Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии

Неоднородность подзолистых почв в биогеоценозах южной тайги

Автореферат докторской диссертации по биологии

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |

 

Микроморфологическое изучение разновозрастных ВПК позволяет установить ряд общих закономерностей микростроения почвенного материалаа различных горизонтов и морфонов в области нарушений. В молодых ВПК материал имеет в основном гетерогенное микростроение, обусловленное присутствием по соседству генетически отличных разнородных включений. С возрастом происходит определенная трансформация материала нарушенных горизонтов, во многом определяемая его местоположением в ВПК. Вместе с тем признаки, возникшие в микроморфологическом строении почв в результате педотурбаций, сохраняются длительное время, что позволяет использовать их в качестве диагностических при идентификации ветровальных нарушений почвенного профиля. К таким особенностям можно отнести следующие: несогласованность распределения (залегания) структурных элементов; не свойственная материалу нормального профиля ориентация агрегатов, горизонтальных и вертикальных трещин; необычное соседство разнородных педов и отсутствие закономерностей в их чередовании; наличие в структуре порового пространства неправильных крупных пор, камер и каналов.

Гранулометрический состав почв ВПК. Гранулометрический состав почв молодых ВПК в должной мере соответствует тем особенностям их строения, которые возникают в результате педотурбаций. Возможные на этом временном этапе изменения в гранулометрическом составе ВПК в основном связаны с идущими процессами механической стабилизации почвенного материала в зоне нарушений вследствие его осыпания с корней, проседания, уплотнения и т.д. Поэтому сложность распределения элементарных почвенных частиц (ЭПЧ) в пределах области нарушений на начальных стадиях функционирования ВПК определяется главным образом характером произошедшего вывала и соответственно сложностью его морфологической организации.

Несмотря на консервативность рассматриваемого показателя, со временем отмечаются определенные изменения в содержании отдельных фракций в различных частях ВПК, указывающие на протекание элювиально-иллювиальных процессов (рис.3). Например, верхняя часть вертикально поставленного блока материала гор.В1 (морфон В1нар) заметно обеднена илистыми частицами по сравнению с нижней. Распределение рассматриваемых фракций в профиле западины, представленной с поверхности морфоном искоревой смеси, практически не отличается от материала ненарушенных горизонтов, залегающих на той же глубине. Наблюдается даже обезиливание материала смеси по сравнению с контролем. Причем этот процесс получает развитие в пределах всего рассматриваемого профиля, затрагивая материал горизонтов, не подвергшихся механическим нарушениям. В ЦЛГБЗ, характеризующимся значительной переувлажненностью территории, материал бугра и западины ВПК по этой причине оказывается в сильно различающихся по водному режиму условиях. В результате этого и в связи с более однородным по гранулометрическому составу материалом лишь к 75-90 годам можно с некоторой долей вероятности утверждать, что в области бугра отмечаются незначительные перемены, свидетельствующие о начавшемся процессе дифференциации почвенной массы. В западине, напротив, к этому времени можно уже идентифицировать зачатки формирующегося гор.А2.

Рис. 3. Содержание фракций ила (сплошная линия) и крупной пыли (пунктирная линия) (%) в профиле сильноподзолистой почвы ЦЛГБЗ (I - ВПК ели, 30-40 лет) и дерново-подзолистой почвы Малинок (II - ВПК березы, 60-75 лет): К - контроль, Б - бугор, З - западина, А2бп и А2сп - буровато- и сизовато-палевые подзолистые горизонты; знак л+ - аморфоны, образованные смесью материала соответствующих горизонтов; индекс нар - механическая нарушенность почвенного материала горизонтов.

Таким образом, при перемешивании материала различных горизонтов в профиле почвы происходит перераспределение отдельных фракций ЭПЧ, и, прежде всего обогащение верхней элювиальной толщи илистыми частицами, что служит причиной уменьшения дифференцированности профиля по данному свойству. Это обстоятельство при идентификации ветровальных педотурбаций в ряде случаев может приобретать диагностическое значение, тем более что останцы гор.В1 могут сохраняться в верхней части профиля достаточно долгое время. Вместе с тем примерно к 75 годам в ВПК, и в первую очередь в западине, отмечаются определенные изменения в содержании отдельных фракций, отражающие протекание элювиально-иллювиальных процессов, направленных на восстановление почвенного профиля, присущего данному БГЦ.

Особенности поведения некоторых химических показателей почв ВПК.

Однотипность картины изменений в содержании Fe, Mn, Zn и Cuа по профилю в ненарушенных почвах позволяет думать, что отклонения, которые мы наблюдаем в поведении кислоторастворимых форм этих элементов в профилях бугров и западин ВПК в первые годы являются в основном результатом педотурбаций (рис.4). Решающую роль в поведении изученных элементов с увеличением возраста ВПК играет различный характер увлажнения бугров и западин и накопление органического вещества. Например, железо чутко реагирует на смену окислительноЦвосстановительных условий, в результате чего происходят изменения в содержании подвижных форм данного элемента in situа за счет его перехода из одного состояния в другое. Отмечаемое практически во всех случаях пониженное содержание железа в области западины, возможно, объясняется некоторым выносом элемента вниз по профилю за пределы изучаемой толщи. В пределах изученных возрастных градаций достаточно однозначно поведение марганца, свидетельствующее о повсеместном уменьшении содержания подвижных форм данного элемента по сравнению с контролем в верхней части профиля ВПК. Причем в западине его содержание, как правило, ниже, чем на бугре. Это, с одной стороны, может свидетельствовать о низкой скорости биогенного накопления марганца, а с другой - может быть связано с повышенной миграционной способностью данного элемента, а, следовательно, и некоторым его выносом за пределы исследуемого профиля.

Отсутствие заметных отклонений от контроля в содержании цинка и меди в верхних частях ВПК в районе западины, вероятно, связано с их достаточно быстрым биологическим накоплением. На бугре практически во всех случаях отмечается более низкое по сравнению с ненарушенным профилем содержание цинка. Аналогичную тенденцию можно проследить и в поведении кислоторастворимых форм меди, однако выраженность этих различий в значительной степени затушевывается более слабой дифференциацией профилей рассматриваемых почв по меди в естественных условиях. Можно полагать, что основные отличия по содержанию цинка и меди изученных ВПК от ненарушенного профиля определяются механическими нарушениями, а также скоростью их выноса и биогенного накопления. В западинах такое накопление происходит быстрее, чем на буграх, что свидетельствует о более быстром восстановлении здесь профиля по цинку и меди. Однако для полного выравнивания с контролем содержания подвижных форм рассматриваемых микроэлементов 75-90 лет (возраст ВПК) еще не достаточно.

В целом прослеживается четкая зависимость химических особенностей строения ВПК от характера увлажнения разных его частей (перераспределяющая роль микрорельефа), а также от характера и скорости накопления и разложения с поверхности ВПК органического вещества. Это обстоятельство может накладывать свой отпечаток на темпы и характер биогенного накопления марганца и микроэлементов. В ряде случаев суммарный эффект их выноса и биологического накопления может быть отрицательным, что осложняет и затягивает процесс восстановления нормального почвенного профиля по данным свойствам. В то же время следует признать, что химические особенности ВПК различного возраста и происхождения не отличаются однозначностью. Во многом они зависят не только от первоначального механического нарушения почвенного материала и идущих процессов его трансформации в направлении восстановления исходного профиля, но и определяются спецификой возникающих в теле ВПК и прилегающей относительно ненарушенной толще почв вторичных изменений. Причем эти изменения нередко оказываются направленными в сторону, отличную от нормального хода восстановления естественного профиля, усугубляя тем самым первоначальную неоднородность почвенного материала, осложняя и затягивая процесс его регенерации по изученным химическим свойствам.

Рис. 4. Содержание подвижных форм железа, марганца, цинка и меди (1 n сернокислая вытяжка, мг/100 г п.) в профиле дерново-подзолистой почвы Малинок (ВПК ели, < 10 лет). К - контроль, Б - бугор, З - западина; индексы нар, нас - нарушенный и насыпной морфоны.

Приведенный фактический материал, способы его получения и анализа, позволяют говорить о неодинаковости изменения почвенных свойств в разных направлениях от ВПК. Будучи одновременно фактором гомогенизации и дифференциации почвы для различных уровней ее организации, ветровальные комплексы служат при этом примером анизотропии почвенного пространства.

ГЛАВА 4.Неоднородность почв в агроценозе.

4-1. Начальные стадии сельскохозяйственного освоения.

Вовлечение лесных территорий в сельскохозяйственное использование сопровождается в пределах осваиваемых площадей резкой сменой биогеоценотической и экологической обстановки в целом. Формирование на месте лесного БГ - агроценоза приводит к особенно сильным нагрузкам на верхнюю плодородную часть почвенного профиля, где в результате механического воздействия изменяется весь комплекс свойств почвы. Особенно существенным и заметным изменениям на данном этапе подвергаются морфологическое строение почвы и ее физическое состояние.

Исследования начальных стадий окультуривания подзолистых почв проводили в катене пашня-лес с двумя разновозрастными участками, распашка которых началась соответственно 3-4 и 10 лет назад.

В результате механического воздействия на верхнюю часть почвенного профиля (как непосредственно при сведении леса и планировке, так и при последующей обработке сельскохозяйственными орудиями) в нем нарушается и исчезает естественная последовательность в залегании генетических горизонтов, характерная для лесных почв. Первые годы освоения характеризуются слабой морфологической выраженностью пахотного слоя. Верхняя часть профиля представлена смесью материала различных генетических горизонтов, преимущественно морфонами гор.А2, служащего основой для формирующегося гор.Апах. Поэтому многие свойства пахотного слоя наследуются именно от него.

Микростроение определяется общей гетерогенностью сложения обрабатываемого слоя - окраской морфонов, содержанием и цветом ортштейнов, наличием погребенного гумусированного материала, угольков, остатков древесины и лесной подстилки. Отчетливо диагностируются участки с признаками микростроения, характерными для гор.А2 (слоеватое сложение, обедненность глинисто-железистой плазмой, обилие плотных Fe-Mn новообразований), А2В (компактное сложение, большое количество пылеватых и глинистых кутан) и В1 (компактное сложение, хорошо выраженные формы оптически ориентированной глины). К 10 годам в профиле четко идентифицируется гор.Апах, хотя слагающий его материал еще недостаточно гомогенизирован - выделяются осветленные сизовато-палевые пятна, небольшие включения бурого оглиненного и рыхлого органоминерального субстрата. Микросложение более рыхлое, агрегационное, со сложной системой разветвленных пор. Обогащенные глинистым материалом агрегаты из гор.А2В и В1 разрушаются, отмечаются процессы иллювиирования глинистого вещества с формированием тонких глинистых кутан на поверхности наиболее крупных пор-каналов.

Таким образом, эволюция микростроения освоенных подзолистых почв определяется как исходной неоднородностью материала обрабатываемого слоя, так и его гомогенизацией в процессе формирования гор.Апах на фоне естественной элювиально-иллювиальной дифференциации верхней толщи.

Обязательным элементом мезоморфологического строения пахотного горизонта является наличие новообразований железа и марганца. В пределах катены ортштейны пахотного слоя заметно отличаются друг от друга по размерам, количеству, окраске, характеру расположения во вмещающей почвенной массе. Одним из главных факторов формирования отмечаемых особенностей служат различия в степени гидроморфизма почв, следы и действие которого сохраняются и после сведения леса. Действительно, в катене достаточно четко проявляются морфохроматические признаки оглеения, отражающие принадлежность почвы к различным ее элементам и в условиях сельскохозяйственного использования. Все это свидетельствует о неравномерности увлажнения почв катены и периодическом их переувлажнении в отдельных точках. Данные по влажности и плотности почв в пределах катены подтверждают эти наблюдения (рис. 5).

В целом полевая часть катены характеризуется несколько большей влажностью по сравнению с лесом. Характер вертикальной дифференциации почв под лесом и пашней по влажности сходен и определяется уменьшением ее величины с глубиной. С другой стороны, степень варьирования свойства на пашне по всем глубинам заметно выше, чем в лесу. По всей видимости, данное обстоятельство связано как с большей катенарной дифференциацией почв в пределах полевой части линии опробования, так и с большей неоднородностью материала пахотного горизонта по сравнению с таким же по мощности почвенным слоем под лесом.

Рис. 5. Изменение влажности (W, %) и плотности сложения (?, г/см3) подзолистой почвы формирующегося агроценоза на глубинах 5(1), 15(2) и 25(3) см вдоль линии опробования.

В первые годы освоения плотность обрабатываемого слоя достаточно высока и сопоставима с ее значениями для горизонта А2 лесной почвы (в пределах 1,50 г/см3).В отдельных случаях отмечается уплотнение почвенной массы с поверхности до 1,67 г/см3. В дальнейшем происходит уменьшение плотности почвы в гор.Апах - в среднем до 1,25-1,35 г/см3 на глубине 5 см и 1,40-1,45 г/см3 на глубине 15 см. На границе с подпахотным горизонтом плотность почвы остается по-прежнему достаточно высокой (более 1,50 г/см3). При сохранении общей тенденции увеличения плотности с глубиной под лесом отмечается больший скачок в значениях свойства по глубинам по сравнению с пашней. При этом различия достоверно значимы на 5%-ом уровне. Это, прежде всего, связано с наличием в лесной почве более рыхлого гумусированного гор.А1А2, ниже которого выделяется уплотненный подзолистый горизонт. Сравнивая дисперсии, нельзя не отметить, что степень варьирования рассматриваемого свойства на пашне для всех глубин выше, чем под лесом. Все это, на наш взгляд, является отражением значительной неоднородности материала обрабатываемого слоя на ранних стадиях сельскохозяйственного освоения.

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |

     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии