Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В СОВРЕМЕННОМ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ (НА ПРИМЕРЕ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ)

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В СОВРЕМЕННОМ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ (НА ПРИМЕРЕ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ)"



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ, ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени м. В. ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи

ЦЫПЛЕНКОВ Вадим Павлович

УДК 631.48.001.57

РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В СОВРЕМЕННОМ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ (на примере серых лесных почв)

06.01.03— ПОЧВОВЕДЕНИЕ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

\

МОСКВА — 1985

Работа выполнена на кафедре почвоведения и географии почв Ленинградского государственного университета им. А. А. Жданова.

Официальные оппоненты:

доктор

доктор сельско.хозяйствшных наук С. В. ЗОНН; доктор биологических наук Б. П. АХТЫРЦЕВ.

Ведущее учреждение — Институт почвоведения н агрохимии СО АН СССР.

Защита состоится «л?/ г. в 15 ч. 30 мин. в ауд.

М-2 на заседании специализированного совета Д 053.05.31; Московский государственный университет нм. М. В. Ломоносова; 119899, Москва, ГСП, Лекторы, МГУ, факультет почвоведения,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ,

Автореферат разослан « > С&еСе^Л ] 98¿V.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета или прислать отзывы на автореферат, в 2-х экземплярах, заверенные печатью, по адресу: 119899, Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, ученый совет.

Ученый секретарь специализированного совета

Л. А. ЛЕБЕДЕВА

Обиая.характеристика работы

Актуальность теми обусловлена необходимоеты»:всестороннего изучения почвенного органического вещества в связи с его особой роль» как в генезисе почвы - формировании почвенного профиля, так и в создании и поддержании почвенного плодородия. Прогрессирующее во многих случаях ухудшение гумусового состояния почв требует поисков нового подхода к контроле и поддержание его на оптимальном уровне. В диссертационной работе на «скове проведения многолетних полевых и лабораторных иоделышх.опытов, а также на базе обобщения обварного' литературного материала развмвавтея теоретические основы гумусообразования, без знания которых невозможно правильное толкование генезиса отдельных типов почв; формируются теоретические предпосылки разработки мероприятий по сохранении и повышенно плодородия почв, используемых в сельском м лесном хозяйствах, на основе контроля их гумусного состояния.

Проблема органического вещества почв занимает одно из главных мест в теоретическом почвоведении и его прикладных разделах. Практическая значимость разработки приемов регулирования уровня содержания почвенного органического вещества и оптимизации его качества приобрела особое положение в связи с необходимостью осуществления Продовольственной программы страны, разработки приемов достижения высокого и устойчивого плодородия почв. Научный подход к окультуривании почв, создание научно обоснованной системы сельскохозяйственного производства в каждой природной зоне возможны только при условии правильного представления о современном почвообразовательном процессе, при условии углубления теоретических основ почвенной ке^ки. Именно в связи с этим развитие теоретических положений о гумусообразовании и формировании гумусового профиля почв с целью сохранения и повыае-ния плодородия почв является:актуальной задачей.

Цель работы. Учитывая противоречивость существующих взглядов на генезис почв с дифференцированным профилем,-В частности серых лесных почв, и недостаточно изученность роли гумусовых соединений в процессах формирования почвенного профиля, в качестде_рсновных были поставлены следующие- задачи; П^пт-рал.^* г -

Г*укзя иг.^а^п ! «вгковсьа Д-РЗЛ&Т

вы, К. А. и^-мза'" |

г

1. Используя полевом многолетние опыт, исследовать развитие к&х почвообразования в целом, та* м отдельных »лемеи-тарннх почвенных процессов при формировании профиля серой лесной почли в условиях лесостепной дубравн.

2. Научить характер превращения растительного опала» образование гумусовых веществ и их участие в формировании дифференцированного профиля почвы.

3. Используя метод моделирования, выяснить механизм образования иллввяального (темноокравенного) горизонта и роль отдельных гумусовых соединения в его формировании.

Изучить направленность качественных изменения почвенного гумуса как л ходе естественного современного процесс апочво образования, так м, особенно, при антропогенном воздействии.на.понвы..

Объекты и методы исследования

Основными;объектами исследования служили серее лесные почвы заповедника'"Лес на Ворекле", расположенного в'Белгородской области. Здесь в течение'19 лет в полевых условиях проводились наблюдения на опытных участках за ходон-современиого почвообразовательного процесса к постепенными изменениями исходной однородное почвообразуыцей породы (л9сс).

' Дополнительными объектами были черноземы Белгородской н Курской областей и подзолистые почвы Ленинградской области. В качестве главного метода исследования современного процесса почвообразования был прнменен полевой модельный опыт - метод "почвенных призм". Кроме того иироко применялись и лабораторные модельные опыты. Наряду с общепринятыми в почвоведении стандартными методами исследования физических и химических свойств почв, в работе были использованы и такие физико-химические методы, как определение электрокинетического потенциала коллоидных частиц, хроматогра-фический, термогравиметрический и спектрографический методы анализа органического вещества почвы. Иироко использовался микрокорфологическня метод при изучении на начальных этапах современного почвообразовательного процесса превра.-щения к перемещения органических и минеральных'компонентов

э.

почки, а также кодифицированные<■ с ери о-хромовый; метод: овреде-ленмя окисляемости органического вещества и др.

Научная новизна работы. Впервые на полевой-модедыюй: "почвенной призме" были изучены отдельные процессы, обусловливавшие перемещение о почвенным раствором органических, ор-гано-минералышх и минеральных компонентов от начальной стадии процесса почвообразования (исходная почвообразувщая порода) до формирования отдельных генетических горизонтов про-филясерой лесной почвы под пологом лесостепной дубравы. С помощью полевых экспериментов и с привлечением современных аналитических методов исследования вскрыты генетические особенности формирования профиля серых лесных почв, показаны закономерности формирования гумусового - А^ и иллввиаль-ного - горизонтов серой лесной почвы. На основании проведенных исследований и' полученных результатов дана новая трактовка процессов; обусловливаниях образованиенллввиаль-ных горизонтов серых лесных почв.

Впервые высказано положение« что формирование темноок-рапенного горизонта (В|) в средней части профиля серой лесной почвы обусловлено не вмываннем а него из верхних горизонтов и закрепления в этом горизонте ранее сформированных в вышележащих горизонтах гуминовнх кислот, а особым характером превращения поступавших непосредственно в этот горизонт органических веществ, их гумификацией на месте в био-гидротериических условиях этого горизонта. Впервые в полевом опыте прослежено превращение исходных растительных остатков и формирование устойчивой и типичной для этих почв системы почвенного гумуса.

Проведенные исследования явились основой для формулирования новой концепции генезиса серых лесных почв и формирования их гумусового профиля. Одновременно защищается положение о биологической разнокачественное™ компонентов почвенного гумуса й их неоднозначной роли в создании и поддержании плодородия почвы.

В результате исследований превращения органического вещества в ходе процесса почвообразования предложена унифицированная номенклатура почвенного органического вещества, а при проведении аналитической обработки образцов из поле-

вы* и лабораторных моделей был модифицирован метод определения углерода.

В результате проведенных исследований разработано новое научное направление природнополевого моделирования почвообразования с использованием метода "почвенных прием".

