величин суммы поглощенных катионов в полужидких отложениях.

Можно предположить, что скачок суммы поглощенных катионов связан с влиянием вод водохранилища и что при отложении нового взвешенного вещества и уплотнения илов повышенные значения суммы обменных катионов перемещаются вверх и вновь соответствуют отложениям, способным взаимодействовать с водными массами.

Б составе силикатной фазы ила акваземов найдены следующие основные группы глиниотых минералов: каолинит, диоктаэдричео-кий иллит, лабильные силикаты групп вермикулита и монтморилони-та. Дифференциация и распределение глинистых минералов в затопленных почвах характерны для дерново-подзолистых почв. В илистой фракции из подзолистых горизонтов полностью исчезают лабильные силикаты и относительно накапливается каолинит. В составе илистых фракций донных отложений отмечаетоя присутствие лабильных силикатов, которое возрастает в твердых илах и в отложениях русла (табл. 3). Величины содержания лабильных силикатов в донных отложениях чаото превышают их содержание в почвах, что приводит к предположению о том, что в донных отложениях происходит накопление лабильных силикатов, вымываемых из почв водосбора.

Таблица 3

Минералогический состав илистых фракций донных отложений и затопленных почв

Содержание минералов. % Положение

точки Горизонт каолинит иллит лабильные силикаты в рельефе

полужидкий ил 40 56 4 .

45 твердый ил 42 27 31 пойма

& 45 13 47

полужидкий ил 53 33 14

4 полутвердый твердый ил 36 36 55 26 9 28 пойма низкая

твердый 2 ил 39 47 14

жидкий ил 39 45 16

83 А1 А1А2 62 64 33 46 5 0 терраоа

А2 64 46 0

В колонке донных отложений лабильные силикаты распределяются равномерно, нигде преимущественно не накапливаясь. Это под-твервдает вывод о том, что в полужидких отложениях резкое увеличение суммы обменных катионов связано о взаимодействием о водами водохранилища. Свойства донных отложений (большое содержание ила и лабильных силикатов) приводят к возможности существования больших величин емкости обмена, а состав воды, наиболее богатый в верхних горизонтах отложений, определяет абсолютные величины суммы обменных катионов.

Существование в данный момент в затопленных почвах водохранилища восстановительных условий приводит к увеличению доли за-

кионого железа. В настоящее время в затопленных почвах переход железа в закисное состояние менее интенсивен, чем в первые годы после создания водохранилища, что подтверждается постоянными величинами записного железа в затопленных почвах, не меняющимися значениями валового железа и невысокой концентрацией соединений железа в воде водохранилища.

В затопленных почвах, так же как и в автоморфных, отмечается падение содержания валового железа в элювиальных горизонтах. То есть дифференциация почвенного профиля, проходившая в автоморфных условиях, и сейчас являетоя для затопленных почв основным фактором, определяющим профильное распределение валового железа.

Содержание подвижных железа и марганца в затопленных почвах превышает их содержание в почвах незатопленных в несколько раз, сохраняя при этом закономерности внутрипрофильной дифференциации. Максимальные значения наблюдаются в органо-акку-мулятивных горизонтах, минимальные - в элювиальных.

В донных отложениях содержание подвижных железа и марганца выше, чем в затопленных почвах.

Минимальное количество железа и марганца содержится в верхних, самых молодых отложениях и постепенно возрастает вниз по колонке отложений.

По элементам рельефа дна подвижные железо и марганец распределяются также, как и опиоанные ранее элементы. В руоловых отложениях их больше, чем в пойменных, а в пойменных больше, чем в отложениях террас.

Наблвдавмое распределение железа и марганца, переходящих в 0,1 Н сернокислую вытяжку, свидетельствует об их аккумуляции в донных отложениях, а следовательно, об ограниченной подвижно-

сти. По всей вароятности, это связано со щелочной реакцией вод и отложений водохранилища и низкими значениями окислительно-восстановительного 'потенциала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате образования водохранилищ затопленные почвы претерпевают изменения, которые делают их отличными от наземных почв, перекрывающие их донные отложения характеризуются чертами, отличными от донных отложений озер. Таким образом, в результате антропогенного воздействия образуются не свойственные естественным условиям биокооные тела. В связи о тем, что они формируются и развиваются в одних условиях, представляется возможным рассматривать их в совокупности, как составные части образующихся акваземов.

