Слитоземы Северного Кавказа

Хитров, Николай Борисович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Слитоземы Северного Кавказа
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Слитоземы Северного Кавказа"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В.ДОКУЧАЕВА

На правах рукописи УДК 631.445.4: 631. 445.723'724:631. 43: 631. 4: 522

ХИТРОВ НИКОЛАЙ БОРИСОВИЧ

СЛИТОЗЕМЫ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность ОЗ.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук

МОСКВА - 1995

Работа выполнена в отделе генезиса и мелиорации засоленных почв Почвенного института им. В.В.Докучаева в 1985-1994 гг.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Доктор сельскохозяйственных наук

А.Г. Бондарев

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.Н. Тюрюканов

Доктор биологических наук, профессор

Т.А. Соколова

Ведущее учреждение - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева

Защита диссертации состоится "]_±" декабря 1995 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.020.25.01 в Почвенном институте им. В.В.Докучаева РАСХН по адресу: 109017, Москва. Пыжевский пер., 7. •

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В.В.Докучаева.

Отзывы на диссертацию. • в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим присылать по указанному выше адресу диссертационного совета.

Автореферат разослан

ноября 1995 Г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

И.Н. Любимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Слитые почвы (синонимы: слитоземы, вертисоли и проч.) широко распространены на всех континентах, исключая Антарктиду. На Северном Кавказе они занимают значительные пространства как мелкими пятнами среди других почв, так и крупными массивами. Многочисленными исследованиями, обобщенными в целом ряде крупных монографий (Dudal, 1965; Быстрицкая, Тюрюканов, 1971; Ahmaâ, 1983; Слитоземы и слитые почвы, 1990: Слитые почвы Молдавии, 1990; и др.), установлены основные свойства этих почв и разнообразие сочетаний факторов почвообразования, в которых они формируются в различных регионах мира.

Слитые почвы в наиболее известных классификациях выделяются на разных таксономических уровнях, в том числе и на самых высоких {Classification des sols, 1967; Soil Taxonomy, 1985; и др.). В действующей в нашей стране классификации (1977) они рассматриваются только на уровне рода, хотя были неоднократные предложения по выделению типа (Быстрицкая, Тюрюканов, 1971; Шишов, Соколов. 1989; Слитые почвы Молдавии, 1990). Существует широкий спектр мнений о генезисе этих почв, основанных на исследованиях в разных регионах. Особые проблемы возникают при разграничении слитогенеза и солонцового процесса в связи с тем, что оба процесса ведут к формированию схожих неблагоприятных физических свойств. Отсутствие четкой и хорошо обоснованной диагностики слитых почв, которая к тому же различается у разных исследователей, не дает возможности корректного сопоставления данных. Последнее накладывает существенный отрицательный отпечаток на подбор приемов возделывания сельскохозяйственных культур, мелиорации и использования почв, а также не позволяет обоснованно распространять положительные результаты полевых опытов на более широкие территории.

Основная цель исследований - установить генезис слитых почв на Северном Кавказе, разработать и обосновать диагностические критерии существования и степени выраженности двух процессов в почвах степной зоны: слитогенеза и солонцового процесса, - и разработать классификацию почв с признаками слитогенеза для обоснованной дифференциации территории в сельскохозяйственных целях.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить морфологические, физические, физико-химические, химические свойства и минералогический состав слитых почв Северного

- г -

Кавказа.

2. Сформулировать общий методический подход, позволяющий разрабатывать диагностику процессов, происходящих в почвах.

3. Разработать и обосновать диагностические критерии существования и степени выраженности слитогенеза и солонцового процесса.

4. Разработать классификацию почв с признаками слитогенеза.

5. Изучить режимы влаги, температуры, ОВП и плотности в почвах с разной степенью выраженности слитогенеза.

6. Выявить особенности взаимодействия слитогенеза и солонцового процесса.

7. разработать методику оценки сочетания факторов почвообразования, способствующих развитию слитогенеза в почвах.

8. Оценить приемы мелиорации слитоземов Ставрополья.

Научная новизна. 1. Разработан концептуально-методический подход, позволяющий производить целенаправленный выбор и обоснование диагностических признаков существования и степени выраженности различных процессов, происходящих в почве (см. раздел 2.1).

2. Сформулирована сущность слитогенеза, выбрана и обоснована система диагностических показателей существования слитогенеза и шкала морфологических признаков, отражающая степень его выраженности (см. раздел 2.2).

3. Уточнена формулировка сущности солонцового процесса, выбраны и обоснованы диагностические критерии его существования и степени выраженности. Предложен специальный балл (Ь) для оценки физико-химических условий развития солонцового процесса. Он рассчитывается по диаграмме, включающей содержание обменного натрия и концентрацию солей в почвенном растворе (см. раздел. 2.3).

4. Разработаны новые принципы и сама классификация почв с признаками слитогенеза (см. раздел 2.4).

5. Установлено взаимное воздействие слитогенеза и солонцового процесса друг на друга при их совместном проявлении в одной почве (см. раздел 3.7).

6. Установлено, что изменение вертикальных и горизонтальных деформаций в слитоземах в зависимости от влажности имеет гистере-зисный характер (см. раздел 4.4).

7. Разработана методика оценки сочетания факторов почвообразования. способствующих развитию слитогенеза в почвах (см. раздел 5).

- 3 -

На защиту выносятся следующие положения:

1. Концептуально-методический подход, позволяющий разрабатывать диагностику почвенных процессов, заключающийся в том, что выбор и обоснование диагностических критериев существования и степени выраженности процесса, происходящего в почве, основывается на: а) представлении о сущности процесса и признаках почв, возникающих в результате его действия; б) оценке других явлений, способствующих формированию аналогичных признаков; в) оценке надежности выбираемых признаков и их чувствительности к изменчивости факторов почвообразования.

2. Сущность слитогенеза заключается в развитии и/или последующем воспроизведении обратимых и необратимых разно направленных локальных боковых сдвиговых деформаций (смещений) одних блоков почвы относительно других за,счет возникновения внутренних напряжений в условиях, когда жидкая фаза почвы не замерзает. Химические, физические, физико-химические и биологические свойства почв, минералогический состав, факторы и условия почвообразования как в отдельности, так и в их сочетаниях влияют на формирование слитых почв в соответствии, с их вкладом в развитие указанных сдвиговых деформаций. Необходимым и достаточным диагностическим критерием существования слитогенеза является присутствие в почвенном профиле поверхностей скольжения (сликенсайдов), имеющих линейные размеры от 1 до 15-20 см и ориентацию наклона, варьирующую в пределах любой вертикальной стенки разреза в интервале около 180°. Степень выраженности слитогенеза может быть оценена на основе следующих показателей: 1) размеров поверхностей скольжения, 2) наличия клиновидной структуры, 3) отношения.мощности слоя с поверхностями скольжения более 30 см длиной в одном измерении к общей мощности слоя с поверхностями скольжения любых размеров, 4) наличия деформации поверхности почвы по типу микрорельефа гильгай.

3. Слитогенез и солонцовый процесс при совместном проявлении в одной почве оказывают друг на друга воздействие: а) слитогенез способствует снижению интенсивности развития солонцового процесса главным образом за счет механического ограничения миграции ила и аккумуляции его в виде натечных кутан; б) физико-химические условия развития солонцового процесса могут усиливать интенсивность слитогенеза за счет увеличения набухания и облегчения сдвиговых деформаций; в) собственно солонцовый процесс имеет тенденцию к снижению интенсивности слитогенеза посредством разрушения набухающих глинис-

тых минералов, но это воздействие очень замедленное. ,

Практическая значимость результатов исследования: Разработана диагностика слитых и солонцовых почв, сводящая к минимуму субъективный фактор. Предложенный общий концептуально-методический подход позволяет целенаправленно разрабатывать диагностику любых процессов, происходящих в почве.

Разработанная классификация почв с признаками слитогенеза. отражая реальное разнообразие слитых почв, является основой гибкой дифференциации территории в сельскохозяйственных целях.

Разработанные подходы и полученные в ходе работы данные используются в лекционных курсах для студентов факультета агрохимии и почвоведения МСХА и биолого-почвенного факультета СПбГУ.

Публикации и апробация работы. По проблемам исследования слитых и солонцовых почв, затронутых в диссертации, опубликовано (в том числе в соавторстве) 18 печатных работ. Результаты исследований доложены на VIII Делегатском съезде Всесоюзного общества почвоведов (Новосибирск, 1989). на международной конференции "Мелиорация почв" (София, Болгария, 1989), международной конференции "Генезис и управление плодородием засоленных почв" (Волгоград, 1991). конференции стран содружества "Физика почв и проблемы экологии" (Пущино, 1992). международном симпозиуме "Структура почвенного покрова" (Москва, 1993), региональной конференции (Ставрополь, 1991), V и VII комиссии РОИ (Москва, апрель, май 1994), конференции "Почвенные ресурсы Прикаспийского региона и их рациональное' использование в современных социально-экономических условиях" (Соленое Займище. 1994).

Работа выполнена в Почвенном институте им. В.В. Докучаева РАСХН лично автором или под его руководством. Личный вклад автора в решение поставленных задач заключался в разработке методических подходов, проведении полевых и лабораторных исследований, обработке и интерпретации результатов, теоретическом обобщении собственных и литературных данных, формулировке выводов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав основных выводов и списка литературы.. Она . изложена на 596 страницах, включая 333 страниц машинописного текста, 57 таблиц. 102 рисунка, список 372 литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛИТЫХ И СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ.

Основной причиной, побудившей нас в одной работе рассматривать весьма дискуссионные вопросы генезиса слитых и солонцовых почв, явилось исследование почв Ставропольского края, развитых на третичных глинах и продуктах их переотложения. Эти почвы чаще относят к солонцовому ряду, выделяя собственно солонцы и солонцеватые черноземы ( Гаврилюк, 1950; Антыков, Стоморев, 1964; Антыков и др.. 1965; Рекомендации .... 1965, 1967; Тюльпанов, 1966, 1984; Тюльпанов и др. , 1979 )..Начиная с 70-х годов стали обращать внимание на их "слитость": В результате в последнее время их стали чаще называть "солонцеватые слитые черноземы" ( Петров, 1971, 1977; Мелиорация солонцовых почв..., 1974; Антыков, Акимов. 1980; Тюльпанов. 1994). Наконец, в отдельных работах эти почвы называются слитыми солонцеватыми (Немеровская. 1972, 1975) или даже слитоземами с указанием (Быстрицкая и др., 1990) или без указания на их солонцева-тость (Ковда, 1992). Столь широкий диапазон изменения названия почв, предполагающий существенное различие понимания их генезиса, связан не только и не столько с исследованием различающихся объектов, разнообразие которых определяет основные черты строения почвенного покрова этой территории, сколько с сочетанием признаков слитогенеза. солонцового процесса, засоления. гидроморФизма, оглее-ния и ряда других процессов в этих почвах.

1.1. Проблемы исследования слитых почв.

В специальной литературе отсутствует единое представление, которое вкладывается в термин "слитые почвы". На основе обзора диагностических критериев, используемых разными авторами при определении "слитости" и разной степени ее выраженности_(Классификация и

диагностика ____ 1977; Корнблюм, Любимова, 1972; Козловский, 1986;

Слитоземы ____ 1990; Слитые почвы Молдавии. 1990; Soli Taxonomy,

1975; Classification des sols, 1967) показано, что диагностика очень хорошо выраженных слитых почв или вертисолей и, наоборот, почв, в которых не отмечают проявления слитогенеза, как правило, не' вызывает сомнений. Проблемы состоят в том, что, во-первых, имеется несколько подходов к диагностике слитых почв, отличающиеся набором признаков как по их сущности, так и по их количеству, во-вторых.

существующие подходы выделения слитых почв страдают .избыточностью диагностических признаков, в третьих, диагностика, достаточно широкого класса почв, являющихся переходными вариантами от очень хорошо выраженных слитых почв до совсем не слитых почв, остается весьма дискуссионной и по своей сути практически не разработанной. Все три вопроса поставленной проблемы, на наш взгляд, обусловлены нечеткостью понятия "слитогенеза" и недостаточной обоснованностью использованных наборов диагностических признаков. .

Анализ факторов и условий развития слитых почв показал, что при сравнительно большом разнообразии их сочетания для формирования слитых почв должны обеспечивать хорошо выраженную способность почвенного материала к набуханию и усадке и контрастный гидротермический режим, состоящий в смене периодов сильного увлажнения периодами сильного иссушения почвы. По своей сути очень сходные выводы сделаны Дюдалем (Dudal, 1963. 1965), П.Н. Березиным с соавторами (1989) и Е.М. Самойловой (1990).

По литературным источникам установлено, что перечень свойств почв, которые, по мнению разных авторов, отличают слитые почвы от не слитых, достаточно велик. Вместе с тем, по ряду из них существуют весьма противоречивые мнения, иногда взаимно исключающие друг друга.

Такими "проблематично.характерными" для слитых почв свойствами являются содержание органического вещества, различных форм оксидов и гидроксидов железа, алюминия и кремния, состав обменных катионов, рН растворов. Каждое из них, по-видимому, может внести свой вклад в развитие "слитости". но не является определяющим.'

Наиболее важными свойствами слитых почв являются тяжелый гранулометрический состав, наличие набухающих глинистых минералов, количество которых может сильно варьировать, особый характер почвенной структуры, отличающейся в поверхностном (зернистая за счет самомульчирования или глыбистая) и ниже лежащих горизонтах почвенного профиля (блочно-глыбистая, состоящая из клиновидных агрегатов (сфеноидов) и крупно-призматических отдельностей с поверхностями скольжения ), сильное набухание и усадка почвенной массы, образование трещин в сухие периоды.