Практическая значимость работы заключается в получении фактических д&кных, характеризующих направленность трансформации органического вещества почвы и позволивших сделать вывод о том, что снижение поступления в почву свежих растительных остатков приводит к повыиению консервативности и биохимической устойчивости ее гумусовой системы, что в своп очередь отражается на изменении пищевого режима развивающихся в почве и на ней организмов. В связи с этим рациональное использование и поддержание почвенного плодородия должно включать в себя в качестве обязательного условия соблюдение оптимального соотношения активной и консервативной частей гумуса при максимальном его общем содержании для данного типа почвы. Наряду с этим, практическое значение имеет и то, что ряд аналитических методов, разработанных в ходе выполнения диссертационной работы, иопользуется как в научных,*так и в производственных почвенно-агрохимических учреждениях.

Теоретические к методические разработки диссертации используются в учебном процессе в Ленинградском государственном университете при чтении курсов "Почвоведение*, "Химия почв" и при проведении практических занятий по тем же курсам.

Апробация работы. Отдельные положения, изложенные в диссертации, докладывались:

1. На 4-м Всесоюзном съезде почвоведов в Алма-Ате, 1970 г.

2. На совещании "Применение лизиметрических методов в почвоведении, агрохимии и биогеохимии", Ленинград, 24 - 25 марта 1970 г.

3. На 2-м Межведомственном совещании по применение лизиметрических методов исследования, Ленинград, 1973 г.

4. На рабочем совещании по проблеме "Гумус него роль в почвообразовании.и плодородии почв", Ленинград. 1973 г.

5. На заседании 7-й комиссии ВОП.,Москва, 19 декабря' 1973г.

6. На 10-м Международном Конгрессе почвоведов, Москва, 1974 г.

7. На 5-м Всееопзном съезде почвоведов, Минск, 1977 г.

8. На 6-м Всесовзном съезде почвоведов. Тбилиси, сентябрь 1981 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Она включает 401 стр. текста, 97 таблиц, 26 рисунков и имеет отдельное приложение с 51 фотоснимками. Список литературы включает 691 работу на русской и 88 работ на иностранных языках.

Работа выполнялась в период с 1962 по 1981 гг. на кафедре почвоведения и географии почв JQV, коллективу которой автор выражает.искреннюю благодарность за поддержку и помощь в работе. С особой признательность» автор вспоминает профессора В.Н.Синахова, зав. кафедрой, советы которого оказали существенное влияние на развитие некоторых положений, рассматриваемых в работе. -

В выполненной работе автору принадлежит: разработка программы исследований; постановка полевых модельных опытов; сбор основной части полевого материала и проведение экспериментальных лабораторных работ: обобщение всей полученной информации; разработка новых концепций и выводов из работы.

Кроме того, в диссертации частично использованы результаты работ, выполненных студентами-дипломантами под руководством автора и результаты работ отдельных сотрудников кафедры, проводивших исследования на базе заповедника "Лес на Ворскле", которым автор выражает своп признательность. Микроморфологические описания «лифов почвенных образцов проведены доцентом кафедры 3.И.Гагариной, которой автор также выражает своп благодарность.

Содержание■работы.'

Введение. В решении таких глобальных проблем, стоящих в настоящее время перед человечеством, как охрана окружав-

к*К среди и особенно продовольственная, в ахнув роль должна играть почвенная наука. Для рационального, экономически эффективного управления почвенник плодородием, для правильного размещения ■ специализации сельскохозяйственного производства необходимы глубокие почвенные исследования, совершенствование н пропаганда научяых взглядов на почву хае средство производства, как среду обитания различного рода организмов, как коняонент экологической системы и всей биосферы в целом.

С цель» повыже&ия значимости почвоведения в рекении народнохозяйственимх проблем необходимо углубление его фундаментальных теоретических исследований, особенно в области изучения'почвообразовательных процессов. Развитие учения о современных почвенных процессах (являющегося одним из ведущих направлений в области теоретического почвоведения) имеет'* болыое практическое значение; так как эффективность различявх мероприятий; направленных наповыиение плодородия Почви (в-частности, приемов химизацию; теснейтам образом * зависят от~состояния теории почвообразовательного процесса. Только-ясно представляя себе сущность и мехапизмсоверяао-щихся в почве явлений, можно управлять обусловлнвавщики их процессами, регулировать' интенсивность'и направленность ' почвообразованиям охультурхваемыхи культурных почвах, управлять их плодородием. Я.Я.Томаиевский (1967) указывал, например. Что для того, чтобы научиться воспроизводить в природных условиях желаемый тип почвы, надо познать, главным образом, динамиху процессов, происходящих в данной типе почвы.

Из всей'сложной совокупности процессов, присущих общему процессу почвообразования, основное внимание я работе было обращено на процессы'гумусообразования, в частности, на процессы превращения органических остатков и взаимодействие формирующихся органических соединений о минеральной: частьи почвы, т.е. на формирование гумусового профиля почвы. Глубина и полнота познания нами сущности лочяообраэова- . тельного процесса, ках указывал С.П.Кравкол <1935), неизбежно должна измеряться степень» разработанности почвоведе-

нием именно тех сложных явлений взаимоотношений. которые протекает в ливетривалиеИся горной породе между мивералвжжм остовом последней и внедряющимися в нее ородухтами разложения отмирающих органических остатков. >

В основу работы бил положен метод полевого и лабораторного моделирования, а главной целы» являлось наблюдение »а формированием почвенного профиля на заведомо однородной на вон глубину почвообразующей породе известного гранулометрического, минералогического и химического состава под лесной растительность». .

Глава I. "Современный почвообразовательный процесс". 1.1. Общий почвообразовательный процесс - какропроцесс -сложная совокупность химических, физико-химических и биохимических процессов превращения и перемещения веществ и энергии в верхней части литосферы, которую мы называем зоной почвообразования. Обязательным условием проявления этих процессов является участие биологического фактора, обусловливающего формирование специфических органических и оргако-миие-ральных соединений, их особу» стратиграфия в зоне почвообразования и дифференциации почвообразующей породы на генетические горизонты. В.Б.Пономарева (1964), характеризуя почвообразовательный процесс, указывала, что "... типы почвообразования является по существу типами превращения и взаимодействия соединений органического углерода в верхней оболочкой литосферы при активном участии микроорганизмов и атмосферных агентов". .

Процессы почвообразования под лесной растительностью привлекали внимание исследователей в проялые годы и привлекают внимание почвоведов и в настоящее время, а их изучение представляет существенную проблему. Решение этой проблемы имеет.большое как теоретическое, так и практическое значение, поскольку, во-первых, почвы,под. десной растительностью виро-ко распространены на территории как Советского Союза, так и земного жара вообще. Во-вторых, важной причиной столь большого интереса со стороны почвоведов к лесным почвам является то, что сам вопрос формирования почв под лесом очень сложен,-т.к. включает в себя больной набор элементарных процессов.

характерных к для других типов почв и. как указывала В.В,Пономарева (196*0, "...эта проблема является в значительной мере клвчевой к познании многих других типов почв, в которых выражены или возможны явления оподзоливания".

Несмотря на ряд фундаментальных работ, посвященных проблеме формирования почв под лесом (Н.М.Сибирцев, В.Р.Вильяме, А.А.Роде, И.В.Тюрии, Н.П.Ремезов, А.А.Завалижин, В.В.Пономарева,' С.П.Ярков и др.), по ней до настоящего времени не прекращается дискуссии в почвоведении.

Особый интерес вэтом отновении представляют серые лесные почвы и процессы формирующие их профиль.

- Глава 2. "Серые лесные почвы - продукт самобытного процесса почвообразования".