Затопленные почвы в значительной степени сохраняют свойственный им, как представителям зональных почв, состав и строение. В их профиле сохраняется дифференциация по гранулометрическому и валовому ооставу, распределение гумуса, емкость ППК. В результата взаимодействия с водами водохранилища некоторые химические овойстаа затопленных почв претерпевают по оравнению с почвами берега значительные изменения. Однако величины изменения этих свойств определяет наследуемая дифференциация профиля. Минимальные значения таких свойств как сумма обменных оснований, насыщенность почв основаниями, содержание железа и марганца, вытесняемых 0,1 Н сернокиолой вытяжкой, соответствуют бывшим элювиальным горизонтам затопленных почв. Гранулометрический и валовый оостав мелкозема, минералогический оостав илистых фракций в результате взаимодействия с водами водохранилища не меняются. Эти овойства можно рассматривать как насле-

дуемые. Гранулометрический состав и состав илистых фракций определяют пределы изменения свойотв, меняющихся в результате взаимодействия с водой водохранилища.

Действительно, состав ШЖ зависит от содержания илиотой фракции и ее состава. В органо-аккумулятивных горизонтах затопленных почв содержание илиотой фракции выше, чем в элювиальных, и в ее составе присутствуют лабильные силикаты, что и определяет высокую величину суымы обменных оснований.

Для затопленных почв наследуемые факторы являютоя доминирующими при формировании их новых свойотв.

В процессе изучения свойств акваземов было выявлено, что свойотва донных отложений отличаются не только от свойотв образующих их почв берега, но и от свойств затопленных, т.е. находящихся в тех же условиях почв. В связи с этим можно предположить, что химичеокие свойотва отложений обусловлены в основном изменениями в их составе, произошедшими при переотложении.

В процесое отложения состав илов дифференцируется в зависимости от гидродинамичеокой активности, которая, в свою очередь, зависит от геоморфологии дна водохранилища.

По элементам рельефа дна донные отложения распределяются неравномерно и в результате этого происходит формирование профилей различной степени развитости. В нашем исследовании большее внимание уделялось полноразвитым профилям, так как они наименее динамичны и по этому критерию приближаются к почвам, поскольку одна из специфических черт почвообразования заключается в том, что "твердая фаза оказываетоя относительно неподвижной, и поэтому аддитивно накапливает в себе все остаточные результаты функционирования" (Таргульян, 1987).

Донныэ отложения отличаются большой динамичностью. Верхние, наименее плотные илы при повышении гидродинамической активности водохранилища могут размываться и переоткладываться, но так как в результате этих процессов горизонты кратковременной аккумуляции элементов способны к быстрому возобновлению, а горизонты длительной аккумуляции не нарушаются - особенности внутрипрофильной дифференциации донных отложений сохраняются.

Гранулометрический состав почв, из которых происходит формирование донных отложений типичен для почв, развивающихся на моренных суглинках - небольшое количество илистой фракции (5% - в элювиальных и 15$ - в органо-аккумулятивных), до 40% крупной пыли и значительное содержание песчаных фракций. В гранулометрическом составе взвеоей ила содержится примерно столько же (10%).

При формировании донных отложений распределение гранулометрических чаотиц, характерное для почв, претерпевает некоторые изменения. Основные изменения происходят в содержании фракций крупной пыли и ила. С увеличением глубины содержание илистой фракции раотет, а крупнопылеватой падает.

На современной, субаквальной стадии гранулометрический состав уже отложенных донных илов, так же как и почв, изменений не претерпевает.

По всей вероятности гранулометрический состав акваземов определяет возможные пределы изменения других свойств, причем нашими данными было показано, что основным критерием, влияющим на другие свойотва, является содержание илистой фракции, а не удельная поверхность мелкозема в целом.

Илы приобретают определяющий их дальнейшие свойства гранулометрический состав с различным содержанием илистой фракции и

лабильных силикатов в ее составе, в процессе отложения, а затопленные почвы в результате почвообразования, эти наследуемые от предвдущей стадии существования свойства определяют свойства,вновь приобретаемые при взаимодействии с водой водохранили-вд. Вода влияет на реакцию акваземов и на состав поглощающего комплекса, но пределы изменений этих свойств определяются свойствами наследуемши. Так, в затопленных почвах рН и еыкооть ППК значительно ниже, чем в донных отложениях. Таким образом, современные условия опоообны влиять на свойства акваземов только в определенных пределах, которые определяются составом, унаследованным от предыдущих стадий развития.

Содержание железа и марганца, извлекаемых 0,1 Н сернокислой вытяжкой, определяется, в первую очередь, наследуемыми факторами. Для почв это содержание способной к высвобовдению этих элементов илистой фракции. Для илов, кроме этого, существенное влияние оказывает осаждение гидроокиолов железа и марганца в ооставе взвешенных чаотиц. В профиле акваземов железо и марганец в результате резко восстановительных условий и щелочной реакции среды преимущественно аккумулируются в нижней части донных отложений, которая характеризуется максимальным возрастом, т.е. происходит формирование горизонтов с длительной аккумуляцией вещеотва.