; В диссертации приведены представления разных авторов (Яковлев, 3914; Акимцев, 1930; Иванов, 1938; Болышев, 1948, 1963; Гедройц, 1955; Волобуев. 1948; Крупеников и др., 1990; Данилова и др., 1971; ЗОнн, 1970; Шульга, 1946; Быстрицкая, Тюрюканов, 1971; Уваров, !986;'. Койнов, 1964; Eswaran et al.. 1988; Боул и др., 1977; Dudal, 1963;. Зборищук, Розанов, 1984; Самойлова и др., 1990; Березин и др.. 1989; Корнблюм, Любимова, 1972; Козловский, 1986; Knight,

1980; McGaríty, 1953; Howard, 1939; Altchlnson. 1953: Hallsworth, et al.. 1955; Hallsworth, Beckmann, 1969; Hllgard. 1906; White, Bonestell, 1960; Edelman, Brlnkman, 1962; Paton, 1974) о механизмах возникновения "слитости". Эти представления порой сильно различаются, а иногда частично или полностью исключают друг друга. Тем не менее , можно,отметить следующие наиболее часто упоминающиеся явления, которые, строго говоря, не обязательно рассматриваются каждым автором: 1) образование илистой фракции ("оглинивание") и смектито-вых глинистых минералов; 2) набухание и усадка материала в циклах увлажнения и иссушения; 3) сдвиговые явления; 4) уплотнение и изменение исходной структуры материала; 5) "склеивание" частиц в сухом состоянии под действием разных' агентов.

Хотя в литературе по вертисолям очень часты рассуждения о формировании смектитовых минералов, по данным Б. П.Градусова и Н.П.Чи-жиковой.(1977) смектитовые минералы в почвах главным образом наследуются почвами "от древних пород различного генезиса.

"Склеивание" частиц в сухом состоянии не является цементацией в собственном смысле, поскольку при увлажнении частицы обратимо разъединяются. Подобное поведение дисперсного материала обусловлено не "склеиванием", а термодинамическими и механическими свойствами тонких слоев воды (Дерягин, 1956; Дерягин, Нерпин, 1954; Нерпин, Дерягин, 1961; Кульчицкий, Усьяров, 1981).

Следовательно, наиболее важными процессами при формировании слитых почв можно считать набухание-усадку материала, сдвиговые явления, уплотнение и изменение исходной структуры. Остальные явления. очевидно, способствуют их более яркому проявлению в тех или иных сочетаниях факторов почвообразования и свойств почв.

Наряду с отмеченными общими чертами формирования слитых почв, следует обратить внимание на отчетливую тенденцию, по крайнем мере в отечественных работах, объяснять "слитость" как результат натриевой или магниевой "солонцеватости". На наш взгляд, это свидетельствует об отсутствии четкой диагностики обоих явлений, не позволяющей их отделять друг от друга.

Существенно различное понимание генезиса слитых почв разными исследователями, очевидно, также является следствием отсутствия четких критериев выделения самих слитых почв.

1.2. Проблемы исследования солонцовых почв.

Дан обзор развития взглядов на генезис солонцовых почв (П. А. Земятчинский, В.С.Богдан, А.Остряков. С.С.Неуструев. Л.И.Прасолов, Н. М. Сибирцев. К. Д. Глинка, Н.А.Димо, А. Я. Гордягин, Г. И. Танфильев,

П. С. Коссович, К. К. Гедройц. Е. И. Иванова, И. Н. Антипов-Каратаев, В. А. Ковда. •Л.П.Розов. A.M. Можейко, Н. И. Базилевич, Б.В.Андреев. Н.П.Панов, М. Б.Минкин, В.И.Михайличенко. В.В.Егоров. Б.А.Зимовеци др.).

Систематизированы показатели, используемые разными авторами при диагностике солонцовых почв. На основе их анализа сделан вывод, что для диагностики солонцеватости почв требуется целый комплекс разнообразных показателей, отражающий различные стороны этого многогранного явления. Однако в явном виде он не сформулирован. Поэтому главная проблема диагностики солонцеватости почв, на наш взгляд, - это установление и обоснование четкого минимального комплекса диагностических показателей (как качественных, так и количественных).

Помимо этого при диагностике солонцеватости часто используются такие признаки, как "слитость в сухом состоянии и вязкость во влажном, крупная трещиноватость, глыбистая структура", которые другими авторами используется для диагностики слитых почв. Приблизительно такая же ситуация наблюдается, когда явление "слитости" объясняют натриевой или магниевой "солонцеватостыо". Налицо так называемый "логический круг", когда первое явление объясняется через второе, а второе в свою очередь через первое. Последнее определяет необходимость разработки независимых диагностических критериев как для "солонцеватости". так и для "слитости".

2. ДИАГНОСТИКА СЛИТОГЕНЕЗА И СОЛОНЦОВОГО ПРОЦЕССА;

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ С ПРИЗНАКАМИ СЛИТОГЕНЕЗА.

2.1. Общие проблемы диагностики почв и выбора диагностических критериев.

Одной из актуальных проблем почвоведения является проблема четкого и однозначного определения исследуемых объектов и явлений, т.е. диагностика почв и почвенных процессов. Вместе с тем, в настоящее время отсутствуют,подходы, позволяющие разрабатывать диагностику почв.

Нами предложены следующие общие процедуры отбора диагностических критериев существования .и степени выраженности почвенного процесса (схема 1 и 2), использование которых рассмотрено на конкретных примерах решения задачи по диагностике слитогенеза и солонцового процесса. Эти две схемы имеют существенные отличия, обусловленные назначением диагностических признаков. С другой стороны, схема 2 является логическим продолжением схемы 1.

Схема 1.

Общая схема подхода к выбору диагностических критериев существования почвенного процесса

1) Формулирование общего представления о диагностируемом явлении с указанием его существенных признаков.

2) Отбор признаков для диагностики явления.

3) Составление перечня других явлений, которые способствуют возникновению признаков из п.2.

4) Выбор дополнительных признаков или условий, сочетания которых с признаками из п.2 позволяют отделить рассматриваемое явление от других явлений из п'.З.

5) Установление сочетаний" признаков из п. 2 и 4 в явном виде.

6) оценка надежности признаков из п.5 для их использования в качестве диагностических:

6.1) Оценка встречаемости признаков из п.5 в условиях, когда рассматриваемое явление возникать не может (контроль п.З).

6.2) оценка ситуаций отсутствия выбранных диагностических признаков в условиях существования самого явления (контроль п.1, 2).

6.3) Оценка возможности формирования признаков из п. 5 в настоящее время (в течение первых десятков лет) в условиях, способствующих развитию рассматриваемого явления.

6.4) Общее заключение о .надежности использования признаков из п.5 в качестве диагностических. (При высокой надежности выбор заканчивается. При низкой надежности следует вернуться к п. 1).

Схема 2.

Общая схема подхода к выбору диагностических критериев степени выраженности почвенного процесса

1) Выбор надежных диагностических критериев существования данного явления в соответствии со схемой 1.

2) Формулирование общего представления об изменении свойств почвы при возрастающей интенсивности (степени) выраженности рассматриваемого процесса.

3) Отбор признаков для диагностики степени выраженности рассматриваемого процесса с учетом обязательного использования диагностических критериев его существования (см. п. 1).

4) Установление граничных значений классов разной степени выраженности процесса в случае использования количественных признаков, или создание ключа-схемы определения градаций степени выраженности процесса по качественным признакам..

5) Оценка чувствительности признаков из п.4 к изменчивости факторов почвообразования в условиях, способствующих развитию расс-

матриваемого процесса. (При достаточной чувствительности выбор заканчивается, при недостаточной - следует вернуться к п.2).

2.2. Диагностика слитогенеза.

Реализуя разработанные схемы (разд. 2.1), предлагается прежде всего определение понятию "слитогенез". Слитогенез - процесс развития и/или последующего воспроизведения обратимых или необратимых разно направленных локальных боковых сдвиговых деформаций (смещений) одних блоков почвы относительно других за счет возникновения внутренних напряжений в почвенной массе в условиях, когда жидкая фаза почвы не замерзает.

В данном определении приведены только существенные признаки самого процесса и не отражены все условия его развития. К последним мы относим не только климат, геоморфологическое положение, дрениро-ванность, тип растительности, литологические особенности почвообра-зующих пород, но и свойства и вещественный состав самих почв. Среди последних важное значение имеют характер сложения почвы (в том числе ее плотность), влажность, гранулометрический, минералогический, ионно-солевой составы, виды связей между отдельными компонентами. От них зависит характер, величина и направленность внутренних напряжений в почве, определяющих в свою очередь возможность и само развитие сдвиговых деформаций (смещений).

Причины и конкретные механизмы возникновения внутренних напряжений в данном определении исключают только случай кристаллизации льда, что характерно при криогенезе.

Предложенное определение понятия "слитогенеза" включает в себя как видовое понятие "вертигенез" в традиционном смысле (Боул и др..1977) и отличает слитогенез от оползневых явлений.

В отечественной литературе традиционно под "слитообразованием" понимают прежде всего уплотнение. Вне всяких сомнений можно утверждать. что для того, чтобы начался слитогенез необходимо формирование комплекса условий, который включает особое пространственное расположение почвенных частиц относительно друг друга, в частности определенную плотность почвы. Однако, из этого не следует, что всякое увеличение плотности почвы приводит к образованию слитой почвы. В частности известны случаи формирования слитых почв на породах, которые исходно отличались высокой плотностью и при почвообразовании частично разуплотнялись.

На основе предложенного определения понятия с помощью схемы 1 .¡был установлен следующий диагностический критерий существования сяитогенеза в почве - присутствие в почвенном профиле .поверхностей

- и -

скольжения (сликенсайдов), имеющих линейные размеры в интервале от 1 до 15-20 см'и ориентацию наклона, варьирующую в преЭелах любой вертикальной стенки разреза е интервале около 180°. Это не означает, что в почве не могут встречаться более крупные поверхности скольжения. Важно, чтобы обязательно существовали небольшие сликен-сайды разной ориентации. Последнее имеет особое значение при различении слитогенеза и оползневых явлений.

Оценка надежности данного критерия оказалась достаточно высокой.

Образованию поверхностей скольжения способствуют только слито-генез (в указанном понимании) и оползневые явления, причем последние предложенным критерием исключаются (положение 6.1 схемы 1).

Случаев существования слитогенеза в почве, как процесса сдвиговых деформаций, при отсутствии поверхностей скольжения нам не известно (положение 6.2 схемы 1). Возможны две другие ситуации. Во-первых, почвы, называемые "слитыми" некоторыми исследователями по их плотности и глинистому гранулометрическому составу, могут не иметь поверхностей скольжения. Обычно в их составе мало набухающих минералов. Такие почвы целесообразно рассматривать как переходные, пограничные разности, не являющимися слитыми. Их можно называть, например, "уплотненными". Во-вторых, почвы, не имеющие поверхностей скольжения, называются "слитыми" по наличию агрогенного уплотнения и глыбистой структуры в пахотцых и подпахотных горизонтах. Указанные явления существенно отличаются от слитогенеза. Уплотнение пахотных и подпахотных горизонтов и формирование в них глыбистой структуры обусловлены избыточным.давлением ходовых систем сельскохозяйственной техники и регулярным механическим воздействием на структуру почвы обрабатывайщих орудий. Такие почвы предлагаем называть "техногенно-глыбистыми". не относя их к слитым. Строго говоря, и слитая почва может быть "техногенно-глыбистой" поскольку рассматриваемые явления имеют разные причины и сущность.

Сопоставление размеров и частоты встречаемости поверхностей скольжения в рядом расположенных разрезах "на поле и в лесополосе показало, что эти признаки формируются в шантажированном слое в течение 15-25 лет (положение 6.3 схемы 1). Свидетельством современных горизонтальных смещений в слитоземах Ставрополья являются прямые их измерения (гл.4).

С помощью схемы 2 разработана диагностика степени выраженности. слитогенеза. В основу было положено следующее представление об из-' менении признаков почв с усилением слитогенеза. За начало отсчета было выбрано такое состояние, когда имеющиеся деформации почвы при набухании и усадке в циклах увлажнения и иссушения не вызывают боковых смещений блоков почвы и сликенсайды не образуются (нулевая

степень выраженности слитогенеза или. иначе говоря,, его отсутствие). При усилении указанных процессов, но выраженных сравнительно слабо, появляются редкие небольшие сликенсайды. Они могут быть приурочены к разным горизонтам на глубинах от 40-50 до 160-180 см в зависимости от конкретных причин. Еще при большей выраженности набухания-усадки увеличиваются размеры поверхностей скольжения (сли-кенсайдов). их частота встречаемости.мощность слоя, в котором они проявляются, характеризуя более крупные и частые боковые смещения блоков почвы. При дальнейшем увеличении выраженности процессов наступает качественный скачок- сликенсайды образуются настолько часто или становятся настолько крупными, что начинают пересекаться, формируя клиновидную структуру. На следующих стадиях напряжения в почвенной массе становятся все более сильными, способствуя смещению крупных блоков.В результате поверхности скольжения развиваются почти во всем почвенном профиле, частота их встречаемости и размеры еще больше увеличиваются. При этом должна расти мощность слоя с очень крупными поверхностями скольжения. Наконец.при очень хорошо выраженных процессах набухания и усадки возникают настолько большие напряжения, что в результате их разрешения начинается деформация поверхности почвы с формированием микрорельефа типа гильгай. По-видимому, возможны случаи не существенной деформации поверхности, но очень большой частоты встречаемости сликенсайдов и клиновидной структуры (особенно в форме двустороннего клина) во всем профиле, исключая верхние 20-25 см.

В результате были выбраны следующие показатели: 1) наличие и размеры поверхностей скольжения (сликенсайдов), 2) наличие' клиновидной структуры, 3)отношение мощности слоя с поверхностями скольжения более 30 см длиной в одном измерении к общей мощности слоя с поверхностями скольжения любых размеров, 4) наличие микрорельефа гильгай. Размер более 30 см выбран из следующих соображений. Само разделение поверхностей скольжения на мелкие и крупные в известной мере условно. Вместе с тем, возможно соотнесение их размеров с горизонтальными размерами почвенных блоков, образующихся при формировании глубоких вертикальных трещин. Поверхности скольжения внутри таких блоков можно считать "маленькими", а пересекающие несколько блоков - "крупными". Горизонтальные размеры блоков варьируют от 10 до 60-70 см, составляя в среднем около 30 см. Предлагаем выделять 6 степеней:

О степень (слитогенез отсутствует) - в почвенном профиле отсутствуют поверхности скольжения размером от 1 до 15-20 см с ориентацией наклона, варьирующей в пределах любой стенки разреза в интервале около 180°.

1 степень - в профиле почвы есть хотя бы один горизонт, имеющий поверхности скольжения (сликенсайды) от 1 до 6 см в одном измерении и с разной ориентацией их наклона; клиновидная структура отсутствует.

2 степень - в профиле почвы есть горизонты с поверхностями скольжения от 1 до 30 см в одном измерении и хотя бы в одном горизонте сликенсайды более 6 см; клиновидная структура отсутствует.

3 степень - в профиле почвы есть горизонты с поверхностями скольжения от 1 до 30 ом в одном измерении и хотя бы в одном горизонте клиновидную структуру и сликенсайды более 6 см.

4 степень - в профиле почвы есть горизонты с поверхностями скольжения от 1 до 150 см и боЛее в одном измерении и клиновидной структурой; хотя бы в одном горизонте поверхности скольжения более 30 см, при этом мощность слоя с поверхностями скольжения более 30 см составляет менее половины общей мощности слоя со сликенсайдами любых размеров; микрорельеф гильгай отсутствует.

5 степень - в профиле почвы есть горизонты с поверхностями скольжения от 1 до 150 см и более в одном измерении и клиновидной структурой; хотя бы в одном горизонте поверхности скольжения более 30 см, при этом мощность слоя с поверхностями скольжения более 30 см составляет более половины общей мощности слоя со сликенсайдами любых размеров; микрорельеф гильгай отсутствует.

6 степень - микрорельеф поверхности почвы типа гильгай; в профиле почвы имеются горизонты с поверхностями скольжения от 1 до 200 см и более в одном измерении и клиновидной структурой, хотя бы в одном горизонте сликенсайды более 30 см.

На территории Ставропольского края выбранные признаки для диагностики степени выраженности слитогенеза достаточно чувствительны к изменению прежде всего литологического (см. разд. 3.5) и геоморфологического факторов. Есть предпосылки предполагать их определенную чувствительность к изменению флористического фактора (типа растительности) .

Влияние геоморфологического фактора оказалось возможным оценить на двух ключевых участках ("Склон" и "Зеленый"), на которых литологический состав очень близкий, а рельеф сильно дифференцирован. Позиции рельефа, обеспечивающие хороший поверхностный дренаж атмосферных ' осадков (вершины небольших холмов, крутые склоны) и способствующие благодаря этому меньшему увлажнению почв, заняты почвами с относительно более низкой степенью выраженности слитогенеза. Позиции рельефа, способствующие застаиванию и дополнительному подтоку поверхностных вод (пониженные и замкнутые элементы, днища балок и т.п.), заняты почвами с относительно более высокой степенью

выраженности слитогенеза. На выровненных участках встречаются почвы с промежуточными степенями выраженности слитогенеза. Во всех случаях рельеф, перераспределяя атмосферные осадки, предопределяет контрастность периодов увлажнения и иссушения почв, которая и влияет на интенсивность проявления деформаций.

2.3. Диагностика солонцового процесса.

В настоящее время можно выделить лишь некоторое центральное представление о солонцовом процессе, которое в большинстве случаев ( но не всегда ) не ставят под сомнение:

Солонцовый процесс - это комплекс взаимосвязанных явлений, происходящих в почве, обусловленный определенным сочетанием количества обменного натрия в ППК и общей концентрации и состава солей в почвенном растворе; развитие этого комплекса явлений во времени приводит к формированию специфического почвенного профиля, характеризующегося вертикальной текстурной дифференциацией по элювиально-иллювиальному типу (по илу, полуторным окислам, емкости катонного обмена ). Рассматриваемый комплекс явлений включает: 1) пегшзирован-кость ила и коллоидов: 2) высокую растворимость гумусовых веществ; 3) высокую щелочность почвенного раствора (в том числе наличие и (или) образование соды).\ 4) трансформацию и разрушение минералов и гумусовых веществ в щелочной среде (так называемый щелочной гидролиз); 5) передвижение пеппюированных илистых и коллоидных частиц и растворенных гумусовых веществ.

В последнее время физико-химические условия развития солонцового процесса сводятся к содержанию обменного натрия (и иногда обменного магния), игнорируя при этом концентрацию солей в растворе. В диссертации на основании собственных исследований и литературных данных показано, что физико-химические условия развития солонцового процесса определяются именно сочетанием относительно повышенного содержания обменного натрия на фоне низкой общей концентрации солей в почвенном растворе. Повышение концентрации солей в растворе даже на фоне высокого содержания обменного натрия вызывает коагуляцию почвенных коллоидов и тормозит развитие солонцеватости. Для практических целей эти условия предлагаем оценивать с помощью специального балла Ь (рис. 1). Он возрастает по мере роста содержания обменного натрия на фоне снижения общей концентрации солей в растворе, что обусловлено, как правило, возрастанием рН и щелочности растворов. Очень высокие значения Ь (более 6-10) возможны только при наличии соды.

Среди показателей удельной электропроводности вытяжки из водо-

«т Ее - 15 -

Рис. 1 . Диаграмма определения балла (&.), характеризующего выраженность физико-химических условий развития солонцовых свойств в почве, на основе сопряженной'информации о содержании обменного натрия {% от ЕКО) и удельной электропроводности вытяжки из водонасыщенной пасты (Ее, дСм/м), либо процентного содержания токсичных солей в водной вытяжке 1:5, отнесенного к влажности, соответствующей нижней границе текучести (1000 г/л) Цифры на диаграмме - значения балла 6/ .

- 16 - ' •

насыщенной пасты (ЕС) и суммой "токсичных" солей по водной вытяжке 1:5 (Бт). которые могут быть использованы для определения "Ь", предпочтителен первый (ЕС), поскольку он лучше отражает концентрацию водорастворимых солей в почвенном растворе влагонасыщенной почвы. Содержание "токсичных" солей (Бт) используется как некоторое, достаточно грубое приближение. Однако в нашей стране чаще анализируют водную вытяжку 1:5, а не вытяжку из водонасыщенной пасты, поэтому такое приближение становится необходимым.

Содержание обменного натрия необходимо определять следующими методами: 1) при ЕКО менее 30 мг-экв/100 г - методом Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой; 2) при ЕКО более 30 мг-экв/100 г и отсутствии гипса - предварительным удалением солей по Молодцову и Игнатовой с последующим вытеснением обменных катионов реактивом Таккера; 3) для почв с любой ЕКО - суммарным извлечением обменного и водорастворимого натрия реактивами Гедройца, Шолленбергера, Таккера с последующей коррекцией на содержание водорастворимого натрия по данным вытяжки из водонасыщенной пасты или почвенного раствора (коррекция по данным водной вытяжки 1:5 дает заниженные результаты); дополнительно определяют независимым методом значения ЕКО (Руководство ____ 1990). Во всех случаях содержание обменного натрия

определяют при увлажнении образца не выше границы текучести, при котором анализируют удельную электропроводность.

На основе предложенного определения понятия с помощью схемы 1 был установлен следующий диагностический критерий существования солонцового процесса в почве - сочетание признаков: 1) наличие в профиле почвы горизонта с: а) призматической структурой, имеющей отношение высоты к горизонтальному размеру педов более 1,5-2 и горизонтальный размер структурных отЗельностей не более в-10 смг и (или) б) хотя бы редкими органо-глинистым натечными кутанат на боковых гранях педов (допускается их обнаружение ткроморфологическим методом); и обязательно 2) баял физико-химических условий развития процесса Ь > 0 (рис. 1) либо непосредственно в указанном в п. 1 горизонте, либо в горизонте, примыкающем к нему свержу, либо одновременно в обоих горизонтах.

Оценка надежности данного критерия оказалась достаточно высокой. Формирование указанных признаков в современных условиях подтверждается многочисленными исследованиями изменения черноземов и каштановых почв при поливе минерализованными водами. Показано, что ситуации выполнения критерия при отсутствии самого процесса и, наоборот, существования процесса и невыполнения диагностического критерия. мало вероятны.

С помощью схемы 2 разработана диагностика двух основных степе-

ней выраженности солонцового процесса. Она учитывает, что в разнообразных природных условиях возможна существенная несогласованность между весьма динамичными признаками, отражающими физико-химические условия развития солонцового процесса, и морфологическими признаками, которые имеют тенденцию, раз появившись, закрепляться в профиле почвы. Судя по специальной литературе о солонцах и солонцовых почвах, крайне редко такая несогласованность воспринимается однозначно (например, проблема так называемой магниевой солонцеватости). Учитывая достаточно большой перечень других процессов, способствующих формированию аналогичных морфологических признаков, этот вопрос и не может иметь однозначного решения. Поэтому не всякое сочетание признаков будет с равной надежностью характеризовать степень выраженности солонцового процесса. Те сочетания, в которых и физико-химические, и морфологические признаки будут характеризовать приблизительно равную степень развития процесса, очевидно, должны быть достаточно надежными. В противном случае, когда физико-химические признаки будут выражены сильнее, чем морфологические, или наоборот (вторые сильнее первых), результирующая оценка может быть надежной, приняв во внимание только наименьшую выраженность признаков из этих двух групп.

Сильная1 степень выраженности солонцового процесса диагностируется при наличии сочетания указанных признаков: 1) наблюдается отчетливая морфологическая дифференциация профиля почвы на поверхностный белесоватый или светло-серый горизонт с плитчатой, пластинчатой или чешуйчатой структурой и-расположенный' сразу под ним горизонт с хорошо развитой вертикально-призматической структурой, состоящей из структурных от^ельностей. имеющих горизонтальный размер не более 8-10 см и сплошные, визуально легко обнаруживаемые кутаны на боковых гранях; и 2) хотя бы в одном из указанных в п.1 горизонтов балл физико-химических условий Ь>4.

Слабая степень выраженности солонцового процесса диагностируется в том случае, если указанное выше сочетание признаков полностью не реализуется, но диагностический критерий существования процесса выполняется. .

Предложенная диагностика двух степеней выраженности солонцового процесса по своей сути разделяет все почвы на три большие группы: 1) почвы без признаков солонцового процесса; 2) солонцеватые почвы (слабая степень); 3). солонцы (сильная степень).

Конечно, полного соответствия между традиционно используемыми названиями почв (солонцеватые и солонцы) и диагностикой степени выраженности солонцового процесса, предложенной нами, нет. В частности, многие так называемые "малонатриевые" и "остаточно-натриевые

- 18 - • •

солонцы" по нашей диагностике имеют только слабую степень-солонцового процесса, т.е. могут называться "солонцеватыми" (но не солонцами). То те относится ко многим слитоземам Ставропольского края, в которых балл физико-химических условий Ь>4. но отсутствуют визуально различимые кутаны. Их часто называют "солонцами". По нашей диагностике - это солонцеватые слитоземы. В группу "солонцеватых" (слабая степень) попадут и многие корковые и мелкие солонцы с высоким засолением в В горизонте. В них высокое содержание обменного натрия часто обусловлено высоким содержанием солей, так что балл физико-химических условий развития солонцового процесса в них оказывается менее 4. Вместе с тем в остальных случаях (а их большинство) наблюдается вполне хорошее соответствие.

2.4. Классификация почв с признаками слитогенеза.

Сформулированы новые принципы построения почвенной классификации, развивающие достижения существующих классификаций: 1) определение класса почв на основе свойств только самих почв; 2) историчности; 3) открытости; 4) иерархичности; 5) накопления критериев деления; 6) группа принципов деления совокупности почв на классы на основе так называемого таксономического деления по изменению видо-образующего признака (Ивлев, 1992); 7) группа принципов выбора критериев деления классов почв; 8) система таксономических категорий, которая в своей основе имеет таковую, используемую в новой классификации Почвенного института им. В.В.Докучаева (Шишов, Соколов, 1989), с некоторыми дополнениями.

Дополнения состоят в том, что внутри категорий подтип, род, вид и разновидность выделяются последовательные подуровни, обозначаемые цифрами, порядок следования которых (подуровней), строго говоря, может быть любым, но, главное, каждый из них должен быть использован для получения класса почв в пределах соответствующей категории. Строго говоря, такой подход в неявном виде применялся и раньше в "Классификации и диагностике почв СССР" (1977) при выделении так называемых "сложных" родов или видов. Мы его распространили на уровень подтипа, что обеспечивает выделение в отдельные классы разнообразных почв, переходных к различным другим типам почв, формирующихся в сходных (но не тождественных) сочетаниях факторов почвообразования. Центральный подтип, род или вид специально не выделяется. Он получается, как некоторый класс на уровне подтипа (рода, вида), в котором наблюдается наименьшее число признаков сопутствующих процессов, характерных для почв других типов.

В диссертации приведена классификация почв с признаками слито-

генеза, начиная с категории отдела до разновидности, с полной четкой диагностикой каждого выделяемого класса почв. В автореферате ограничимся диагностикой классов лишь самых высоких таксономических категорий.

