Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПОЧВЫ СУХОДОЛЬНЫХ ЛУГОВ ЛЕСНОЙ ЗОНЫ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ПОЧВЫ СУХОДОЛЬНЫХ ЛУГОВ ЛЕСНОЙ ЗОНЫ"

ЛОСКОВСЩШ : ГОСУД1РСТВШШЬЙ:УНИВ1йРШТВ1

®АКУЛЬТЕТ.1ЮгВОВЕДЕНИЯ;

; ва правах рукопмс*

ЯШШЕНДО &ава Юрьевна

а0ЧШ СК0Д0ДЫШХ'ЛЖ1В:ДШ1014 8QHU¿ Савадальноо1ь0б.01;03-потаоввдаш1в

диссер*ац)Р1ва оококанив ученой охвпван 1андида1а011О*омчеокихваук*

Москва - 1982

Рабо*а7вшолввва вагкафедре физика а налаороция почв; фа культе та Почвоведения Московского; государственного, университета им.М.В.Ломоносова. : -.—•'••".."•_•'.

Научный руководитель: доктор бвологичэоких наук -

; ,..■■■■■;■'■■■■ - : * ' старший научный сотрудник. '.';/' / : > . ■ _■'.,■.■'. '.-■ ■■■"■''■■ .• \ Карпачевскяй-Л;0;~;~о -г; :

Сфвгиияьвив-оапоивй*в:*доктор биолохтевских наук:; ;; • V":-- .: профессор Самойлова В.Ы.- .'-''."-'V.'

.'■;--.. ■ ./*. кандида г* сельскохозяйствен! наук у ' ■ Кашааоквй А.Д. . ."-"■■■ . X

Лдгпев;учрезде1Шег:^;НйУЧно-яоЬяадовамльсяий!1шогияу'тг ; i ■ почвоведения а агрохимии СО АН СССР ■

Зашита состоятся Vffi' ^У-еЛ^?^^ 1983 ipi в .15 -'

назааедаяяяопбаяаляэарованного совета:до почвоведейив в v\ МГГ ш.из.Лоыояооовв';не факультете.Ш^оведе1шя, ауд« М-г^ :

С двосертацнвй можао : ознакомиться в библиотеке фвкультв та i

ВриглвваемВевлрияятьучастйевобс^^ ва ееседаиял специализированного совета поиочвоввдениюв:; ШТ юШ.В.Лоыояосова,' Отаава на автореферат в' двух-экземплярах просом направлять bo адреоу: II7234, Москва» Ленинские горы, - ШУ,\ факульмг Почвоведения. • . ^"гг:':'.:'

. Автореферат разослан; * " -JtM&Z/lS ¿98£ г.

Учений секретарь совете -

' • доцеят] . v' ^ •

: .;':■*■ V-'■ . И.П.Бевьева'

ОБЩАЯ XA PAKTS HKTiM РАБОЩ

Актуальность теш. Суходольные луга представляй! собой постоявшей комповевт лесного лавдеагата. Широкое раопроо?ране няа суходольная. лугов, возможность использования их а качаствв аенних кормовых угодий в необходимость прогнозирования изменений, происходящих в- луговых биогеоценозах (ЕГЦ> в условиях различной ста дани вмешательства человека правели к необходимости изучения су-ходольиах дуто», . .

Проблема, связанная о изучением характере возмогших изменений б почва при вознвдновации луговых сообществ, путей эволюции почв суходольных лугов до сох пор является прелыетом научной дискуссии.

Первая точка зрения, выокагавеемая, в основном, геоботаниками, сводится х следующему! почвы луговик угодаЙ иеивбежно (яри отсутствии окультуривания) истощаются о точением временя в результате ежегодного отчуждения надземной масон о урожаем при сенокосной а пастбищном использовании лугов, которое является условием длительного существования луговых Б1Ц, а также в результате иммобилизации питательных веществ в процессе прогрессирующего накопления органического вещества на лугу.

Вторая точка зрения высказывается, в основной, рядом почвоведов, которые склонны считать, что в результате интенсивного развития под луговыми травами дернового процесса происходит улучшение питательного рездмв, структуры верхнего слоя почвы.

Сложность в установления генезиса я продолжительности существования иоаледуемых КЩ приводит к тому, что изменение свойств почв суходольшх лугов о сечением времени, направление его в скорость остаются практически не изученными. Поэтому установление времена существования луга, истории его возакквовения я использования приобретает особые интерес,

В связи с атим становится актуальной проблема изучения суходольных лугов в различных природных условиях, характер их изменения о течением временя. - -. „ '

Так®» образом, актуальность темы определяется владевшими моментами, свидетельствующими о необходимости дальнейшего изучения почв суходольных лугов: необходимость!) прогнозирования изменений луговых БЩ с течением времени, отсутствием единой точки

j •'.'•" •• * : - -í ' i •"..t^i^MíLl

зрения на характер преобразований, происходящих в почва при поселении луговых травянистых растений, малой степень» изученности характера и скорости эволюции почв суходольных лугов. Актуальность темы определяется ее теоретической значимость» (изучение направленности и скорости преобразований в почва) и практической данность» (возможность прогкозироваидя изменений свойств почва луговых БГЦ с течением времени).

Паль работы. Оценка воздействия луговых фитоценозов отдельная регионов лесной зоны СССР па почвы, изучение особенностей почвообразования не суходольных лугах в условиях их долговременного существования, установление аа правлевноств л скорости измене аил свойств почв с течением времёни под действием дуговых траэ.

Задача исследование. I. Изучение морфологии, физических в химических свойств почв суходольных лугов и для сравнения - почв прилегающих к ним лесных массивов. 2. Выяснение причин двойотвеа-вости s оценке влияния луговых фитоценозов на почвы, что мокет быть отражением противоречивого характера развития луговых ЕЛ], 3. Установление истории возникновения и использования изучаемых объектов для оценки роли происхождения луговых £П1 в эволюции почв и особенностей эволюции почв суходольных лугов в условиях. различной степени антропогенного воздействия. 4. Определение направленности и скорости изменения свойств почв суходольных лугов с течением времени. 5. Оценка изменения свойств почвы суходольного дуга на его границе о лесом. 7. Исследование зависимости ортятеанообрезования от типа БГЦ.

