Состав и структура почв склоновых экологических систем экзогенного типа
Автор: Автономов Алексей Николаевич
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Наземные экосистемы
Статья в выпуске: 1-1 т.16, 2014 года.
Бесплатный доступ
Изучено структурно-агрегатное состояние почв на разных участках склонов экзогенного типа. Исследовано содержание гумуса на разных уровнях склоновых экологических систем. На склоновых землях экзогенного типа в зависимости от места в рельефе и ориентированности склона содержание гумуса не одинаковое, что объясняется динамическими процессами почвенных частиц в результате гравитации и выноса почвенных частиц таловыми и дождевыми водами. Наибольшие показатели по мощности и содержанию гумуса получены в нижней части склона. Неоднородность содержания гумуса и показателей объемной массы по горизонтам объясняется неравномерностью наноса минеральных частиц почвы в процессе смыва и выноса в долинную часть склона.
Склон, гумус, почва, рельеф
Короткий адрес: https://sciup.org/148202727
IDR: 148202727
Текст научной статьи Состав и структура почв склоновых экологических систем экзогенного типа
Резкая дифференциация почвы по содержанию гумуса затрудняет закрепление растительности на склонах из-за недостаточности минеральных веществ и влаги. Во многих работах [1, 2, 3, 4,] приведены сведения о структуре серых лесных почв в верхних горизонтах. На склоновых землях из-за сложности водно-физических свойств недостаточно изучение только верхнего слоя гумусового горизонта. Принято считать, чем больше коэффициент структурности, тем лучше структура почвы [5]. Почва, состоящая из первичных минералов, влагоемка и устойчива к экзогенным процессам. Поэтому важно знать механический состав почвы, так как на их основе подбираются растения и способы их возделывания для повышения устойчивости почв на склонах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
С целью изучения процессов почвообразования и динамики изменения физических свойств почвы нами были изучены серые лесные слабо-смытые почвы на участках склоновых земель. Для этого в Мариинско-Посадском районе около д. Кочино Чувашской Республики были заложены профили для изучения морфологии, механического состава, структуры и физических свойств этих почв. Агрегатный состав определяли по методу Н. И. Саввинова, содержание гумуса- по методу И.В. Тюрина.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Данные анализа агрегатного состояния серых лесных почв на склоновых землях экзогенного типа показывают высокую агрегированность гумусового слоя (таблица 1). Гумусовый горизонт светло-серых лесных почв на тяжелых суглинках по структуре зернисто-комковатый, иногда на южных склонах встречаются комковатопылеватые. Гумусовый горизонт темно-серых лесных почв на склонах крутизной выше 20 градусов представлен комковато-зернистой структурой, доля агрегатов от 0,25 до 10 мм составляет 89,0-94,4%. Почвы на этих склонах характеризуются хорошей оструктуренностью на глубине до 25 см, а темно-серые почвы, представленные на склонах северных экспозиций до 30 см. Почвенные агрегаты более 10 мм в основном встречаются в иллювиальных горизонтах.
На формирование структуры почвы, масштабы объемных изменений в ней, влияние оказывают попеременные изменения увлажнения и высыхания, промерзания и оттаивания. В процессе изучения склоновых почв нами установлено, что светло-серые лесные почвы занимают преимущественно верхние части склонов и имеют следующие генетические горизонты: А 0 -А 1 -А 1 А 2 -В-ВС-С.
Серые лесные почвы приурочены к нижним частям склонов и характеризуются более мощным гумусовым горизонтом. Наибольшие показатели по мощности и содержанию гумуса получены в нижней части склона. Содержание гумуса колеблется от 0,6 до 3,2% в зависимости от почвенного горизонта. При этом необходимо отметить изменение объемной массы почвы по склону. Величина объемной массы почвы на склонах зависит от смытости, содержания первичных и вторичных минералов, механического состава, органического вещества, структуры и характера сложения почвы. По литературным данным, объемная масса окультуренных сельскохозяйственных земель изменяется в пределах от 0,8 до 1,5 в зависимости от степени окультуренности [5,6,7]. На склонах крутизной более 10°, как правило, почвы не обрабатываются и соответственно показатель объемной массы должен быть постоянным. Результаты исследований показывают, что объемная масса почвы не одинаковая не только по горизонтам почвы, но изменяется по крутизне и по направленности склона. В таблицах 2,3 на примере типичных разрезов показаны особенности дифференциации гумуса по профилю.
Таблица 1. Агрегатный состав гумусового горизонта серых лесных почв на склоновых землях
|
Горизонт и глубина , см |
Размеры агрегатов ( мм) и % содержание по горизонтам |
С- коэф. струк турности |
||||||||
|
<0,25 |
0,25-0,5 |
0,5-1,0 |
1-2 |
2-3 |
3-5 |
5-10 |
∑ 0,2510 |
>10 |
||
Светло-серая лесная почва на тяжелых суглинках
|
А 1 -2-10 |
7,0 |
6,1 |
6,6 |
18,6 |
18,8 |
23,9 |
15,0 |
89,0 |
4,0 |
8,1 |
|
А 1 А 2- 10-20 |
18,9 |
11,6 |
9,0 |
15,2 |
11,7 |
14,2 |
12,3 |
74,0 |
7,1 |
2,85 |
Серая лесная почва на тяжелых суглинках
|
А 1 -4-10 |
6,1 |
3,8 |
5,9 |
16,6 |
18,2 |
15,4 |
19,8 |
79,7 |
14,2 |
3,97 |
|
А 1 А 2 -10-25 |
3,4 |
1,2 |
1,6 |
4,6 |
6,5 |
17,2 |
40,9 |
72,0 |
24,6 |
2,57 |
Темно-серая лесная почва на средних суглинках
|
А 1 - 4-10 |
11,0 |
8,9 |
10,2 |
26,8 |
20,9 |
16,9 |
5,3 |
89,0 |
- |
8,1 |
|
А 1 А 2 -20-30 |
5,2 |
6,6 |
5,8 |
22,4 |
20,4 |
28,8 |
10,4 |
94,4 |
0,4 |
16,86 |
Таблица 2. Содержание гумуса в темно-серых лесных среднесуглинистых почвах на делювиальных глинах
|
Горизонт |
Долина склона |
Верхняя часть склона |
||||
|
Мощность горизонта, см |
Среднее содерж. гумуса, % |
Объемная масса, г/см3 |
Мощность горизонта, см |
Среднее содерж. гумуса, % |
Объемная масса, г/см3 |
|
|
Ап |
17 |
3,4 |
1,85 |
12 |
2,3 |
1,25 |
|
А1 |
19 |
1,9 |
1,75 |
21 |
1,2 |
1,35 |
|
АВ |
30 |
1,5 |
1,60 |
31 |
2,0 |
1,50 |
|
В1 |
20 |
0,9 |
1,75 |
11 |
1,8 |
1,55 |
|
В2 |
42 |
0,5 |
1,65 |
40 |
1,5 |
1,55 |
|
ВС |
37 |
0,9 |
1,50 |
37 |
0,9 |
1,50 |
|
С |
35 |
- |
1,50 |
44 |
0,6 |
1,50 |
Таблица 3. Содержание гумуса в темно-серых лесных слабосмытых глинистых почвах на делювиальных глинах
|
Горизонт |
Мощность горизонта, см |