Отдел (1) : 1. СЛИТОЗЕМЫ. Диагностика : В пределах почвенного профиля (до гор.ВС, АС или VC) есть горизонт, в котором развиты поверхности скольжения (сликенсайды). имеющие линейные размеры от 1 до 15-20 см и взаимно противоположную ориентацию направления наклона, и верхняя граница этого горизонта не глубже 60 см .

Типы (2):

2.1. ЧЕРН03ЕМ0ВИДНЫЕ СЛИТОЗЕМЫ. Диагностика : 1) наличие диагностических признаков отдела; и 2) цвет верхнего горизонта (от 0 до 30-40 см) темно-серый или черный; и 3) мощность гумусовых горизонтов [A+AB(AV, АС)] равна или больше 50 см; и 4) содержание гумуса в слое 30-40 см равно или больше 2,0%.

2.2. ТЕМНЫЕ СЛИТОЗЕМЫ. Диагностика : 1) наличие диагностических признаков отдела; и 2) цвет верхнего горизонта (от о до 30-40 см) серый, темно-серый или черный; и одновременно или порознь : 3) мощность гумусовых горизонтов [А+АВ(AV, АС)] меньше 50 см; 4) содержание гумуса в' слое 30-40 см меньше 2, ОХ.

2.3. СВЕТЛЬЕ СЛИТОЗЕМЫ. Диагностика : 1) наличие диагностических признаков отдела; и 2) цвет верхнего горизонта (от 0 до 30-40 см) светло-серый.

2.4. ЦВЕТНЫЕ СЛИТОЗЕМЫ. Диагностика : 1) наличие диагностических признаков отдела; и 2) цвет.верхнего горизонта (от 0 до 30-40 см) отличается от черно-белой гаммы оттенков, являясь коричневым, бурым, красным, желтым.

Почвы из других отделов (диагностика: не полностью удовлетворены требования диагностики отдела "слитоземы") :

1. В разных типах почв из других отделов выделить подтип "глу-бинно-слитизированных". Диагностика : В пределах почвенного профиля (до гор.ВС) есть горизонт, в котором развиты поверхности скольжения (сликенсайды), имеющие линейные размеры от 1 до 15-20 см и взаимно противоположную ориентацию направления наклона, и верхняя граница этого горизонта равна или глубже 60 см .

2. В подтипах "глубинно-слитизированных" особо выделить род "уплотненных". Диагностика: все горизонты глубже 20-30 см до верхней границы появления поверхностей скольжения имеют призматическую структуру.

3. В типах почв из разных отделов выделйть род "уплотненных". Диагностика: отсутствие поверхностей скольжения во всем профиле (до гор. ВС) и все горизонты в профиле, расположенные глубже 20-30 см.

- 20 -

имеют призматическую структуру.

4. В типах с приставкой "arpo-" выделить вид "техногенно-глы-бистых". Диагностика: Наличие в пахотном горизонте структуры, представленной крупными глыбами, как правило, призмовидной формы, отделенных в сухом состоянии друг от друга вертикальными трещинами на всю глубину горизонта; глыбы разбиваются на неправильно-угловатые агрегаты с острыми ребрами и шероховатыми матовыми плоскими, слабо выпуклыми или слабо вогнутыми гранями, зеркально повторяющими грань соседнего агрегата.

3. ПОЧВЫ СТАВРОПОЛЬЯ С РАЗНОЙ СТЕПЕНЬЮ ВЫРАЖЕННОСТИ СЛИТОГЕНЕЗА

3.1. Объекты. Слитые почвы в Ставропольском крае, традиционно называемые "солонцеватыми" или "слитыми солонцеватыми черноземами", занимают более 400 тыс. га. Они приурочены к территориям открытого залегания олигоцен-миоценовых глинистых отложений ( майкопских, чокракских, караганских, сарматских). Указанные породы выходят на поверхность на западных и южных склонах Ставропольской возвышенности, а также в обширном понижении, расположенном между предгорьями Кавказа и Ставропольским поднятием и вытянутом почти в широтном направлении (Невинномысский антиклинорий с обращенными формами рельефа) (Макеев, 1963;. Монюшко, 1973; Сафронов, 1987). Это сквозная долина, открывающаяся на западе (в районе г.Невинномысска) в долину р.Кубани, а на востоке (в районе г.Минеральные Воды) - в бассейн Терско-Кумской системы. Средняя ее часть.имеет более высокие абсолютные отметки по сравнению с краями, являясь водоразделом Черноморского и Каспийского бассейнов. Понижение представлено возвышенными водоразделами со слабо выпуклыми очертаниями, вытянутыми в протном направлении, которые разделяются долинами небольших речек и балок. Почвообразующие породы представлены элювием, элюво-де-лювием и делювием указанных выше глин, а также аллювиальными отложениями.

Основные исследования были проведены на 5 ключевых участках "Суркуль", "Склон", "Зеленый", "Кианкиз", "Султан", расположенных возле населенных пунктов Перевальный, Нагутское, Каскадный, Кианкиз, Султан Минераловодского и Андроповского районов Ставропольского края.

Почвы представлены слитоземами черноземовидными с различным сочетанием признаков оглеения, гидроморфизма, солонцеватости, засоленности и степени выраженности слитогенеза.

3.2. Морфологические свойства. Общими чертами морфологического строения черноземовидных слитоземов являются: 1) черный ■ или тем-

но-серый цвет гумусовоаккумулятивных верхних горизонтов, которые (включая ниже- расположенный переходный горизонт) имеют мощность от 50 до 150 см (наиболее часто от 70 до 100-110 см); 2) наличие поверхностей скольжения (сликенсайдов) разного размера, угла и ориентации наклона, которые появляются на глубине от 20-30 до 50-60 см и исчезают на глубине от 80 до 180 см и глубже; 3) широкие и глубокие трещины в сухом состоянии, которые разбивают почвенную массу на крупные вертикальные блоки-тумбы, имеющие в горизонтальном сечении вид неправильных многоугольников (пяти-, шести- и более) с диагональю от 20-30 до 70-80 см и высокую плотность и твердость; 4) практически полное отсутствие водопрочности структуры, высокая вязкость и пластичность, низкая "твердость и сравнительно небольшая плотность (не более 1,35-1,45 г/см3) во влажном состоянии; 5) наличие карбонатов в пределах почвенного профиля (это характерно только для почв Ставропольского края, в других регионах, в частности в Краснодарском крае, подобные почвы часто не содержат карбонатов); 6) сравнительно слабая дифференциация почвенного профиля, которая может усиливаться за счет выраженности таких процессов, как солонцовый, дерновый, оглеение, миграция и аккумуляция легкорастворимых солей, карбонатов, гипса, роющая и перемешивающая деятельность живых организмов (насекомых, ' червей, грызунов и проч.), механическая обработка сельскохозяйственными и мелиоративными орудиями.

Разнообразие морфологического строения черноземовидных слито-земов определяется разной выраженностью и сочетанием отмеченных выше характеристик.

Предложена индексация горизонтов, в которых отмечаются поверхности скольжения и клиновидная структура.

Морфометрические характеристики поверхностей скольжения и клиновидной структуры'имеют вполне закономерное распределение в профиле исследованных почв. В наиболее общем виде его можно представить следующим образом. Пойерхности скольжения появляются только с некоторой глубины (обычно глубже 20-30 см), ниже которой часто формируется небольшой (от 3 до 10 см) подгоризонт с мелкими (обычно не более 4-6 см) спорадическими по-разному ориентированными сликенсайда-ми. Угол наклона последних к горизонтали обычно самый большой в пределах профиля. Ниже по профилю .располагается горизонт с часто встречающимися поверхностями скольжения разных размеров. Еще глубже появляется клиновидная структура, при этом максимальные размеры сликенсайдов имеют тенденцию увеличиваться. Угол наклона поверхностей скольжения в этой части обычно не превышает 30°, единой ориентации также не наблюдается. После этого возможны две часто встречающиеся ситуации. В одной из них клиновидная структура и поверхности

скольжения разных размеров, включая максимальные для всего-профиля, наблюдаются до некоторой глубины, глубже которой на расстоянии не более 5-7 см резко исчезают. Обычно на этой глубине начинается сильно опесчаненный за счет большого количества мелкокристаллического гипса горизонт. В других ситуациях, наблюдается более менее обратная последовательность исчезновения сначала клиновидной структуры с одновременным уменьшением максимальных размеров поверхностей скольжения в горизонте по сравнению с выше лежащим, а затем формирования подгоризонта со спорадическими мелкими сликенсайдами. Наконец, глубже некоторой глубины поверхности скольжения полностью исчезают. Во всех случаях на глубине более 100-120 см углы наклона поверхностей скольжения самые маленькие (10-20°) в пределах всего профиля.

На основе статистической обработки глубины проникновения трещин и нижней границы проявления поверхностей скольжения установлено. что развитие последних в изученных почвах во многих случаях сопряжено с образованием глубоких трещин при высыхании почвы. Однако, есть случаи их формирования ниже глубины растрескивания почвы.

3.3. Физические свойства. Исследуемые почвы являются легко-, средне-, реже тяжело-глинистыми пылевато-иловатыми. Наблюдаемое небольшое облегчение гранулометрического состава верхних горизонтов (на 5-10% ила) слитоземов Ставропольского и Краснодарского краев не обязательно связано с присутствием натрия в ППК. Одной из причин может быть дифференциальная ветровая эрозия поверхностного горизонта при его самомульчировании.

Плотность черноземовидных слитоземов Ставрополья зависит от влажности, варьируя чаще всего от 1,3 до 1,6 Г/см3, снижаясь во влажном состоянии до 0,8-1,0 и повышаясь в сухом состоянии до 1,в-9,0 г/см3. Порозность изменяется от 60 до 38% (наиболее часто 48-55%).

Черноземовидные слитоземы Ставрополья имеют большую удельную поверхность (120-180 мг/г, метод Кутелика) и высокие максимальную гигроскопичность (12-21%, метод Николаева), верхнюю (41-71*), нижнюю (15-28%) границы и число (22-44%) пластичности. Отмечается явная тенденция увеличения этих показателей при усилении степени выраженности слитогенеза, оцениваемой по морфологическим признакам.

Степень набухания растертых образцов из разных горизонтов черноземовидных слитоземов Ставрополья изменяется от 10 до 50%, составляя в большинстве случаев 25-40%. Влажность набухания изменяется от 44 до 80%. Получено регрессионное уравнение зависимости степени набухания от содержаний■набухающих, ненабухаквдх глинистых минералов, органического вещества и балла физико-химических условий раз-

вития солонцового процесса. Выделено 4 типа кривых кинетики набухания, среди которых два характерны для горизонтов средней части профиля почв 4-й, 5-й и 6-й степеней выраженности слитогенеза. Давление набухания растертых образцов увеличивается с 6-7 до 8-10 кГ/смг по мере роста плотности с 1,3 до 1,5 г/см3. Объемная усадка растертых набухших образцов изменяется от 34 до 54%. Усадка образцов не-' нарушенного строения зависит от исходной влажности и плотности образца.

Сцепление С варьирует от 0,14 до 0,9 кГ/смг. Угол внутреннего трения (ф) изменяется от И до 36°. Расчетное значение сопротивления почв сдвигу (тпр.) при естественном давлении выше,лежащих горизонтов изменяется от 0.22-0,3'4 кг/см2 при влажности 30-40% до 0,44-0,83 кГ/смг при влажности'25-29% в .почвах 5-й и 6-й степеней выраженности слитогенеза.

Сопоставляя эти величины с развивающимся давлением набухания, которое составляет 6-10 кГ/см2, межно сделать вывод, что в рассматриваемых почвах есть все условия для развития сдвиговых деформаций в настоящее'"время.. Более того, тот факт, что сопротивление почв сдвигу в слитоземах в наиболее часто встречающемся диапазоне влажности- в 8-30 раз (|) ниже давления набухания, позволяет предполагать, что основным механизмом возникновения внутренних напряжений в почве, ; приводящих к сдвиговым деформациям, является неравномерное увлажнение и набухание почвы в пределах сравнительно небольшого слоя (горизонта). Более раннее увлажнение одного блока почвы приводит. к развитию в нем высокого давления набухания за счет сдерживания его набухания (расширения в стороны) соседними менее увлажненными блоками. В результате возникшее давление, увеличиваясь выше напряжения сопротивления сдвигу, вызывает смещение (сдвиг) соседних блоков в сторону, что позволяет набухать увлажненному блоку.

Проведен анализ различий физических свойств почв с разной степенью выраженности ¿литогенеза с помощью методов многомерной статистики. Полученное разделение можно признать вполне удовлетворительным, Оно подтверждает принятую гипотезу в главном, что усиление степени выраженности.длитогенеза, оцениваемой по морфологическим признакам, сопровождается общей тенденцией усиления процессов набухания и усадки.

3.4. Содержание и состав органического вещества,. Общее содержание органического вещества (метод Тюрина) в исследованных слитоземах в верхних горизонтах варьирует от 2,1 до 8,0%. чаще составляя от 3,5 до 5,0%. Вниз по профилю оно уменьшается постепенно, часто превышая 1-1,5% на глубине 70-100 см. Общее содержание азота варьирует обычно от 0.09 до 0,27%, возрастая в самых верхних горизонтах

- 24 - ' •

почв на целинных или сенокосных участках до 0,4-0,6%. .Отношение С/Ы составляет 9,5-13.2. Групповой и фракционный состав гумуса изученных черноземовидных слитоземов во многом похож на таковой черноземов без признаков слитогенеза. Сгк/Сфк изменяется от 1.3 до 3-4. Отличия заключаются главным образом в более высоком относительном содержании ГК-3 в составе гуминовых кислот (28-50% от суммы ГК), связанных с глинистыми минералами и устойчивыми полуторными окислами. Последнее определяется глинистым гранулометрическим составом слитоземов и заметным количеством набухающих минералов в составе ила. Тенденций изменения группового и фракционного состава и общего содержания гумуса в зависимости от степени выраженности слитогенеза не наблюдалось.