Научная новизна работы. Выделены два пути развития луговых БЩ в зависимости от истории их возникновения: непосредственно посла сведения леса или по пашне, заброшенной в залежь. Впервые на основе проотранствваао-временного изучения природных лугов показано изменение их почв в зависимости от атапа судаствовааня дугового ЕГО. На I этапе (40-50 лет/ вершей толще почв под дуговыми травами свойственны более высокие показатели, чем под лесом по содерканню i-унуса, обменных осяовааий, величине рН, с 100-150 годам существования суходольного луга а результате усиления процессов выноса, верхние горизонты почв луга а леса обладают очень сходными параметрами. В дальнейшем (к 250-300 годам) иабаидается обеднение лочв луговых ГО1, по сравнению с почвами леса, обыешшми основаниями, увеличение кислотности, дола фульво-

кислот в составе почвенного гумуса, показана различия и годэ эволюции яочв ЛуГСВИХ КГЦ разного продсхоздэнля, вая^лвйо зависало сть темпов изменения свойств почв суходольных лугов о течением временя от исходного состояния лота» к мам sett формирования луга.

Праати^ское значение. Изучение рялов разновозрастных лугов, паходяшстоя в различных природных условиях я отличающихся степенью антропогенного воздействия позволило выявить этапность в развитии лугов, характер изменения свойств яочв по мере старания лугов. Это дает возможность прогнозирования вероятных изменений почвенного компонента луговых БШ, находящихся в сельскохозяйственном использования, позволит определить время и место рационального использования лугов и предотвратить нежелательные иаме-пения компонентов лугового БШ.

Адробадая работа. Основные результаты проведанных исследований докладывались на 17 конференции молодых ученах tMI7, 1931), па IX симпозиуме "Биологические проблемы Севере" (Сынтнвкар,1981), на 71 Всесоюзном съезде почвоведов tТбилиси, 1931), ее конференция молодых ученых МГУ и социалистических стран "Развитое социализм и природопользоввале" (MET, 1981). Работа рассматривалась яа заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета Почвоведения ШТ £1981).

Фа^ич^скай материал бал совран автором В течение 19771980 гг во время роботы в составе Биогаоценологнческой экспедиции факультета Почвоведения.

Публикации. По тема диссертация опубликовано 5 печатав! работ " . папясаннюс самостоятельно и в соавторства.

Объем работы. Диссертация состоит из введения. 6 глав, ваюш-чения и выводов. Объем текота /25" машинописных страаяц. Текст дополнен 2рисунками, 53 таблицами, список латерягуры состоит из /^'названий.

Автор варакаот свое признательность доценту йиологического факультета Уральского государственного университета В.Г.Буркову, кандидату биологических наук Н.В.Копыловой ва совет и консультации, а также сотрудникам кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ за помощь и подяеркку.

СОДЗВШШБ РАБОТЫ

глава г. прсисха-х-угга. свойств./) ii зоалокше .пути эволицки

дууо^ж вщ

Суходольные луга (внепоЛмешше, раса олове мш а на возвышенных частях рельефа; получили широкое раснростравение в лесной зоне •

Суходольние луга считают вторичными образованиями, аозшшиь доми на месте других типов ЕЩ, главным образом, а результате деятельности человека, которая и в дальнейшем является решающим фактором в кеэйИ луговых НЦ (Еленевскгй, 1936; вчаатчп, 1932; Работяоа, 1974; Корчагина, 1926; Цавлова, 1980; Сукачев, 1916; Ануфриев, 1915; Успенская, 1925; Степанова, 1955; Пшеничников, I969J.

Длительное существование суходольных лугов возможно лишь дрл наличии антропогенного воздействия Iсенокошение, пастьба). Снятие подобного воздействия пр&аодиг к' зарасталив луга, главным образом, лесой 1Шешаков, 1Э4Х; Работнов, 1974; Дылис, 1978; Ззвялишин, 1939, Ir:SI; НиценкО, 1961; Матвеева, 1973; Christ, 1&7Э; I undpre» Hat, 1972), Анализ почв луговых БГЦ, влияние смени леса на на свойства почв бил лан в ряде известных работ IТюрин, 1335; Кауричев, 1968; Вильяыс, 1947,1949; Завади-ши, 1957; Короткое, 1960-1970; Андреева, 1958,1959; Бельчано-ва, I96IJ. Проведены исследования водно-воздушного я температурного рагиыов почв п зависимости от растительного покрова IСукачев, 1928; Висоикяй, 1950; Ярков, 1961; Федоров, 1965; .Алейникова, 1975; Peter , 1976; Л1свои-оп , Wltiiams, 1980; Мим ei ае. , , Uh£ igr?7; вШ, Oertty, 1981;

Roper son, iS7?K Предполагаются следующие пути езолщии оочв под лугошми правами: подзолистая почва -дерново-подзолистая- дерновая - Оолотяея (Вильяме, 1949;;

дорново-по дэолдо та л — дерн о во-лодзсля ста я оглееняал- дер-

иово-глееаая-нврагвойно-главная (Андреева, 1958;.

Глава Ц. OFbEKHj И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

I. jtpa^p характеристика, районов исследования

Исследованиями были охвачена дзрново-слабо- а среднеподзолистые почва Писарского государственного заповедника (Свердловская область) на Э.Ш5БИЛ габбро-диоритов п делввсалышх гли-

нистих отложениях; дерн об в о антроцогеш-ше. дерново-слабо- и среднеподзолистые почий на лантощшх глинах Ляслнс.чого учабло-огштлого лесхоза Шениагрйдскал область); дерновае антропогенное и дерйовоолаоо- я среднейодзолистыв почвы гш морешшх суглинках Малкнскогс лесничества (Московская область),

2. Методы исследование

Оценка воздействия луговнх фитоценозов на почву проводилась на основе сравнительной характеристика почв разновозрастных луговых и лесшх ЕГО, находящихся в идентичных условиях рельефа местности.