Содержание кальция и магния определяется современным фактором - ооставом воды, а в качестве лимитирующего, наследуемого фактора выступает емкость ПИК, опять же являющаяся функцией гранулометрического состава. Максимальные величины содержания обменных катионов отмечаются в полужидких отложениях, где наследуемыми свойствами устанавливаются достаточно высокие пределы емкости обменного комплекса, а состав воды еще не обеднен в ре-

зультате реакций обмена с другими горизонтами. По мере перекрытия илов новыми отложениями исключительная емкость обмена смещается вверх и вновь соответствует отложениям, в первую очередь взаимодействующим о водой. Так как профиль акваземов дифференцируется при этом по сумме обменных катионов, то полужидкие отложения с максимальными величинами емкости ППК можно считать горизонтами временной аккумуляции элементов.

Таким образом, свойства, определяемые в первую очередь наследуемыми факторами, связаны с горизонтами длительной аккумуляции элементов, а свойотва, на которые активно влияют нынешние условия существования, определяют положение горизонтов кратковременной аккумуляции элементов.

В качестве современного фактора может выступать не только состав воды. Для распределения в профиле отложений органического вещества современным фактором является активность микроорганизмов.

В проводившихся ранее исследованиях затопленные почвы замыкали ряд подтопленных почв разной отапени гидроморфности, о различной интенсивностью прохождения глееобразовательных процессов. формирование глеевых почв происходит при застое влаги и присутствии анаэробной микрофлоры и органического вещества. Все эти условия существуют и в затопленных почвах. Выполняется даже сущность глеевого процесса - переход железа в закионую форму. Кроме этого, затопленные почвы приобретают такие свойства, характерные для глеевого процесса, как более высокие значения рН и насыщенность основаниями. Таким образом, создается впечатление, что затопленные почвы должны быть завершающим звеном при усилении гидроморфности в почвах о застойным режимом.

Однако по некоторым свойотвам затопленные почвы никак не

соответствуют представлениям о глеевых почвах. Например, в них оохраняетоя присущая отдельным горизонтам дерново-подзолистых почв структура - зернистая в органо-аккумулятивных горизонтах и чешуйчатая - в элювиальных. Кроме того в затопленных почвах отсутствует уплотнение маооы и изменение окраски в сторону голубоватых тонов, то есть морфологически оглеение в почвах не обнаруживается. Данные В.А.Серышева (1989) свидетельствуют о специфике процессов трансформации органического вещества и об отличии их от процессов заболачивания.

Таким образом, при постоянном и повсеместном присутствии воды в почвенном профиле и над ним меняется ее роль и влияние на свойотва почвы.

ВЫВОДЫ.

1. В результате образования водохранилища на обширных площадях его дна происходит формирование акваземов, состоящих из затопленных почв, перекрытых донными отложениями. Акваземы являются своеобразным оиокооным телом с характерной дифференциацией профиля, развивающегося по законам донного экзогенеза.

2. Затопленные почвы в значительной степени сохраняют свойственные им черты зональных почв и разделяются на горизонты, образовавшиеся в прежней, субаэральной стадии развития.

3. В почвах при затоплении происходит изменение состава обменных катионов, насыщенности почв основаниями, содержания подвижных форм железа и марганца о сохранением дифференциации этих изменений по профилю. Гранулометрический и валовый состав мелкозема, минералогический состав илистых фракций от взаимодействия с водами водохранилища не меняются.

4. Донные отложения отличаются большой динамичностью и разнообразием состава и мощности в зависимости от геоморфологии дна. В процесое развития донные отложения дифференцируются на горизонты.

5. В молодых переходных по плотности отложениях в результате взаимодействия с водой водохранилища происходит увеличение, по сравнению с другими горизонтами, суммы обменных катионов. В твердых отложениях происходит накопление подвижных соединений железа и марганца. Эти горизонты находятоя в нижней чаоти профиля и в его соотаве неподвижны.

6. Гранулометрический состав отложений и минералогический состав илистых фракций определяют пределы изменения свойотв акваземов, способных менятьоя при взаимодействии о водами водохранилища.

7. Акваземаы свойственны такие почвенные процессы, характерные для субаэральных почв, как гумусонакопление, переход железа и марганца в подвижные формы, но их количественные характеристики и дифференциация по профилю специфичны для акваземов.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

I. Дубровская Е.Ю. Профильное распределение суммы обменных катионов в донных отложениях Можайского водохранилища // Вестник МГУ, сер. почвоведения. В печати.