3.5. Минералогический состав. Состав ила в исследованных сли-тоземах полиминеральный. В нем, как правило, нет резко доминирующего компонента. Он представлен смектитовой фазой (20-50 %). диокта-эдрическими гидрослюдами (11-50%), каолинитом (12-26 %), хлоритом (10-22 35), тонкодисперсным кварцем.

Смектитовая фаза состоит преимущественно из сложных неупорядоченных смешаннослойных образований нескольких типов: слюда-смекти-товых с высоким содержанием смектитовых пакетов (преобладают), слю-да-смектитовых с низким содержанием смектитовых пакетов, хло-рит-смектитовых. В 10-20 % образцов встречается индивидуальный смектит.

Преобладающая часть смектитовых пакетов как смешаннослойных образований, так и индивидуальных смектитов относится к типу монт-мориллонитовых с заметным октаэдрическим (И-тест) и относительно высоким тетраэдрическим зарядом, которые являются продуктом деградации гидрослюд (К-тест). П6 отсутствию тесной корреляции между результатами 1Л- и К-тестов, а.также каждого из них с наличием индивидуального смектита считаем, что остальная часть (меньшая) набухающей фазы состоит из смектитовых пакетов различного промежуточного состава и строения из ряда монтмориллонит-бейделлит с разными суммарным зарядом и соотношением тетраэдрического и октаэдрического зарядов.

На основе анализа около 200 образцов с помощью традиционных и статистических методов установлена взаимосвязь между степенью выраженности слитогенеза в почвах Ставрополья и содержанием и составом глинистых минералов. Увеличение степени выраженности слитогенеза сопровождается возрастанием содержания смектитовой фазы в почве в целом за счет роста ее доли в составе ила и содержания самого ила как порознь, так и одновременно. В.ряде случаев это связано дополнительно с изменением качественного состава смектитовой фазы - на-

личием индивидуального смектита. Эти минералогические показатели определяют потенциальную способность материала почвы к набуханию-усадке и деформациям. Их различие обусловлено различием минералогического состава почвообразующих пород.

Указанные выше тенденции достаточно четко выражены на нескольких отдельных ключевых участках ("Суркуль", "Султан", "Кианкиз") и нарушаются на двух других ("Зеленый", "Склон") (рис. 2). При использовании данных всех пяти участков общая тенденция сохраняется, но сильно затушевывается. Области сгущения точек, характеризующие минералогический состав почв разной степени выраженности слитогене-за, перекрываются. Это обусловлено разнообразием сочетаний диалогического с другими факторами "(рельефом, перераспределяющего осадки; щелочными условиями в ряде почв), которые могут усиливать или ослаблять потенциальную способность материала почвы к набуханию-усадке и'деформациям.

Отмеченные' тенденции наиболее четко выражены в горизонтах средней части профиля, где развиты поверхности скольжения, и в почвообразующих породах (гор. ВС и С). В верхних горизонтах (до 30-50 см), не имеющих поверхностей скольжения, они едва заметны. Это может служить свидетельством конвергенции свойств исходного материала различных глинистых пород в верхних горизонтах в процессе почвообразования. .

3.6. Ионно-солевой состав. Засоление черноземовидных слитозе-мов Ставрополья по данным вытяжек из водонасыщенных паст начинается, как правило, с глубины 50-100 см. При наличии грунтового гидро-морфизма, обусловленного слабо напорными минерализованными водами, вскрывающимися в пределах почвенного профиля на глубине от 60 до 160 см. засоленным может быть даже самый верхний горизонт, вплоть до формирования солончаков с солевой коркой.

Тип засоления чаще всего хлоридно-сульфатный магниево-натрие-вый, но может меняться на сульфатный или сульфатно-хлоридный. В верхних горизонтах в ряде случаев формируются щелочные условия (рН от 8,3 до 9,6) с нормальной содой на фоне удельной электропроводности вытяжки из водонасыщенных паст от 0,4 до 1-2 дСм/см (формально незаселенный горизонт).

Сумма обменных катионов, полученная по методу Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой, изменяется от 20 до 38 мг-экэ/100 г. Содержание обменного кальция наибольшее в верхних незасоленных горизонтах (35-67Я от ЕКО), снижающееся вниз по профилю до 5-20% от ЕКО. Содержание обменного■магния обычно в пределах 30-45% от ЕКО с тенденцией его увеличения вниз по профилю в засоленных горизонтов до 60-80% от ЕКО. Содержание обменного натрия тесно связано с засо-

3) 28 У 25

5 „

и 22 х

* I»

К 15

"Суркуль"

"Султан"

"Склон"

¿ьм

/К 1' • Л N. « ■ 4

! »"Ч

М и 14 22 25 ЯШ

II и 14 I?

/ /«у

: * /

19 I? 14 и 18 29 22 ноау

"Зеленый" ш

"Кианкиэ"

29 22 2* 24 ЙСШ

12 Н 14 19 Я 22 Я Ш1

Рис.2 . Соотношение набухающих и ненабухагоцих глинистых минералов в горизонтах А и В средней части профиля, имеющих плоскости скольжения; слитых почз разных ключевых участков: • - 1-я степень слитогенеза; • - 2-я; * - 3-я; » - 4-я; ф - 5-я; * - 6-я степень слитогенеза. Цифры на радиальных прямых - процентное содержание сыектитовой фазы в составе ила. Цифры на диагональных прямых - содержание ила, %. МС1.АУ - содержание смектитовой фазы в иле в перетаете на почву в целом, %. НКХСЬАУ - суммарное содержание гидрослто-щл каолинита и хлорита в иле в пересчете на почву в целом, %.

ленностью исследуемого горизонта и в целом солевого профиля почвы. Наиболее часто в верхних горизонтах до глубины 20-30 см его содержание варьирует в пределах 5-10% от ЕКО, возрастая в солончаковых разностях до 15-20%. Вниз по профилю по мере увеличения концентрации водорастворимых солей и щелочности доля обменного натрия возрастает до 25-47% от ЕКО.

Балл физико-химических условий развития солонцового процесса (Ь) в разных горизонтах варьирует от 0 до 6. Максимальная величина балла Ъ в пределах отдельного почвенного профиля отмечается обычно в средней части на глубине от 20-40 до 70-100 см. Обычно этот максимум совпадает с максимальной в пределах профиля общей щелочностью вытяжки из водонасыщенной пасты, который нередко сопровождается максимальной концентрацией щелочности от С032~.

В слитоземах на элювии и делювии майкопских глин карбонаты появляются.с глубины 40-50 см с максимумом в слое 80-140 см. где часто формируется белоглазка. Ниже может залегать бескарбонатная порода. Содержание гипса в слитоземах Ставрополья обычно от 0 до 5-7%, реже до 10-20%. Наиболее часто его появление приурочено к горизонтам ВС и С.

Диапазон варьирования каждого компонента ионно-солевого состава в почвах одной (любой) степени выраженности слитогенеза настолько высок (от незасоленных, не содержащих карбонаты и гипс, до силь-нозасоленных, имеющих карбонаты и гипс), что установить какие-либо тенденции затруднительно.

3.7. Взаимодействие слитогенеза и солонцового процесса.

Слитогенез и солонцовый процесс по своей сути являются независимы«! процессами, которые могут существовать каждый в отдельности друг от друга. Вместе с тем. последнее не исключает возможное влияние одного процесса на другой при их существовании в одной и той же почве.

В исследованных почвах (слитоземах) ведущим процессом является слитогенез. Макроморфологически солонцовый процесс в черноземовид-ных слитоземах Ставрополья проявляется главным образом через вертикально-призматическую структуру с горизонтальным размером педов не более 8-10 см .(обычно от 2 до 8 см). Визуально различимые кутаны не обнаруживаются. На основе полевых и лабораторных исследований было установлено, что диагностический критерий существования солонцового процесса благодаря достаточной выраженности макроморфологических свойств в слитоземах Ставрополья выполняется в следующих четырех ситуациях: 1) в солончаковых, реже солончаковатых (при наличии средне- или сильнозасоленного горизонта не глубже 40-50 см) слито-зекст на элювии засоленных глин, не имеющих современного грунтового

гидроморфизма; 2) в грунтово-гидроморфных слитоземах на склонах при условии не очень высокой минерализации грунтовых вод (как правило, не более 10-12 г/л) и наличии дополнительного поверхностного притока атмосферных осадков, обеспечивающего более частое или длительное увлажнение верхних горизонтов, вплоть до временного поверхностного гидроморфизма; в последнем случае минерализация грунтовых вод может быть выше: 3) в слитоземах с относительно более легким гранулометрическим составом (ближе к легкой глине или даже тяжелому суглинку) особенно в верхних горизонтах; 4) в слитоземах с высокой щелочностью в самых верхних горизонтах. Особо подчеркнем, что во всех этих случаях мы имеем,дело с солонцеватыми слитоземами, но не собст твенно солонцами.

На основе исследований установлено, что слитогенез способствует снижению интенсивности развития солонцового процесса при их совместном проявлении главным образом" за счет механического ограничения миграции ила и аккумуляции его в виде натечных кутан. В меньшей степени этому может способствовать также тенденция к перемешиванию почвенной массы в результате засыпания материала в трещины и разно направленных сдвиговых деформаций. Физико-химические условия развития солонцового процесса (подчеркнем, именно "условия .развития, а не сам солонцовый процесс) могут усиливать интенсивность слитогенеза за счет увеличения набухания и облегчения сдвиговых деформаций. Собственно солонцовый процесс имеет тенденцию к снижению интенсивности слитогенеза посредством разрушения набухающих глинистых минералов.

4. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СЛИТЫХ ПОЧВ В ГОДОВОМ ЦИКЛЕ.

4.1. Объекты и методы исследования.

Для оценки современных процессов, протекающих в почвах на территории с микрорельефом гильгай и в почвах 5-й и 2-й степеней выраженности слитогенеза« изучались режимы влажности, окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), плотности почвы, вертикальных и горизонтальных деформаций (смещений) с сентября 1991 г. по август 1994 г.

Для этого было оборудовано 6 стационарных площадок. Три из низ находились на территории с микрорельефом гильгай (ключ "Зеленый"). : 1) в микрозападине (площадка 1); 2) на микросклоне (площадка 2); 3) на микробугре (площадка 3). Площадка 4 (ключ "Зеленый") организована на почве 5-й степени выраженности слитогенеза в редкой лесополосе с многолетним травянистым покровом (слитозем черноземовидный ти-пичнодефоркированный солончаковатый на элюво-делювии майкопских

глин). На почвах 2-й степени выраженности слитогенеза (чернозем глубинно-слитизированный слабодеформированный глубокосолончаковатый на делювии майкопских глин) заложено две площадки: N 6 - в лесополосе; N 7 - на пашне (ключ "Суркуль").

Температуру почвы с поверхности до 50 см (2, 5, 10, 15, 20, 30 , . 40 см) измеряли тростьевым электротермометром ТЭЦ-Им. Повтор-ность 3-х или 4-х кратная. На глубинах около 80 и 100 см устанавливали стационарно по одному датчику. Измерения температуры почвы проводили в астрономический полдень (в 13 часов по зимнему и в 14 часов по летнему времени).

Образцы на влажность отбирали буром в 3-х кратной повторности послойно 0-5, 5-10 и далее через 10 см. Определение влажности термостатно-весовым способом.

Вертикальные и горизонтальные деформации (смещение какой-либо точки в почве по вертикали или горизонтали, соответственно) измерялись с помощью метода стержней. Повторность 3-х кратная. Среднее квадратическое отклонение превышения измеряемого стержня над репер-ным 0,2-0,5 мм.

ОВП определяли платиновыми электродами, установленными стационарно на глубине от 10 до 180 см (как правило, по два электрода на каждой глубине). В поверхностном слое почвы ОВП измеряли электродами ЭПВ-1Т4, погружаемыми на глубину 3-4 см за 20-30 минут до начала работы. Вспомогательный электрод ЗВЛ-1МЗ (хлорсеребряный), заполненный концентрированным раствором КС1 (200 г/л), устанавливался с поверхности на глубине 5-7 см за 20-30 минут до начала измерений. Регистрирующий прибор - переносной иономер И-102.

Предложено под трещиноватостью почвы (Т„) понимать долю объема открытых трещин (Утр) от общего объема слоя (У0), выраженную в процентах:

Т„ = 100 * У1р/ У0 = 100 * ( 1 - рс / р ) где рс - плотность слоя почвы (определение методом стержней), г/см3; р - плотность почвы в пределах отдельных блоков почвы того же слоя. г/см3.

Предложен показатель относительной ширины трещин (Ш,.) - отношение ширины трещины между блоками почвы (1) и расстояния между противоположными параллельно стоящими гранями блока (Ь): 1 Тт / 100

«— . --(4.9)

Ь 1 - Ту / 100 + |/ 1 - Т, / 100

Выражение (4.9) показывает, что при условии одинаковой плотности почвы в пределах блоков-тумб ширина трещин прямо пропорционально зависит от горизонтального размера блока почвы. Чем больше

блок почвы, тем шире трещины вокруг него при условии одинаковой трещиноватости почвы.■ Величина III,. определяется только трещинова-тостью почвы в данном слое и в данный момент времени.

На качественно-количественном уровне сравнения расчет вполне согласуется с наблюдаемыми в реальной почве величинами. В разрезах, заложенных в микрозападине и на микробугре в микрорельефе гильгай в сентябре 1991 г, на глубине от 50 до 100 см ширина трещин варьировала от 0.5 до 2.5 см, а горизонтальные размеры блоков почвы - от 10 до 70 * см. Трещиноватость почв гильгая в этом слое составляла 6-10 %. Согласно выражению (4.9) при таких размерах блоков почвы ширина трещин между ними возможна от 0,3 до 3,8 см.