Длительность существования луговых НИ, история ях возникновения устанавливались на основе материалов лесоустройства исследуемых территорий, в Висимсксм заповеднике раоота проводилась на лугах, "возраст" которых насчитывает от 50 до 300 лет, возникших в результате выжигания и раскорчевки коренного пихго-елового леса.

За исключением 50-летнеИ елани (местное название лугов), окруженной коренным лесом, территория более старых лугов округеаа массивами условно-доренння лесов, соответствующих им по возрасту.

¡Ja территория Лисиаского лесничества исследования проводились на 40- я 140-летних лугах, из которых дашь луг 14 участка возник непосредственно после леса и, кроме сенокошения! не испиты вал вмешательства человека, остальные луга в прилегающие к шш леснне массивы ранее подвергались оку ль гурдванию.

Участки Малинского лесничества, на которых проводилось исследование, представлены лесными и луговыми биогеоценозами oí 40 до 200 лет, возникшим» со зале&в.

Разрезы эакладыввлись с 5-кратной вовторностьв, на территории луга а прилегающего к нему леса. Во всех залоеешщх разрезах были сделаны морфологические описания и отобраны образцы до генетическим горизонтам. На участке 41 Калинского стационара была заложена траншея длиной 21 м, захватывающая территории дута я леса. Зарисовка морфология производилась пантографом (Дмитриев, 197?), отбор образцов производился вертикальными рядами опробования с учетом генетических горизонтов, расстояние между дианяш опробования - 20 см.

Всего проанализировано около 1100 образцов. Определяли плот-

ность D04üü и ее гсардоА фаза, механический состав» валовой состав, соде рааш»е гумуса но Тюрину, грулаовой состав гумуса но Кононовой и Бельчлкопой, содержание обменных катионов С Са , ñg, Ñt ,Н J, pli годной выгяаки. содергаиие Л? и ñn в 1 н сернокислой ватякке. Во всех разрезах определяли количество и размеры ортвтейвов ^¿айдельман, 1975) в гор.£2 (А2В, ДБ), их состав. На площадках около разрезов производился учет фатомассы. Ери сравнения свойств почв в лесу и на лугу применялся критерий Сгьвдента для оценки достоверности различии мезсду средними вели-члвами.

Глава ш. сгдрнитрлыад ^ рлцрр^ртщ .рочв луговых и рсщ РЩ

I, Морфологические свойства

¿ процессе работ» били исследовали луга, I - возникшие непосредственно после сведения леса и в дальнейшем на испнтывашши существенного антропогенного воздействия, кроме сенокошения, являющегося условием их длительного существования л 2 - возникшие ш рвнае окультуриваемых территориях, по залежи и в последующем развития испатывашие в большей или меньшей степени ангроаоген-вое вмешательство,

В нервом случае, примером которого являются разновозрастные елани Едсамского заповедника, сопоставление морфологии почв близлежащих дуговых и лесных £Щ свидетельствует о сходстве s отроении их профилей вне зависимости от местоположения я возрао-та. Единственное отличие - образование дернового i Ад) горизонта не дугу, граница которого о вякелекашш горизонтом ¿I с течением времени становится все более резкой.

Почгы луговых и лесных БГЦ, в целом, характеризуется близкими «опшостяаа одноименннх гораэсятов, однако мощность гумусо-аккумуллтивного горизонта на дугу (AstAI) в большинстве случаев выше чем под лаем*.

Использование исследуемых территорий Московской и Ленинград- -скол областей в сельском хозяйстве наложило существенный отпечаток на свойства почв. В почвах суходольных лугов, возникших аа ранее окультуриваемых землях сравнительно недавно 1до 100 лет) отсутствует отчетливые.признаки ододзоленности, характерные Для почв естественных БГЦ этих районов, почвы лугов обладаю» более растянутым гумусовым горизонтом. Более старые луга, образо-

вавтиеся также по залежи, уже не несут в отроении своего профиля существенных отличий (помимо дернового горизонта) от почвы соседнего лесе. Почвы луговых я лесных ЕГО не имеют существенных различий также в тем случав, когда луг и лес возникли на окультуренной участке около 40-50 лет назад» Более продолжительное существование БЩ (80-30 лет) проводит к появлении морфологических признаков оподзолеяности в почвах под лесом, под лугом эти признаки отсутствует.

2. Химические сво^отва по^д

Сыена леса на луг отражается, главным образом, на наиболее лабильных характеристиках иочвя. Валовой же состав почв близлежащих луговых и лесных ЕШ очень сходен, однако под лесом макси-мальвой стенанья вышелоченности обладает горизонт ¿1, под луговыми травянистыми растениями (главным образом лугов, находящихся в естественных условиях, т.а, кроме сенокошения не испытаван)-щх антрологеиного воздействия) - горизонт А2. почвам суходольных лугов, предварительно окультуренных, как правило, свойстве»-но более равномерное распределение окислов по профиля.

Анализ содержания и состава органического вещества исследуемых почв показал, что дод дуговыми растениями наблюдается интенсивное накопление органического вещества, ограничиваязю воя, главным образом, дерновым горизонтом, достоверно (с Р«0,95^ превышающее содаржавив гумуса в гумусо-аккумулятиэном горизонте лесной почвы. В тех случаях, когда луг сформировался на окультуренной почве и возраст его (а наших исследованиях) из превышает 140-150 лет. в дернине не наблюдается столь резкого накопления гумуса. Сопоставление гумуснроваявости горизонтов АХ почв дуговых и прилегающих к ним лесных ЕГО свидетельствует об отсутствии между ялая существенных отличив. Ншелзвэтиа горизонты почв суходольных лугов и лесов такие значимо из различаются по содержания гумуса. Почвам практически всех исследуемых луговых и лесных ЕГО свойственны величина соотношения Сгк/Сфк меньше I. При сопоставлении почв суходольных лугов (независимо от иотории их возникновения} с почвами соответствующих им лесов обнаруживается более высокие величин Сгд/ОЗж в верхних горизонтах почв под дуговыми ценозами, существующими 1Ои-150 лет. Гумус более старых лугов отличается меньией долей участия гуминовых кислот по сравнен;!» с величинами, свойственники почве леса.