Опыты по изучение современного почвообразовательного процесса к роли в нем органичесхого вещества проводились нами, в основном, на серых лесных почвах заповедника "Лес на Ворскле". Это объясняется, хроме сказанного выше, еще рядом причин и в пе$вул очередь тем, что:"

X. Имелась возможность проводить многолетние стационарные исследования, пользуясь базой университетской научно-исследовательской станции.

2. Непосредственно на базе учяеехоза уже многие годы ведутся разносторонние исследования.больвим коллективом сотрудников биолого-почвенного факультета ЛГУ по вопросам, относящимся к изучение водного режима почв дубравы, биологического круговорота и биологической продуктивности дубового леса к ее сезонной динамики, поступления и превращения органических веществ опада в почвах дубравы и др. Результаты многих исследований уже опубликованы в серии Ученых записок ЛГУ:> 29, 1933; * 221, 1956;'* 331, 1967; * 348, 1969; * 367, 1974.

3. Основной же причиной являлось то, что генезис этих почв, несмотря на многочисленные исследования, имеет дискуссионные вопросы. Одним из которых является вопрос о путях формирования отдельных генетических горизонтов и происхождении их гумусовых соединений. Обобщив большой литературный материал, Б.П.Ахтырцев (1979) приходит к выводу, что к настоящему времени есть основание отдать предпочтение гипотезе, выдвинутой в

конце XIX века В.В.Докучаевым, и придать ей значение теории образования серых лесных почв.

Особые трудности при ревении вопроса о генезисе серых лесных почв представляет правильное объяснение происхождения разнокачественности гумуса по генетическим горизонтам в профиле серых лесных почв. До настоящего времени многие исследователи своеобразие процесса почвообразования под пологом различных лесов связывали и связывают с разнокачественностью гумусовых соединений, формирующихся при разложении подстилки; с их неодинаковым взаимодействием с минеральными компонентами почвы, с ионами почвенного раствора и в связи с этим его качественной дифференциацией при фильтрации через почвенную толщу. Значительные трудности при изучении роди гумусовых веществ в процессах почвообразования возникает, по нашему " мнению, в связи с тем, что некоторые исследователи, рассматривая почвенный гумус как гетерогенную систему, сводят все его гетерогенность до двух качественно различных групп, на действии которых и строят свои гипотезы.

Необходимым условием образования дерново-подзолистых почв, указывала В.В.Пономарева С1964), является, как мы говорили, двухкомпонентный состав образующегося гумуса, в котором один компонент (гуминовые кислоты) неустойчив к осаждению и выпадает в осадок в горизонте А^, а другой (фульво-кислоты) очень подвижен и, фильтруясь вниз, производит оподзоливающее действие на горизонт А2.

Рассматривая с таких же позиций вопрос формирования серых лесных почв, И.В.Тюрин (1939) указывал, что, с одной стороны, образование этих почв овязано с действием нисходящих токов влаги атмосферных осадков, л результате чего происходит вынос целого ряда продуктов выветривания и почвообразования из верхних горизонтов в нижние, с другой стороны, с аккумулирующей деятельностью биологическогофактора, и в первую очередь, растительности. Однако, С.В.Зоин (19й), исследуя лесные почвы, приходит к заключению, что процесс формирования темно-серых и серых лесных почв не имеет черт сходства с подзолистым процессом и между ними нет генетической взаимосвязи.

Как один из признаков оподзоливамня в серых лесных почвах И.В.Тюрин рассматривал наличие кремнеземистой присыпки, как остаточного продукта в результате отмывания с поверхности структурных отдельностей еще более тонких глинистых частиц и гидратов окиси железа. Этой же точки зрения придерживается ряд исследователей (Герасимов, Глазовск&я, 1960; Роде, Фео-фарова, 1966 я др.).

Придерживаясь такого же взгляда, Л.С.Счастная (1967), рассматривая генезис почв заповедника "Лес на Ворскле", полагает, что формирование присыпки в иллювиальных горизонтах В вдет за счет отмывки коллоидных пленок с частиц первичных минералов. Заметим, что присыпка в почвах заповедника наглодается на очень большой глубине и в отдельных случаях вплоть до границы вскипания от карбонатов. В этих случаях не совсем ясен механизм формирования собственно иллювиальных горизонтов, в которых при наличии присыпки (остаточного продукта) возрастает и содержание ила, а вммтой остается "гумусовая лакировка", происхождение которой требует детальных исследований.

И.В.Тврин (1939) указывал, что в почвах под лесами источником гумуса в горизонте В является, главным образом, растворимый гумус, впиваемый сюда из верхних горизонтов.

В.В.Пономарева (1960) приходит к выводу, что в условиях формирования серых лесных почв нллнви&лыша их горизонт образуется за счет вмываиия в него черных гуминовых кислот. Этой гипотезы в настоящее время придерживается ряд исследователей (И.А.Глазовская, 1972; И.Г.Шубина, 1973; Б.П.Ахтырцев, 1979 и др.). Следует признать, что при изучении процессов почвообразования вопрос о роли почвенного раствора в перемещении веществ и дифференциации почвенного профиля должен рассматриваться обязательно в каждом конкретном случае весьма внимательно.

Проведенные исследования на почвах заповедника "Лес на Ворскле" позволили вскрыть одну особенность их водного режима. Было выяснено, что увлажнение всей почвенной толщи происходит преимущественно за счет осадков холодных периодов года, а проникновение гравитационной влаги ограничивается, в основном.

1,5-метровой толкей, т.е. примерно, до карбонатного горизонта этих почв. С началом вегетации растений наблюдается значительный расход влаги, а наибольиая потеря влаги почвой приходится на верхние горизонты. Особо выделяются значительный снижением влажности.слои почвы на глубине 15-25 см (табл. I). Было сделано заключение, что такое изменение влажности в профиле исследованной почвы обусловлено определенным характером распределения в почвенном профиле корневых систем и особенно корневых систем древесной растительности (табл. 2), (рис. I).

Используя полевые и лабораторные эксперименты было показано, что в периоды иссушения почвы происходит разрыв капиллярного. потока влаги и образование на некоторой глубине (для почв в естественной состоянии на'глубине 15-25 см) иссуиенно-го горизонта. На втой глубине особенно ярко наблюдается и про- ■ явление специфических процессов; связанных с превращением и перемещением как органических, так и минеральных соединений, в результате чего этот горизонт почвы морфологически выглядит более осветленным.

Таблица I

Послойное определение влажности в профиле серой лесноЯ почвы (в весовых % на абсолптво-сухус навеску почвы)•

1968 г.. август 1969 г., август

Глубина взятия образца, см > влаги Глубина взятия * образца, см * ВЛ£и

2-6 8-12 13 - 17 18 - 22 25-28 30-35 36-55 50-55 13.0 10.1 9.4 8,7 10,1 II .3 13,3 15,2 1-5 5-10 10 - 15 15-20 20-25 25 - 30 30 - 35 23,9 16,3 9,2 8,1 9,1 10,1 II .0

Таблица 2

Распределение массы тонких корней древесной и травянистой растительности по профилю серой лесной почвы

разреза * 2

Слои почзы, глубина, см Масса корней в кг/га В % от всей кассы корней

1-5 2688 32

5-10 2863 34

10-15 1020 12

15-20 650 8

20-25 202 3

25 - 30 ' 207 3

30-35 501 6

35 - ад 195 г

0 5 п —...... 10 15 СХ мг/экв

Рис. I. Перераспределение иона хлора по профиля серой лесной почвы, насыщенной до НВ водой, меченой хлором, после естественного иссушения почвы

Глава 3. "Органическое вещество почвы". 3.1. Гумусовые вещества, методы их выделения и исследования.