4.2. Температурный режим исследованных нами слитоземов Ставрополья по классификации В. Н.Димо является сезоннопромерзающего или непромерзающего типа умеренно-холодного в годовом цикле подтипа. Промерзание на площадках 2, 3, 6 и зафиксировано до глубины 15-25 см. Почва в микрозападине гильгая не промёрзала.' По мере повышения среднедекадной температуры воздуха с марта по август наблюдалось постепенное прогревание почв. Осенью при снижении температуры воздуха отмечалось быстрое охлаждение почв почти сразу по всему профилю. ' -

Основные различия изменения температуры почвы на разных площадках сводятся к: 1) относительно более быстрому и глубокому прогреванию почвы на микробугре по сравнению с почвой в микрозападине, очевидно, за счет более сильного увлажнения последней, а также за счет мощной подстилки (1-2 см) на поверхности почвы в микрозападине; 2) более глубокому прогреванию почвы 5-й степени выраженности слитогенеза в летний период по сравнению с почвой на микробугре э гильгае. что может быть связано с отсутствием резко контрастных условий нагрева в площадном простирании, имеющихся в гильгае; 3) сравнительно более низкому нагреву поверхности почвы и, соответственно. менее глубокому ее прогреву в летний период на площадке 6 (почва 2-й степени выраженности слитогенеза). очевидно, за счет затенения ее во второй половине дня кронами деревьев лесополосы.

4.3. Водный реадм.

Для метеостанций Нин.Воды. Курсавка и Невинномысск нами проведен анализ многолетнего и годового хода выпадения атмосферных осадков, испаряемости и производных от них величин с 1948 г. по 1993 г. (данные получены в Гидрометцентре России). Можно отметить следующие общие особенности и тенденции:

1) На территории исследуемого района выпадает в среднем 500-550 мм осадков за год. 60-70 % которых приходится на теплый период. Коэффициент увлажнения варьирует чаще всего от 0.4 до 0,9,

составляя в среднем 0,6-0,7, что характерно для степной зоны.

2) Все три метеостанции отличаются контрастным характером многолетнего хода изменения осадков и испаряемости. Последний проявляется : а) в смене экстремальных лет разного знака (более влажных и более сухих) сразу друг за другом, либо после промежуточного "нормального" года; б) в высокой амплитуде изменения всех рассмотренных климатических показателей между ближайшими экстремальными годами, составляющей от 25 до 100 % от средней многолетней величины самого показателя.

3) Для годового хода изменения осадков и испаряемости характерно два периода: а) позднеосенне-зимне-ранневесенный холодный, в который осадки -преобладают над испаряемостью, и б) поздневесен-не-летне-раннеосенний теплый, в который испаряемость преобладает над осадками. В более влажные годы второй период сокращается за счет обильного выпадения осадков с апреля по июнь-июль. В более сухие годы он удлинняется за счет малого количества осадков с марта-апреля по сентябрь-октябрь.

4) 1992 г., в который произведены основные наши наблюдения на динамических площадках, является экстремальным более влажным годом. Аналогов ему за период с 1948 по 1993 г не наблюдалось. По своему характеру он является экстремальным среди экстремальных более влажных лет.

Водный режим исследованных слитоземов является непромывным, осложненный провальной фильтрацией по открытым трещинам.

К началу наблюдений в сентябре 1991 г. почвы имели низкую влажность, немного превышающую максимальную гигроскопичность.

Профиль изученных почв по режиму влажности достаточно четко разделяется на три части, отличающиеся,'амплитудой изменения влажности в течение исследуемого периода: 1) верхнюю от 0 до 40-50 см активного влагооборота, 2) среднюю от 40-50 до 120-140 см замедленного влагооборота и 3) нижнюю от 120-140 до 200-240 см крайне замедленного влагооборота.

Для нишей части профиля характерна практически постоянная влажность 20-28 % (редко до 32SS) в течение всего периода наблюдений, исключая, октябрь 1991 г., когда она на площадках 6 и 7 была ниже 20-22 %.

В средней части профиля от 40-50 до 120-140 см отчетливо прослеживаются периоды весеннего увлажнения (до 18-26 % на пл. 6 и 7; до 36-44% на пл. 1-4) и летне-осеннего иссушения (до 14-18 % на пл. 6-7; до 18-34% на пл. 1-4), что соответствует категориям влаги от максимальной гигроскопичности (13-14 % на пл. 6-7; 18-20% на пл. . 1-4) до влажности завядания (17-20 % на пл.6-7; 25-31% на пл. 1-4).

Верхняя часть профиля от 0 до 40-50 см отличается наибольшей динамичностью изменения влажности, связанной с поступлением атмосферных осадков и транспирацией почвенной влаги корнями растений (от 10-16 до 40 % на пл. 6-7; от 14-20 до 44-54%, а при затоплении до 60-80% на пл. 1-4) . При этом максимальная амплитуда и частота колебания влажности достигает в поверхностном слое от 0 до 5-10 см.

Основные различия режима влажности изученных почв: 1) Если судить по запасам влаги в различных слоях в наиболее сухой период года, то слитоземы на пл. 1-4 оказались существенно более влажными в 1992 и 1993 гг. по сравнению с 1991 г.. что позволяет говорить о многолетней цикличности их функционирования, связанной с многолетним ходом изменения количества осадков и испаряемости. 2) черноземы глубинно-слитизированные на пл. 6-7 (2-я степень выраженности сли-тогенеза) подвергаются ежегодным периодам увлажнения и иссушения профиля и для них не характерна многолетняя цикличность функционирования. 3) в гильгае почва в микрозападине быстрее увлажняется и находится более длительное время во влажном состоянии по сравнению с почвами на микросклонах и особенно на микробуграх. 4) для почвы в микрозападине в гильгае характерно ежегодное временное затопление на срок от нескольких недель до 3-4 месяцев в зависимости от года; в экстремально влажные годы за счет возможности единовременного перехвата до 60-70 мм осадков в гильгае затоплению могут подвергаться большая часть микросклонов.

Экстремальное количество осадков в 1992 г. и отчасти в 1993 г., по-видимому, не существенно изменило водный режим слитоземов, характерный для влажных лет, поскольку большая часть ливневых осадков удалялось поверхностным стоком, вызывая затопление в подчиненных ландшафтах.

4.4. Режим вертикальных, горизонтальных деформаций и плотности почв. Вертикальные деформации в черноземовидных слитоземах Ставрополья имеют следующие общие черты. Во-первых величина вертикального смещения какой-либо точки в почве зависит: 1) от глубины ее расположения в профиле за счет веса вышележащих слоев почвы и изменяется от 7-35 мм на глубине около 100 см до 25-70 мм на поверхности почвы; 2) от влажности всех расположенных ниже и выше этой точки горизонтов почвы.

Во-вторых, набухание и усадка какого-либо горизонта в почве происходит неравномерно за счет неоднородного его увлажнения или иссушения. Разница вертикальных смещений в один и тот же срок в соседних точках на расстоянии до 40-60 см по горизонтали может составлять от 3-13 мм на глубине 100 см до 6-25 мм на поверхности почвы. Неравномерность набухания или усадки может проявляться как в

- Зо -

различной скорости вертикального смещения в разных точках, так и через максимальную амплитуду смещения.

В годовом цикле горизонты имеют максимальное расширение вверх за счет их увлажнения весной и в начале лета, а максимальную вертикальную усадку в конце лета за счет иссушения (рис. 3)

Вертикальные деформации в почвах на территории с микрорельефом гильгай имеют дополнительные особенности:

1) Более раннее увлажнение почвы в микрозападине предопределяет опережающее ее набухание по сравнению с почвами на других элементах гильгая.

2) Не каждое затопление микрозападины на 1-1,5 месяца сопровождается максимальным набуханием всех почв гильгая. Возможны ситуации (как летом 1992 г), когда за счет отсутствия открытых трещин и низкой влагопроводности нижние горизонты в почве на микробугре и фрагментарно на микросклоне остаются недостаточно увлажненными и не набухают.

3) При условии отсчета от репера на глубине около 200 см максимальные вертикальные смещения наблюдаемых точек имели место в почве на микросклоне, которая испытывает дополнительное боковое давление как со стороны почвы в микрозападине, так и стороны почвы на микробугре при их набухании. Однако, если учесть относительные перемещения самих реперных стержней на всех элементах гильгая, можно допустить приблизительно одинаковую максимальную амплитуду вертикального смещения поверхности почвы в микрозападине, на микросклоне и на микробугре.

4) В каждый конкретный срок наблюдений пространственное расположение всех точек измерения (поверхности почвы возле стержней и якорей этих стержней на трех элементах гильгая) относительно друг друга было уникальным, не повторившимся ни одного раза за период с сентября 1991 г. до августа 1994 г. Это определяется влиянием пространственного (объемного) распределения влаги в момент измерения, а также предыдущей историей неравномерного увлажнения-иссушения и связанными с ними набуханием-усадкой почв как между разными элементами микрорельефа гильгай, так и в пределах каждого из них.

5) Профиль относительного положения поверхности почвы в микро-катене от микробугра до микрозападины не является постоянным. Он все время меняется, отражая величину и направленность вертикальных деформаций в почвах на разных элементах гильгая. Наблюдавшиеся пределы его изменчивости: а) вертикальная амплитуда гильгая (т.е. расстояние по вертикали между точками поверхности почвы на микробугре и в микрозападине) от 398 до 425 мм (размах колебаний 27 мм); б) максимальная амплитуда вертикального смещения любой фиксирован-

: -*■ 0 I» : 4 20 (1 : * П с» с»

• > ■

Ж-

:» 31 а

: + Я с»

: * 1« с»

: 0 да и

а -

<В

О §

¡с &

8 к

•4

Ен &

03 §

№

Ф Е-" в

В «

1япт тш т\/п 8У1?'Я дата (месяц/число/год)

тт т\т вииа дата (месяц/число/год)

-19

: * й »

-ЧКи-; * 181 С1

«»»Н-Л''-...............!-

т\т «/»т дата (месяц/число/год)

тпт

тт

дата (месяц/число/год)

г?/2?/5| Н/Ц/Я 1М1/72 вИга

дата (месяц/число/год)

®ПШ тРП 1М1/Й Ш?/?3

дата (месяц/число/год)

Рис. 3. Динамика изменения относительного вертикального смещения стержней, установленных на разной глубине. Гильгай: А, Б - микрозападина; В, Г - микросклон; Д, Е - микроОугор

- 35 -

ной на профиле точки - 60-65 мм.

Наблюдавшиеся изменения расстояний между соседними стержнями, удаленными друг от друга на 5-12 см, с высокой вероятностью можно объяснить горизонтальными разно направленными смещениями почвенной массы.

На территории с микрорельефом гильгай в настоящее время в се-зонно-годовом цикле наблюдаются периодические горизонтальные смещения почвенной массы на микросклонах вдоль линии, соединяющей центры микрозападины и микробугра, в ту и другую стороны (рис. 4. 5). Если сравнивать с положением стержней в период максимального сухого состояния почв гильгая, то близкие к нему положения наблюдаются в ситуациях приблизительно одинакового увлажнения всех почв гильгая в микрозападине, на микросклоне и на мик'робугре: либо низкого, либо, наоборот, очень высокого. В других ситуациях обычно более увлажненной является почва в микрозападине по сравнению с почвой на микробугре. В такие периоды почвенная масса на микросклоне за счет более сильного расширения почвы в микрозападине отодвигается на 10-15 мм в сторону микробугра. Максимальный размах колебаний для разных позиций варьирует от 12 до 21 мм.

Общий диапазон изменения плотности разных слоев почвы в течение всего периода наблюдений, определяемый вертикальными деформациями, оказался сравнительно небольшим. Для верхних горизонтов от О до 20-30 см он не превышал 0,06-0,09 г/см3, для слоев от 20-30 до 100 см - 0,07-0,16 г/СМ3, для слоя 100-200 см - 0,01-0,04 г/см3. Повышение плотности почвы в пределах отдельных блоков .почвы при сильном иссушении определяется дополнительно горизонтальной усадкой, в результате которой формируются открытые трещины. В связи с этим, при расчете запасов каких-либо элементов или веществ в таких почвах в первом приближении можно использовать величину плотности почвы, полученную методом режущего кольца, при такой влажности, когда отсутствуют .трещины.' Для зависимости вертикальных . и горизонтальных деформаций от запасов влаги в почве характерно наличие петель гистерезиса (рис. 6). Их возникновение определяется величиной и направлением изменения влажности и объема блока почвы в ближайшей окрестности рассматриваемой точки, а также их соотношением с величиной и направлением изменения влажности и объема соседних блоков с рассматриваемым, находящихся снизу, сверху и сбоку. Поэтому вертикальное смещение почвенной частицы определяется распределением влажности в достаточно большом объеме почвы (не менее 6-7 м3, а для гильгая не менее 40-60 м3) не только в настоящий, но и в предыдущие моменты времени.

Максимальная амплитуда вертикальных деформаций в слитоземах

дата (месяц/число/год) дата (месяц/число/год)-

Рис. V. Взаимосвязь динамики изменения расстояния между стержнями, установленными на разных элементах гильгая в двух его частях: в нижней Г микрозападина (б)" - микросклон (т)] и в верхней [микроеклон (т) - микроОугор (р)3, - относительно исходного положения в момент их установки (горизонтальное смещение). В легендах указаны номера стержней.