Почвам луговых в лесных БГЦ районов исследования характерно обеднение верхней голии почвы обменными основаниями по сравнению о нижележащими горизонтами. Даже на тех участках, где в почве отсутствовали морфологические признаки оподзоленяости, профиль распределения обменных оснований свидетельствует о наличии алшиировавяя, хотя в наблюдается более равномерное изменение содержания катионов по профилю.

Луговые растения способствуют интенсивному накоплению в почве обменных оснований, снижению кислотности и содержания обменных ^¿и Й . Однако в естественных условиях лишь дерновый горизонт существенно отличается по этим параметрам от верхнего минерального горизонта почвы леса. Нижележащие горизонты почв дуговых и лесных ЕГО характеризуются очень сходами величинами. В почвах же наиболее старых лугов (более 200 лет) возможны и более высокие показатели степени выноса обменных оснований из горизонтов А1, 12, чем из толщи одноименных горизонтов почв леса*

Бела же территории, занятая в настоящее время лугом и соседним с ним лесом ренее окультуривалась, то почвы под луговыми растениями могут в течение длительного временя (до 100140 лат) сохранять существенные отличия от почв прилегающего леса вплоть ДО глубины 40-50 см, характеризуясь более высокими показателями содержания обманных Сс я невысокой долей участия й€ и И а составе ППК, менее кислой реакцией среды.

3. Физические свойства дочв

Но механическому составу почвы исследуемых участков относятся главным образом к средним и тяжелым суглинкам (Малинекий ста-циовар>, к тяжелым суглинкам а легким глинам (Вйсимскей заповедник), тяжелым суглинкам, легким и средним глинам (гор.М) (ЛисияскиД леохоэ).

Механический состав яочв объектов исследования демонстрирует наличие текстурной дифференциации в них вне зависимости от местоположения, типа растительного сообщества и истории давнего участка. Почвам дуговых и лесных НИ свойственно обеднение верхней толщи почвы гонкими фракциями и утяжеление механического состава в нижележащих горизонтах.

Поселение лугов ах растений сказывается на изменении плотности почвы ее порозности в верхней части почвы, в

меньшей степени это отракзеюя на изменении плотности тве„ .ой фазь лочвы, Наиболее низкие (0,ЗВ-0,40 г/см3) величина присуща дерновому -горизонту, чю существенно отязчазт его как от níaележащего горизонте, так и от верхнего минерального горизонта почва соседнего леса« Самые низкие величина плотности дернового горизонта нриурочаны к старан, необрабатываемым лугам о резко отделяющейся дерниной (елани Вискмского заповедника}. Наиболее низкие величины плотности твердой фаза почва td 1 ) также свойственны верхнему горизонту почв луговых БГЦ в результате интенсивного накопления в ней органического взщества. Вниз по профилю идет увеличение плотности почва (особенно резко - ори вереходе к гор.А2) и ее твердой £азн, снижается обцая порозкость I Ре ), однако глубае 25-30 см величина А остается, как правило, неизменной. Сопоставление почв лугових и лесннх БГЦ свидетельствует о возможности уплотнения горизонтов AI, Á2 под луговыми растениями, особенно заметное на лугах Лисшюкого лесхоза.

¿адерданаа почвы в результате Еизнедеятельноста дуговых трав лриводпг к существенному сшиенко водопроницаемо ста почв луговых участков о поверхности. Величина водопроницаемости сильно варьирует в пределах одного участка (до 300-40Q¿), однако в большинстве случаев водопроницаемость на лугу значительно (в 5-в раз и более) ниже, чем под пологом леса. По-видимому, это может способствовать застою влаги на лугу я периода обильного увлажнения (при отсутствии уклона местности, способствующего поверхностному стоку).

Глава 17. ХАРАКТЕРИСТИКА ОРШЛШЮВ И СОДЕРЖАНИЕ Г«Я/1» В ПОЧВАХ ЛУГСВДК и шащ ЕГЦ

Исследованиями Зейдельмане, 1974,1975; &£ите , 1968; Ph i tdppe el oí. ; 1972 и др. установлена тесная связь между почвенник гидроморфизмом и оргштейнообрезованием. Помимо количества новообразований, от уоловий увлажненности зависят и ах размеры и химизм, Смена леса на луг приводит к снижение водопот-ребления, что может отразиться на увлажнейном'и почв. Кроме того, почвам луговых БГЦ свойственен и более ноитрастннй рвяиы влажности и температуры. Поэтому, видимо, следует окидать накопление ортштейнов в почвах суходольннх лугов по сравнению о почвами лесе. Анализ количества ортштейнов в исследуемых почвах показал, что в естественшх условиях в почвах под луговыми рае теня-

яш в большинстве случаев содержание конкреций ваш, чем в почвах соседних леоов, В почвах окультуренных ландшафтов содержание оргштейнов значительно Ниже и часто одинаково под лугом а лесом. Однако в в этих уоловиях возможно более интенсивное ортштейнообрнаование под луговыми травами ( табл.1).

Распре деле ива ортотейнов по фракциям свидетельствует о том, что максимальное ях оодервание приходится на фракции размером 1-2 им. В минимальном количестве представлено коикрешш от Б до 10 ш в диаметре. Ортштейны крупнее 10 мы на встречались в нсследуемих почвах. Для лочв естественных ценозов прослеживается тенденция некоторого укрупнения новообразований аоча суходольных лугов до сравнении с ортштейнаыи лесных.почв. Dos травянистыми сообществами значительную дол» составляют ортштеиш крупнее 3 мм (10-13?, на 250-летаем лугу Виоимокого заповедника - до 4Q2).' Наиболее крупные ортштейна в ряду исследуемых почв (5-10 мм) с большей вероятностью также встречаются в подзолистом горизонте почв луговых £Ш.

В почвах se ранее окультуриваемых лугов распределение орт~ втейнов по фракциям очень близко под лугом и лесом, т.е. о ра&-яой долей вероятности в почве луга может оказаться большее количество крупных оргштейнов, чем в почве леса, д наоборот.

' Таким образом« количество и морфология оргштейнов свидетельствуют о том, что для юс формирования под дуговыми растениями, в особенности в естественных условиях, создаются более благоприятные условия, чем под лесом, ¿ели предполояить, что одним из таких условий является повышенная степень увлажненности луговых территорий, то в такс« случае следует ожидать в луговых новообразованиях накопления Fe и саааеяие содержания Ain (растворимых в I н ) вследствие большей миграционной

способности. Л1 и. Однако исследования химического состава орт-штейнов свидетельствует о том, что в большинстве случаев содержание кислоторастворимого Fe в ортштейнах луговых участков нлжа, чем лесных. Содержание Лп не столь закономерно изменяется при переходе от леса к дугу в составе ортштейнов, и различия в его содержании между новообразованиями луговых и лесных БШ может иметь разные знаки. Различия в содеркаыии кислотереетворимых Ft a* Ain во вмещающих ортитеЯяа горизонтах пол лугом и лесом не обнаруживает таких же закономерностей, что и их содержание s самих ортштейвах,

Таблица I

Содержание ортштейнов в почвах дуговах и лесных ЕЩ

Содержание Т Франции,' ко, в % от общего содержания оотштейнов,; ортшуейяод

УШ г .1-22-3 Г

Возраст

луга,

(участок)

почвн |. i .7 ? .

луг лес |дуг лес

луг лас ¡луг лес

3-Б

ЬИ-

луг лео

|00у120 лет 130-200 лет 145) 3.7 2,7 Свердловская область 65,8 80.6 24,9 17,2 9.Х 2.2 0,2 0

7,0 1,4 55,9 74,4 30,8 24,4 12,6 1,2 0.7 0

^20^250 лет 7.9 4,3 29,6 60,6 28.2 27,1 31,0 И.4 11,2 0,9

280-300 Лёт (12) 2,1 8,2 86,8 59,4 9,3 27.0 3,9 13,2 0 0.4

Ленинградская область

ПгТ 1.7 1.1 73,3 67,6 21,2 19,4 5,5 12,7 0 0,3

Й&Г 3,5 7,0 59,3 60,6 30,3 23,5 9.0 10,1 0.9 0,0

8&Г 3,7 3,0 65,7 66,1 27,3 2в,4 7.0 5,е 0,0 0,0

140 лет (14) 12,4 5,7 . 53,4 69,4 33,2 25,1 9,1 5.5 0,3 0,0

40 лет (42) 0,4 1,4 Московская область 86,9 72,4 10,7 21,0 2,4 6,6 0 0

80 лет (41) 1.5 0.6 65,6 79,1 21,1 19,2 £2,2 1.7 1.Х 0

около ?00Гт 61,6 0,9 с0,5 д1.2 69,9 53.3 30,4 77,0 21,9 20,8 79,7 17,3 8,5 15,8 2.2 3,0 0 0,5 0 0

х - б - березовый лес, с - сосновый лес, д - дубовый лес.

Несмотря на снижение кощен грации Ге в новообразованиях большинства суходольна* лугов, количество конкреционного Fe в почвах луговых ЕЩ чаото значительно выше, чем в почве леоа. Для ñn наблюдается лримеряо га же закономерность. Изучение распределения растворимого в IbHkS^í Fe со профилю nota показдва-ег, что в случае анализа всеЯ масса горизонта, включая и орт-юте йян, максимум кисло тора створим ого Fe. приходится, как правило ва горизонт А2 (верхнюю часть гор. А2В). Веля же из общего холхцаотва раотворкиогоÑ- вычесть кояярещмшноа Fe , то кривая распределения получается более оглаженной. Максимальное же содержание ñn, растворимого в laMtSfy отмечается в поверхностных горизонтах почв дуговых в лесных БЩ» вниз по профилю количество его резко убывает.

Глава 7. МИЕКЕНКЗ СВОДИВ ПОЧВЫ ПРИ ПЕРЕСОЛЕ ОТ ЛУГА К ДЕСУ

В Ьйяинеком лесничестве, ва участке 4I, где почва суходольного дуга существенно отличалась по своим свойствам от аочвв прилегающего соснового леса, была залоаена траншея длиной 21м, пересекающая границу луга в леса (нулевая точка отсчета находится па террдтораи луга, в 10,5 к от его границы с лесом). На территории этого участка исследуемые луг и лес существуют около 80-90 дет. Ранее эта площадь была занята крестьянскими наделами.

По морфологическим, химическим свойствам почва существенно изменяется до длине траншеи. Почве суходольного луга свойственен мощный гумусовый горизонт (до 55 см), под которым залегает горизонт В, оглееиный в нижней части* rio мере движения к лесу ва границе горизонтов AI CAI1) и В появляются отдельные морфо-ны гор.А2В; не доходя до граница луга в леса 2,5-3,0 м, присутствие гор.А2В становится постоянным. £ю мере приближения к лесу гумусовый горизонт еостепенно теряет свою модность и одновременно оподзолжгавтся в нижней части (на расстоянии 9-9,5 м от нулевой точки отсчета появляется гор.Д1Л2 ва глубине 19-20 cuj. СвоЕотвашшй почвам дуговых БЩ дерновый горизонт существует и за пределами граница луга и ласа, исчезая лвшь у первых стволов деревьев*

Химические свойства почвы не остаются неизмененными ори' переходе от луга к лесу, хорошо согласуясь о данными морфологических исследований. Дуговой частя грешней свойственно более

равномерное, по сравнению о лесом* распределение вецвотва па профили, более растянута гумусовый профиль. На лугу шблщэ-вгсв и большее поотояяство велачан определяемых химических параметров верхних горизонтов в пространстве (кроме ). По мере движения в лесу я углубления в него уменьшается мощность почвы, обогащенной гумусом, верхняя толща почвы обедняется обменными. основаниями, подав сляетоя (ва лугу реакция среди по всему профилю - нейтральная). в зове, непосредственно прилегавшей к стволу дерева (.сосна 80-90 лет) гумуоо-аккумулятившй горизонт обладает минимальной, в пределах траншея, мощностью, горизонту ке А1А2 в этой области характерна максимальная мощность, В этих же образцах отмечена я наименьшие величины содержание обманного Са, гумуса.