Среднее содерж. гумуса, % |
Объемная масса, г/см3 |
Q-коэффициент |
Мощность горизонта, см |
Среднее содерж. гумуса, % |
Объемная масса, г/см3 |
Q-коэффици ент |
|
Средняя часть склона |
контроль |
|||||||
|
Ап |
24 |
3,3 |
1,25 |
0,75 0,82 0,85 0,62 0,56 |
24 |
3,5 |
1,35 |
0,54 0,85 0,93 0,59 0,63 |
|
А1 |
18 |
2,3 |
1,35 |
21 |
1,7 |
1,5 |
||
|
АВ |
28 |
1,6 |
1,5 |
28 |
1,4 |
1,55 |
||
|
В1 |
28 |
1,4 |
1,55 |
20 |
1,3 |
1,55 |
||
|
В2 |
29 |
0,9 |
1,5 |
35 |
0,8 |
1,5 |
||
|
ВС |
73 |
0,5 |
1,5 |
64 |
0,5 |
1,5 |
||
Горизонт А характеризуется более высокими показателями объемной массы, что объясняется постепенным уплотнением верхнего слоя почвы в результате скатывания частиц почвы по склону и гранулометрическим составом почвы. Изменение значения объемной массы почвы в долине склона по горизонтам объясняется процессами погребения горизонтов почвы в результате смыва или дефляции грунта. Темно-серые лесные слабо-смытые почвы на верхних участках склоновых земель отличаются четко выраженным выносом иловых фракций и физической глины из верхней части профиля. Гумусовый горизонт А и переходный АВ по механическому составу представлены среднесуглинистыми крупнопылеватыми, а горизонт В иловато-крупнопылеватыми средне- и тяжелосуглинистыми почвами. Мощность элювия составляет до 40 см, среднее содержание гумуса достигает до 3,3%. На глубине от 50 см увеличивается содержание физической глины, по механическому составу встречаются средние, тяжелые суглинки и глины. Неоднородность содержания гумуса и показателей объемной массы по горизонтам объясняется неравномерностью наноса минеральных частиц почвы в процессе смыва и выветривания в долинную часть склона. Для определения степени дифференциации профиля по гумусированности склоновых почв мы воспользовались следующей формулой:
J i-1 V i-1
Q=------------,
Ji Vi где, Ji-1, Ji - процентное содержание гумуса в горизонтах;
V i-1 V i - объемная масса почвы в горизонтах.
Коэффициент дифференциации профиля по содержанию гумуса в темно-серых лесных слабо-смытых легкоглинистых и тяжелосуглинистых почвах колеблется от 0,82 до 0,9, в то время как в темно-серых лесных среднесуглинистых почвах на делювиальных глинах этот коэффициент составляет от 0,53 до 0,72, что говорит о значительной дифференциации почвенного профиля по содержанию гумуса в смытых почвах склонов. Характерной особенностью серых лесных почв является увеличение мощности горизонта в пределах 15-20 см с преобладанием почвенных частиц размерами боле 3 мм. В светло-серых лесных почвах содержание гумуса заметно меньше, чем в темно-серых лесных. Слабосмытые серые лесные почвы также незначительно отличаются по содержанию гумуса по всем типам. Как видно из таблиц 4,5, почвы обладают достаточными запасами гумуса.
Таблица 4. Содержание гумуса в светло-серых средне- и легкоcуглинистых лесных почвах на делювиальных глинах
|
Горизонт |
Мощность горизонта, см |
Среднее содерж, гумуса, % |
Объемная масса, г/см3 |
Q-коэф фици-ент дифференциации |
Мощность горизонта, см |
Средне е содерж, гумуса, % |
Объемна я масса, г/см3 |
Q-коэф фици-ент дифференциации |
|
Средняя часть склона |
Контроль |
|||||||
|
Ап |
27 |
1,8 |
1,25 |
0,90 0,89 0,95 0,82 0,86 |
28 |
2,5 |
1,25 |
0,91 0,74 1,03 1,0 0,55 |
|
А1 |
6 |
1,5 |
1,35 |
15 |
2,1 |
1,35 |
||
|
АВ |
31 |
1,2 |
1,5 |
29 |
1,4 |
1,5 |
||
|
В1 |
28 |
1,1 |
1,55 |
16 |
1,4 |
1,55 |
||
|
2 |
37 |
0,9 |
1,55 |
37 |
1,4 |
1,55 |
||
|
ВС |
38 |
0,8 |
1,5 |
34 |
0,8 |
1,5 |
||
Таблица 5. Дифференциация содержания гумуса в серых лесных слабосмытых средне- и легкосуглинистых почвах на делювиальных глинах
|
Горизонт |
Мощность горизонта, см |
Средне е содерж, гумуса, % |
Q-коэффициент дифференциации |
Объемна я масса, г/см3 |
Мощност ь горизонта , см |
Средне е содерж, гумуса, % |
Объемна я масса, г/см3 |
Q-коэффициент дифференциации |
|
Долина склона |
Контроль |
|||||||
|
Ап |
26 |
2,5 |
0,90 0,89 0,95 0,87 0,86 0,5 |
1,25 |
26 |
2,4 |
1,25 |
0,91 0,74 1,18 1,0 0,54 0,56 |
|
А1 |
8 |
2,0 |
1,35 |
8 |
2,3 |
1,35 |
||
|
АВ |
32 |
1,2 |
1,5 |
34 |
1,4 |
1,5 |
||
|
В1 |
30 |
1,3 |
1,55 |
28 |
1,6 |
1,55 |
||
|
В2 |
22 |
1,2 |
1,55 |
17 |
1,6 |
1,55 |
||
|
ВС |
32 |
0,8 |
1,5 |
43 |
0,9 |
1,5 |
||
|
С |
50 |
0,5 |
1,5 | |
51 |
0,5 |
1,5 |
||
Обогащенность гумусом нижних слоев почвы в значительной мере определяет высокое плодородие почв. Данные показывают слабогумусность почв, но при этом мощность гумусового горизонта значительная для темно-серых лесных почв. Подтверждается хорошо известный факт, что почвы малогумусны, но гумусовый горизонт значительный, поэтому общие запасы гумуса в них достаточно велики.
ВЫВОДЫ
В зависимости от экспозиции склона и рельефа местности, по мере изменения экологических факторов, содержания гумуса почвы увеличивается с вершины к долине склона, что объясняется неравномерностью наноса минеральных частиц почвы в процессе смыва и выветривания в долинную часть склона. Коэффициент дифференциации профиля почвы по содержанию гумуса по горизонтам не одинаковый, что объясняется процессами погребения горизонтов почвы в результате экзогенных процессов.
Список литературы Состав и структура почв склоновых экологических систем экзогенного типа
- Гаджиев И.М., Таранов С.А. Экологические аспекты современного почвоведения//Сибирский экологический журнал. 1995. Т. 2. № 1. С. 1-5.
- Газизуллин А.Х. Почвенно-экологические условия формирования лесов Среднего Поволжья//Автореф. дис. д-ра с.-х. наук. Йошкар-Ола, 1993. 50 с.
- Ганжара Н.Ф. Почвоведение. М.: Агроконсалт, 2001. 392 с.
- Ганжара Н.Ф. О соотношении скорости смыва и скорости формирования гумусового горизонта в эродированных почвах//Оценка и картографирование эрозионноопасных и дефляционноопасных земель. М.: Высш. шк., 1983. С. 120-125.
- Захаров К.К. Почвы лесов Чувашии и пути их рационального использования//Дис. д-ра биол. наук. Чебоксары, 2004. 477 c.
- Куваева Ю.В. Динамика органического вещества тонкодисперсных частиц дерново-подзолистых почв в длительных опытах//Почвоведение. 2001. № 1. С. 52-61.
- Лыков А.М. Общие итоги исследования проблемы плодородия дерново-подзолистой почвы (по данным 90-летнего опыта МСХ)/А. М. Лыков, А. Ф. Сафонов, В. Д. Полин//Известия ТСХА. 2002. Вып. 1. С. 54-67.