горизонтальное смешение в нижней части гильгая, см

горизонтальное смещение в нижней части гильгая, см

Рис. ¿Г. Корреляционная связь горизонтального смещения пар стержней в двух частях гильгая: в нижней Сиикрозападина (б) - микросклон (т)] ив верхней Смикросклон (т) - микроОугор (р)3. Пары стержней: А - 2т-и 8р-2т; Б - 5т-и 8р-5т.

Рис. Взаимосвязь вертикальных смещений стержней с запасами влаги в ниже и выше лежащих слоях почвы относительно якоря стержня. Площадки: Л, К - 1; В, Г - 2; Л, К - 3; X, Э - 4-, И, К - 6. Глубина расположения якоря стержня: А, В, Л. X - КО; И - 30; К, Г, К, 3, К - 100 СМ. Стрелками показан ход изменений показателей во времени. (Начало рисунка см. на предыдущей странице).

Ставрополья достаточно хорошо согласуется со степенью выраженности слитогенеза. определяемой по морфологическим признакам.

4.5. Режим окислительно-восстановительного потенциала.

Сезонный ход изменения ОВП в различных горизонтах черноземо-видных слитоземов сопряжен прежде всего с увлажнением или иссушением почвенного профиля - в сухие периоды преобладают окислительные условия (ОВП от +400 до +640 мВ), во влажные периоды возникают восстановительные условия (ОВП чаще всего от +100 до +400 мВ, редко снижаясь до +50 и даже -80 мВ; наименьшие значения ОВП -100 и -200 мВ наблюдались в почве микрозападины в гильгае на глубинах 130 и 180 см).

Согласно группировке И.С.Кауричева (1979) почвы на территории с гильгаем имеют контрастную смену окислительной и восстановительной обстановок по всему профилю. Если оценивать степень контрастности по амплитуде изменения ОВП за интервал времени, то наибольшей контрастностью режима ОВП отличаются верхние горизонты (от поверхности до 50-80 см) почвы й микрозападине (амплитуда изменения ОВП составляет 400-600 мВ в течение 1-3 недель), более низкая контрастность характерна для верхних горизонтов почвы на микробугре (амплитуда изменения ОВП - 200-400 мВ в течение 1-3 недель). Самая низкая контрастность режима ОВП наблюдалась в нижних горизонтах почв гиль-гая: амплитуда изменения ОВП в микрозападине - 400-650 мВ в течение 1 года, на микробугре - 400-500 мВ в течение 1 года.

Почва 5-й степени выраженности слитогенеза, расположенная на слабо наклонной поверхности, обеспечивающей частичный поверхностный дренаж ливневых осадков, также имеет контрастную смену окислительной й восстановительной обстановок по всему профилю с максимумом контрастности на глубине около 30 см.

Режим ОВП в черноземе глубинно-слитизированном (2-я степень выраженности слитогенеза) имеет промежуточный характер между господством окислительных процессов в отдельные годы (ОВП от +400 до +690 мВ) и контрастной сменой окислительной и восстановительной обстановок по всему профилю в другие (минимальный ОВП до +100 -+250 мВ).

5. ОЦЕНКА СОЧЕТАНИЙ ФАКТОРОВ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ, СПОСОБСТВУЮЩИХ РАЗВИТИЮ СЛИТОГЕНЕЗА.

В этой главе на основе литературных и собственных данных была сделана попытка произвести комплексную качественно-количественную оценку сочетаний факторов и условий почвообразования, способствующих развитию слитогенеза в почвах, которая осуществляется в нес-

- 40 -

колько последовательных этапов:

1) Оценка возможности формирования контрастного водного режима почвы, включающего периоды сильного увлажнения и периоды сильного иссушения большей части почвенного профиля, на основе показателей климатического и геоморфологического факторов.

2) Оценка потенциальной способности почвенной массы (осадочной породы) к набуханию, усадке и деформациям по показателям гранулометрического и минералогического составов.

3) Оценка минимальной плотности почвы, при которой возможно развитие слитогенеза, и ее сопоставление с плотностью исходной почвы.

4) Комплексная оценка влияния сочетания климатического, геоморфологического и литологического факторов на развитие слитогенеза.

Комплексная оценка сочетаний " факторов развития слитогенеза осуществляется на основе сочетания частных оценок вероятности его развития по отдельным показателям или их сочетаниям. Строго говоря, для каждого диапазона значений отдельного показателя или сочетания показателей сложно оценить именно вероятность события, что в такой почве будет развиваться слитогенез. Сложность оценки заключается в том, что такая вероятность в определенной степени детерминирована сочетанием других факторов. Например, для области некоторого сочетания содержаний набухающих и ненабухающих глинистых минералов в почве эта вероятность будет определяться качественным составом минералов, которыми представлена смектитовая фаза, плотностью почвы, комплексом факторов и условий, определяющим контрастность водного режима (климат, геоморфологическое положение, гидрогеологические условия, тип растительности). Поэтому при анализе под вероятностью развития слитогенеза мы будем понимать степень предопределенности его появления. Иными словами, чем выше вероятность (предопределенность), тем в меньшей степени остальные факторы ограничивают развитие этого процесса.

Влияние климата на развитие слитогенеза осуществляется через гидротермический" режим почвы с наличием двух контрастных периодов: 1) интенсивного увлажнения и 2) глубокого иссушения почвенного профиля. Оценку вероятности (или предрасположенности) развития слитогенеза по климатическому фактору предлагаем проводить с помощью двух диаграмм и таблицы сопряжения их результатов. При построении диаграмм использованы 4 показателя: годовые суммы осадков и испаряемости. годовой дефицит влаги и дефицит влаги за сухой сезон. Ограничивающими факторами являются либо низкая испаряемость на фоне большого количества осадков, либо низкое количество осадков.

Геоморфологический фактор может изменять вероятность развития слитогенеза через перераспределение атмосферных осадков, которое в свою очередь влияет на водный режим почв. Одинаковый принципиальный характер влияния геоморфологического фактора на перераспределение атмосферных осадков по-разному изменяет вероятность развития слитогенеза в разных климатических условиях. При большом количестве атмосферных осадков в пониженных элементах рельефа создаются условия сильного длительного переувлажнения, что снижает возможности глубокого иссушения почвенного профиля, соответственно, снижает контрастность водного режима и в результате уменьшает вероятность развития слитогенеза. Наличие грунтовых вод усиливает этот эффект. В этих же условиях на повышенных элементах рельефа , наоборот, относительно меньшее увлажнение почвенного профиля будет способствовать более сильному его иссушению, увеличивая контрастность водного режима и вероятность развития слитогенеза.

В засушливом климате тенденции оказываются противоположными, поскольку для увеличения контрастности водного режима необходимо относительно более высокое количество поступающей влаги по сравнению с выпадающим количеством осадков. В результате в пониженных элементах рельефа за счет дополнительного поступления воды с окружающих территорий вероятность развития слитогенеза возрастает, а на повышенных - снижается. .

Влияние литологического фактора на развитие слитогенеза оценивают через потенциальную способность почвенной массы (или осадочной породы) к набуханию, усадке и деформациям на основе показателей гранулометрического и минералогического составов: содержания набухающих (смектитовая фаза) и ненабухающих (гидрослюда+каолинит+смек-тит) глинистых минералов в илистой фракции в пересчете на почву в целом, качественного состава минералов в составе смектитовой фазы, содержания физической глины.

Оценка диапазона плотности почвы, способствующего развитию слитогенеза сделана с помощью показателя сближенности частиц (ПСЧ), предложенного Ф.И.Козловским (Козловский, Целищева, 1986) после преобразования формулы относительно плотности почвы и подстановки значения ПСЧ=2,5:

(ру)с = 40 6/(40 + (1*МГ*К) где (р,)с - минимальная плотность почвы, при которой по показателю ПСЧ возможно развитие слитогенеза; К= 1 см3/г - коэффициент перевода размерности (введен в связи с сокращением численного значения показателя ПСЧ); <3 - плотность твердой фазы почвы, г/см3; МГ - максимальная гигроскопичность по Николаеву, %.

Комплексно-обобщенная оценка вероятности развития слитогенеза

по сочетанию климатического, геоморфологического и литологического факторов основана на использовании обобщенных оценок по литологи-ческому фактору и по сочетанию климатического и геоморфологического факторов (из-за ограниченности объема диаграммы и таблицы оценок в автореферате не приведены).

Такая оценка важна как в теоретическом аспекте, так и в прикладном. С ее помощью решаются следующие три основные задачи: 1) определение вклада отдельных факторов в формирование конкретной почвы. имеющей признаки слитогенеза; 2) анализ роли факторов, препятствующих развитию слитогенеза в почве, в которой в настоящее время отсутствуют его диагностические признаки; 3) прогноз развития слитогенеза в почве при изменении факторов почвообразования в течение прогнозируемого периода.

6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И УЛУЧШЕНИЕ СЛИТЫХ ПОЧВ.

Характер использования слитых почв в разных странах определяется климатическими условиями, геоморфологическим положением, размерами ареалов этих почв, экономическими возможностями и доходами.

Во многих районах слитые почвы совсем не используются по разным причинам (Ош1а1, 1963): 1) из-за сложности возделывания на них сельскохозяйственных культур с помощью простых орудий; 2) из-за низкой плотности населения; 3) из-за подверженности затоплению; 4) из-за недостатка осадков.

Основными общими особенностями слитых почв, создающими разнообразные проблемы при их использовании, являются неблагоприятные физические свойства, обусловленные тяжелым гранулометрическим составом и хорошо выраженными явлениями набухания и усадки: 1) глубокое растрескивание с образованием твердых массивных блоков в сухом состоянии, высокую пластичность во влажном состоянии, которые затрудняют механические операции по обработке полей; 2) гидрофизические свойства сами по себе являются переменными за счет постоянного изменения распределения пор по диаметру и протяженности в циклах набухания и усадки (Войта, 1988), что затрудняет регулирование водного режима при орошении; 3) низкая влагопроводность почв во влажном состоянии приводит к застою поверхностных вод, снижению аэрации, развитию восстановительных условий; 4) в тропических и субтропических условиях слитые почвы (вертисоли) часто более богаты питательными веществами по сравнению с соседними почвами (0ийа1, 1963, 1965); в умеренных широтах, наоборот, слитые почвы относительно обеднены питательными веществами в сравнении с соседними почвами (как правило, черноземами или коричневыми почвами) (Богатырев,

1958; Кузнецов. 1964; Слитые почвы Молдавии, 1990); вместе с тем. во всех случаях в них наблюдается относительный недостаток азота и фосфора, который обычно компенсируется удобрениями.

Помимо общих проблем в разных районах мира имеются дополнительно частные, связанные чаще всего с засолением, солонцеватостью или высокой щелочностью, а также с избыточным поверхностным увлажнением (как правило, временным).

В диссертации рассмотрены основные технологические подходы использования слитых почв в Австралии, Индии, некоторых странах Карибского бассейна. Болгарии, Молдавии и на Северном Кавказе (Краснодарский, Ставропольский края и Дагестан). Для условий Ставропольского края обобщены сведения о полевых опытах по мелиорации слитых почв, которые обычно относят к солонцовш за счет наличия обменного натрия в верхних горизонтах (опыты Л.Н.Петрова, В.И.Тюльпанова, А. И. Асалиева, Т. Г. Ефановой, Н. И. Хаджинова, В.Н.Акимова, Л.Н.Неколь-ченко и др.).

Применение разных химических мелиорантов на щелочных, засоленных и иногда солонцеватых слитоземах Ставрополья позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур, но существенного улучшения свойств почв при этом не достигается. Более того, ряд воздействий (известняк с кислотами) при постоянном использовании будет способствовать деградации почв. Основная причина сложившегося несоответствия - односторонний подход к мелиорации рассматриваемых почв

- слитоземов черноземовидных с различным сочетанием признаков засоления, гидроморфизма, солонцового процесса, оглеения и слитогенеза

- только с позиций устранения "солонцеватости". Внесение химических мелиорантов способствовало частичному подавлению солонцового процесса, устраняя его угнетающее действие на произрастание растений. Однако, упрощенное понимание природы рассматриваемых почв, на которые воздействовали мелиорантами, с позиций развития в них лишь солонцового процесса и игнорирование факта сочетания последнего с ярко выраженным слитогенезом приводит к негативным явлениям в самой почве, способствуя ее деградации. Именно сочетание этих процессов с дополнением засоления, оглеения и временного поверхностного гидроморфизма не позволяет проводить простое перенесение приемов мелиорации солонцов без признаков слитогенеза на эти почвы, вызывая помимо некоторых положительных эффектов дополнительные отрицательные, снижающие или полностью снимающие первые. Мы считаем, что при использовании почв и в частности при их мелиорации необходимо учитывать весь комплекс неблагоприятных для растений свойств, конкретное сочетание которых в каждой почве рассматриваемого региона можно оценивать на основе предложенных нами классификации и диагностики

(см. раздел 2).

Механические обработки, предназначенные для мелиорации солонцов (плантажная, трехъярусная вспашки) на рассматриваемых засоленных и солонцеватых черноземовидных слитоземах не эффективны. Н. К. Мацукатов и А.Н.Марьин (1990) на основе опытов в трех хозяйствах Минераловодского и Андроповского районов приходят к выводу о необходимости замены вспашки с оборотом пласта на безотвальное рыхление. с дифференциацией глубины рыхления в зависимости от выращиваемых культур. В некоторых опытах эффективной оказалась минимальная обработка (Антыков, Стоморев, 1964).

В диссертации приведены результаты полевого опыта по оценке приемов комплексной мелиорации богарных глубинно-слитизированных черноземов в колхозе "Октябрь" Минераловодского района, который был заложен осенью 1987 г. и проводился до 1989 г. заведующим Ставропольским опорным пунктом Почвенного института им. В.В.Докучаева кандидатом сельскохозяйственных наук П.А.Прокопенко. Автору настоящей диссертации в качестве ответственного исполнителя выпала обязанность провести математическую обработку результатов опыта и обобщить все данные по завершении опыта во время подготовки заключительного' отчета по НИР в 1990 г.