Граница между лутоы а лесом, выявляемая по надземному покрову, не имеет четких очертаний в толща почвы, однако анализ траншей, заложенный из луга в лес, свидетельствует о воэможаоо-ти существенного влияния леса на почву близлежащего луга* поскольку признаки, свойственные почве лесного массива, проявляется и на лугу, уже на учаоткаж, примыкающих к границе леса» По-видимому, чем меньше площвкь луга, тем существеннее влияние, оказываемое на пего близлежащим лесом и, следовательно, тем труднее выявить черты; характерные почве данного лугового БЩ и приобретенные в результате воздействия на нее дуговых тров.

Глава 71* ИЗДКСТИЕ ЦОЧВ ЛУГОВЫХ РГЦ С. ТБЧЩИЕЦ ВРЕМЕНЯ

Изучение луговых биогеоценозов выявило некоторые закономерности изменения свойств дочв суходольных лугов в условиях их долговременного существования.

Сопоставление разновозрастных луговых БЩ между собой, а также установление.различий, существующих между почвами луговых и лесных ЕГЦ дало возможность проследить эволюцию почв под луговыми растениями, оценить скорость изменения почвенных параметров. Эволюция почв суходольных лугов различается в зависимости от того, сформировался ли луг непосредственно по вырубке или зе по заброшенной в залежь пашне. Примером еволщия первого тепа служат яочва Среднего Урала* второго пугя - почвы лугов Московской а Ленинградской областей.

i. Эволщщ; ро^в суходольных лугов Среднего уоа^д

Изменения свойств почв исследовались на пяти разковозраст-

ннх лугах, образовавшихся в результате раскорчевки я внжигания леса в одинаково вспользуемнх (в качестве сенокосов). Ва протяжении своего развития луг проходи несколько этапов, рззличаю-щкхся но направленности и скорости изменения почвенных параметров (ряс.1). На начальном этапе происходит интенсивное накопление гумуса, возрастает величина Сп^Сфк, почва обогащается обменными основаниями, снимется доля M и Я а составе ЛПК.

Различным свойствам почв свойственны различные темпа и вад-равленностБ изменений со мере старения лугов. Так, до I80-200 лет на лугу наблюдается накопления гумуса, главном образсм, в деряи-ве (в гор.AI, А2 количество гумуса олабо изменяется о течением времени, оставаясь близким к содержашш гумуса в почве леса), затем по мере старения лугов содержание гумуса остается практически неизменным. Старение луга отражается на групповом составе гумуса, доля фульвокиолот которого в гумусовом горизонте увеличивается с течением времени. К 200-250 годам групповой состав гумуса да лугу и в лесу очень сходен несмотря на различия в растительно« покрове. Более продолжительное существование луга сопровождается дальнейшим снижением величина Сгк/Сфк. С течением времени почва под луговым фитоценозом обедняется обменными основаниями, содержание которых в почвах 100-120-летних луга я леса очень близки ыегщу собой. Й дальнейшем возможно усиленна вндоса обмешшх оснований яз. верхней толща лочвы, в результате почвы под луговыми травами с течением времени становятся менее насыщенными Са я , чем почвы прилегающих лесных массивов. Одновременно увеличивается количество обменных At и H в почвах суходольных лугов до мере их старения. Наиболее'силышм изменениям fia boom протяжении развития луга подвергается верхняя часть почвенного профиле, в особенности - самый верхний слой почвы -образующаяся на лугах дернина. В дерновом горизонте наблюдаются наиболее высокие амплххуда изменений свойств почв, происходящих под воздействием луговых трав. В нижележащих гор.А1,Л2,оап менее значительны;

2. ?волтояя цочв суходольных лугов Московской и ¿fonянрекой областей

Территориям Московской и Ленинградской областей свойственно существенное вмешательство человека в жизнь биогеоценозов. Исследуемые луговые я ласнае ПШ» как правило, появились ва ранее распахиваемых площадях, Изучение история использования

Ые-Шг "ал"1

1000

-100+200 100

0 f!

-100 i i

IOOS

-I___ .__¡—...■■.■.r^..

+200 100

I

-100-j +200' 100 0

-ZOO-

ioo^ 150^ ^ j^v^'* трог.

' —"Время существования луга, годи

— a

IB о

inc.I. Изменение свойств почв суходольных дуто течением времени (Свердловская область)

8 ° - Сгд/Qi«; в - содержание обменных

тах^ I^V I МГ« &Г* *

МЛ : гая^почвы^леса^9 шр0метрй ***

участков предполагает выявление роли исходного состояния почвы к моменту образованна луге в его дальнейшем развитии. В частности, в Ленинградской области для.исследования была взята группа одасвозрастных лугов, образовавшихся на участках, интенсивность обработай которых {до появления луга) убывает в ряду от 204 к 14 участку.

На лугах старше 40-50 лет наблюдается накопление гумуса в верянеа толше почвы и снижение величины соотношения Сгк/Сфк,содержания обменных оснований, увеличивается доля обменных АС а ^ (рис.2) почвенные параметры, характерные верхним горизонтам Ьочв суходольных лугов, с течением времени стремятся к величинам, свойственным почвам леса, и скорость этих изменений усиливается в указанном ряду (от 204 к 14 участку).

Практически неизменными остаются характеристики верхних горизонтов почв суходольных лугов, возникших на хорошо окультуренных участках, призером которох является 204 участок. В почве 340-летнего луга этого участка оказываются стабильней содержание обменных катионов, входящих в состав почаешшго поглощающего комплекса, содержание гумуса, соотношение Гумилевых и фульао-алело? в составе почвенного гумуса.

Почвам суходольных лугов Московской области, также образовавшихся на ранее распахиваемых территориях свойственны более высокие амплитуды изменения свойств почв с течением времени, чем это имело место в почвах Ленинградской области, Наблкщвется та же тенденция некоторого замедления скорости преобразований в почвах тех участков, где луг возник на окультуренной лочзе, когда почва 80-летнего суходольного луга существенно отличается от почва прилегающего леса по своим свойствам, обладая болеа высоким содержанием гумуса, обменных катионов, незначительной кислотностью, Длительное использование лугов приводит к проявлению и усилению процессов выноса,в результате почва 200-летних луговых и леешх КГЦ характеризуются очень сходными параметрами (рио.ЗК Величина рН незначительно изменяется при поселении луговах трав, и в дальнейшем развитии лугов не претерпевает существенных изменений. Небольшой амплитудой отмечается изменение плотности почвы, хотя и наблюдается отчетливое снижение величины с/г дерновог горизонта на лугу по сравнению с rop.il почвы леса, плотность да гор.А! нв дугу становится выше, чем ¿у гумусо-аккумудятяпного го-, ризонта почвы леса.

Рис.1. Измевениэ свойств почв суходольних лугов с течением времени (Леншиградская область)

а - содержание гумуса; б - Сгк/О^.к; в - содержание обменных Со : г - содержание обменных. АС * И

г.-.е - с пеннее значение параметра для почвы луга, ¡¿л - для почвы леса.

•«■200 100-1 о

-100 +200 ioo4 о

-100

+2001 100

о

-100

+1000

- 100'

50 ipo isp

2(¡0

Время существования луга, годы

-I - - - 2 -----3

Рйо.З. Изменение свойств почв суходольных лугов с течением времэна (.Московская область)

а - содержание гумуса; б - Сгя/Офк; в - содержание обменных с a * MS ; г - содержанке о (Змеиных д(«н в горизонтах: I - • Ад, 2 - Al, 3 - А2 U2B)

Me - среднее значение параметра для почва луга, мл - для почвн леса.

Наблюдаемое на сухо дояьпта лугах обогащенлэ почни, а 1 цоследущем - уедленеэ эляелалышх прогюссов свидетельствует о невозможности травянистых цеаоэов слуянть существенным барьером, на пути развития характерного для зоны элювиального процесса.

аДШНКНИВ

Суходольные луга представляют собой вторичные образования, характерные ддя лесаой зоны, возникающие, как правило, на месте леса в результате его сведения. Длительность существования суходольных лугов определяется временем использования их в качестве сенокосов, пастбищ. Отсутствие антропогенного воздействия приводит к зараотанию луга лесом. Б северных районах часто на смену лугу приходит болото. Изучение воздействия дуговых трав на почву неаоэмокяо без учета одного из мощных факторов: обеднения почв на лугу - ежегодного отчуждения органичеокой я минеральной массы с урожаем, . * " -*

ЗДева лесе на луг находит свое отразепие в почве, в основном, да наиболее мобильных ее свойствах. Характер распределения по профилю почв валовых форм элементов, механических элементов очень сходен под лугом и лесом.

Посалевиз трав приводит к образованию дернового горизонта, не свойственного лесным почвам, В остальном почвы послелесшх луговых и лесных ЕП1 обладает очеяь входной морфологией, близкими мощностями одноименных горизонтов, 1

Изучение луговых БГЦ выявило существенные различия з свойствах почв суходольных лугов, ходе их 9волшии, в зависимости от происхождения луга: непосредственно посла сведения яэоа или по належи. Почвы суходольных луговых и лесных биогеоценозов могут различаться на типовом уровае, если луг и лев, сформировавшиеоя по задела, существуют на данном участке в течеаие 80-100 яэт, т.к. в почве под лесом раньше, чем под луговыми травами, появляются морфологические признаки онодзоленноети, в также в том случае, когда почва лесе, в отличие о* луга, не была ренее окультурена.

При смене леса на луг происходит изменение ректоа влажаоо-ти и температуры в сторону уоиленвя их коитраотяоети. Воаможао также, что почва под луговым фитоценозом свойственна большая переувлажненном ь в отдельные сезоны, чем почве соседнего лава, способствующая накоплению ортютейнов не лугах в большем количеот-

es, Распределение новообразований по фракциям свидетельствует об укрупнении ортетейнов на лугах. В почвах окультуренних участись содйряание ортштейнов яояиаеяо и распределение новообразований по фракциям указывает па отсутствие отчетливой тенденции увеличения размеров конлрецпй на лугах.

На протяжная развития луга почвенные параметры не остаются неизменными и в процессе жизни луг проходит несколько этапов, наиболее ярко выраженных на образовавшихся непосредственно после сведения леса,лугах. На начальном этапе после поселения луговых трав в почве происходит интенсивное накопление гумуса, а в его составе - руминовых кислот, увеличения содержания обменных основалий, снижается количество обменных Ми И . К 40-50 годам почва под луговым ценозом существенно отличается от почвы прилегающего леса по своим аналитически» параметрам, долговременное существование луга ведет к обеднении почвы обменными катионами, y¿единению кислотности, снижению величины Сгк/Сфк. По своим свойствам почва луга к 100-150 годам его существования приобретает свойственнее лесу величины. В результате обособления дернины, все более резкого по мере старения лугов, значительно снижается водопроницаемость на лугу (с поверхности). Последу шее развитие луга приводит к дальнейшему усилению выноса обменных катионов и накоплению в составе ЩШ 01 л И . В результате верхняя толща почвы дуга оказывается обедненной обменными Со и Mi в большей степени, чем почва ласа. Дерновому горизонту также свойственно постепенное сближение по своим параметрам с верхним горизонтом почвы леса. Наиболее старым лугам свойственна и более низкая величина Сгд/Сфк. Содержание гумусе, увеличивающееся в верхнем горизонте почвы по мере старения луга, после достижения им 180-200 лет остается примерно на одном уровне.

Наиболее высокие скорости изменения почвенных параметров отмечается на первом этапе существование луга (.до 40-50 лет), в дальнейшем темпы значительно замедлится. Максимальные амплитуды изменений почвенных параметров с течением времени характерна для верхних &-I0 см почвы, с глубиной они, как правило, зна -чительно ниже. На всем протяжении развития исследуемых лугов с наибольшей скоростью идет изменение содержания катионов, входя--«их в почвенный поглощающий комплекс iCa , , ДС, Н ). Величина рН, весьма отзывчивый на изменение окружающих условий па-

- SI -

ршетр, сущеотвепно на меняется яр» смене леса на луг и в процессе дальнейшего развития лугового БГЦ.

Почвы суходолышх лугов, образующиеся ло залеяя, могут существенно отличаться от почв прилегающих лесных массивов отсутствием морфологических признаков оподзоленности, более равномерным распределением вещества по профилю, обога [ценностью верхней толщи почвы элементами минерального питания растений. Однако и в этих условиях в почвах под дуговнми правами наблюдается усиление элювиальных процессов, почва луга по мере его старения приобретает показатели, характерна в почвам лесных ЕГО.

Однако скорость процесса обеднения почвы существенно зависит от походного состояния почвы я моменту поселения луга а от его алощади. Лес оказывает существенное воздействие на территорию прилегающего луга, способствуя усилению элювиальных процессов в почве вблизи границы луга и леса. Чем меньше площадь луга, тем сильнее влияние леса. Скорость обеднения почвн no мере старения луга, приводящего к стиранию различий между лугом и лесом, нарастает в ряду почв от хором» окультуренных в веокультуренным 1к моменту образования луга). На протяжения более чем 80-100 лет на участках суходольных лугов, ранее подвергавшихся окультуриванию, не происходит заметного обеднения почвы, отсутствует интенсивное накопление органического вещества о течением времени, способствующее, по мнению многих исследователей, иммобилизации питательных веществ.

По-видимому, одной из причин имеющейся в литературе неоднозначности в оценке влияния луговых фитоцеаоэов на почву являемся изменение направленности и темпов преобразований в почвах оуходольных лугов в зависимости от возраста луга. Креме того, характер эволюции почв суходольных лугов во многом определяется происхождением лугового ЕГЦ, степенью предварительного окультуривания почвы.

ВЫВОДЫ

I. Широко распространенные в лесной зове суходольные луга образуются яреимущеотвеяно двумя путями: после леса непосредственно по вырубка и по пашне, заброшенной в залехЬ. Происхождение луга сказывается на дальнейшем его развитии, на характере эволюция почвы.

й. На пзрвом этадз существования суходольного луга но ва-рубка (до 40-50 лет) формируется дерношй горизонт, а верхней корне обитаемой толще почвы накапливается гукуо, обменные натдо-ш, увеличивается отношение Сгк/иук, снижается кислотность, водопроницаемость почв и наблюдается существенные отличия почвенных характеристик луга я леса.

Старение луга сопровождается увеличением кислотности, выноса обменных оснований из верхней толщи почвы, я 100-150 годам существования почвы луга и леса по этим параметрам приобретают сходные показатели. Возможно дальнейшее обеднение почвы суходольного луга обменными основаниями по сравнению о почвами под лэсом, накопление в почвенном потопающем комплексе верхних горизонтов ЛЫ Н , фульвокислот в составе яочвеиюго гумуса.

Содержание гумуса в почве суходольного луга возрастает к 1£С-300-летнему возрасту,. после чего - практически неизменно,

. Неж>о£ее активна изменения свойств почв в дернине. В агже-деяащах горизонтах вишштуды изменения свойств значительно ниже.

йлкешаяьная скорость изменения характерна для содержания обменных катионов.

4, Предварительно окультуренные почвы суходольных лугов отличаются более высокими запасами гумуса, отноиением Сгк/Сфв, содержанием обмеаных оснований и равномерным распредэлением

■¿л £10 £;ро!илю почв, не знача тельной кислотность:). Различия с почвами окружающих лесных массивов сохраняются в течение 80-100 лет,, затем усиливается элювиальные процессы, почвы под луговыми травами обедняются обменными основе ниши, повывшего я кислотность доля фулыю-кколот в составе почвенного гумуса.

На дугах разного происхождения скорость преобразования свойотэ почв по каре старения луговых ценозов неодинакова я тесно связана с исходным состоянием почвы к моменту формирования луга. Окультуренная почва изменяется медленнее.

5, В почвах суходольных лугов, возникших по вырубка», создаются оолее блвговриятнне условия для формирования ортштейнов, количество и размере которых выше, чем в почвах яоа лесом,

В окультуренных почвах, в том числе под лесами, содержанке ортштейнов понижено и распределение их по фракциям под лугом п лесом одинаково.

6, Смена леса на суходольный дуг, отражаясь па количествен-

шх показа гелях отдельных свойств верхней толща дер ыоа о-подзолистых почв, не приводит к форллроьанию другого типа почв.

Типовые различия п почвах появляется лшь при формировании суходольного дуга иа предварительно окультуренной почве 1паше, заброшенной в залеяь;.

Список работ, опубликованных; автором по теме диссертации

1, Почвы суходольных лугов ниэкбгорвй Среднего Урала.

(в соавторстве с л.и.кврпачевокгао,Биологические науки, Й 10, 1980, стр.97-104.

2, Характеристика ортотейнов дериово-ползолвсгах почв луговых и лесннх биогеоценозов. Вестник КГУ, серия Почвоведение, * 3, 1981, стр,74-77.

3, Почвы и продуктивность суходольных лугов таежной зона СССР. Тезисы докладов IX симпозиума "Биологические проблемы Севера", Сыктывкар, 1931, ч.1, стр.331.

4* Эволоция почв горних лугов среднего Урала, Тезисы докладов УХ делегатского съезда всесоюзного общества почвоведов, Тбилиси, 1981, кн. 4, стр.131.

б» Сравнительная характеристика почв суходольных лугов о лесов Висимского государственного заповедника, В сб. 10 лет Висимского государственного заповеднике. Свердловск, 1931,