Изучение гумуса началось задолго до того, как почвоведение сформировалось как самостоятельная наука. Уже в 1741 г.

высказывалась мысль о том, что перегнойные вещества составляют главный фактор плодородия почв* Позже гумусовые вещества рассматриваются и как фактор дифференциации профиля почвы, ее генезиса,

К настоящему времени относительно природы гумусовых соединений накоплен большой фактический материал и имеется обширная литература. Значительный вклад э дело изучения почвенного органического вещества внесли отечественные ученые, фундаментальные исследования гумусовых веществ почв были выполнены: И.В.Териным, М.М.Кононовой, В.В.Пономаревой, Л.Н. Александровой, Д.С.Орловым, И.Д,Комиссаровым и др. Особенного внимания заслуживают монографии Д.С.Орлова С1974), Д.Н. Александровой (1980), В.В.Пономаревой и Т.А.Плотниковой (1960). Подчеркивая, насколько велико значение гумуса для жизни всей планеты, В.А.Ковда и И.В.Якувевская (1971) предложили ввести в науку понятие об особой земной сфере - гумосфере, которая рассматривается как аккумулятор солнечной энергии в земной коре.

Однако," несмотря на большое внимание исследователей к почвенному гумусу, сам этот термин часто используется в ра»-' ных значениях. Нередко понятия "гумус", "перегнойные вещества", "органическое вещество почв" рассматриваются как синонимы. Если одни исследователи считают гумусом только специфические для минеральных горизонт^в^почва высокомолекулярные органические кислоты (Глинка, 1931; Кононова, 1963; Александрова, 1960), то другие - делят гумус на две группы: группу специфических для почвы перегнойных кислот (типа гумкновых и фульвокислот) и группу веществ индивидуальной природы, к которой относится широкий'ряд неспецифичесхих для почв* веществ .— промежуточных продуктов разложения органичесхих остатков (Тюрин, 193?! Майская, Дроздова, 1964; Возбуцхая, 1964 и др.); третьи - отождествляют органическое вещество минеральных и органогенных горизонтов. Например, в работе Н.А.Караваевой и Е.Н.Субботиной (1977) дается такое понятие о гумусе: "Современный гумус представлен грубым полуразложившемся кодером, кислым муллек и, очевидно, ихянвиахьнымн формами в гор. А^, и Вь. В.В.Пономарева (1980) также указывала на необходимость изучения "гумуса" лесных подстилок.

Такое многообразное я нечеткое использование тернта "гумус" л одной науке вносит путаницу и не способствует развитие теория гукусообр&зованяя и почвообразования, а г конечной итоге я развитии теории почвенного плодородия.

Бользяе трудности при изучения роля гукусовых соединений я почвообразовании связаны я с условноетьв нетолов определения состага гумуса я методов препаративного выделения туиусо- -rax веществ из почвы. Заметим, чте в литературе' имеются указания на то, что разный* методам* мы выделяем из одного и того же образца почги равное количество■гумусовых веществ, различавшихся к в качественном отнояекия. Подобные данные были подучены ш н н&дгЯ работе. Однако, использовать данные таких, анализов для изучения роди отдельных групп гумусовых соединения в процессах почвообразования, особенно при изучении современного почвообразовательного процесса, весьма затруднительно. В связи с этим приисследогакяя современного процесса почвообразования мм поставили вопрос, на какое органическое вещество нам следует"обратит» особое внимание? На те ли органические вещества, которое-мы извлекаем кэ ухе сформировавшейся почвы и которые характеризуют эту почву как определенный тип/ иди на те органические соединения, которые, представляя сложные смеси, участвует из года в год в почвообразовательном процессе;' перемещаясь по профили с током почвенного раствора, подвергается в ходе процессов почвообразования различным превращениям и, возможно; в конечном итоге, нами и не'исследуется? Заметим, что до настояхего временя некоторые исследователи ' расскатрип-ят формирование гумусового горизонта как результат воздействия на породу уже готовой дэуххокпокентнсИ система гумусовых^везеств, в которув входят и гуминовые кислоты.

В ряде работ (Леваковсхкй, 1886; Кравкоэ, I9II; Зражев-ский, 1956; Короткой, 1970 к др.) важная роль в формировании отдельных генетических горизонтов и их гумусовых соединений придается водорэстворигсм перегнойным соединениям. Интересные материалы о составе и свойствах водкорастэдримых органических веществ из растительных остатков и их значении в генезисе подзолистых почв получены И.С.Кауричевым с сотрудниками (Каури-чев, Ноздрунова, 1961; Кауричев, Иванова, Ноздруяова, 1963;

Каурмчев, Фролова. 1965 и др.)*'

Для выяснения рощ подвижных органических соединений в современном процессе почвообразования нами был проведен ряд опытов в полевых и лабораторных условиях.

Первая серия опытов была поставлена с целью выяснения влияния условий разложения компонентов лесного опада.на количественный выход и качественный состав водорастворимых органических соединений. Результаты этих опытов показали, что различия гндротермхческих условий превращения растительных остатков существенно влияют на.состав к свойства формирующихся водорастворимых соединений. Установлено* что скорость ыи-нерализацик выше в лесостепной зоне. В таежной зоне значительнее выщелачивание зольных элементов из разлагающихся растительных остатков и вНноо водорастворимых органических соединений. Кроме того, било отмечено явление возрастающей подвижности SiOfi из разлагающегося растительного материала в . летний период. Эти же закономерности прослеживались и в лабораторных опытах..

Вторая серия опытов была посвящена изучению процессов-передвижения и закрепления водорастворимых органических веществ при взаимодействии их с минеральной частью почв. Было установлено, что в составе водорастворимых соединений, извлекаемых ив олада, содержатся хах вещества, энергично взаимодействующие с минеральной частью почвы; так л вещества, свободно мигрирующие даже с током капиллярно передвигаюаегося . почвенного раствора. Было замечено, что поглощение органических соединений минеральной частью продолжается до определен- . ного предела, после чего, при непрерывном движении раствора, содержащего органические соединения, начинается пептизация ранее> закрепленного органического вещества. В лабораторных экспериментах было показано, что фульвокислоты обладает боль-веЯ подвижность», по сравнение с гуминовой кислотой. Однако, , в полевых опытах для серых лесных почв, в верхней части гумусового горизонта, непосредственно под подстилкой, как правило, обнаруживается преобладание фульвохислот над гумкновыкк.

При проведении лабораторных модельных опытов четхо проявилось влияние качественного состава гумусовых.сосдьчснзЯ на

скорость их передвижения и закрепления при взаимодействии с минеральной частью почвы. При взаимодействии раствора гумусовых кислот с навеской глины происходит разделение системы гумусовых соединений на фракции, различающиеся между собой по способности взаимодействовать с глинистыми частицами - по поглощаемости глиной. Менее подвижные фракции избирательно закрепляются, а более подвижные остаются в растворе. Следует заметить, что фракции эти заметно различаются как по химическому составу, так и по некоторым .физико-химическим свойствам. Однако, результаты химических анализов органического вещества из гумусового горизонта серой лесной почвы при послойном отборе образцов не показывают резких качественных различий. Наблюдается только постепенное уменьшение общего содержания органического вещества с глубиной. В связи с этим следует заметить, что среди исследователей до настоящего времени еще не существует единого взгляда на состав и свойства почвенного■органического вещества, а термины, их определяющие, используются часто с разным смысловым значением.

Учитывая сказанное выше, мы в своей работе при характеристике отдельных компонентов почвенного органического вещества придерживались номенклатуры, приведенной ниже (рис. 2), которую и предлагаем для обсуждения.

В понятие "органическое вещество почвы" мы включаем, как это общепринято в настоящее время среди почвоведов, весь сложный комплекс органических веществ, в состав которого входят все растительные остатки, как свежие, так и мертвые, полуразложившиеся; мелкие беспозвоночные и микроорганизмы, продукты их жизнедеятельности и продукты их превращения в ходе биохимических, физических, химических и физико-химических процессов; протекающих в почвах; подвижные воднорастворимыо органические соединения и неподвижные, входящие в состав труднорастворимых органо-минеральных комплексов и др. В составе органического вещества почвы можно выделить, в свою очередь, две больвие группы:

I. Исходные органические соединения, основой которых -- первоисточником, являются вещества растительного происхождения. В эту же группу входят тела микроорганизмов, беспозвоночных и др.

Рис. 2. Схематическое изображение качественной структуры органического вещества почвн в зависимости от процессов его превращения

2. Продукта превращения исходник органических остатков -перегнойные соединения. Следует отметить* что сюда необходимо относить все продукты превращения иди перегнивания исходных растительных и животных остатков, поступающих в почву. В результате процессов превращения (минерализации и гумификации) исходных органических остатков:образуется ряд соединений, обозначаемых как перегнойные. Процесс превращения органических остатков весьма сложен.и представляет собой совокупность разных процессов, обусловливающих изменения первоначального состава любого органического вещества и приводящих к разной степени его деструкции с образованием промежуточных продуктов разложения; конечных продуктов полной минерализации; оложных гумусовых соединений. Во всей.этой сложной системе процессов превращения можно выделить два основных направления;

а) процессы собственно деструкции исходных органических остатков, их разложения, упрощения, минерализации. В ходе этих . процессов могут образовываться промежуточные продукты превращения: Если эти процессы протекают энергично, они будут приводить к полкой минерализации органических веществ и образованно конечных продуктов ( №:1та );

б) вторая группа процессов превращения - процессов гумификации сопровождается формированием органических веществ особого класса - гумусовых веществ. Поскольку - эти соединения в почве могут находиться как в свободном состоянии, так и в виде солей и органо-минеральных комплексов, составляя специфическую часть почвенного органического вещества, их можно объединить под общим термином - ЗреЛарЬоша.

Из сказанного вше следует, что к перегнойным веществам мы будем относить все продукты полного и неполного разрушения растительных и животных остатков, а также и новообраэухшиеся соединения, формирующиеся в ходе биохимических процессов и др., протекающих в почве и на ее поверхности и приводящих к образованию целой системы органических и органо-мннеральних соединений, растворимых и труднорастворимых в почвенном растворе. Следовательно, говоря о "перегное", мы имеем в виду, как сложность комплекса органических соединений, входящих в его состав, так и совокупность процессов, в результате течения которых формируется вся эта сложная органическая и органо-минеральная система.

Глава "Моделирование современного почвообразовательного процесса*.

4.1. Почва представляет собой объект особой сложности, т.к. формируется в результате совокупного ряда факторов, каждый из которых сам по себе изучается самостоятедьншшаа-учнммн дисциплинам». В то же время без учета значения каждого из них при изучении почвообразовательного процесса мы не можем получить полной картины формирования почвы как тела природы и ее отдельных свойств. Рассматривая же почву как компонент биогеоценоза мы больжое внимание уделяем деягель-. ности организмов, учитывая их важную роль в формировании почвенного профиля, в создании почвенного плодородия. Деятельность организмов в свои очередь протекает на фояе гидротермических режимов почвы и обусловлена характером почвообразующей породы. Н.А.Глаэовская (1972) указывает, что почвообразовательный процесс представляет собой совокупность явлений, сове рвала и хс я под влиянием солнечной энергии в поверхностном слое земной коры при взаимодействии живых организмов и продуктов их распада, с одной стороны,' к минеральных соединений горных пород, воды, воздуха - с другой. Изучение такого сложного процесса связано со многими трудностями; как теоретического,'так и, особенно, практического характера, преодолеть которые до некоторой степени/возможно, используя методы моделирования, В работе рассматривается вопрос только об экспериментальном моделировании.

4.2. О возможности моделирования почвенных процессов.

По вопросу о возможности моделирования почвообразовательного процесса среди исследователей имеются различные суждения. Большей часть», исследователей пугает длительность проведения модельных экспериментов, Иенни (1947) писал, что никто еще не наблюдал процесса образования:зрелой почвы. П.С.Захаров (1971) определенно указывал, что для образования почвы необходимы тысячелетия. Некоторые иеследователи считают, что общие какро-процессы обычно нельзя воспроизвести экспериментально и полностью изучить стационарными методами. Однако имеются к другие представления о скорости формирования.почвенного профиля.. На- . пример, К.Н.Соколов (1932) указывал, что почвЫ'Эаметного развития достигают, невидимому, скорее, чем думали раньие (почти

в 100 лет).Н.П.Ремезов (1947) писал, что для заметного опод-зохиванмя почвы.нужен не многие тысячелетия, а всего лнвь несколько десятков лет. Б.Д.Абатуров я Л.О.Карпачевский (1965) обнаружили, что в лесу на небольших пятнах, типа выбросов крота, профиль подзолистых почв восстанавливается уже на 10-12 год. Эти факты позволяет предположить,,что при определенных условиях i t полевом зксперименте можно за сравнительно короткий срок получить данные об интенсивности и направленности современного почвообразовательного процесса. Более того, в литературе имеется даже указания на необходимость постановки полевого эксперимента с целью изучения скорости процесса почвообразования (Соколов, 1932; Роде, 1971). А.А.Роде писал, что постановка опытов по изучении почвообразования в различных зонах должна проводиться на особых участках, представляющих собой котлованы, заполненные грунтом, вынутым с достаточно большой глубины и тщательно переметанным. Говоря о сложности познания генезиса почв.В.А.Ковда (1964) подчеркивал, что вскрыть истории развития почвы от исходной материнской породы до современного состояния - это значит провести весьма трудоемкое и глубокое научное исследование, вполне конкретное в каждом случае.

4:3. Объекти исследования. Исследования современного почвообразовательного процесса были начаты нами в 1962 г. на территории заповедника "1ес на Ворскле* в Белгородской области. В 10 квартале заповедника было обнаружено, например, что с 1938 г. оставлена яма, дно которой по глубине соответствовало выходу почвообразувщей породы. В момент исследования (1963 г.) было установлено, что за сравнительно короткий срок (25 лет) произошла дифференциация породы на отдельные слои, соответствующие -по морфологическим признакам генетическим горизонтам верхней части профиля серой лесной почвы. Следует заметить, что при всех отклонениях от обычных (естественных) условий почвообразования (возможность намыва минеральных частиц со стенок ямы, повышенная влажность почвы, значительная перерытость верхних слоев беспозвоночными и др.) формируется дифференцированный профиль зональной почвы. Исследования других участков, на которых почво образугвдя порода оказалась на дневной поверхности (старые карьеры и т.п.), позволяет сделать вывод, что за сравнительно короткий срок в ходе современного почвообразователь-

кого процесса формируется почва о профилем, типичным для серых лесных почв данного района.

4.4. Полевой модельный опыт - "Призма". Сущность полевого эксперимента заключалась в следующем: на опытном участке леса выкалывались ямы. Вынутая из них почва увозилась за пределы участка, а яму заполняли до самой поверхности новым материалом - лессовидным карбонатным суглинком, однородным на всю глубину профиля почвы го гранулометрическому, минералогическому составу и др. Заметим, что для выявления изменений, происходящих в почвообразующей породе на первых стадиях опыта важное значение имеет подбор аналитических методов. Так, начальные изменения за короткий отрезок времени обнаружить химическим анализом бывает весьма затруднительно* В связи с этнмпри характеристике начальных этапов почвообразования мы использовали данные лизиметрического и микроморфологического методов анализа. Кроме того, для выяснения отдельных вопросов (возможность переноса илистых частиц восходящим капиллярным током почвенного раствора, изменение электрокинетического потенциала минеральных коллоидов при взаимодействии с органическим веществом почвенного раствора и др;) дополнительно использовались лабораторные модельные опыты.

Глава 5. "Механизм формирования*почвенного профиля в современных условиях дубравы "Лес на Ворскле".На основании проведенных исследований можно заклвчить, что в лесостепной зоне под дубравной растительность!) весьма-интенсивно протекают процессы почвообразования и относительнобыстро происходит дифференциация однородной исходной почвообразующей породы на отдельные генетические горизонты.

Для нашего первого эксперимента началом почвообразования была осень 1962 г., когда стада формироваться подстилка -первый почвенный горизонт - А0. Было замечено, что свежий опад, поступая на поверхность почвы, подвергается активному воздействию атмосферных осадков, беспозвоночных и микроорганизмов. Однако, при существенных количественных колебаниях массы подстилки, как в течение года, так и, особенно, в сухие и влажные годы, среднее содержание органических остатков в период многолетних наблюдений оставалось на уровне 5-6 т, а мощность подстилки составляла 1-2 см.

5.1. Формирование гумусового горизонта - Ад. Основном источником органических веществ, участвующих в формировании гумуоово-го горизонта - Ар о его специфическим для данного типа почвы оргако-мияерапным комплексом является масса корневых систем травянистых и древесных растения с их разнообразными корневыми выделениями, тела микроорганизмов и беспозвоночных и листовой опад, образующий подстилку.

Отметим, что в проведенных нами экспериментах было установлено, что более 50% перегнойных веществ, вымываемых в летнее время с раствором из подстилки, закрепляется в горизонте А^. При малых объемах летних осадков все водорастворимые перегнойные вещества;могут оставаться в верхней части почвенного профиля. Однако, формирование гумусового слоя почв только за счет •вмнвания в него водиорастворимых'органических соединений из подстилки, а тем более готовых гуыиновых кислот, объяснить не-' льзя. Это подтверждается ■ данними"лабораторных опытов (табл.Э), в которых было установлено, что в составе водорастворимых веществ, извлекаемых водной вытяжкой из растительного олада, преобладает светлоокраженные'компоненты и только небольжой процент соединений'условно можно отнестм к группе гуминовых кислот, в" основном по их способности осаждаться в кислой среде. Эти осажденные в кислой среде вещества'характеризуются низкой оптической плотностью, а также н низкой степенью внутренней окисленности.

Существенной причиной высокой скорости формирования гумусового горизонта, по нашему мнению, является активность в нем беспозвоночных животных, и особенно дождевых червей. Последним в формировании гумусового горизонта серой лесной почвы принадлежит ведущая" роль.

В тех случаях, когда в породе отсутствовали дождевые черви, формирование оструктуренного, темноокрааенного гумусового горизонта не наблюдалось^ С появлением на призме дождевых червей ухе на следующий год после закладки опыта; на поверхности породы был обнаружен слой темноокраиенных,-высокогумусированных комочков - копролитов. В результате же ежегодно поступающих на поверхность выбросов и постепенно увеличивающейся мощности их слоя происходило формирование гумусового горизонта. •

Таблица Э

Изменение концентрации органического вещества в водной вытяжке из листьев дуба при осакгенни в кислой среде м при взаимодействии с твердой фазой почвы

Содержание Содержание угле- Поглощено

Вариант углерода рода в вытяжке после взаимодей- углерода в % от исход-

в вытяжке, ствия с почвой. ного содер-

в % в % жания в вы-

тяжке

Водная вытяжка 3,02 1,88 38,00

из листьев дуба

Вещества, осаждаемые

при рН ■ I 0,94 . 0.91 3.00

Вещества, неосаждаеиые 0,97 53,00

при р1. ■ I 2,08

В связи с этим можно было бы'предположить, что гумусовый профиль постепенно растет вверх. Полевой же эксперимент подтверждая роль копролитов в формировании гумусовогогоризонта серой лесной почвы, показывает, что рост этого горизонта происходит сверху вниз. Более того, аналитические данные при послойном отборе образцов показывает, что вниз по профилю и непосредственно в самом гумусовом горизонте общее содержание органического вещества постепенно снижается. Содержание гумуса в самом верхнем слое и его состав соответствует его составу и содержанию в хопролитах. Однако, отводя важную роль в формировании самого гумусового горизонта серой лесной почвы деятельности дождевых червей; мы должны признать, что в фор- • кнровании его гумусового состояния помимо деятельности дождевых червей участвует ряд процессов,- в том числе и привнос водорастворимых органических соединений из подстилки.

Наблюдая первые стадии формирования гумусового горизонта на опытной "призме", мы пришли к выводу, что вглубь профиля формирующейся почвы передвигаются в основном не гуминовые кислоты, а перегнойные светлоокрашенные соединения. Учитывая еще и тот факт, что для гуминовых кислот более глубоких горизонтов порог коагуляции ниже, чем для гуминовых кислот из верхних горизонтов, можно ¿¿елать вывод, что перемещение готовых гуминовых кислот из вертких горизонтов в нижние маловероятно

А1

А1А2 N

А^! гк + \ ГК

В1 ■« с / У

в2

од 0,2

Рис. 3, Величины оптической плотности растворов гумусовых соединений, выделенных из образцов различных горизонтов серой лесной почвы (концентрации растворов уравнены по

углеводу)

и не может иметь решающего значения при формировании гумуса иллювиальных горизонтов серой лесной почвы. Однако при анализе состава гумусовых соединений как в типичной'серой лесной почве, так и в почве, вновь сформировавшейся (табл. 4), мы обнаруживаем, что состав органического вещества в горизонте В^ оказывается более гуматным, чем в горизонте А1. Более того, гумино-вые кислоты из горизонта В^ имеют более высокую оптическую плотность, чем гуминовые кислоты из горизонта А^ (рис.3).

Таким образом, несмотря на то, что в формировании иллювиальных горизонтов роль органического вещества остается значительной, само формирование специфических гумусовых соединений в этих горизонтах не вполне раскрыто. Для'серых лесных почв зависимость механизма образования иллювиальных горизонтов от перемещения по профилю водорастворимого органического вещества очень ясно прослеживается морфологически, по наличию гумусовых затеков - "гумусовой лакировки". В.В.Пономарева (1900) замечает, что само образование ореховатого горизонта, а также и своеобразный процесс оподзоливания серых лесных почв происходит под влиянием мигрирующих черных гуминовых кислот.

М.А.Глазовокая (1972), рассматривая механизм образования

Таблица 4

Групповой и фракционный состав гумуса горизонтов и В^ серой лесной "типичной", "новообразованной"'и А^ серой лесной "погребенной" почв ("С" фракций в % от общего "С" почвы)

Почва Горизонт Содержание фракции ГК фракции §К - Спс Оптическая -плотность раствора ГЦ при «500нм

С, * 1 . г 3 Сумма 1а I 2 3 Сумма Сфк

Серая АТ 3,36 20.8 9,9 35,5 2,3 18,9 4,0 12.8 38,5 0,92 0,125

лесная Р. 100 Ч 0,98 35,2 4,4 39,6 1,2 11,2 4,5 7,3 24,2 1,64 0,262

Новообразован* нал . .А1 4,63 19,9 6.2 9,2 35.3 2,2 18,4 5,5 12,4 38,5 0,92 0,1X0

Р. 101 Ч 1,28 - 36,2 8,1 44,3 3,1 12,9 6,8 4,3 27,1 1,63 0,260

Погребенная -Р. 102 1;1б 36 ;2 6;9- 43;1 • 2,4 Ю;8 7,2 4,0 24;4" Г,77 ' 0;225

иллввиальных горизонтов, подчеркивает, что аккумуляция гуматов кальция с коллоидным глиниетым веществом, становится особенно заметной» горизонте В на глубине от 30 до 100 см и глубже, гдеони образует черные и бурочерные-лаковые натеки по стенкам, крупных трещин и граням структурных отдельностей. Однако в работе 1.С.Счастной(1967) отмечается, что только в верхней иллювиальной части профиля серой-лесной почвы (гор.Вр глинистое вещество имеет темнобуруо окраску за счет подвижных гумусовых соединений, ниже СВз и особенно В^) окраска становится эолотистожелтой, так как темноокрашенные гумусовые соединения епда почти не проникает.

Изучая органическое вещество серых лесных почв, мы пришли к выводу, что трансформация перегнойных веществ (гумификация и минерализация) в конечном итоге происходит в биогидротермических условиях каждого конкретного горизонта. В качестве примера рассмотрим результаты исследования качественного состава гумуса верхнего горизонта (А^) серой лесной почвы,^подвергшейся ЭО-ти-летнему погребенно й компостировании под слоем породы. В результате анализа было обнаружено, что за этот срок произошли заметные изменения как в количественном, так и в качественном составе его органической части. Морфологически горизонт стал более темным. Мнкроморфологический анализ показал отсутствие растительных остатков, наличие-которых характерно для гумусового горизонта серой лесной почвы. Химический анализ подтвердил наличие глубоких измерений в составе гумусовых веществ горизонта. В его'составе стали преобладать гуминовые кислоты. Более того, в этом случае, как и в горизонте В^ серой лесной "типичнойм"и'пновообразованнои* почв в составе гумино-вых кислот преобладает 2-я фракция, 1-я фракция практически отсутствует" (табл. . Эти исследования показали, что в ходе трансформации органического вещества почвы, менее устойчивая "активная" часть органического вещества в значительной степени минерализуется. В более устойчивой "консервативной" части почвенного органического вещества повивается степень'гумификации.

Свидетельством сказанному выхе могут служить данные Ш -спектрального анализа (рис. 4). Усиление некоторых полос спектра в области 1500-2000 см~* для гуминовых кислот из погребенной почвы.позволяет нам сделать вывод о повышении степени ароматиэа-

Рис. 4. ИК-спектры гуттовых кис ют, выделенных к* горизонтов А^: серой лесной (I) и серой лесной погребенной (2)

ции 1610-1625 си~* и содержания карбоксильных групп 17001725 см~*(Орлов, 1974). Уменьяение полое поглощения «области 700-900 см~* мы рассматриваем; отчасти, как указание на-происходящие изменения в азотистой части гумиаовых кислот.

Данные термического анализа в свои очередь указывает на то, что в холе гумификации в составе почвенного органического вещества снижается содержание не только фракций низкотемпературного интервала окисления, но происходит"и перестройка в более устойчивых фракциях высокотемпературного интервала окисления (рис. 5).-

tob Ajt серой лесной (I) и серой Леной погребенной (2)

Проведенное в лабораторных условиях.трехнедельное компостирование - почвенных образцов при оптимальных температурах и влажности с добавленнеи в компостируемые образцы глюкозы показало, что даже за такое незначительное время произошли заметные изменения в составе гумусовых соединений почвы.

При разделении на колонках с сефад'ексои препаратов гу-ииновых кислот, выделенных из образцов, было обнаружено, что в ходе компостирования почвы в составе гуминовых кислот возрастает фракция с меныей молекулярной массой, но с больней оптической плотностью. На основании результатов полевых и лабораторных опытов мы пришли к выводу о том, что состав гумуса в горизонтах почвы, степень гумификации органического вещества зависят от условий, характеризующих эту почву, каждый ее генетический горизонт.

На примере полевого модельного опыта было показано, что по мере формирования гумусового состава вновь образующейся почвы происходит постепенное псозревание" гумуса до устойчи-' вого совтояния, характерного для данного типа почвы.

' Тот же механизм гумусообразования определяет формирование темноокраиенных гумусовых соеднненийв'иллювиальном горизонте В2* К этому можно еще•добавить, что при промачивании осадками почвенного профиля в глубокие горизонта с раствором из подстилки могут проникать органические соединения, обладающие высокой восстанавливающей*и пептизирующей способностью. Эти органические соединения, попадая в глубокие горизонты породы, ' производят значительные воздействия на ее минеральную часть как непосредственно, так и благодаря активизации деятельности микроорганизмов. В результате такого воздействия образуются подвижные закисные формы железа, происходит пептизация глинистой массы. По мере расходования влаги в верхней толще почвенного профиля, раствор из более глубоких горизонтов поднимается капиллярным током вверх. В этом случае может происходить подтягивание в верхние горизонты как растворенных в почвенной влаге минеральных и органических соединений, так и илистых пептизированных частиц. Одним из главных результатов этого процесса является формирование оглиненных и текноокрашенных гумусовыми веществами иллювиальных горизонтов-- В. Такой механизм формирования иллювиального горизонта, обогащенного железом, илом и органическим веществом, был имитирован и в ряде лабораторных модельных опытов.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На примере серых лесных почв показана возможность моделирования почвообразовательного макропроцесса с помощью нового варианта полевого метода "почвенных призм", разработанного автором.

2. Выявлен комплекс элементарных почвенных процессов, формирующих в условиях полевого эксперимента под пологом широколиственного леса профиль почвы, вновь образующейся из исходной почвообра-зующей породы (карбонатного лессовидного суглинка). В этот комплекс входят различные формы аккумулятивных, элювиальных, иллювиальных, педотурбационных и др. процессов. Степень проявления отдельных процессов в комплексах закономерно изменяется по глубине новообразованной почвы и во времени.

3* Метод "почвенных призм" в сочетании с лизиметрическими и другими стационарными методами позволяет наблюдать за характером превращения первичного органического вещества, поступающего на почву и в почву, перемещения в зоне почвообразования перегнойных соединений - продуктов трансформации растительных остатков и взаимодействием их с минеральной частью почвообразующей породы.

4. Выявлена важная роль водорастворимой, наиболее подвижной части перегнойных соединений в формировании дифференцированного профиля серой лесной почвы. Высокая активность этой частя перегнойных соединений и их доступность микроорганизмам приводят к тому, что эти соединения на конечных этапах своего превращения или полностью минерализуются или в других условиях продукты их трансформации входят в состав более сложных гумусовых соединений.

5. Важным фактором формирования сложного профиля серых лесных почв является характерный для этих почв водный режим, развитие которого на участках модельных опытов тесно связано с воздействием на почвообразуюмую породу компонентов биоценоза.

6. Формирование гумусового горизонта - А^ серой лесной почвы на "модельных почвенных призмах" под естественной дубравной растительность!) обусловлено комплексом элементарных почвообразовательных процессов. В первый год развития гумусового горизонта четко прослеживается процесс выноса карбонатов. Наблюдается перемещение глинистых частиц, миграция полуторных окислов и кремнезема. Особенно ярко проявляется процесс гумусонахопления.

Гумусовое состояние формирующегося горизонта А| обусловлено поступлением и превращением органических веществ отмирающих корневых ¿истем растений; органических соединений, вмы-

ваеммх на подстилки, а также'активной деятельность» беспозвоночных животных и микроорганизмов. Развитие этого горизонта, начиная от поверхности почвообраэующей породы, постепенно распространяется вглубь профиля, достигая как ло мощности, так и по качественному составу его гумуса уровня, типичного для пол-неразвитых почв исследованного региона. Комплекс ЗПП, обусловливающий формирование рассмотренного горизонта, позволяет называть его ахкуиулятивно-элювиалышм горизонтом.

7. Установлено, что формирование темноокрашенного горизонта В^ в средней части почвенного профиля серой лесной почвы изученного нами региона обусловлено не вмнванием в эту часть почвенного профиля из верхних горизонтов и закреплением в нем уже сформированных черных гуминовых кислот, а особым характером превращения поступавших в этот горизонт органических веществ к их гумификацией на месте, в биогидротермических условиях этого горизонта. Специфика условий этого горизонта определяется комплексом ЭПП, включающим в себя процессы иллювиирования: перегнойных соединений, полуторных окислов, глинистых частиц, а также и особым характером годного режима »того горизонта; находящегося на стыке нисходящих и восходящих потоков почвенного раствора.

В.-На основании результатов многолетних исследований динамики органического вещества в ходе процессов почвообразования и, рассматривая почвенное органичесхое вещество с целы) оценки уровня плодородия-той или иной почвы намечены параметры, которые позволяет относить его к одной из двух качественно различных групп соединений: а) активной, составляющей лабильную часть почвенного органического вещества, легко доступной микроорганизмам и по этой причине в основной своей массе достаточно быстро минерализуемой и б) консервативной, представляющей стабильную часть почвенного органического вещества, сохраняющуюся в почве длительное время и являющуюся в основной своей массе характерным, типовым признаком* почвы.

При оценке уровня почвенного.плодородия, необходимо учитывать качественный состав и соотношение активной и консервативной частей почвенного органического вещества. , ■ "

В качестве меры для контроля за состоянием почвенного органического вещества в производственных условиях можно использовать показатель микробиологической активности при определении ее в лабораторных условиях с помощью стандартных методов.

Основное содержание диссертация опубликовано в следующих работах:

1. К вопросу о методике препаративного выделения гумусовых кислот. Вестник ЛГУ. * 9, 1962, с.12>-130.

2. К вопросу об изменении подвижности перегнойных соединения торфа. Почвоведение, № 8, 1963, с.58-67.

3. Об изменении подвижности перегнойных соединений торфа. Веотяик ЛГУ, » 21, 1963, с.138-147.

4. Поступление на почву зольных элементов и азота с о ладом древесных и травянистых растений в основных типах деса дубравы "Лес на Ворскле". Почвоведение, * 12, 1966 (Соавторы: Ю.Н.Неоатаев, О .Г. Растворова, Л.С.Счастная, И.А.Тереженкова), с.31-39.

5. Состав лизиметрических растворов серых лесных почв под различными насаждениями. Ученые записхиЛГУ, * 331, т.4, в,50, 1967,

с.65-71 (Соавтор: О.Г.Растворова).

6. Лесные почвы с двумя гумусовыми горизонтами. Доклады Географического Общества, в.13, 1970, с;46-60 (Соавторы: А.А.Хаитулев, Э.И.Гагарина, О.Г.Растворова, Л.С.Счастная, И.А.Терешевкова).

7. Использование лизиметрического метода при*изучении'влияния десной.растительности на современное почвообразование; Сб.^Применение лизиметрических методов в почвоведении, агрохимии и бко-геохимии, 1970.

8. Сравнительная характеристика состава лизииетрических растворов некоторых почв десной и лесостепной зон (Соавторы: Е.И.Шилова,

А.А.Стрелкова^О.Г.Растворова). Тезисы докладов 17 Всесоюзного делегатского съезда почвоведов, т.Ш, Алма-Ата, 1970, с. 45.

9. Особенности формирования лизиметрических растворов влесных почвах (Соавторы: Е.И.Шилова, А.А.Стрелкова, О.Г.Растворова). Сб.: "Применение лизиметрических методов в почвоведении, агрохимии и ландвафтоведении". Л., 1972, с.89-94.

10. Особенности формирования лизиметрических растворов в лесных и лесостепных почвах в связи с их водным режимом. (Соавторы: О.Г. Растворова). Тр. 2-го Межведомственного совещания по применение лизиметрических методов исследования. Л., 1972, с.37-38.

11. О превращении органического вещества в лесных почвах. Тр. Рабочего совещания по проблеме "Гумус и его роль в почвообразовании и плодородии почв". Л., 1973.

12. Поступление органического вещества в леснув почву с опадом и его разложение. (Соавторы: И.А.Терешенкова. С.И.Самнляк, Л.С.Счастная, О.Г.Растворова). Ученые записки ЛГУ, * 367, 1974, с.169-194.

13. О возможности моделирования современного почвообразовательного процесса в полевых условиях.. Вестник ЛГУ, * 21, 1975,.

е. 130 - 137.

14. О применении микроморфологического метода исследования при моделировании современного почвообразовательного процесса. (Соавтор: Э.И.Гагарина}. Тр. 10-го Международного Конгресса почвоведов, 1975, т, 12, с. 313 - 318.

15. К вопросу о роли гидротермического фактора в превращении растительного опада, сб.: "Проблемы охраны и рационального использования природных ресурсов на территории Северо-Запада". Над. ЛГУ, Л., 1976, с. 87 - 88.

16. Микроморфология начальных процессов почвообразования. Тези- ' сы докладов на 5-м Всесоюзном съезде почвоведов, 1977 (Соавтор: Э.И.Гагарина).

17. Влияние микробиологической активности на подвижность железа в серой лесной почве. (Соавтор: А.И.Попов)* Вестник ЛГУ, № 15, в. 3, 1979, с. 120.

18. Формирование иллювиального горизонта в почвах под лесом. (Соавтор: А.И.Попов). Вестник ЛГУ, * 9, в. 2, 1980, с. 120.

19. Изменение оптической плотности гуминовых кислот в зависимости от условий гумификации. (Соавтор: З.В.Рожковец). Вестник ЛГУ,

* 15, в. 3, 1981. '

20. Зависимость молекулярной массы гуминовых кислот от условий гумификации. (Соавторы: О.Г.Раотворова, И.А.Теревенко&а). Тезисы докладов 6-го делегатского съезда Всесоюзного общества почвоведов, т. 2, Тбилиси, 1961, с. 12 - 13.

21. О зависимости качественного состава органического вещества от биологической активности почвы. (Соавтор: Г.Л.Касаткина).

Вестник ЛГУ. * 3, в. I, 1982, с. 106 - 109.

22. Исследование оптических свойств и строения органического вещества серых лесных почв. (Соавтор:1 А.К.Комяков). Вестник ЛГУ,

* 15, 1982, с, ИЗ.

М- . Подписано к печати я*. //• <?сГ . Заказ 2682

Тираж 100, формат бумаги 60x84 1/16, 2,75 печ.л. Бесплатно, Ротапринт' тип. »2 "Лену при злата". 191104, Ленинград, Литейный пр., дом * 55.