Схема опыта, составленная П.А.Прокопенко, включала: 1) несколько последовательностей возделывания культур (4 блока), 2) четыре механические обработки почвы, 3) внесение фосфогипса. Возделываемые сельскохозяйственные культуры: 1-й блок - 1988 г. горох, 1989 г. озимая пшеница; 2-й блок - 1988, 1989 гг. донник белый; 3-й блок - 1988, 1989 гг. люцерна; 4-й блок - 1988 г. пар (пырей солончаковый не взошел), 1989 г. озимая пшеница. Механические обработки выполнены поперек расположения блоков в-3-х кратной повторности: 1) минимальная обработка на 10-12 см бороной БДТ-3; 2) отвальная вспашка на 20-22 см; 3) рыхление на глубину 30-35 см стойками СибИ-МЭ; 4) рыхление на глубину 35-40 см чизельным плугом ПЧ-4.5. Каждый блок сельскохозяйственных культур был разделен вдоль линии повтор-ностей по механическим обработкам на две части, на одну из которых вносили 12 т/га фосфогипса с помощью РУМ-4.

Обработка результатов методом дисперсионного анализа показала, что использованные приемы мелиорации, такие как внесение фосфогипса и глубокое рыхление, в рассматриваемом опыте не оказали положительного воздействия на урожайность сельскохозяйственных культур. При выращивании озимой пшеницы более предпочтительной оказалась минимальная обработка на 10-12 см дисковыми боронами без фосфогипса. Для донника и люцерны желательно рыхление слоя толщиной не менее 20 см для создания условий хорошего развития корневой системы. Среди

свойств почв наблюдалось только небольшое уменьшение плотности верхних горизонтов в первый год при безотвальном рыхлении до 40 см. На второй год плотность почв восстановилась, свидетельствуя, что глубокое рыхление на таких почвах является не мелиоративным, агротехническим приемом.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан концептуальный методический подход к диагностике почвенных процессов , заключающийся в том, что выбор и обоснование диагностических критериев существования и степени выраженности процесса. происходящего в почве, основывается на: а) представлении о сущности процесса и признаках почв, возникающих в результате его действия; б) оценке других явлений, способствующих формированию аналогичных признаков; и в) оценке надежности выбираемых признаков и их чувствительности К изменчивости факторов почвообразования. Конкретная последовательность действий изложена в виде двух общих схем.

Наиболее важным механизмом возникновения локальных внутренних напряжений в почвах, вызывающих сдвиговые смещения блоков почвы относительно друг друга, очевидно, является пространственно-временная неоднородность увлажнения и иссушения почвы и связанная с нею неравномерность набухания и усадки.

3. Необходимым и достаточным диагностическим критерием существования слитогенеза является присутствие в почвенном профиле поверхностей скольжения (сликенсайдов), имеющих линейные размеры от 1 до 15-20 см и ориентацию наклона, варьирующую в пределах любой вертикальной стенки разреза в интервале около 180°. Степень выраженности слитогенеза может быть оценена на основе следующих показателей: 1) размеров поверхностей скольжения (сликенсайдов), 2) наличия клиновидной структуры, 3) отношения мощности слоя с поверхностями

скольжения более 30 см длиной в одном измерении к общей мощности слоя с поверхностями скольжения любых размеров, 4) наличия деформации поверхности почвы по типу микрорельефа гильгай.

4. Для слигоземов черноземовидных характерны ярко выраженные современные вертикальные и горизонтальные деформации (смещения), меняющиеся в сезонно-годовом цикле. Максимальная авмплитуда вертикального смещения изменяется от 7-35 мм на глубине около 1 м до 25-70 мм на поверхности почвы. Максимальный размах горизонтальных смещений почвенной массы на территориях с микрорельефом гильгай варьирует от 12 до 21 мм.

Для зависимости вертикальных и горизонтальных деформаций от запасов влаги в почве характерно наличие петель гистерезиса. Их возникновение определяется величиной и направлением изменения влажности и объема блока почвы в ближайшей окрестности рассматриваемой точки, а также их соотношением с величиной и направлением изменения влажности и объема соседних блоков с рассматриваемым, находящихся снизу, сверху и сбоку. Поэтому вертикальное смещение почвенной частицы определяется распределением влажности в достаточно большом объеме почвы (не менее 6-7 м3, а для гильгая не менее 40-60 м3) не только в настоящий, но и в предыдущие моменты времени.

5. Уточнена формулировка понятия солонцовый процесс, под которым понимается комплекс взаимосвязанных явлений, происходящих в почве, обусловленный определенным сочетанием количества обменного натрия в ППК и,общей концентрации и состава солей в почвенном растворе; развитие этого комплекса явлений во времени приводит к формированию специфического почвенного профиля, характеризующегося вертикальной текстурной дифференциацией по элювиально-иллювиальному типу ( по илу, полуторным окислам, емкости катионного обмена ); рассматриваемый комплекс явлений включает: 1) пептизированность ила и коллоидов; 2) высокую растворимость гумусовых веществ; 3) высокую щелочность почвенного раствора (в том числе наличие и (или) образование соды); 4) трансформацию и разрушение минералов и гумусовых веществ в щелочной среде (так называемый щелочной гидролиз); 5) передвижение пептизированных илистых и коллоидных частиц и растворенных гумусовых веществ.

6. Физико-химические условия развития солонцового процесса определяются сочетанием относительно повышенного содержания обменного натрия на фоне низкой общей концентрации солей в почвенном растворе. Для практических целей эти условия предлагаем оценивать с помощью специального балла Ь (рис. 1).

7. Диагностическим критерием существования солонцового процесса является сочетание следующих признаков: 1) наличие в профиле

почвы горизонта с: а) призматической структурой, имеющей отношение высоты к горизонтальному размеру педов более 1,5-2 и горизонтальный размер структурных отдельностей не более 8-10 см; и (или) б) хотя бы редкими органо-глинистыми натечными кутаны на боковых гранях педов (допускается их обнаружение микроморфологическим методом); и обязательно 2) балл физико-химических условий развития процесса b > О (рис. 1) либо непосредственно в указанном в п.1 горизонте, либо в горизонте, примыкающем к нему сверху, либо одновременно в обоих горизонтах. В связи с тем, что физико-химические и морфологические признаки в известной мере независимы, при оценке степени выраженности солонцового процесса возможно надежное выделение только двух градаций.

8. Слитогенез и солонцовый процесс при совместном проявлении в одной почве оказывают друг на друга воздействие: (а) слитогенез способствует снижению интенсивности развития солонцового процесса главным образом за счет механического ограничения миграции ила и аккумуляции его в виде натечных кутан; (б) физико-химические условия развития солонцового процесса могут усиливать интенсивность слитогенеза за счет увеличения набухания и облегчения сдвиговых деформаций; (в) собственно солонцовый процесс имеет тенденцию к снижению интенсивности слитогенеза посредством разрушения набухающих глинистых минералов,•но это воздействие очень замедленное.

9. Разработана новая система принципов построения почвенной классификации. На ее основе разработана классификация почв с признаками слитогенеза, являющейся частью общей классификации почв.

Выделен отдел "слитоземы", объединяющий почвы, в пределах профиля (до гор.ВС, АС или VC) которых есть горизонт, в котором развиты поверхности скольжения (сликенсайды),-' имеющие линейные размеры от 1 до 15-20 см и взаимно противоположную .ориентацию направления наклона, и верхняя граница этого горизонта не глубже 60 см .

Отдел слитоземов включает 4 типа (слитоземы черноземовидные, слитоземы темные, слитоземы светлые, слитоземы цветные) отличающиеся по выраженности гумусового профиля и цветовых характеристик верхних горизонтов. Для территории Северного Кавказа характерно доминирование типа слитоземов черноземовидных.

10. Разработана методика оценки сочетания климатического (суммы осадков и испаряемости за год и в течение сухого периода), диалогического (содержания ила, физической глины, содержания и качественного состава смектитовой фазы) и геоморфологического (характер позиции рельефа, определяющий соотношение поверхностного притока и оттока осадков) факторов, способствующих развитию слитогенеза в. почвах.

11. Усиление степени выраженности слитогенеза в почвах Ставрополья сопровождается тенденциями увеличения содержания ила, физической глины, удельной поверхности, максимальной-гигроскопичности, нижнего и верхнего пределов и числа пластичности, степени и влажности набухания и объемной усадки образцов нарушенного сложения, содержания смектитовой фазы в почве в целом за счет роста ее доли в составе ила и содержания самого ила как порознь, так и одновременно, изменения качественного состава смектитовой фазы - наличием индивидуального смектита.

Изменения показателей ионно-солевого состава, содержания и состава органического вещества не имеют существенной связи со степенью выраженности слитогенеза. Общей отличительной особенностью состава гумуса черноземовидных слитоземов Ставрополья по сравнению с черноземами, не имеющими признаков слитогенеза является относительно более высокое содержание 'фракции ГК-3 в составе гуминовых кислот (28-50% от суммы ГК), связанной с глинистыми минералами и устойчивыми полуторными окислами.

12. Благоприятному произрастанию растений на слитоземах черноземовидных с разной глубиной залегания засоленных горизонтов в Ставропольском крае препятствуют не только щелочные условия и в некоторых случаях солонцеватость, а целый комплекс свойств, обусловленный сочетанием слитогенеза, солонцового процесса, засоления, оглеения и временного поверхностного гидроморфизма. Именно это сочетание не позволяет проводить простое перенесение приемов мелиорации солонцов без признаков слитогенеза на эти почвы. Его можно оценивать на основе предложенных нами классификации и диагностики.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Хитров Н.Б. Диагностика солонцовых горизонтов // Почвоведение. 1984. N 3. С.31-43.

2. Хитров Н.Б. Набухание слитых солонцеватых черноземов Ставрополья // Почвы солонцовых территорий и методы их изучения / Сб. научн. тр. Почв, ин-та им. В.В.Докучаева. М. 1988. С. 142-149.

3. Хитров Н.Б., Зимовец Б.А. Обменные катионы в нейтральных и щелочных почвах // Физико-химия почв и их плодородие / Сб. научн. тр. Почв, ин-та им. В.В.Докуаева. М. 1988. С. 82-87.

4. Khltrov N. В., Beleneva I.Yu. Morphometrlc characteristícs of the sllckensldes ln the swell-shrlnk solls of the Stavropol reglón // Transactlons of Int. Workshop swell-shrlnk solls. Classiflcatlon. management and use potentlal of swell-shrlnk solls. October 24-28, 1988. Nagpur. India. P. 61-62.

5. Прокопенко П. А., Годунова Е.И., Хитров Н. Б.. Чаплыгин П.Н., Халметова С.И. Мелиоративные особенности черноземов слитых солонцеватых в связи с орошением // Вопросы мелиорации орошаемых земель. Новочеркасск. 1989. С. 78-86.

6. Беленева Й.Ю., Хитров Н.Б. Морфометрические характеристики сликенсайдов в слитых черноземах Ставрополья // Тез. докл. VIII съезда Всесоюзн. об-ва почвоведов. Кн. 4. Новосибирск. 1989. С. 110.

7. Хитров Н.Б., Понизовский A.A. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв. М.: Почвенный ин-т им. В.В.Докучаева. 1990. 236 с.

8. Хитров Н.Б. Морфометрическая характеристика сликенсайдов в слитых черноземах Ставрополья // Почвоведение. 1991. N. 6. С. 27-37.

9. Khitrov N.B. Diagnostics of the salinity, solonetzlcity and slitization phenomena // Genesis and control of fertility of salt-affected soils. Moscow. 1991. P. 57-60.

10. Хитров Н.Б. Морфологическая диагностика степени слитости почв // Почвоведение. 1992. N. 12. С. 13-24.

И. Хитров Н.Б., Гаврилова Г.К. Особенности кинетики набухания слитых почв Ставрополья // Тез. докл. конф. стран содружества. Физика почв и проблемы экологии. Пущино. Пущинский научн. центр РАН, 1992. С. 115-116.

12. Хитров Н.Б. Осолонцевание // Элементарные почвообразовательные процессы: Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М. Наука. 1992. С. 83-91.

13. Хитров Н.Б. Современные процессы формирования структуры почвенного покрова территорий с микрорельефом гильгай в Ставропольском крае // Симпозиум "Структура почвенного покрова". Москва. Россия. 5-11 сент. 1993 г. С. 248-250.

14. Хитров Н. Б., Королюк Т.В.. ТурсннаТ.В., Чижикова Н. П., Шершукова Г.А., Беленева И.А., Морозов Д.Р. Слитые почвы территорий с микрорельефом гильгай // Почвоведение. 1994. N 7. С. 33-44.

15. Хитров Н.Б. К методике оценки состояния солонцовых комплексов почв // Почвы засушливой зоны и их изменение под влиянием мелиорации. / Научн. тр. Почв, ин-та им. В.В.Докучаева. М. 1994. С. 18-28.

16. Хитров Н.Б. Физико-химические условия развития солонцового процесса // Почвоведение. 1995. N 3. С. 297-309.

17. Хитров Н.Б., Чижикова Н.П. Минералогический состав слитых почв Ставрополья // Почвоведение. 1995. N 8. С. 987-997.

18. Хитров Н.Б., Чижикова Н.П. Роль глинистых минералов в см,-тог;,незе почв Ставрополья // Почвоведение. 1995. N. 11. -,

Информация о работе

Хитров, Николай Борисович
доктора сельскохозяйственных наук
Москва, 1995
ВАК 03.00.27

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Слитоземы Северного Кавказа ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Слитоземы Северного Кавказа"

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Слитоземы Северного Кавказа
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение