Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
БАСЕВИЧ Виктор Францевич
НЕОДНОРОДНОСТЬ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ
В БИОГЕОЦЕНОЗАХ ЮЖНОЙ ТАЙГИ
Специальность 03.02.13 Ц почвоведение
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Москва Ц 2011
Работа выполнена на кафедре общего земледелия факультета почвоведения
Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор
Карпачевский Лев Оскарович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук
Макеев Александр Олегович
доктор сельскохозяйственных наук
Сапожников Петр Михайлович
доктор биологических наук
Артемьева Зинаида Семеновна
Ведущее учреждение: Институт физико-химических и биологических
проблем почвоведения РАН, г.Пущино
Защита состоится _______________ 2011 г. В 1530 в ауд.М-2 на заседании Диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ имени М.В.Ломоносова
по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, д.1, стр.12,
факультет почвоведения, тел/факс 8(495)939-36-84, e-mail: soil.msu@mail.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
факультета почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова
Автореферат разослан л____________________2011 г.
Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного совета. Заверенные печатью отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по вышеуказанному адресу.
Ученый секретарь Диссертационного совета,
доктор биологических наук, профессор А.С.Никифорова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Оценка характера и особенностей современного развития подзолистых почв невозможна без понимания роли, которую играют в этом возникающие вследствие различных природных и антропогенных причин неоднородности состава и свойств почв, проявляющиеся на различных уровнях организации почвенных образований и являющиеся их неотъемлемым признаком. Этому вопросу всегда уделялось значительное внимание со стороны исследователей, занимающихся различными прикладными и фундаментальными проблемами. Но отношение к неоднородности почв, как к особому природному явлению впервые было сформулировано Дмитриевым Е.А. (1983), чьи работы поставили неоднородность почв в ряд непосредственных объектов исследования. В практике почвоведения сложилось так, что под неоднородностью в большинстве случаев понимается возникшее в силу определенных причин какое-либо отличие от так называемого типичного, подчас усредненного представления об изучаемом объекте. Несмотря на то, что в настоящее время направление, связанное с изучением такого специфичного явления как неоднородность почв, продолжает активно развиваться, современное состояние науки требует уточнения отдельных понятий и стандартизации ряда положений, касающихся обсуждаемой области почвоведения. Это связано с необходимостью определенного теоретического переосмысления и упорядочивания накопленных знаний и возможностью их практического применения.
Цель исследования Ц установить роль неоднородностей различного генезиса в современном развитии подзолистых почв южной тайги.
Задачи исследования:
1. Оценить роль педотурбационных процессов различной природы в создании неоднородностей почв в биогеоценозах южной тайги.
2. На примере датированных природных объектов проанализировать биогеоценотические и эколого-генетические особенности развития подзолистых почв в постпедотурбационный период.
3. Оценить вклад ветровальных нарушений в формирование неоднородностей лесных почв на различных уровнях организации почвенного пространства.
4. Выявить значение начальных стадий сельскохозяйственного освоения, микрорельефа и эрозионных процессов, вызванных весенним снеготаянием, в создании и поддержании неоднородностей почв агроценозов.
5. Установить характер зависимости пестрополья от почвенных свойств и их неоднородности, ранжировать изученные показатели по их вкладу в создание неоднородности урожая.
6. В условиях полевого модельного опыта, имитирующего педотурбации разного генезиса и масштаба, изучить специфику регенерации почвенного профиля, присущего данному биогеоценозу.
7. Исследовать отдельные педосукцессии на примере подзолистых почв в замкнутом цикле последовательно сменяющихся биогеоценозов.
Научная новизна. Cформулирована концепция первичной и вторичной неоднородности подзолистых почв, проявляющейся на всех уровнях организации почвенных образований и определяющейся соответственно палео- и ценотическими механизмами формирования. Показано, что в зависимости от конкретных биогеоценотических и эколого-генетических условий вторичная неоднородность создает разные векторы развития нарушенных почв при их сукцессиях и регенерации, что приводит к эволюции в ландшафте самих неоднородностей. Конкретные местоположения отражают эту разнонаправленность, например, на уровне смены типа почвообразования от торфянистого подзола в микропонижениях до бурых лесных почв на микроповышениях и оказывают усугубляющее или нивелирующее действие на ход почвовосстановления.
Защищаемые положения:
1. Неоднородность почв - универсальное свойство почвенных образований, проявляющееся на различных уровнях их организации (иерархическая составляющая) и зависящее от конкретных условий возникновения и развития (функциональная составляющая). Однородность почв рассматривается как частный случай неоднородности, которая в зависимости от поставленных задач и целей исследования может быть как объектом, так и инструментом познания.
2. Концепция первичной и вторичной неоднородности почв. Первичная неоднородность - результат действия факторов педогенеза, который отражает стремление почвы обрести равновесное состояние с окружающей средой. Вторичная неоднородность - следствие действия различных естественных и антропогенных факторов, выводящих почвенную систему из состояния равновесия.
3. Почвенные сукцессии - это реализация имеющихся и возникающих неоднородностей в организации почвенных тел различной функциональной и иерархической соподчиненности, суть динамическая (во времени и пространстве) форма существования неоднородностей почв. В условиях современного почвообразования педосукцессии отражают конкретные пути восстановления равновесного (не обязательно первоначального) состояния почв с окружающей средой (экологическая устойчивость).
Практическая значимость диссертации. Результаты выполненного исследования необходимы для разработки современных подходов в области сельскохозяйственного производства, основанного на принципах ландшафтного и точного земледелия. С учетом действующих факторов неоднородности почв в пределах конкретного агроценоза даны рекомендации по способам линейного и площадного опробования. Показана преимущественная зависимость пестрополья в определенных условиях от агрофизического состояния почв.
Результаты диссертации используются на факультете почвоведения МГУ в курсе лекций Неоднородность почвенных тел, при чтении спецкурсов Равновесие в экосистемах и Рекультивация земель, при проведении полевой учебной практики по общему земледелию.
Диссертация разрабатывалась в рамках программ, предусмотренных координационными планами АН СССР, ГКНТ СМ СССР и МГУ Изучение изменения свойств почв и почвенного покрова в условиях различных воздействий человека на природные процессы (гос.рег. №76054367); Экологическая устойчивость почв и почвенного покрова (гос.рег. №01821022659); Организация и динамика разнообразия свойств почв естественных и агро-БГЦ (гос.рег. №01.960.0-5220); Пространственная вариабельность компонентов агробиоценозов и ее связь с урожайностью (гос.рег. №01.2.00-109753).
Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, были представлены и докладывались на Всесоюзных и Всероссийских съездах почвоведов (Ташкент, 1985; Новосибирск, 1989; Санкт-Петербург, 1996; Суздаль, 2000; Новосибирск, 2004; Ростов-на-Дону, 2008); на III и IY Всесоюзных совещаниях (Москва, 1976; Кишинев, 1980) и Международном симпозиуме (Москва, 1993) по структуре почвенного покрова; на Международных, Всесоюзных и Всероссийских научных конференциях (Тарту, 1983, 1987, 1988; Пущино, 1984, 2009; Архангельск, 1990; Сыктывкар, 1993; Москва, 1997, 2002); на Всесоюзных и Всероссийских научно-практических конференциях (Москва, 1982; Вешенская, 2006, 2008); на Ломоносовских чтениях в МГУ (2010) и на заседании кафедры общего земледелия факультета почвоведения МГУ (2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 работ, в том числе 2 монографии и учебное пособие в соавторстве, 15 работ в изданиях, соответствующих Перечню ВАК, 24 статьи и доклада в научных журналах, сборниках и материалах конференций. Опубликовано 18 тезисов докладов на съездах ВОП и ДОП, на Международных, Всесоюзных и Всероссийских симпозиумах и конференциях.
ичный вклад автора в работу. Диссертация является результатом многолетних (1975-2010 гг.) исследований автора. В ее основу диссертации положены данные полевых и лабораторных исследований, выполненных лично автором или при его активном участии на всех этапах работы. Автору принадлежит постановка проблемы, разработка ряда теоретических положений, формулирование цели и конкретных задач работы, планирование экспериментальной части, анализ и обобщение полученных результатов, включая заключение и итоговые выводы. Доля личного участия в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и выводов, изложена на 255 страницах компьютерного текста, включает список литературы из 270 наименований, в том числе 55 на иностранных языках, 47 рисунков, 37 таблиц.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность д.б.н. Балабко П.Н., всем сотрудникам кафедр общего земледелия, физики и мелиорации почв, коллегам и соавторам к.б.н. Витязеву В.Г., к.б.н. Дядькиной С.Е., к.б.н. Макарову И.Б., д.б.н. Самсоновой В.П., д.с.-х.н. Скворцовой Е.Б., Татулову С.Л., к.б.н. Тетенькину В.Л., д.б.н. Улановой Н.Г., д.б.н. Шеину Е.В., без постоянной поддержки и дружеского участия которых данная работа не состоялась бы. Самые искренние слова признательности автор приносит своим учителям д.б.н. Дмитриеву Е.А. и д.б.н. Карпачевскому Л.О
ГЛАВА 1. Состояние проблемы
В данной главе рассматриваются общие представления о формировании и эволюции подзолистых почв, а также становление взглядов на происхождение и развитие их неоднородности. Несмотря на то, что с самого зарождения почвоведения как науки почвам подзолистого типа уделяется самое пристальное внимание, до сих пор остается немало дискуссионных моментов и положений, касающихся их генезиса и развития (Роде, 1964; Кауричев, 1968; Зонн, 1969, 1971; Дюшофур, 1970; Зайдельман, 1974, 1998, 2009, 2010 и др.). Принимая во внимание, что процесс подзолообразования - это процесс, который идет в основном под пологом таежно-лесной растительности умеренного пояса и при этом огромные территории на протяжении уже длительного времени вовлекаются в сельскохозяйственное использование (и наоборот), становится понятным многообразие его проявлений и сложность организации встречающихся в реальной обстановке почвенных профилей. Будучи хорошо дифференцированными в морфологическом и иных отношениях, они представляют собой удобный объект для изучения всевозможных отклонений от обычного хода почвообразования. Именно подзолистые почвы являются уникальным примером почвенного биоразнообразия и пестроты почвенного покрова, отражая полицикличность происхождения и современного их состояния (Герасимов, 1975). Осознание необходимости учета и фиксации проявляющейся неоднородности почв при проведении как фундаментальных, так и прикладных исследований вынуждает почвоведов все чаще обращать внимание на данное явление (Карпачевский, 1977, 2001, 2005; Дмитриев, 1983, 1988, 2001; Самсонова, 2003, 2007; Медведев, 2007, 2009 и др.). На фоне успешно развивающихся представлений о неоднородности почв с позиции структуры почвенного покрова (Фридланд, 1965, 1972; Годельман, 1981; Крупеников, 1992 и др.) для исследователя остаются открытыми еще много вопросов, среди которых важное место занимает проблема формализации подходов и взглядов, касающихся изучения данного явления. Предпринимавшиеся в этом отношении перспективные попытки решить стоящие задачи с помощью представлений о почвенном индивидууме (педоне по Cline, 1949) столкнулись с рядом трудностей теоретического и прикладного характера (Карпачевский, 1966, 1968; Козловский, 1970, 2003; Козловский, Сорокина, 1972; Дмитриев, 1983 и др.). В настоящее время активно привлекаются для решения ряда вопросов, связанных с неоднородностью почв, представления об уровнях организации почвенных тел (Воронин, 1979; Шеин, Милановский, 2001; Самсонова, 2003), способах отбора образцов и размерах элементов опробования (Дмитриев, 1983; Самсонова, 2003 и др.). Основополагающими в системе современных взглядов на оценку неоднородности почв являются концепция почвы-памяти и почвы-момента (Таргульян, Соколов, 1976, 1978), развивающая идеи Л.Г.Раменского (1938) о цено- и палингенетических свойствах почв, и сформулированная И.И.Васеневым (2003, 2008) концепция почвенных сукцессий, как формы эволюции почв в различных экосистемах.
ГЛАВА 2. Методология, методы и объекты исследования.
2-1. Физико-географические условия районов исследования.
Работа проводилась на четырех стационарах, расположенных в южно-таежных районах Европейской части России: биогеоценологическая станция ИЭМЭЖ РАН Малинки (Московская обл.), Учебно-опытный почвенно-экологический центр (УОПЭЦ) МГУ Чашниково (Московская обл.), Бородинский военно-исторический музей-заповедник (Московская обл.), Центрально-лесной государственный биосферный заповедник (ЦЛГБЗ, Тверская обл.). Отдельные исследования выполнены в средне-таежной подзоне, граничащей с южной тайгой, северо-востока Европейской части России в Сысольском районе (административный центр г.Визинга) Республики Коми на стационаре Института Биологии отделения Коми РАН.
Малинкский стационар находится на территории Краснопахорского лесхоза, расположенного в 50-60 км от Москвы. Территория лесничества расположена на водоразделе верховий рек Пахры и Десны. Почвенный покров района исследований сформирован дерново-подзолистыми почвами разной степени дерновости и оподзоленности, развитыми на покровных суглинках, подстилаемых мореной (Карпачевский, 1977). Возможно, выклинивание морены на глубине до 1 м.
ЦЛГБЗ расположен в юго-западной части Валдайской возвышенности. Почвенный покров заповедника представлен почвами, формирующимися в результате протекания трех основных почвообразовательных процессов - дернового, подзолистого и болотного. В настоящее время на территории ЦЛГБЗ выделены следующие типы и подтипы почв: дерново-подзолистые, дерново-палево-подзолистые, подзолистые, подзолисто-болотные и болотные (Строганова с соавт., 1979). Почвообразующие породы заповедника представляют сложное сочетание надморенных, межморенных и моренных отложений, различных по гранулометрическому и литологическому составу.
Территория УОПЭ - Чашниково расположена на южных склонах Клинско-Дмитровской гряды. Почвенный покров водоразделов представлен дерново-подзолистыми почвами разной степени оподзоленности и оглеенности: дерново-средне- и сильноподзолистые неоглеенные и грунтовооглееные легко- и среднесуглинистые почвы на покровных суглинках, подстилаемых мореной; дерново-среднеподзолистые грунтовооглееные и глееватые легкосуглинистые почвы на покровных суглинках, подстилаемых мореной (Васильевская с соавт., 1999).
Территория Бородинского заповедника расположена в Можайском районе Московской области. Почвенный покров заповедника отличается большим разннообразием, хотя все встречающиеся почвы являются типичными для нзоны южной тайги: почвы подзолистого типа, а также луговые и болотные. На большей части территории заповедника почвообразующими породами являются покровные суглинки, подстилаемые мореной, которая под разными углами иногда выклинивается к поверхности.
В Республике Коми исследования проводились на водораздельной территории между реками Сысола и Вычегда. Почвенный покров района исследований определяется его принадлежностью к средне-таежной подзоне, граничащей с южной тайгой (Забоева, 1975). Здесь развиваются автоморфные и полугидроморфные почвы на суглинках или супесях, подстилаемых суглинками по приречным склонам и увалам. В межувалистых понижениях, а также на плоских междуречьях, где происходит застаивание атмосферных осадков, формируются торфянисто-подзолисто-глееватые почвы, относящиеся к типу болотно-подзолистых почв.
2-2. Методологические и методические аспекты и объекты исследования.
При выполнении работы были использованы биогеоценотический (зависимость характера и специфики развития почв от принадлежности к конкретному биогеоценозу) и эколого-генетический (связь генетических особенностей почв с их местообитанием) подходы.
В качестве основного полевого метода исследований применялся профильно-катенный способ опробования (закладка традиционных разрезов и реже используемых в практике почвоведения траншей по параллельным и взаимно перпендикулярным линиям опробования с учетом геоморфологии). Отбор почвенных образцов фиксированного объема (как правило, 100 см3) производился по глубинам с заданным шагом и точным определением их принадлежности к генетическим горизонтам. Выполнялось детальное описание почвы с зарисовкой всех особенностей морфологического строения стенок разрезов и траншей с помощью пантографа (Дмитриев, 1979), часть материалов документировалась с помощью фотосъемки. Для решения поставленных задач методические подходы включали, как комплексный подбор датированных природных объектов, так и привлечение данных полевого модельного опыта, имитирующего педотурбации разного генезиса и масштаба. Методологически выполненные исследования базировались на общей оценке неоднородности почв в последовательном ряду сменяющихся экосистем (рис.1).
Рис. 1. Схема замкнутого цикла последовательной смены биогеоценозов.
ГЛАВА 3. Неоднородность почвенного покрова лесных биогеоценозов.
3-1. Ветровал и неоднородность почвенного покрова лесных биогеоценозов.
В лесных биогеоценозах наибольший вклад в создание и поддержание неоднородности почвенного покрова вносят явления, связанные с вывалом деревьев (Скворцова, Уланова, 1977; Васенев, Таргульян, 1994, 1995; Lutz, 1940; Stephens, 1956). Формирующиеся при этом ветровальные почвенные комплексы (ВПК) являются неотъемлемым элементом структуры почвенного покрова в лесу и по площади могут занимать до 90 % территории (Карпачевский с соавт., 1968; Дмитриев с соавт., 1979; Скворцова, 1979; Lyford, MacLean, 1966).
Морфологическое строение почв ВПК на разных уровнях их организации. Внешний облик ВПК во многом определяется формированием при вывале деревьев характерного ветровального микрорельефа (обычно сочетания бугра и западины). Внутреннее их строение зависит от типа ландшафта, особенностей литогеоморфологической обстановки и генезиса почв, породы и размеров выпавшего дерева, характера перемещения почвенной массы, возраста ВПК и др. Выявлены общие и частные механизмы формирования и функционирования ВПК разного типа и возраста, позволившие вскрыть основные закономерности их старения и постепенного сближения с исходным почвенным фоном территории. В то же время выделены возможные нестираемые во времени признаки, позволяющие опознавать следы старых ветровальных нарушений в почвенном покрове. В эволюции отдельных ВПК по ряду признаков (изменение внешнего облика и внутренней организации ВПК, формирование новых горизонтов, сглаживание микрорельефных форм и др.) можно выделить три этапа: 1) механической стабилизации почвенного материала - до 30-40 (50) лет; 2) вторичных трансформаций - до 100-150 (200) лет; 3) максимального сближения с фоном - до 300-500 лет. В течение последующего времени происходит дальнейшее восстановление почвенного профиля, когда следы педотурбаций в нем обнаружить еще можно, но ВПК как таковой уже не выделяется.
Почвенные профили в западине и на бугре ВПК отличаются друг от друга и от соседней ненарушенной почвы набором горинзонтов и их свойствами. Морфологически эти различия выранжаются в резких изменениях мощности, окраски, взаимного распонложения горизонтов и др. Наиболее характерны гипертрофированная языковатость, прерынвистость и нарушение закономерного чередования горизонтов, перемещенность слагающего их материала. Реальный ВПК поражает богатством (как по составу, так и по количеству) новонобразованных мезоморфологических элементов в своем профиле, не свойственных данной почве в ее естественном залегании. В общей сложности в зоне нарушений можно насчитывать до 15 и более различных морфонов. В каждом отдельном случае внутренний облик ВПК характеризуется на мезоморфологическом уровне организации большим разнообразием форм и размеров образованных элементов, состава слагающей их почнвенной массы, спецификой местоположения и необычной ориентацией в пространстве некоторых из них (рис.2).
Рис. 2. Морфологическое строение ВПК. I, II - ВПК ели (< 10 лет) и березы (60-75 лет), Малинки; III и IY - ВПК ели (30-40 и 75-90 лет), ЦЛГБЗ. Горизонты и морфоны: 1- А0, 2 - А1, 3 - А1А2, 4 - А2, 5 - А2В, 6 - В1, 7 - В2, 8 - А1нар, 9 - А1А2нар, 10 - А2нар, 11 Ц А1А2+А2, 12 - А2+А2В, 13 - А2Внар, 14 - В1нар. Включения и образования: 15 - камни, 16 - корни и остатки древесины, 17 - искоревая смесь, 18 - рыхлые гумусированные погребения, 19 - скопление органических остатков, 20 - точки отбора образцов на микроморфологию. П - погребенный материал соответствующего горизонта, Н - то же, насыпной, Ф - формирующийся, О - остаточный. л+ - морфоны, образованные смесью материала соответствующих горизонтов; нар - любая механическая нарушенность почвенного материала горизонтов.
Микроморфологическое изучение разновозрастных ВПК позволяет установить ряд общих закономерностей микростроения почвенного материала 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+ - морфоны, 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 Cu 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 situ 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.
Имеющийся фактический материал и его анализ по агрохимическим свойствам почв позволяют сделать заключение, что первые годы сельскохозяйственного освоения подзолистых почв характеризуются наименьшим содержанием углерода (С) в обрабатываемом слое, величинами рНkcl, сопоставимыми со значениями данного показателя для лесной почвы, низким содержанием подвижных форм фосфора и несколько более высоким калия. В течение первого десятилетия содержание углерода возрастает в 1,5-2 раза, реакция среды смещается в сторону слабокислой, в 2-3 раза увеличивается содержание Р2О5. Существенных различий в содержании К2О в обрабатываемом слое при разной продолжительности освоения не отмечается. Характер распределения углерода в пахотном слое (падение с глубиной) сходен на данной стадии освоения с лесной почвой, однако в целом пахотный горизонт по данному признаку характеризуется меньшей дифференциацией. Профильное распределение подвижных форм фосфора на пашне отличается от такового в лесной почве и характеризуется уменьшением содержания Р2О5 с глубиной. Обратная картина наблюдается в случае К2О. В целом сравнительный анализ лесной и пахотной почв исследованных биогеоценозов показывает, что для каждой из сравниваемых глубин по всем изученным показателям обрабатываемые почвы заметно отличаются как по средним значениям, так и по дисперсиям от лесных. Причем значения дисперсий по всем глубинам для данных свойств на пашне выше, чем под лесом, и в большинстве случаев эти различия достоверны с уровнем значимости 5%. Таким образом, уже на ранних стадиях освоения обследованные подзолистые почвы по агрохимическим показателям заметно отличаются от своих целинных аналогов. При этом для них характерно невысокое содержание углерода, средняя обеспеченность питательными элементами, смещение реакции среды в сторону слабокислой. По таким показателям, как содержание углерода, подвижных форм фосфора и величина рНkcl, отмечается определенная катенарная дифференциация обрабатываемых почв.
Представленная информация позволяет утверждать, что формирование пахотного слоя на начальных этапах окультуривания подзолистых почв характеризуется высокой степенью неоднородности слагающего его материала как в морфологическом, так в агрофизическом и агрохимическом отношениях. Процесс сельскохозяйственного освоения сопровождается активной трансформацией почвенной массы в направлении ее гомогенизации и при этом может осложняться конкретным местоположением почв в пределах катены.
4-2. Роль микрорельефа в формировании неоднородности подзолистых почв агроценозов.
Наряду с неоднородностью, возникающей в результате сведения леса и последующего сельскохозяйственного освоения территории, о чем шла речь выше, в агроценозе сохраняется влияние факторов неоднородности пролонгированного действия. Из них следует выделить один из основных - микрорельеф.
Объектом изучения был участок поля под многолетними травами. Этот участок представляет собой достаточно выположенную территорию с небольшим общим уклоном (1-2о) юго-восточной экспозиции. Отличительная особенность почвенного покрова - наличие достаточно большого количества блюдцеобразных микрозападин разной линейной протяженности (до нескольких десятков метров). Как показали подсчеты, такие западины могут занимать до 7-10 % (иногда и более) общей территории, представляя собой в сложившихся условиях доминирующий фактор, приводящий к неоднородности почв и почвенного покрова в агроценозе. Для решения поставленной задачи была заложена полукилометровая трансекта, вдоль которой с разным шагом опробования было обследовано свыше 70 прикопок и траншея. Применяли шаги опробования 20 м, 2 м и 0,2 м. Общая линия опробования была заложена таким образом, что на ее оси оказались элементы микрорельефа разного уровня и протяженности - от единиц (траншея) до нескольких десятков метров. Шаг опробования определялся как реальной природной обстановкой, так и опытом предыдущих работ.
Детальный анализ морфологического строения всех имеющихся срезов верхнего полуметрового слоя позволил в пределах одного поля типизировать обследованные профили по глубине обработки, режиму увлажнения и степени гомогенизации материала (табл.1). Поэтому роль микрорельефа в создании неоднородности пахотных почв оценивалась с двух позиций: на сколько существенен выбор шага опробования, с одной стороны, и выявление статистических отличий между выделенными типами строения профилей, напрямую связанных с наличием на исследованном участке микродепрессий.
Таблица 1. Схема типизации строения почвенных профилей
| ТСП | Критерий | ||
Мощность обрабатываемого слоя, см | Режим увлажнения | Степень гомогенизации материала | |
1 | 20 | Автоморфный | Гомогенный |
2 | > 20 | Автоморфный | Гомогенный |
3 | 20 | Гидроморфный | Гомогенный |
4 | > 20 | Гидроморфный | Гомогенный |
1 | 20 | Автоморфный | Гетерогенный |
2 | > 20 | Автоморфный | Гетерогенный |
3 | 20 | Гидроморфный | Гетерогенный |
4 | > 20 | Гидроморфный | Гетерогенный |
Основное внимание было уделено особенностям поведения отдельных почвенных свойств вдоль трансекты. Статистическая обработка полученных результатов позволяет сделать одно общее замечание, касающееся того, что в пределах микрозападин разных размеров вариабельность отдельных свойств может быть ниже по сравнению с общей линией опробования. Но именно само наличие микрозападин и приводит к увеличению значений дисперсий для общей линии ввиду очевидных различий между линиями в величинах средних.
Анализ коррелятивных связей между разными показателями на разных глубинах показывает достаточно сложную и неоднозначную их структуру (табл.2). Вместе с тем можно заметить и некоторые общие черты в характере возникающих связей для всех случаев, например, постоянство связи С-рН на глубине 25 см или определенную устойчивость связи С-К2О на глубине 15 см. Для всех глубин наблюдается прочная связь величин рН между собой. Не исключено, что наличие коррелятивных связей в отдельных случаях обусловлено не причинно-следственными отношениями, а попаданием в выборки разнокачественного материала, принадлежащего разным горизонтам, что особенно характерно как раз для глубины опробования 25 см. Число связей убывает в ряду изученных свойств следующим образом: С-рН-К2О-Р2О5-W. Эта зависимость сохраняется для каждого из примененных шагов опробования. Наблюдаемые различия в средних, дисперсиях и характере коррелятивных связей в немалой степени определяются генезисом обследованных микрозападин. Так, микрорельеф, обязанный своим существованием непосредственно агротехнике - форма нестабильная во времени и пространстве (лблуждающий микрорельеф) - представляет собой весьма динамичный и незрелый элемент неоднородности почвенного покрова. В то же время более обширные по размерам западины, унаследованные почвенным покровом от целины, выступают в качестве устоявшегося пространственного фактора неоднородности. Приведенный анализ полученных результатов свидетельствует в пользу того, что неоднородность почвенного покрова, унаследованная от предшествующих этапов почвообразования, не только не нивелируется при земледельческом освоении территорий, но со временем даже существенно возрастает.
В методическом отношении интерес представляет то обстоятельство, что подробное обследование участков протяженностью в несколько десятков метров не всегда может дать представительную картину состояния почвенного покрова агроценоза в целом. Это со всей очевидностью подтверждает сравнительный анализ по различным показателям, включая и структуру коррелятивных связей, общей линии опробования с ее отдельными частями. Исходя из полученных результатов, можно рекомендовать параметры опробования: при линейном обследовании - не менее 50-60 м, при площадном не менее 0,25 га.
Выделенные типы строения профилей согласно критериям мощность пахотного слоя и режим увлажнения находятся в достаточно хорошем соответствии с поведением ряда исследованных свойств. В первую очередь это касается средних значений изученных показателей. На фоне относительно выровненного содержания углерода гидроморфные аналоги характеризуются меньшим содержанием подвижных форм соединений фосфора, но более высоким - калия, более низкими величинами рНkcl. Эти закономерности отмечаются практически для всех глубин. В дополнительно выделенных типах строения профилей согласно критерию гомогенность также было проанализировано поведение рассматриваемых в работе показателей (табл.3). Самым неожиданным при сравнении ТСП, выделенных по названному критерию, оказался результат анализа вариабельности исследуемых свойств. Выяснилось, что практически для всех показателей и по всем глубинам дисперсия свойств (за исключением величин рНkcl) в гетерогенных вариантах ниже по сравнению с относительно однородными (гипотеза об однородности дисперсий по Бартлетту практически во всех случаях отвергается с α = 0.05). Причиной появления такого, на первый взгляд, несоответствия может служить несколько обстоятельств. Прежде всего, морфологическая однородность (в нашем случае в пределах каждого из выделенных типов) не есть обязательное условие однородности агрохимических показателей. Не исключено также, что морфологическая однородность в рамках одного профиля перекрывается неоднородностью этих профилей в пределах поля и наоборот (лоднородная неоднородность). Природная вариабельность свойства, обусловленная в том числе морфологической неоднородностью, существенно изменяется также при антропогенном воздействии (неравномерное внесение удобрений, извести). Причем внесение извести, судя по всему, на начальном этапе усугубляет исходную неоднородность, тогда как внесение фосфорных и калийных удобрений нивелирует ее и даже перекрывает (т.е. во времени они срабатывают быстрее, чем известь). Вероятно, в случае с кислотностью сказывается и определенный консерватизм данного свойства.
Таблица 2. Статистически значимые связи в ряду изученных свойств по результатам корреляционного анализа
иния опробования | Шаг опробо-вания, м | Связь разных свойств на одинаковых глубинах, см | Связь одинаковых свойств на разных глубинах, см | ||||
| 5 | 15 | 25 | 5Ц15 | 15Ц25 | 5Ц25 | ||
| Общая | 20 | СЦР2О5 | СЦК2О | СЦрН | рН, С, К2О, W | рН, Р2О5, К2О | рН, К2О, W |
| 1 | 2 | нет | СЦК2О, СЦW | СЦрН, СЦР2О5, СЦК2О, СЦW, WЦК2О, WЦрН | рН, Р2О5, W | рН, Р2О5, К2О | рН |
| 2 | 2 | СЦР2О5*, К2ОЦР2О5, К2ОЦрН* | СЦК2О*, К2ОЦР2О5, К2ОЦрН*, СЦР2О5* | СЦрН, Р2О5-К2О*, Р2О5ЦрН* | К2О* | К2О*, С* | К2О*, Р2О5* |
| 3 | 2 | СЦР2О5*, К2ОЦР2О5*, Р2О5ЦрН* | СЦК2О*, СЦW, СЦР2О5* | СЦрН, СЦК2О, К2ОЦР2О5, СЦР2О5*, рНЦР2О5*, рНЦК2О* | рН, Р2О5, С | рН, К2О* | рН, К2О |
| Траншея | 0,2 | СЦК2О, рНЦК2О, рН - Р2О5, рНЦС* | СЦК2О | СЦрН*, СЦР2О5, Р2О5ЦК2О* | рН, С | К2О* | К2О* |
* - коэффициенты корреляции незначимо отличны от нуля.
Таблица 3. Некоторые статистические характеристики изученных свойств для восьми типов строения профилей
| ТСП | n | Показатель | Глубина, см | |||||
5 | 15 | 25 | ||||||
x | s2 | x | s2 | x | s2 | |||
1 | 10 | W, % | 24,14** | 5,6100 | 24,92*0 | 14,1200 | 19,20*0 | 8,0300 |
1 | 8 | 22,86** | 6,8500 | 21,78*0 | 6,0300 | 19,60*0 | 2,8200 | |
2 | 2 | 22,15** | 1,8100 | 23,75** | 1,1300 | 21,50** | 0,1800 | |
2 | 4 | 25,18** | 10,0300 | 25,90** | 10,5000 | 23,38** | 4,4200 | |
3 | 13 | 36,78** | 16,2300 | 34,42*0 | 93,6100 | 22,33** | 10,6900 | |
3 | 16 | 36,01** | 37,8800 | 31,41*0 | 60,7200 | 22,63** | 16,8700 | |
4 | 13 | 32,68** | 1,2000 | 33,28*0 | 5,3900 | 28,68** | 43,5100 | |
4 | 6 | 32,77** | 5,8400 | 30,48** | 22,2800 | 31,35** | 15,4300 | |
1 | 10 | С, % | 1,69** | 0,1700 | 1,68*0 | 0,4500 | 0,32*0 | 0,0300 |
1 | 8 | 1,00** | 0,0100 | 0,89*0 | 0,0600 | 0,28*0 | 0,0300 | |
2 | 2 | 1,64** | 0,0300 | 1,78** | 0,0200 | 1,26** | 0,1100 | |
2 | 4 | 1,24** | 0,0100 | 1,13** | 0,0500 | 0,78** | 0,0100 | |
3 | 13 | 1,84** | 0,1200 | 1,30** | 0,3400 | 0,20** | 0,0400 | |
3 | 16 | 1,11** | 0,0300 | 1,03*0 | 0,1300 | 0,24** | 0,0300 | |
4 | 13 | 1,69** | 0,0400 | 1,36** | 0,2300 | 1,07** | 0,1700 | |
4 | 6 | 1,20** | 0,0300 | 1,41** | 0,0200 | 0,90** | 0,0300 | |
1 | 10 | рНKCl | 5,68** | 0,60*0 | 5,55** | 0,3300 | 4,78*0 | 0,2200 |
1 | 8 | 5,87** | 0,91*0 | 5,39** | 1,0900 | 4,75** | 0,5400 | |
2 | 2 | 5,75** | 0,13*0 | 5,33** | 0,0600 | 5,45** | 0,0500 | |
2 | 4 | 6,45** | 0,84*0 | 5,95** | 1,1700 | 5,48** | 1,0800 | |
3 | 13 | 5,25** | 0,29*0 | 4,81*0 | 0,3300 | 4,12** | 0,0100 | |
3 | 16 | 5,44** | 0,28*0 | 5,11** | 0,2600 | 4,61** | 0,2600 | |
4 | 13 | 5,40** | 0,12*0 | 5,15** | 0,1000 | 4,79** | 0,0600 | |
4 | 6 | 5,43** | 0,53*0 | 5,15** | 0,3600 | 5,10** | 0,4300 | |
1 | 10 | P2O5, мг/100г почвы | 29,72** | 434,300 | 24,26*0 | 178,000 | 16,02** | 186,300 |
1 | 8 | 25,59** | 78,800 | 24,43*0 | 137,300 | 14,94** | 39,100 | |
2 | 2 | 53,10** | 7,200 | 53,55** | 61,600 | 26,00** | 144,500 | |
2 | 4 | 22,56** | 119,400 | 26,98** | 93,300 | 16,28** | 22,300 | |
3 | 13 | 24,01** | 143,600 | 23,48*0 | 373,900 | 11,28** | 12,600 | |
3 | 16 | 19,62** | 9,700 | 18,03*0 | 9,100 | 15,23** | 35,400 | |
4 | 13 | 27,89** | 77,700 | 25,42*0 | 47,600 | 20,84** | 95,900 | |
4 | 6 | 19,15** | 9,600 | 25,45** | 44,600 | 21,12** | 23,500 | |
1 | 10 | К2О, мг/100г почвы | 5,42** | 8,3300 | 5,70*0 | 14,04*0 | 5,20** | 5,94*0 |
1 | 8 | 4,53** | 5,0300 | 5,40*0 | 6,18** | 4,55** | 4,09*0 | |
2 | 2 | 6,52** | 0,2200 | 8,96** | 23,19** | 8,83** | 4,35** | |
2 | 4 | 3,62** | 2,3000 | 4,00** | 1,27*0 | 3,91** | 7,16** | |
3 | 13 | 7,62** | 11,1500 | 6,29*0 | 5,10*0 | 5,56** | 2,76*0 | |
3 | 16 | 6,49** | 6,4300 | 7,03*0 | 8,04*0 | 4,94** | 6,43*0 | |
4 | 13 | 7,93** | 5,5500 | 7,69*0 | 6,19*0 | 7,89** | 7,67*0 | |
4 | 6 | 4,78** | 0,2500 | 7,01** | 3,55*0 | 8,43** | 2,27*0 | |
n - объем выборки, x - среднее арифметическое, s2 - дисперсия, * и ** - критерий однородности средних и дисперсий (по Бартлетту) значим соответственно с =0,05 и =0,01.
Изложенный материал позволяет сделать некоторое заключение в более широком плане. Мы видим, что формирование пахотного слоя идет в условиях неоднородности действия факторов, влияющих на данный процесс: различный режим увлажнения (лгидроморфность-автоморфность как функция микрорельефа); различная глубина обработки (лмощность пахотного горизонта как функция агротехники); различный состав слагающего материала (лгомогенность как функция исходного состояния и агротехники). Неоднородность названных факторов обусловливает и неоднородность состава и свойств материала обрабатываемого слоя, что может усугубляться неравномерностью внесения удобрений и извести. Естественно, что действие различных факторов (в том числе неучтенных) взаимосвязано и взаимообусловлено и может проявляться как напрямую, так и косвенным образом, опосредованно. Представленный материал в полной мере это подтверждает. Выполненная типизация профилей по отдельным критериям позволяет дифференцированно оценить вклад каждого фактора в создание неоднородности почв и условно расположить их (факторы) в некоторый ранжированный ряд по степени воздействия на почву (без учета долевого участия различных ТСП для всего массива данных). Сравнительный анализ различных ТСП дает также возможность перехода от оценки неоднородности отдельных профилей и их совокупностей к оценке неоднородности почвенного покрова в целом. Фактически приведенный материал и касается такой оценки в условиях агроценоза.
4-3. Эрозионные процессы и неоднородность почв.
Одна из причин неоднородности пахотного горизонта подзолистых почв - эрозионные процессы, вызванные весенним снеготаянием, которое приводит к более интенсивному смыву почв, чем при дождевой эрозии (Флёсс, Силиневич, 2003). Недостаточная изученность этого явления, хотя оно и имеет свою историю исследования (Лидов, 1981; Лидов, Агапова, Жуков 1956; Родионов, Орлова, Флёсс 1981), во многом определяется его скоротечностью и сложностью проведения полевых работ в это время года.
Изучение эрозионных процессов при весеннем снеготаянии проводилось на территории УОПЭ - МГУ Чашниково на двух полях плодосменного севооборота, имеющих уклоны соответственно 1,0-1,50 (поле, выведенное из севооборота) и 1,5-2,00 (поле №5). Измерялись промоины, струйчатые размывы, отложения и переотложения почвенного материала на полях севооборота и за его пределами, проводилось их морфологическое описание, велась фотосъемка. После окончания снеготаяния вдоль склона на этом поле было заложено 10 пробных площадок размером 10х10 м. Они располагались двумя параллельными линиями вдоль направления стока. Расстояние между центрами всех соседствующих площадок было 35 м. Оно было выбрано в соответствии с шириной водосборов на этом участке поля и позволяло охватить всю его длину. За пределами поля были обследованы конусы выноса почвенного материала. На каждой площадке были проведены детальные морфологические наблюдения. В качестве примера на рис.6 представлены результаты такой работы.
Рис. 6. Морфологическое строение поверхности пробных площадок.
На каждой из 10 площадок с глубины 0Ц3 см отбирали по смешанному образцу наносов и неэродированного материала. На площадке № 8 на конусе выноса почвенного материала была заложена траншея длиной 4,0 и глубиной 0,3 м, ориентированная поперек линии стока. В ней через каждые 20 см отбирали образцы фиксированного объема с двух глубин (0Ц3 и 10Ц13 см). Фрагмент фотографии траншеи представлен на рис.7. На поле № 5 на произвольно выбранных конусах выноса были отобраны образцы наносов с глубины 0Ц3 см и подстилающего их материала с глубины 10Ц13 см.
Рис. 7. Морфологическое строение фрагмента траншеи с точками отбора образцов.
Анализ морфологических особенностей строения площадок опробования показал, что эрозионные процессы, вызванные весенним снеготаянием, даже на небольших уклонах приводят к масштабному перемещению почвенной массы, отложению и переотложению эродированного материала, формированию значительных по площади конусов выноса. При этом материал, слагающий наносы, существенно отличается по своим морфологическим характеристикам от вмещающей и подстилающей толщи.
Статистический анализ данных гранулометрического состава наносов и соседствующего неэродированного материала по площадкам (табл.4) показал, что содержание песка в наносах выше, а пыли - ниже. Достоверно значимо ( = 0,05) снижение в наносах содержания ила и физической глины. Фракции мелкого песка и ила (с наиболее значимыми отличиями в значениях средних) характеризуются отсутствием отличий в вариабельности данных показателей, что может служить подтверждением устойчивости отмечаемых изменений в содержании ЭПЧ соответствующих размеров. Квантильный анализ свидетельствует, что именно изменения в содержании мелкого песка приводят к значимым различиям сравниваемых объектов и по содержанию физической глины.
Таблица 4. Статистическая обработка данных гранулометрического состава
дерново-подзолистой почвы по площадкам и точкам опробования
Объект | Размер фракций | Глубина, см | х | s | t | F | квантили | ||
0,25 | 0,50 | 0,75 | |||||||
| п о щ а д к и | 1,00- 0,25 | 0-3нанос | 11,97 | 2,81 | - | ++ | 10,90 | 12,35 | 13,60 |
0-3неэр. | 12,69 | 6,45 | 9.90 | 11,75 | 13,40 | ||||
0,25- 0,05 | 0-3нанос | 22,40 | 5,12 | + | - | 19.20 | 19,70 | 25,60 | |
0-3неэр. | 18,59 | 5,97 | 12,20 | 20,20 | 21,0 | ||||
0,05- 0,01 | 0-3нанос | 43,91 | 4,13 | - | ++ | 41,10 | 44,90 | 47,40 | |
0-3неэр. | 43,72 | 9,46 | 37,70 | 43,15 | 50,00 | ||||
0,01- 0,005 | 0-3нанос | 6,29 | 1,21 | + | + | 5,80 | 6,55 | 7,30 | |
0-3неэр. | 7,61 | 2,14 | 6,10 | 7,80 | 8,80 | ||||
0,005- 0,001 | 0-3нанос | 9,26 | 1,21 | - | ++ | 8,40 | 9,05 | 10,10 | |
0-3неэр. | 9,94 | 4,14 | 6,80 | 9,15 | 10,60 | ||||
<0,001 | 0-3нанос | 6,17 | 0,91 | ++ | - | 5,40 | 6,15 | 6,90 | |
0-3неэр. | 7,45 | 1,03 | 6,40 | 7,85 | 8,00 | ||||
<0,01 | 0-3нанос | 21,72 | 1,62 | ++ | ++ | 20,90 | 21,65 | 23,00 | |
0-3неэр. | 25,00 | 4,51 | 22,60 | 24,10 | 25,90 | ||||
Кл.по Ка-чинскому | 0-3нанос | суглинок легкий (ближе к супеси) | |||||||
0-3неэр. | суглинок легкий | ||||||||
| т о ч к и | 1,00- 0,25 | 0-3нанос | 23,90 | 14,51 | ++ | ++ | 11,00 | 22,90 | 33,10 |
10-13 | 8,56 | 3,31 | 7,40 | 8,00 | 11,20 | ||||
0,25- 0,05 | 0-3нанос | 27,54 | 11,16 | ++ | ++ | 17,90 | 27,35 | 36,80 | |
10-13 | 16,72 | 5,30 | 13,20 | 16,85 | 20,40 | ||||
0,05- 0,01 | 0-3нанос | 34,56 | 14,20 | ++ | ++ | 20,70 | 32,20 | 41,60 | |
10-13 | 46,00 | 7,14 | 43,10 | 45,50 | 48,50 | ||||
0,01- 0,005 | 0-3нанос | 3,44 | 1,95 | ++ | - | 2,60 | 2,95 | 4,00 | |
10-13 | 8,51 | 1,35 | 7,50 | 8,55 | 9,20 | ||||
0,005- 0,001 | 0-3нанос | 4,72 | 2,30 | ++ | - | 3,60 | 4,80 | 6,40 | |
10-13 | 10,70 | 1,96 | 9,80 | 10,55 | 12,10 | ||||
<0,001 | 0-3нанос | 5,84 | 1,69 | ++ | - | 4,90 | 5,95 | 6,30 | |
10-13 | 9,51 | 2,68 | 6,20 | 10,35 | 11,30 | ||||
<0,01 | 0-3нанос | 14,00 | 2,90 | ++ | - | 12,10 | 13,80 | 15,60 | |
10-13 | 28,72 | 2,49 | 27,00 | 28,95 | 30,50 | ||||
Кл.по Ка-чинскому | 0-3нанос | супесь | |||||||
10-13 | суглинок легкий (ближе к среднему) | ||||||||
x и s - значения средних и стандартного отклонения; t и F - критерии Стъюдента и Фишера; л++ и л+ - различия достоверно значимы соответственно с = 0,05 и 0,1; объем выборки везде равен 10.
Сравнение по гранулометрическому составу материала наносов с подстилающей толщей показывает, что содержание фракций песка в наносах существенно выше, чем в незатронутом эрозионными процессами материале. Содержание всех остальных фракций гранулометрических элементов, наоборот, характеризуется более низкими значениями для материала наносов. При этом величины средних для всех фракций ЭПЧ значимо отличаются ( = 0,05) между собой по сравниваемым глубинам.
Данная особенность в характере распределения фракций ЭПЧ прекрасно иллюстрируется интегральными кривыми их содержания в материале наносов и подстилающем их материале пахотного горизонта (рис.8). Как видно, для точек опробования отмечается более крутой характер кривых для неэродированного материала, что в свою очередь свидетельствует о его большей однородности по размеру ЭПЧ и более низком содержании грубого материала. В то же время величины стандартного отклонения значимо различаются между собой ( = 0,05) только для фракций песка и крупной пыли. Как тенденцию можно обозначить более высокое варьирование содержания всех фракций (за исключением ила) в материале наносов. Показатели межквартильного размаха отражают и подчеркивают отмеченную тенденцию в поведении величин стандартного отклонения.
Анализ гранулометрического состава материала наносов на конусе выноса, находящегося за пределами опытного поля (табл.5), свидетельствует о смещении содержания фракций ЭПЧ в сторону утяжеления почвенной массы. В целом по сравнению как с материалом наносов, формирующихся в пределах обследованных полей, так и с материалом вмещающей и подстилающей толщи, в отложениях конуса выноса за пределами участка отмечается определенное снижение содержания песчаных фракций и некоторое увеличение содержания фракций мелкой и средней пыли, а также илистых частиц.
Рис. 8. Интегральные кривые гранулометрического состава дерново-подзолистой почвы по площадкам (а) и точкам (б) опробования (1 - неэродированный материал, 2 - наносы).
Таблица 5. Гранулометрический состав материала отложений дерново-подзолистой почвы на конусе выноса за пределами опытного участка
Конус выноса | Глубина взятия образца (см) | Содержание фракций (%) диаметром (мм) | Сумма частиц размером (мм) | Классиф. по Качин-скому | ||||||
1,00-0,25 | 0,25-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,005 | 0,005-0,001 | <0,001 | <0,01 | > 0,01 | |||
т.1 | 0-3 | 7,2 | 18,4 | 40,1 | 9,7 | 10,7 | 13,9 | 34,3 | 65,7 | Сср |
т.2 | 0-3 | 6,6 | 17,9 | 41,9 | 8,2 | 12,9 | 13,4 | 34,5 | 65,5 | Сср |
т.3 | 0-3 | 8,6 | 20,7 | 33,9 | 6,3 | 10,3 | 15,2 | 31,8 | 68,2 | Сср |
Результаты агрохимических исследований свидетельствуют о том, что поведение изученных свойств зависит как от характера наносов, так и от изначальной неоднородности материала пахотного горизонта (табл.6). Данные сведения находят подтверждение и при анализе результатов, полученных на пробных площадках и в отдельных точках опробования (табл.7). Более того, результаты площадного обследования подчеркивают и заостряют выявленные особенности при анализе траншейных данных, а имеющиеся тенденции переводят в разряд закономерностей. Так, не вызывает сомнения, что наносы отличаются более низким содержанием углерода и питательных элементов (различия значимы с = 0,05) и большей кислотностью по сравнению с неэродированным материалом на глубине 0-3 см. В свою очередь неэродированный материал на глубине 10-13 см также характеризуется более высоким содержанием углерода, Р2О5, К2О и несколько большей величиной рНKCl по сравнению с наносами. Примечательно, что эти закономерности сохраняются и для точек опробования на поле № 5, которое в целом характеризуется меньшей окультуренностью по сравнению с опытным полем. Таким образом, следует признать, что детальное обследование проявлений эрозионных процессов, связанных с весенним снеготаянием, в рамках траншеи подтверждается площадным опробованием с использованием разных методов отбора образцов (площадки и точки).
Таблица 6. Статистические характеристики агрохимических свойств
дерново-подзолистой почвы траншеи
Свойство | Объем выборки, n | Глубина, см | х | s | t | F | Квантили | ||
0,25 | 0,50 | 0,75 | |||||||
С % | 20 | 0-3 | 1,47 | 0,39 | + | - | 1,14 | 1,44 | 1,84 |
20 | 10-13 | 1,64 | 0,34 | 1,43 | 1,63 | 1,87 | |||
8 | 0-3неэр. | 1,77 | 0,22 | + + | - | 1,66 | 1,84 | 1,91 | |
12 | 0-3нанос | 1,25 | 0,33 | 0,99 | 1,28 | 1,45 | |||
рНKCL | 20 | 0-3 | 6,54 | 0,17 | + + | + | 6,39 | 6,53 | 6,62 |
20 | 10-13 | 6,66 | 0,12 | 6,57 | 6,68 | 6,75 | |||
8 | 0-3неэр. | 6,60 | 0,17 | - | - | 6,52 | 6,58 | 6,76 | |
12 | 0-3нанос | 6,50 | 0,17 | 6,38 | 6,45 | 6,61 | |||
Р2О5, мг/100 г почвы | 20 | 0-3 | 16,16 | 3,39 | + | - | 13,63 | 16,88 | 17,44 |
20 | 10-13 | 18,06 | 3,45 | 15,13 | 18,38 | 20,44 | |||
8 | 0-3неэр. | 17,72 | 2,48 | + | - | 16,38 | 17,75 | 19,25 | |
12 | 0-3нанос | 15,13 | 3,60 | 13,31 | 15,38 | 19,69 | |||
К2О, мг/100 г почвы | 20 | 0-3 | 9,24 | 1,01 | + + | - | 8,56 | 9,50 | 10,00 |
20 | 10-13 | 10,83 | 1,15 | 10,00 | 10,75 | 11,50 | |||
8 | 0-3неэр. | 9,78 | 0,98 | + + | - | 9,13 | 10,00 | 10,38 | |
12 | 0-3нанос | 8,88 | 0,89 | 8,31 | 8,63 | 8,75 | |||
x и s - значения средних и стандартного отклонения; t и F - критерии Стъюдента и Фишера; л++ и л+ - различия достоверно значимы соответственно с = 0,05 и 0,1.
Приведенные данные позволяют утверждать, что основная часть эродированного вследствие весеннего снеготаяния почвенного материала откладывается в пределах обследованных полей. Отложения бывают самого различного характера и объема, причем эродированный уже материал часто размывается и переоткладывается ниже по склону, накапливаясь в различного рода микрозападинах и понижениях. На горизонтальных участках полей образуются конусы выноса площадью до 10 м2 и мощностью до 10 см. Встречаются отложения эродированного материала и внутри пахотного горизонта, чаще всего на границе с подпахотным. По таким показателям как содержание гумуса и питательных элементов прослеживается четкая закономерность, указывающая на обедненность наносов как по сравнению с вмещающим, так и подстилающим неэродированным материалом пахотного горизонта. В качестве тенденции можно говорить о более высокой кислотности
Таблица 7. Статистические характеристики агрохимических свойств
дерново-подзолистой почвы для площадок и точек опробования
Свойство | Глубина, см | Площадки | Глубина, см | Точки | ||||||
х | s | t | F | х | s | t | F | |||
С % | 0-3неэр. | 1,85 | 0,25 | + + | - | 0-3нанос | 1,18 | 0,34 | + + | - |
0-3нанос | 1,25 | 0,17 | 10-13 | 1,45 | 0,22 | |||||
рНKCL | 0-3неэр. | 6,82 | 0,22 | - | + | 0-3нанос | 4,91 | 1,05 | - | - |
0-3нанос | 6,70 | 0,36 | 10-13 | 4,96 | 0,70 | |||||
Р2О5, мг/100 г почвы | 0-3неэр. | 18,20 | 1,54 | + + | + | 0-3нанос | 13,02 | 3,59 | + | - |
0-3нанос | 12,98 | 2,88 | 10-13 | 15,55 | 4,47 | |||||
К2О, мг/100 г почвы | 0-3неэр. | 8,81 | 1,51 | + + | - | 0-3нанос | 8,51 | 2,40 | - | - |
0-3нанос | 5,20 | 1,66 | 10-13 | 9,52 | 3,20 | |||||
x и s - значения средних и стандартного отклонения; t и F - критерии Стъюдента и Фишера; л++ и л+ - различия достоверно значимы соответственно с = 0,05 и 0,1; объем выборки везде равен 10.
материала наносов. Вместе с тем отложения характеризуются, как правило, большей вариабельностью в поведении изученных показателей. По гранулометрическому составу материал наносов существенно отличается от вмещающей и подстилающей толщи, в целом характеризуясь более высоким содержанием песчаных фракций. Сами по себе наносы также отличаются достаточно высокой неоднородностью слагающего материала по содержанию элементарных почвенных частиц. При этом, с одной стороны, они могут быть в этом отношении более стабильны по сравнению с неэродированным материалом (как в случае площадок), а с другой - отличаться более высокими показателями варьирования (как в случае точек опробования). Показательно, что материал отложений, которые формируются за пределами обследованных полей, характеризуется более тяжелым гранулометрическим составом. Иными словами конусы выноса в пределах агроценоза являются, с одной стороны, зонами аккумуляции облегченного эродированного материала, а с другой - транзитными участками для более тонких фракций, накапливающихся ближе к овражной сети. Являясь причиной возникновения и поддержания неоднородности почвенного покрова сельскохозяйственных угодий, такие отложения создают предпосылки для общего снижения плодородия пахотного горизонта дерново-подзолистых почв в результате эрозионных процессов рассматриваемого генезиса.
Можно с уверенностью полагать, что действие разобранных выше факторов неоднородности почв, проявляющихся в условиях развивающегося и сформировавшегося агроценозов (подглавы 4-1, 4-2, 4-3), с неизбежностью должно приводить к неоднородности урожая, т.е. пестрополью.
4-4. Пестрополье и неоднородность почв.
В настоящей работе под пестропольем понимается неоднородность (пестрота) урожая сельскохозяйственных культур, порождаемая многими причинами и являющаяся интегральной характеристикой неоднородности разных факторов, проявляющихся во времени и пространстве. Среди таких факторов могут быть названы почвенно-гидрологические и климатические условия, микрорельеф, агротехнические изъяны и неоднородность посевного материала, неодновременность предпосевного созревания отдельных участков почвенной поверхности и собственно созревания возделываемой культуры, неравномерность внесения удобрений и др. Многие из них находят свое отражение в почвенных свойствах. Пестрополье является одной из основных причин недобора урожая с конкретного угодья. Поэтому его связь с различными почвенными свойствами и зависимость собственно от неоднородности почв, на что указывал еще Е.А. Дмитриев (1983), представляет значительный интерес, как с позиции сельскохозяйственного производства, так и со стороны почвоведения в целом. На необходимость учета неоднородности почвенного покрова при изучении связи урожая и его пестроты со свойствами почвы указывали и другие исследователи (Прохорова, 1980; Прохорова, Сорокина, 1975; Прохорова с соавт., 1983).
Исследование выполнено на обрабатываемом в течение примерно 10 лет после сведения леса участке, занятом многолетними травами. По двум линиям опробования через каждые 20 м были попарно заложены 16 укосных площадок размером 0,5х0,5 м, на которых учитывалась биомасса трав. На площадках закладывали прикопки с последующей зарисовкой их морфологического строения и отбором почвенных образцов с глубин 5, 15 и 25 см. Первые две глубины, как правило, были приурочены к пахотному слою, а последняя - к подпахотному. Морфологическая организация верхней части профиля изученных подзолистых почв характерна для недавно вовлеченных в сельскохозяйственное освоение территорий.
Для выяснения характера зависимости урожая многолетних трав на укосных площадках от изученных почвенных свойств использовались методы многомерной статистики. Структура распределения биомассы по линиям опробования представлена в табл.8.
Таблица 8. Структура распределения биомассы по площадкам опыта
группа | № площадки | n | х | s | № групп | классы | n | х | s | |
1 | 1, 3, 5, 7 | 4 | 293 | 132 | 1 и 3 | нечетная линия | 8 | 344 | 122 | 0,035 |
2 | 2, 4, 6, 8 | 4 | 390 | 53,5 | 2 и 4 | четная линия | 8 | 510 | 160 | |
3 | 9, 11, 13, 15 | 4 | 395 | 101 | 1 и 2 | евая половина | 8 | 341 | 107 | 0,029 |
4 | 10, 12, 14, 16 | 4 | 630 | 135 | 3 и 4 | правая половина | 8 | 512 | 167 |
Группы: 1 - левая нечетная; 2 - левая четная; 3 - правая нечетная; 4 - правая четная. n, х, s - объем выборки, оценки среднего и стандартного отклонения; - значимость различия средних значений групп по t-критерию.
С учетом всех 16 площадок, целевая переменная (биомасса многолетних трав) характеризуется величиной среднего х=427 г/пл. при значении стандартного отклонения s=162 г/пл. При этом минимальные и максимальные значения урожая биомассы отличаются более чем в 8 раз (соответственно 100 и 820 г/пл.), свидетельствуя о высокой его неоднородности. Это обстоятельство позволяет сделать два рациональных разбиения всех площадок по 2 класса в каждом. Одно из разбиений (четные - нечетные) соответствует исходным линиям опробования. Такое разбиение площадок на группы и классы хорошо иллюстрируется данными кластерного анализа распределения биомассы многолетних трав по территории опыта (рис.9). Отражая высокую пространственную неоднородность целевой переменной, т.е. пестрополье, они в то же время подтверждают выполненное нами разбиение площадок по предложенному выше принципу.
Рис. 9. Кластерный анализ распределения биомассы трав по площадкам опыта.
A - методы кластеризации Average и Centroid; B, C - методы кластеризации Single и Complete; D - статистическая кластеризация групп, расстояние P - вероятность различия средних значений групп по t-критерию Стьюдента.
Общие характеристики свойств почвы и их линейной связи с биомассой трав представлены в табл.9. Анализ значений оценок средних изученных свойств почв свидетельствует о достаточно предсказуемом их поведении в пределах обрабатываемого слоя, которое во многом объясняется начальными стадиями сельскохозяйственного освоения обследованной территории. Этим объясняется в среднем невысокое содержание углерода и в ряде случаев низкая обеспеченность питательными элементами, а также заметное переуплотнение пахотного горизонта.
Кластерный анализ структуры почвенных переменных показал четкое разделение на две группы: агрохимические (за исключением углерода), которые формируют кластеры из однородных свойств, и физические свойства и углерод, которые формируют кластеры по разным глубинам. Поэтому была предпринята еще попытка оценить связь целевой переменной с почвенными факторами с помощью дискриминантного анализа. Были рассмотрены все комбинации из четырех переменных для дискриминации по двум классификациям, описанным выше. Дискриминантный анализ показал, что урожай биомассы в условиях формирующегося агроценоза связан преимущественно или исключительно с физическими свойствами почвы. Практически во все комбинации из четырех переменных входят величины плотности твердой фазы, плотности сложения и влажности почвы.
Таблица 9. Характеристики почвенных переменных и их корреляции
С, % | pH | K20, мг/100 г | P2O5, мг/100 г | d, г/см3 | , г/см3 | W, % | |||||||||||||||
№ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
х | 0,80 | 0,69 | 0,31 | 4,99 | 4,94 | 4,84 | 6,14 | 6,20 | 6,84 | 12,9 | 13,5 | 11,2 | 2,67 | 2,65 | 2,71 | 1,39 | 1,38 | 1,52 | 17,1 | 17,1 | 15,0 |
s | 0,36 | 0,31 | 0,23 | 0,59 | 0,74 | 0,73 | 1,35 | 1,70 | 2,37 | 11,1 | 8,08 | 9,16 | 0,07 | 0,06 | 0,05 | 0,12 | 0,12 | 0,09 | 1,48 | 1,41 | 1,28 |
η2 (%) | 100 | 4 | 28 | 100 | 16 | 37 | 100 | 69 | 65 | 100 | 28 | 73 | 100 | 1 | 3 | 100 | 20 | 38 | 100 | 17 | 40 |
4 | 100 | 2 | 16 | 100 | 2 | 69 | 100 | 45 | 28 | 100 | 38 | 1 | 100 | 7 | 20 | 100 | 1 | 17 | 100 | 3 | |
28 | 2 | 100 | 37 | 2 | 100 | 65 | 45 | 100 | 73 | 38 | 100 | 3 | 7 | 100 | 38 | 1 | 100 | 40 | 3 | 100 | |
η20 (%) | 26 | 0 | 29 | 15 | 1 | 41 | 1 | 7 | 0 | 34 | 28 | 35 | 19 | 1 | 0 | 17 | 3 | 44 | 28 | 5 | 59 |
х, s - оценки среднего и стандартного отклонения; η - индекс корреляции однородных свойств почвы между собой; η0 - индекс корреляции свойств почвы с урожаем (курсивом выделены значения с отрицательным коэффициентом).
Чтобы выявить количественные связи и качество этих связей был выполнен регрессионный анализ. Как и в предыдущем случае, были проанализированы все комбинации из четырех переменных и проанализированы 12 лучших комбинаций. Во все комбинации входят переменные 21, 20 и 15, т.е. все существенные переменные - физические. Как видно из рис.10, с увеличением числа компонентов регрессии естественным образом сжимается эллипс рассеяния.
Регрессионный анализ, выполненный с учетом ранее полученной информации об особенностях имеющихся ключевых зависимостей между целевой переменной и почвенными факторами, позволяет количественно охарактеризовать эти связи. Для трех свойств (W25, W15 и d25 - величины влажности и плотности твердой фазы на соответствующих глубинах; диапазон величин предикторов см. табл.10) уравнение регрессии выглядит следующим образом: биомасса = 0,934W25 + 0,245W15 + 0,271d25
Хотя физический смысл полученных коэффициентов объяснить сложно, сам факт наличия этой отчетливой связи подтверждает прежде сделанные выводы о решающем вкладе именно физических переменных в формировании урожая и его неоднородности. Уместно предположить, что при определенных значениях данных переменных мы можем иметь, условно говоря, нулевой урожай. В табл.10 представлены такие критические значения компонентов регрессии. С учетом реальных значений параметров изученных свойств, встречающихся в опыте, по формуле рассчитаны различные возможные сочетания переменных, при которых биомасса трав статистически неотличима от нулевого варианта, т.е. может иметь величину урожая с укосной площадки в считанные граммы.
Рис. 10. Линейная множественная корреляция (регрессия) биомассы трав и почвенных факторов (W25, d25 и W15). Звездочками обозначены положения соответствующих площадок при регрессии с использованием 3-х факторов. 1, 2, 3 - эллипсы рассеяния данных для 1-го, 2-х и 3-х компонентов регрессии при r1 = 0,87; r2 = 0,91; r3 = 0,95.
Таблица 10. Параметры и некоторые критические значения компонентов регрессии
свойство | х | s | min | max | Критические значения | ||||||
W25 (%) | 15,04 | 1,277 | 13,4 | 18,0 | 12,80* | min | 12,88 | min | 13,29 | 12,30** | 12,66 |
W15 (%) | 17,10 | 1,415 | 14,9 | 19,1 | 14,62* | min | min | 12,86 | 13,29 | 14,07** | 12,66 |
d25 (г/см3) | 2,711 | 0,052 | 2,60 | 2,80 | 2,621* | 2,526 | min | min | min | х | х |
х, s - оценки среднего и стандартного отклонения; * - х-1,75s; ** - х-2,14s.
Принципиальным моментом в этой ситуации является то, что даже при минимальных значениях плотности твердой фазы почвы находятся критические значения влажностей, при которых урожай трав приближается к ничтожным величинам, т.е. к неурожаю. Характерно, что во всех случаях эти значения всегда ниже отмеченных в опыте минимумов на соответствующих глубинах и нигде не превышают величины 15%. Такая влажность на тяжелосуглинистых подзолистых почвах является критической для развития растений, они могут просто засохнуть в подобной ситуации.
Последовательное и обоснованное с формальных позиций исключение из конечных расчетов ряда изученных показателей не должно вводить в заблуждение и абсолютизировать полученные результаты. Конкретика выполненного исследования лишь подчеркивает то обстоятельство, что в определенных условиях физическое состояние почв может являться решающим фактором в формировании урожая, а различная реализация этих условий приводит к пестрополью. Таким образом, на начальных стадиях сельскохозяйственного освоения подзолистых почв пестрополье зависит, прежде всего, от агрофизического состояния почвы, которое определяется уровнем ее окультуренности, частично наследуется от предыдущих этапов почвообразования в условиях лесного биогеоценоза и отражается в первую очередь в высокой неоднородности морфологического строения обрабатываемого слоя.
4-5. Некоторые особенности развития почв на стадии залежи и лесовозобновления.
Во время активного окультуривания пахотных подзолистых почв наиболее существенные изменения происходят с верхней частью профиля, почвенная масса которой при длительной обработке гомогенизируется, морфологические признаки вовлекаемого на начальном этапе освоения в обрабатываемый слой материала различных горизонтов трансформируются, становятся менее заметными, а со временем и исчезают. Применение удобрений и извести в процессе освоения и окультуривания увеличивает содержание в пахотном слое элементов-биофилов и гумуса, уменьшает кислотность, причем отмечаемые изменения бывают иногда весьма значительными.
С другой стороны, процессы, приводящие к образованию профиля элювиально-иллювиального типа, в пахотных почвах не затухают, а лишь изменяют свою интенсивность (Пестряков, 1974; Караваева с соавт., 1985 и др.). Одним из проявлений этих процессов является дифференциация пахотного горизонта (Макаров, 1981, 1984). В относительно короткий промежуток времени (от одного вегетационного сезона до нескольких лет) процесс дифференциации, не прерываемый обработкой, приводит к уменьшению плодородия пахотного слоя и соответствующему изменению определяющих его свойств. При более длительном развитии данного процесса - от нескольких лет до нескольких десятков лет (в зависимости от свойств почвенной разности и степени изменения свойств почвы при сельскохозяйственном использовании) происходят уже качественные изменения материала в толще бывшего пахотного горизонта. Его строение и свойства приближаются к таковым в аналогичных естественных почвах, в частности, происходит частичная регенерация подзолистого горизонта. Одновременно отмечается выравнивание содержания питательных веществ, обменных оснований, гумуса, кислотности в бывшем пахотном слое с этими показателями в аналогичном слое целинных почв.
Развитие пахотных почв при выводе их из сельскохозяйственного использования во многом сходно с изменениями почвенного материала после зоо- и фитопедотурбаций (прежде всего ветровальных), как было показано постоянно происходящих под пологом зрелого леса. Процессы регенерации профиля почв в таких лесах представляют собой часть общих явлений, поддерживающих стабильность лесных биогеоценозов, и в то же время - форму их функционирования. В пахотных почвах после прекращения их обработки сходные процессы идут без участия таежной растительности, но происходящие при этом изменения свойств почв создают предпосылки для ее возобновления. В дальнейшем такие изменения, идущие уже одновременно с сукцессиями лесной растительности, приводят к квазиравновесному состоянию этих почв, что в свою очередь способствует восстановлению климаксной лесной растительности.
В истории освоения лесных территорий нередко встречаются ситуации, когда пашня выводится из сельскохозяйственного использования, проходит стадию залежи с последующим лесовозобновлением, характеризующимся своими особенностями почвообразования на данном этапе (Апарин, Васильев, 1981; Баранова, 1987; Владыченский с соавт., 2006 и др.). К настоящему времени накоплен большой фактический материал, свидетельствующий об особенностях морфологического строения почв подзолистого типа, связанных с возобновлением леса по бывшим пашням. Основное внимание при этом обращается на природу верхних гумусо-аккумулятивных горизонтов, как возможных рудиментов пахотного слоя, что ряд авторов связывает с продвижением ареала дерново-подзолистых почв на север (Карпачевский, 1979; Васильевская, Шварова, 1984; Лебедева, Тонконогов, 1984). Особый интерес такой анализ приобретает для подзолистых почв в районах с традиционно высоким (по крайней мере, в недалеком прошлом) процентом использования земель под пашню и при отсутствии необходимого документального подтверждения сельскохозяйственного использования территории в прошлом.
Исследования проводились на подзолистых почвах республики Коми. В лесном биогеоценозе (БГЦ) заложены две почвенные трансекты с шагом опробования 20м: I - от опушки вглубь леса, II - перпендикулярно первой, вдоль кромки леса. Место пересечения выбиралось предположительно в зоне перехода вторичного фитоценоза (возраст древостоя примерно 100 лет) в коренной. Линия I была продолжена на соседствующую с лесом пашню, время освоения которой не превышало 10 лет.
Морфологический анализ исследованных лесных почв позволил выделить два принципиально отличных типа строения профилей: А0(А0А1) - А1А2 - А2 - (А2В) - В1 и А0(А0А1) - А2 - (А2В) - В1. Основное различие приведенных типов профилей сводится к наличию или отсутствию гор.А1А2. Данный признак имеет достаточно строгую пространственную привязку. По линии I - это ее часть, которая приурочена в периферийному участку лесного БГ - (вторичному ценозу). По линии II - такой закономерности не прослеживается, т.к. она совпадает с направлением границы наличия-отсутствия гор.А1А2 в почвах данного БГЦ. Во всех положительных случаях (за исключением переходной зоны) гор.А1А2 хорошо выражен, имеет примерно одинаковую мощность (10-15 см) и сходное строение. Слагающий его материал характеризуется определенной гетерогенностью. На общем серовато-буром фоне выделяются, с одной стороны, более темноокрашенные гумусированные участки, а с другой - пятна осветленного материала. Отмеченная дифференциация связана с делением почвенной массы на структурные отдельности, представленные в основном комками разного размера, и бесструктурные включения, что может указывать на исходное механическое перемешивание материала данного горизонта. Сходное с описанным имеет строение и гор.Апах, недавно вовлеченных в использование почв на контроле.
Сравнительный анализ некоторых физических и агрохимических показателей названных горизонтов (табл.11) также говорит об определенном их сходстве, хотя однозначно это утверждать нельзя. Так, с одной стороны, гор.А1А2 на глубине 5 см характеризуется меньшей величиной плотности и более высоким содержанием углерода, с другой - меньшими значениями рНkcl и заметно более низким содержанием Р2О5. В содержании К2О отличий практически нет. Значения дисперсий по всем изученным свойствам (за исключением К2О) для пахотного горизонта заметно выше по сравнению с гор.А1А2. Указанные особенности свидетельствуют о специфике ранней стадии освоения подзолистых почв, о направлении и скорости современных почвообразовательных процессов под лесом, в наибольшей степени трансформирующих как раз верхнюю часть профиля. Сравнение двух глубин подтверждает эту мысль. Если для гор.Апах сохраняются достаточно близкие значения изученных показателей по глубинам, то для гор.А1А2 отмечается вполне очевидная дифференциация, связанная с идущими процессами восстановления профиля, характерного данному биогеоценозу.
Таблица 11. Статистические характеристики некоторых показателей подзолистой почвы для горизонтов Апах и А1А2
Свойство | Глубина, см | x | s | ||||
Апах | А1А2 | t | Апах | А1А2 | F | ||
W, % | 5 | 20,09 | 21,34 | + | 1,95 | 1,57 | - |
15 | 19,06 | 16,40 | +++ | 2,18 | 1,17 | ++ | |
, г/см3 | 5 | 1,28 | 1,21 | + | 0,13 | 0,11 | - |
15 | 1,34 | 1,44 | +++ | 0,10 | 0,07 | - | |
С, % | 5 | 1,17 | 1,29 | + | 0,21 | 0,15 | - |
15 | 1,15 | 0,37 | +++ | 0,19 | 0,14 | - | |
рНKCl | 5 | 4,68 | 4,09 | +++ | 0,56 | 0,34 | ++ |
15 | 4,77 | 4,12 | +++ | 0,56 | 0,32 | ++ | |
Р2О5, мг/100г почвы | 5 | 17,24 | 6,69 | +++ | 4,11 | 1,75 | +++ |
15 | 13,64 | 5,02 | +++ | 3,91 | 1,72 | +++ | |
К2О, мг/100г почвы | 5 | 9,84 | 9,18 | - | 1,89 | 2,26 | - |
15 | 10,27 | 7,38 | +++ | 1,61 | 2,10 | - | |
объем выборки n = 20, x - среднее арифметическое, s - стандартное отклонение, t - критерий Стьюдента, F - критерий Фишера, знак л+, л++ и л+++ - достоверность различий соответственно с уровнем значимости = 0,05; 0,01 и 0,001.
Приведенные данные позволяют допустить, что гор.А1А2 изученных подзолистых почв под лесом является реликтом пахотного слоя. Его наличие в профиле почв района исследований может рассматриваться как свидетельство распашки территории в прошлом.
Таким образом, подзолистые почвы обладают устойчивостью к факторам сельскохозяйственного использования, после прекращения действия которых почвы способны возвратиться в свое исходное состояние. В то же время следы предшествующих этапов в развитии почв могут сохраняться в их профиле достаточно длительное время, и далеко не всегда представляется возможной их однозначная интерпретация.
ГЛАВА 5. Регенерация почв в модельном опыте
Опыт, представляющий собой серию площадок размером 1х1 м и глубиной 0,3 м, заложен в 1982 году в лесном БГ - на территории УОПЭ - "Чашниково". В качестве вариантов засыпки использовался тщательно гомогенизированный материал гор.А1 - вариант 1; гор.А2 - вариант 2; гор.В1 -вариант 3; смесь материала гор.А1, А1А2, А2, А2В и В1, условно названная (А+В) - вариант 4. Отбор почвенных образцов, как ненарушенного состояния, так и материала засыпки в последующие годы (через 1, 2, 4, 8, 12, 16, 20 и 24 года) выполнялся в трехкратной повторности на следующих глубинах: 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25, 25-30 и 30-35 см с помощью специального бура-пробоотборника. Спустя 12 и 24 года после закладки опыта для более детального изучения происходящих изменений через контрольные сечения закладывались траншеи длиной 2 м.
За время, прошедшее с момента закладки опыта, наблюдаются определенные изменения в морфологии почв по различным его вариантам. В толще материала гор.А1 прослеживаются следы деятельности кротов и других землероев. В частности, встречаются кротовины с материалом гор.А2. В центральной части площадки трансформация материала гор.А1 менее всего заметна. Иногда встречаются редкие мелкие пятна оподзоленного материала. С глубиной их становится больше. Окраска гумусированного материала свидетельствует о преобладании в составе органического вещества грубого гумуса и полуразложившихся органических остатков. С глубиной окраска становится более светлых тонов.
В варианте с материалом гор.А2 обращает на себя внимание определенная гумусированность материала засыпки с поверхности, причем к периферийной части площадки отмечается закономерное нарастание гумусированности. С глубиной она уменьшается и примерно на глубине 15 см, где еще местами отмечаются светло-серые тона в окраске материала, исчезает. В целом для слоя 0-5 см характерны процессы гумусонакопления и формирования гор.А1.
В материале гор.В1 также наблюдаются гумусированные пятна (вплоть до глубины 15 см). Особенно богат ими верхний пятисантиметровый слой, с глубиной их становится меньше. На глубине 15-20 см пятна наблюдаются только в граничных областях. От периферии к центру существенно снижается степень проработки материала засыпки. Основные изменения связаны с деятельностью землероев (кроты, черви). Причем идет, как привнос материала, так и его растаскивание. В верхней части отмечается более мелкая мозаичность, связанная с обилием гумусированных пятен - следов деятельности червей. В варианте с материалом (А+В) следует отметить осветление материала с глубиной, книзу уменьшается интенсивность серых тонов в окраске, что, вероятно, говорит о более интенсивном накоплении гумуса с поверхности. Обращает внимание наличие кротовин в нижней части засыпки на границе с подстилающим материалом.
Рис. 11. Кластерный анализ агрохимических показателей в варианте опыта А1.
Для оценки имеющегося массива аналитических данных за весь срок наблюдений был применен кластерный анализ с последующей статистической обработкой результатов по выделенным кластерам (применен метод Complete из пакета программ Statistica.6). Кластеризация данных по шкале время показала вполне удовлетворительное разбиение всего массива на ранние и поздние сроки (рис.11), что свидетельствует об определенных тенденциях, направленных на восстановление почвенного профиля. Однако достаточно сложная картина распределения кластеров на временной оси по всем вариантам опыта затрудняет более точно охарактеризовать протекающие процессы трансформации почвенного материала. Поэтому дальнейшая обработка данных была связана с их кластеризацией по параметру глубина, так как основные изменения почвенного материала определяются его вертикальной дифференциацией. Полученные дендрограммы свидетельствуют об общей тенденции, характерной практически для всех переменных и по всем вариантам опыта: отмечается достаточно четкое деление почвенного материала по глубинам. Естественно, что поведение отдельных свойств по резко отличающимся между собой вариантам засыпки имеет свои особенности и далеко не всегда столь однозначно. В целом хотелось обратить внимание на то, что характер дендрограмм имеет большее сходство между собой для разных свойств на отдельной площадке по сравнению с одним и тем же показателем в различных вариантах. Данное обстоятельство может говорить о зависимости процессов регенерации именно от характера материала засыпки. Особенно хорошо это иллюстрируется, с одной стороны, однотипностью сформированных кластеров для изученных свойств в случае варианта А1, а с другой - совершенно отличной структурой кластеров для содержания, например, углерода по разным площадкам (рис.12).
Рис. 12. Кластерный анализ содержания углерода для вариантов опыта.
Для варианта А1 характерным является то, что значения средних практически для всех выделенных кластеров по отдельным свойствам отличаются между собой с высоким уровнем значимости. При этом максимум содержания углерода и величин кислотности фиксируется для глубины 0-5 см, а максимум содержания фосфора и калия - для 0-10 см. Примечательно, что отличия в вариабельности возникают лишь для содержания питательных элементов, свидетельствуя о менее устойчивом характере изменений материала засыпки по данным показателям. Обращает на себя внимание, что более высокие значения стандартного отклонения приурочены к нижней части профиля опытной площадки. Это обстоятельство может указывать на определенную направленность процессов трансформации почвенного материала засыпки. В целом по всем свойствам отмечается вертикальная дифференциация формирующегося профиля, в разной степени приближающая его к исходному состоянию. Лучшее соответствие на данном этапе отмечается для величин кислотности, которая с глубиной возрастает, достигая значений характерных для материала гор.А2. Несмотря на существенное отличие материала засыпки от предыдущего, в варианте А2 сохраняется деление формирующегося профиля на верхнюю и нижнюю часть, при чем для величин рН и содержания К2О и Р2О5 рубежом являются верхние 0-5 см, достоверно отличающиеся по более высоким значениям средних от нижележащих слоев. Для содержания органического углерода такой границей являются верхние 0-20 см, отражая специфику процессов дифференциации материала засыпки по данному показателю. При этом в отличие от варианта А1 демонстрируется и высокая вариабельность для этой глубины величин С, достоверно отличающаяся от глубины 20-30 см. Это может свидетельствовать о специфике накопления органического материала на субстрате гор.А2, когда даже незначительное его поступление может вызывать существенные изменения по сравнению с нуль-моментом. Наиболее стабильно, как и в предыдущем случае, поведение величин кислотности, которое сходно не только в отношении пограничного деления материала засыпки, но совпадает и в абсолютных значениях средних.
Для варианта В1, в отличие от первых двух, процедура кластеризации не выявила однозначно нарастающей дифференциации материала опытной площадки с глубиной. Следует отметить, что для органического углерода в качестве рубежа можно назвать глубину 0-10 см с максимумом его содержания, для К20 и Р2О5 - соответственно глубины 0-5 и 0-15 см также с наиболее высоким содержанием этих элементов. Вариабельность величин данных показателей для отмеченных глубин выше и значимо отличается от нижележащей толщи. Данное обстоятельство, как и в случае с вариантом А2, вероятнее всего является следствием резкого отличия материала засыпки от вмещающей толщи, когда даже относительно небольшое поступление органического вещества может приводить к существенным изменениям по сравнению с нижележащей почвенной массой. На фоне возросшей в целом микронеоднородности материала в данном варианте, включая все изученные показатели, большей устойчивостью характеризуются величины рН.
Анализ полученных данных по варианту А+В подтверждает исходную высокую микронеоднородность материала засыпки. Лишь для элементов питания кластеризация показывает достаточно четкую его дифференциацию по глубине, особо отделяя верхние 0-5 см. К этой глубине как раз приурочено максимальное содержание К2О и Р2О5. Для содержания углерода и величин рН таких четких закономерностей не отмечается. В то же время можно уверенно говорить о накоплении органического вещества в слое 0-10 см и его минимальном содержании на глубине 15-20 см. Эти отличия подтверждаются высоким уровнем значимости на фоне различающихся показателей вариабельности рассматриваемого свойства. Особо необходимо отметить факт сдвига реакции среды в верхней части формирующегося профиля в сторону подкисления, тогда как во всех предыдущих вариантах опыта наблюдалась обратная картина. Возможно, что это связано в первую очередь именно со спецификой трансформации в данном случае весьма разнородной смеси почвенного материала засыпки.
Таким образом, независимо от материала засыпки за прошедшее с момента закладки опыта время отмечаются определенные изменения в характере морфологической организации различного почвенного субстрата, направленные в целом на регенерацию исходного профиля, присущего данному биогеоценозу. Сохраняется общая морфологическая узнаваемость материала засыпки на срезе и достаточно отчетливо идентифицируется граница перехода между опытом и вмещающей толщей. Возникающие иногда трудности в проведении границ связаны с соседством материала одноименных горизонтов. В то же время с поверхности определить контуры опытной площадки бывает сложно, что связано с зарастанием участков травянистой растительностью и идущими здесь процессами накопления органического вещества. Площадки с материалом гор.А2 и В1 не являются здесь исключением, необходимо только отметить, что возобновление растительности в этих случаях идет в основном вегетативным путем. Спустя 24 года, без наличия реперных точек, определяющих границы площадок, даже имея точные координаты-привязки, практически невозможно визуально определить их местонахождение.
Наряду с естественным процессом уплотнения материала засыпки идут и процессы разуплотнения, связанные, прежде всего, с деятельностью землероев. Наиболее рыхлыми остаются варианты с материалом гор.А1 и (А+В). Наибольшее уплотнение достигается в вариантах с материалом гор.А2 и В1. С поверхности для всех случаев (за исключением материала гор.А2) отмечается наибольшее соответствие с контролем. Данные по влажности хорошо согласуются по вариантам засыпки с данными по плотности, свидетельствуя в целом о более высоком содержании влаги в менее плотных слоях.
Наиболее отчетливо процессы гумусонакопления морфологически выражены в вариантах с материалом гор.А2 и В1, что находит подтверждение и в данных по содержанию органического углерода. На вариантах с материалом гор.А1 и (А+В) с глубиной отмечается снижение его содержания, что можно объяснить преобладанием здесь идущих процессов минерализации органического вещества. Отмечается достаточно выраженное соответствие между харакнтером материала засыпки и величиной рН, отражающее при этом специфику каждого из вариантов. В качестве общей тенденции можно говорить о сдвиге реакции среды по сравнению с исходным состоянием в сторону нейтральной, за исключением варианта А+В.
Можно говорить о некотором снижении (исходя из значений средних) содержания подвижных форм фосфора и калия в вариантах с материалом гор.А1 и (А+В) по сравнению с исходной засыпкой. Скорее всего, этот процесс преобладает на начальной стадии регенерации, затем наступает некоторое равновесное состояние и даже идет накопление питательных элементов, следуя за процессами гумусообразования. В вариантах с материалом гор.А2 и В1 происходит постепенное увеличение содержания К2О и Р2О5 в верхней части формирующегося профиля.
В целом аналитические данные и результаты их статистической обработки вполне успешно согласуются с зарегистрированными при вскрытии площадок морфологическими особенностями трансформации материала засыпок по вариантам опыта. Дополняя и обогащая визуальную оценку происходящих с весьма разнородным материалом засыпок изменений при его регенерации, отражая сложность и определенную неоднозначность протекающих процессов, в целом эти результаты свидетельствуют о восстановлении исходного профиля. Следует отдельно обратить внимание на то, что глубина закладки материала в вариантах опыта и характер его состава могут служить иллюстрацией педотурбационных процессов не только естественного происхождения, но и возможных различных ситуаций, возникающих в агроценозах, когда при обработке подзолистых почв разной степени смытости происходит припашка материала элювиальных, переходных и иллювиальных горизонтов. Тем более это касается состояния, когда почва выводится из сельскохозяйственного использования и забрасывается в залежь. Поэтому приведенные в работе данные необходимы, в том числе, для более полного и точного понимания особенностей трансформации в разных обстоятельствах материала, слагающего пахотный горизонт подзолистых почв.
ГЛАВА 6. Неоднородность почв и сукцессионные явления
Изложенный в предыдущих главах материал со всей очевидностью свидетельствует о том, что современное развитие подзолистых почв происходит на фоне активного действия ряда факторов природного и антропогенного характера, выводящих почвенную систему из состояния устойчивого равновесия. Такие воздействия на почвенный компонент БГ - приводят к созданию и постоянному возобновлению различных элементов неоднородности почвы, проявляющихся на разных уровнях ее организации. Именно эти элементы, которые формируются и развиваются в современных условиях почвообразования или возникли в недалеком обозримом прошлом, сопоставимом со скоростью почвообразовательных процессов, представляют наибольший интерес с точки зрения понимания и оценки особенностей и специфики общей эволюции подзолистых почв.
В то же время до сих пор не существует единообразия в использовании и трактовке термина неоднородность применительно к почвенным образованиям. В большинстве словарей как такового понятия и слова неоднородность обнаружить не удается. В качестве синонима используется термин гетерогенный (от греческого heteros - другой), который соответствует русскому разнородный или неоднородный. При этом легко находим определение однородности, сводящееся в итоге к представлению об одинаковости или сходстве сравниваемых объектов. Не случайно, поэтому Е.А.Дмитриев (1983) в паре слов лоднородность-неоднородность определяет именно однородность, как неразличимость сравниваемых предметов или явлений в пределах заданной их совокупности, т.е. говорит об их принадлежности к одному роду. С семантической точки зрения в этом смысле можно говорить о степени родства между сравниваемыми объектами - лоднородности, двоюродности, троюродности и т.д. Однородность как раз и предполагает отсутствие каких-либо существенных отличий - все родные.
В данной работе точкой отсчета в отношении термина неоднородность почв и границ его применения является позиция, сформулированная в первом пункте защищаемых положений: неоднородность - есть объективно существующее универсальное свойство почвенных образований, проявляющееся на всех уровнях их организации.
Среди основных причин, вызывающих и приводящих к неоднородности почв, в первую очередь необходимо назвать литогенные, связанные с неоднородностью почвообразующих пород и унаследованные почвой, и педогенные, возникшие уже в процессе почвообразования. Для сформировавшихся типов почв с устоявшимися признаками такие факторы в совокупности можно отнести к палеомеханизмам формирования неоднородности почв. Другими словами эту неоднородность можно назвать первичной и трактовать ее в широком смысле слова. Причем принципиальным моментом следует признать факт, что эта неоднородность есть продукт действия факторов почвообразования, стремящийся обрести относительно устойчивое равновесие с окружающей средой. Собственно классическое почвоведение с момента своего зарождения занимается изучением именно первичной неоднородности почв, вольно или невольно используя ее в качестве инструмента познания. С точки зрения объекта исследования наибольший интерес и необходимость изучения представляют неоднородности, обязанные своим существованием современным факторам природного (в том числе и педогенного) и антропогенного характера. Среди них, как наиболее мощные и масштабные, прежде всего, следует выделить эрозионные и педотурбационные процессы различного происхождения (зоо- и фитопедотурбации, криотурбации и т.д.) и по-разному проявляющиеся в различных биогеоценозах. Нельзя также, в частности, не отметить роль микрорельефа как одного из значительных факторов формирования и поддержания неоднородности почв. Среди антропогенных факторов, безусловно, одним из ведущих является сельскохозяйственная деятельность человека. Действие всех этих факторов, в отличие от тех которые формируют первичную неоднородность почв, направлено на выведение почвенной системы из состояния относительно устойчивого равновесия и создание неоднородности, которую можно назвать вторичной и трактовать ее как неоднородность в узком смысле этого слова. Соответственно, вторичная неоднородность почв обязана существованием ценотическим механизмам формирования. Еще одно замечание в связи со сказанным: если первичная неоднородность обусловлена действием естественных факторов, то вторичная - как естественных, так и антропогенных, а в отдельных случаях - это может быть результатом их взаимодействия.
Неоднородность характеризуется наличием различий между объектами, их неодинаковостью и может иметь количественную оценку. В отношении почв в качестве одной из таких количественных мер может служить изменчивость (вариабельность) ряда их показателей. Следовательно, не совсем корректно, на наш взгляд, использовать термины неоднородность почв и их изменчивость как синонимы, тем более определять неоднородность как изменчивость почвенных признаков. Действительно, возникновение неоднородности сопровождается изменением вариабельности ряда показателей. Как правило, происходит увеличение, например, дисперсии или коэффициента вариации, хотя и такие проявления не обязательны. Но сама по себе вариабельность в большинстве случаев не есть результат и свидетельство неоднородности. В этой связи стоит скорее говорить о почвенном биоразнообразии, которое во многом зависит от конкретных экологических условий и фиксируется в пространственной изменчивости почв. Не следует также путать динамику изменения различных показателей (т.е. проявление почвенного биоразнообразия во времени) с временной неоднородностью состава и свойств почв.
Как раз здесь и возникает определенное противоречие между оценками пространственной и временной составляющих неоднородности почв. Предпринимавшиеся до сих пор попытки дифференцированно оценить их вклад в создание и развитие различных неоднородностей не могут дать законченной картины именно ввиду временной и пространственной разобщенности сравниваемых объектов. Только хронологический подход при подборе конкретных объектов может совместить эти попытки. Неоднородности различного генезиса возникают в почвенном пространстве и развиваются впоследствии во времени в соответствии с конкретными биогеоценотическими условиями. Наличие в почвенном покрове разновозрастных неоднородностей одинакового происхождения позволяет оценивать их как почвенные сукцессии. Именно изучение различных почвенных сукцессий - есть способ одновременной оценки пространственной и временной неоднородности почв. Иными словами лишь использование представлений о сукцессионных явлениях дает возможность грамотной оценки пространственно-временных изменений при изучении тех или иных неоднородностей почв.
Как известно, многие факторы природного и антропогенного характера определяют специфику и направленность процессов восстановления почвенного и растительного компонентов биогеоценозов после сбоя естественного хода в их развитии. Возникающие при этом сукцессии (от латинского слова successio - преемственность) - последовательные смены одних сообществ (биоценозов) другими в направлении формирования устойчивых (климаксных) экосистем - носят весьма разнообразный характер. Здесь уместно заметить, что термин сукцессия, как правило, относится к смене видов организмов и сообществ (экологические сукцессии). С другой стороны, данное понятие в последнее время стало активно использоваться и в почвоведении. Еще С.Боул с соавторами (1977) упоминал сукцессии почв как одно из понятий их генезиса, подразумевая под этим возникновение рядов почв при последовательных сменах почвообразовательных режимов. О наличии почвенных сукцессий - последовательных стадий в развитии почвенных тел при определенных различных изменениях условий почвообразования - позволяют говорить и исследования других авторов (Карпачевский с соавт., 1984; Карпачевский, 1996). Наиболее полно современные представления о педосукцессиях разработаны и обобщены в трудах Васенева И.И. (2003, 2008).
Все выполненные и представленные в работе исследования, как уже отмечалось, проводились в последовательном ряду сменяющихся экосистем. В целом приведенную на рис.1 схему с позиции трансформации почвенного компонента сменяющих друг друга БГ - можно определить как почвенную макросукцессию, со своими особенностями на каждом из этапов, регистрируемых в виде мезо- и микросукцессий.
Ветровальные мезосукцессии, например, могут на отдельных этапах характеризоваться даже сменой типа почвообразования. Так в западинах ВПК иногда формируются торфянистые подзолы, а на буграх почвообразование может идти по типу бурых лесных почв (свидетельство разнонаправленности процессов регенерации). Подобные сукцессионные изменения отмечены нами и при изучении датированных рвов-валов в условиях Бородинского заповедника. Формирование пахотного слоя на начальных этапах агрогенной сукцессии подзолистых почв характеризуется высокой степенью неоднородности слагающего его материала и сопровождается активной его трансформацией в направлении гомогенизации. Данный процесс при этом может осложняться конкретным местоположением почв в пределах, например, катены. Как было показано, агрогенные сукцессии могут осложняться и действием ряда других факторов, приводящих к неоднородности пахотного слоя: различный режим увлажненности (функция микрорельефа); различная глубина обработки (функция агротехники); различный состав слагающего материала (функция первоначального состояния и агротехники). Агрогенно-эрозионные микросукцессии флуктуационного характера, когда одновременно на поле присутствует набор профилей с большим разнообразием пахотных горизонтов, также существенно осложняют процесс окультуривания, отличаясь высокой динамичностью во времени и пространстве.
Естественно предположить, что, анализируя любой из этапов представленной в схеме макросукцессии, можно обнаружить следы предшествующих периодов почвообразования и связанных с ними почвенных сукцессий различного генезиса (классический пример - рудиментный характер гор.А1А2 в лесных БГЦ). Имея различные масштаб и период жизни, они неизбежно будут взаимно накладываться во времени и пространстве. Поэтому весьма важно уметь распознавать в профиле почвы следы прежних нарушений и по возможности оценивать их предполагаемый возраст. Следует учитывать и то обстоятельство, что почвенные сукцессии, даже при одинаковых стартовых условиях (в отношении свойств почв и времени старта), зачастую развиваются с неодинаковой скоростью, что усугубляет и без того имеющуюся гетерохронность почв. Иногда, уже в процессе развития, почвенные системы могут случайно приобретать некоторые различающиеся свойства или элементы, которые в конечном итоге разводят эволюцию изначально одинаковых почв в сходных экологических условиях по разным направлениям.
Таким образом, следует признать, что наши представления о почвенных сукцессиях и неоднородности почв без взаимного анализа и понимания существа рассматриваемых явлений заметно обедняются и оказываются в значительной мере односторонними. Более того, изложенный в работе материал позволяет утверждать, что педосукцессии являются, хотя и специфической, но весьма распространенной для разных биогеоценозов формой существования почвенных неоднородностей различного генезиса и масштаба. Поэтому в методическом плане почвоведам важно понимать и помнить необходимость учета данного обстоятельства при планировании любых полевых исследований. В методологическом отношении не вызывает сомнения, что анализ именно разновозрастных почвенных сукцессий одинакового происхождения дает возможность одновременно оценивать пространственную и временную составляющие неоднородности почв.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленный в диссертационной работе фактический материал позволяет сделать определенные обобщения методологического характера, которые дают возможность по-новому оценить развитие подзолистых почв на современном этапе и скорректировать взгляды на их общую эволюцию. Очевидно, что на протяжении всего времени своего развития подзолистые почвы лесной зоны в обязательном порядке с определенной периодичностью проходят через турбогенную стадию почвообразования. Педотурбационные процессы разного генезиса и масштаба, ряд других антропогенных и природных факторов являются важнейшей причиной формирования в почвенном теле вторичных неоднородностей различного происхождения.
Необходимо признать, что объективно почвоведы всегда имели дело с неоднородностью почв и лишь субъективное стремление разложить все по полочкам создало предпосылки к лоднородному восприятию многочисленного ряда почвенных образов. Важно осознавать, что собственно однородность как понятие и реальность возникает в результате формализации наших представлений об объекте исследования, например, по ряду признаков или на определенном иерархическом уровне согласно выбранным критериям в рамках заданной совокупности и в дальнейшем принимается за некую норму. И уже как следствие появляющиеся несоответствия принятой норме могут трактоваться в качестве неоднородностей иного порядка. Тогда как именно неоднородность почв в широком и узком понимании этого слова является объективно существующим явлением и универсальным признаком любых почвенных образований.
Причем всегда следует помнить, что различные уровни организации почвенных образований (макро, мезо, микро, нано) требуют разных способов оценки неоднородности, сопоставимых с масштабом почвенного пространства и размером этой неоднородности. Собственно классическим примером неоднородности планетарного (зонального, регионального) масштаба может служить сформулированное основоположником генетического почвоведения В.В.Докучаевым учение о вертикальной и горизонтальной зональности почв. Почвенные классификации в этом отношении - это не что иное, как отражение первичной неоднородности почв в рамках их типизации на различных уровнях организации.
В реальной обстановке почвоведы, изучая первичную неоднородность почв, постоянно сталкиваются с проявлениями ее вторичной составляющей, которая вносит существенные коррективы в получаемые традиционными методами исследования результаты и избежать которой при всем желании невозможно. В том или ином виде вторичные неоднородности обязательным образом присутствуют на обследуемых территориях в пределах заданного объекта, определяются линейными размерами в пределах единиц и десятков метров и могут проявляться на более высоких уровнях организации почвенного пространства. Именно о таких неоднородностях идет речь при оценке их роли в современном развитии подзолистых почв. Для удобства предлагается термин вторичная неоднородность почв (или просто неоднородность почв) использовать в качестве основного понятия, лишь при необходимости уточняя, на каком уровне организации эта неоднородность проявляется, или какого показателя касается (например, неоднородность морфологического строения почвы, неоднородность гранулометрического состава, неоднородность впитывания или фильтрации, неоднородность агрохимических свойств и т.д.).
При смене различных биогеоценозов возникают последовательности почвенных рядов - почвенные мезо- и микросукцессии, отражающие разные этапы современного педогенеза. Изученные конкретные педосукцессии свидетельствуют о цикличности в эволюции подзолистых почв, при сохранении генетической узнаваемости почвенного профиля на каждом из этапов их развития. На примере педотурбационных процессов различной природы, являющихся причиной вывода почв из положения равновесия, демонстрируются последующие различные пути их возврата к нему на очередной стадии развития, что свидетельствует об определенной экологической устойчивости почв.
Все выше сказанное позволяет выделить последовательную триаду взаимосвязанных и взаимодополняющих комплексных позиций, которые формируют новый взгляд на оценку современного развития подзолистых почв: неоднородность почв Ц педосукцессии Ц экологическая устойчивость почв.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Современное развитие подзолистых почв в биогеоценозах южной тайги обязательно включает турбогенные этапы, которые сопровождаются возникновением в почвенном покрове неоднородностей различного генезиса и масштаба. Предложено различать первичную и вторичную неоднородности, которые определяются соответственно палео- (неоднородность почвообразующих пород, предыдущие этапы почвообразования на данной территории) и ценотическими (педотурбационные и эрозионные процессы, микрорельеф, факторы антропогенеза и др.) механизмами их формирования. Ценотические признаки прошлых периодов в процессе эволюции подзолистых почв могут накапливаться и находить отражение в их свойствах, составе и строении почвенного профиля, со временем нивелироваться и поглощаться педогенезом.
2. На характер эволюции вторичных неоднородностей во времени и пространстве решающее влияние оказывают биогеоценотические условия, в которых они развиваются. Процесс регенерации почв, нарушенных педотурбациями разного генезиса, при сохранении тренда на восстановление первоначального профиля, в ряде случаев может отличаться от присущего данному биогеоценозу хода педогенеза. Эколого-генетические особенности конкретных местоположений отражают эту разнонаправленность на уровне смены типа почвообразования: от торфянистого подзола в микропонижениях до бурых лесных почв на микроповышениях. При этом конкретные местоположения могут оказывать усугубляющее или нивелирующее действие на ход данного процесса.
3. Ветровальные педотурбации - одна из основных причин вторичной неоднородности подзолистых почв лесных биогеоценозов. Нарушения почвенной толщи при вывале одного дерева могут достигать в глубину 1 м и более, а по площади занимать свыше 15 м2. Формирующиеся при этом ветровальные почвенные комплексы к 30-40 годам представляют собой устойчивое сочетание бугра и западины. Будучи одновременно фактором гомогенизации и дифференциации почвы для различных уровней ее организации, что подтверждается макро-, мезо- и микроморфологическими исследованиями, данными по гранулометрии и химическим свойствам, ветровальные комплексы создают дополнительную систему вертикальной и горизонтальной анизотропии почвенного пространства.
4. Вторичные неоднородности, возникающие и развивающиеся в условиях агроценозов, обусловлены как сильной антропогенной нагрузкой на почвенный компонент на начальных стадиях сельскохозяйственного освоения подзолистых почв, так и влиянием факторов пролонгированного действия. Микродепрессии, которые могут занимать по площади свыше 10% территории угодий, увеличивают многообразие типов строения профилей по режиму увлажнения, мощности обрабатываемого слоя и составу слагающего его материала. Показано, что при весеннем снеготаянии, кроме выноса за пределы обрабатываемых полей, происходит постоянное перераспределение эродированного материала в границах угодий, что приводит к формированию неоднородности пахотного слоя по агрохимическим свойствам и гранулометрии и служит причиной общего падения его плодородия. Такие факторы препятствуют снижению негативных последствий неоднородности почв в процессе окультуривания, а нередко усугубляют их проявление.
5. Неоднородность почв в агроценозе - одна из основных причин пестрополья - неоднородности урожая сельскохозяйственных культур. С помощью комплекса методов многомерной статистики показано, что определяющее влияние в условиях развивающегося агроценоза на урожай многолетних трав оказывает агрофизическое состояние почвы, которое определяется уровнем ее окультуренности и частично наследуется от предыдущих этапов почвообразования.
6. На примере модельного опыта показано, что в условиях функционирующего лесного биогеоценоза характер и скорость регенерации исходного профиля по изученным показателям зависят от принадлежности почвенного материала к разным генетическим горизонтам. Результаты кластерного анализа и статистической обработки экспериментального материала по отдельным кластерам свидетельствуют об идущей вертикальной дифференциации материала засыпок во времени.
7. Развитие почв в ряду последовательно сменяющихся биогеоценозов представляет собой макросукцессию. Присутствие в почвенном покрове разновозрастных неоднородностей одинакового происхождения рассматривается в качестве отдельных этапов единой почвенной сукцессии, которая определяет форму существования этих неоднородностей и позволяет одновременно оценивать их пространственную и временную составляющие. Эволюция вторичных неоднородностей в рамках мезо- и микросукцессий различной природы отражает особенности и специфику современного почвообразовательного процесса в условиях конкретных биогеоценозов.
Список основных публикаций по теме диссертации
Монографии, учебные пособия
1. Скворцова Е.Б., Уланова Н.Г., Басевич В.Ф. Экологическая роль ветровалов// М.: Лесная промышленность, 1983, 192 с
2. Ladonina N.N., Cherniakhovsky D.A., Makarov I.B., Basevich V.F. Managing Agricultural Resources for Biodiversity Conservation// IUCN - The Word Conservation Union, 2001, 61 p
3. Балабко П.Н., Витязев В.Г., Басевич В.Ф. Рекультивация земель// М.:МГУ,2005, 74 с
Статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК для
публикации основных результатов диссертационных работ
4. Басевич В.Ф., Дмитриев Е.А. Влияние вывалов деревьев на почвенный покров// Почвоведение, 1979, № 9, с. 134-142
5. Басевич В.Ф. Некоторые особенности механического состава почв ветровальных почвенных комплексов// Вестник Московского Университета, серия 17, почвоведение, 1982, № 4, с. 63-65
6. Дмитриев Е.А., Басевич В.Ф. Особенности распределения в почвах под ветровалами подвижных форм железа и марганца// Почвоведение, 1984, № 9, с. 78-87
7. Дмитриев Е.А., Басевич В.Ф. Особенности распределения в профилях ВПК кислоторастворимых форм цинка и меди// Вестник Московского Университета, серия 17, почвоведение, 1985, № 3, с. 9-16
8. Басевич В.Ф., Шоба С.А. Микростроение почв ветровальных почвенных комплексов// Почвоведение, 1986, № 9, с. 122-130
9. Басевич В.Ф. Изменение агрохимических показателей подзолистой почвы на начальной стадии сельскохозяйственного освоения// Вестник Московского Университета, серия 17, почвоведение, 1990, № 2, с. 64-70
10. Самсонова В.П., Дмитриев Е.А., Басевич В.Ф., Морозова Л.Н., Миколаевская Е.Л. Экологическая обстановка в окрестностях Грязовецкой компрессорной станции// Вестник Московского Университета, серия 17, почвоведение, 1995, № 4, с. 43-50
11. Басевич В.Ф. Неоднородность подзолистых почв в условиях агроценоза// Почвоведение, 1996, № 10, с. 1176-1185
12. Басевич В.Ф. К происхождению неоднородности подзолистых почв в агроценозе// Вестник Московского Университета, серия 17, почвоведение, 1996, № 3, с. 54-63
13. Басевич В.Ф., Тетенькин В.Л. Неоднородность подзолистых почв и пестрополье// Вестник Московского Университета, серия 17, почвоведение, 2010, № 2, с. 35-42
14. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Неоднородность почвенного покрова Бородинского заповедника: происхождение, развитие и методы изучения// Вестник Томского госуниверситета, 2011, № 347, с. 151-155
15. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Эрозионные процессы и гетерогенность пахотного горизонта дерново-подзолистых почв// Проблемы агрохимии и экологии, 2011, № 3, с. 53-57
16. Басевич В.Ф. Почвенные сукцессии и их связь с неоднородностью подзолистых почв// Вестник Московского Университета, серия 17, почвоведение, 2011, № 3, с. 38-42
17. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Особенности регенерации дерново-подзолистых почв в модельном опыте в условиях лесного биогеоценоза// Проблемы агрохимии и экологии (принята к печати).
18. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Изменение гранулометрического состава дерново-подзолистых почв при водной эрозии// Вестник Московского Университета, серия 17, почвоведение (принята к печати)
Публикации в журналах, продолжающихся изданиях и сборниках
19. Карпачевский Л.О., Дмитриев Е.А., Скворцова Е.Б., Басевич В.Ф. Роль ветровалов в формировании СПП// Материалы третьего совещания по структуре почвенного покрова М., 1976, с. 23-26
20. Дмитриев Е.А., Карпачевский Л.О., Уланова Н.Г., Скворцова Е.Б., Басевич В.Ф. Возрастные изменения еловых вывалов в пихто-ельнике осочково-липняковом Висимского заповедника// Информационные материалы Средне-Уральского горно-лесного биогеоценотического стационара по итогам 1976г. Свердловск, 1978, с. 44-47
21. Карпачевский Л.О., Дмитриев Е.А., Скворцова Е.Б., Басевич В.Ф. Роль вывалов в формировании структуры почвенного покрова// В сб.: Структура почвенного покрова и использование почвенных ресурсов. М.: Наука, 1978, с. 37-43
22. Басевич В.Ф. Некоторые химические особенности предельных структурных элементов, образованных вывалом деревьев// Материалы 4 Всесоюзного совещания Структура почвенного покрова и ее значение для картирования почв, учета и использования почвенных ресурсов. Кишинев, 1980, с. 74-75
23. Басевич В.Ф., Поздняков А.И., Строчков А.Я. Изучение внутренней организации зоны нарушений почвенного покрова при вывале деревьев методом вертикального электрического зондирования// Материалы Всесоюзного совещания Пути и методы лесорастительной оценки почв и повышения их продуктивности. М., 1980, с. 123-124
24. Скворцова Е.Б., Басевич В.Ф., Уланова Н.Г. Скорость восстановления почвенного и растительного покрова при ветровальных нарушениях// Материалы научно-практической конференции Комплексные биогеоценотические исследования в Центрально-лесном заповеднике за 50 лет. М., 1982, с. 30-31
25. Басевич В.Ф. Микроморфологические особенности почв ветровальных почвенных комплексов// Материалы 2 Всесоюзной конференции Микроморфология генетическому и прикладному почвоведению. Тарту, 1983, с. 46
26. Басевич В.Ф., Скворцова Е.Б. Особенности и скорость регенерации почв при ветровальных педотурбациях// Материалы Всесоюзной конференции История развития почв СССР в голоцене. Пущино, 1984, с. 69-70
27. Басевич В.Ф. Ветровальные педотурбации как фактор анизотропности лесных почв// Материалы 7 делегатского съезда ВОП. Ташкент, 1985, ч.1, с. 148
28. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Формирование лесной почвы на различном почвенном субстрате// Материалы Всесоюзной конференции Диагностика деградации и воспроизводства лесных почв. Тарту, 1987, с. 61
29. Басевич В.Ф. Изменение морфологии и физических свойств почв на начальной стадии окультуривания// Материалы Республиканской конференции Влага и физическое состояние почв в интенсивном сельском хозяйстве. Тарту, 1988, с. 50-51
30. Басевич В.Ф., Бганцов В.Н., Макаров И.Б. Эволюция СПП на начальных стадиях сельскохозяйственного освоения подзолистых почв// Эволюция структур почвенного покрова и методика их исследования. Бюллетень почвенного института. М., 1988, выпуск 47, с. 12-13
31. Басевич В.Ф. Агрохимические особенности подзолистой почвы на ранней стадии сельскохозяйственного освоения// Материалы 8 Всесоюзного съезда почвоведов. Новосибирск, 1989, кн.3, с. 34
32. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Роль эрозионных процессов в формировании неоднородностей пахотного горизонта дерново-подзолистых почв// Материалы 8 Всесоюзного съезда почвоведов. Новосибирск, 1989, кн.5, с. 347
33. Басевич В.Ф., Бганцов В.Н. Мезо- и микроморфологическая диагностика подзолистых почв на ранних стадиях освоения и окультуривания// Микроморфология и плодородие почв. Бюллетень почвенного института. М., 1989, выпуск 51, с. 6
34. Макаров И.Б., Басевич В.Ф., Витязев В.Г. Устойчивость подзолистых почв лесных БГ - к агропедотурбациям// Материалы 4 Сибирцевских чтений Исследования почв на Европейском Севере. Архангельск, 1990, с. 95-97
35. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Роль антропогенного фактора в формировании профиля подзолистой почвы// Материалы 4 Сибирцевских чтений Исследования почв на Европейском Севере. Архангельск, 1990, с. 99-100
36. Басевич В.Ф. Морфологические и физические свойства подзолистой почвы на ранних стадиях освоения и окультуривания// Биологические науки, 1990, № 5, с. 134-142
37. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Почвенно-экологические аспекты сельскохозяйственного освоения подзолистых почв Севера// Материалы Международной конференции Освоение Севера и проблемы рекультивации, Сыктывкар, 1993, с. 21-24
38. Скворцова Е.Б., Басевич В.Ф. Влияние вывала деревьев на структуру почвенного покрова// Материалы Международного симпозиума Структура почвенного покрова, М., 1993, с. 243-246
39. Басевич В.Ф. Оценка неоднородности подзолистых почв сельскохозяйственных угодий// Материалы съезда почвоведов Белоруссии Почвы, их эволюция, охрана и повышение производительной способности в современных социально-экономических условиях. Минск-Гомель, 1995, с. 141-142
40. Самсонова В.П., Басевич В.Ф., Миколаевская Е.Л. О влиянии выбрасов газоперекачивающих станций на почвенный покров прилегающих территорий в условиях Севера// Материалы Всесоюзной конференции Антропогенное изменение почв Севера в индустриально развитых регионах. Апатиты, 1995, с. 65-67
41. Басевич В.Ф. Микрорельеф как фактор неоднородности подзолистых почв в агроценозе// Материалы 2 съезда Докучаевского общества почвоведов. С.-П., 1996, кн.1, с. 321
42. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Морфологические и физические свойства дерново-подзолистых почв в модельном полевом опыте// Материалы Международной конференции Проблемы антропогенного почвообразования, М., 1997, т.2, с. 3-6
43. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Изменение некоторых показателей дерново-подзолистой почвы в модельном полевом опыте// Материалы 3 съезда Докучаевского общества почвоведов, Суздаль, 2000, кн.1, с. 182
44. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Моделирование неоднородности почв в условиях лесного биогеоценоза// В сб.: Масштабные эффекты при исследовании почв. М.: МГУ, 2001, с. 76-85
45. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Изменение содержания углерода в дерново-подзолистой почве полевого модельного опыта// Материалы Всероссийской конференции Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям. М., 2002, с. 208
46. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Регенерация почвенного профиля и ее связь с особенностями местоположения почв// Материалы Всероссийской конференции Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям. М., 2002, с. 361
47. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Мониторинг состояния почвенного покрова на территориях природных и исторических заповедников// Материалы 6 Всероссийской конференции Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия, М., 2002, с. 175-184
48. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Связь пестрополья с неоднородностью подзолистых почв// Материалы 4 съезда Докучаевского общества почвоведов Почвы - национальное достояние России, Новосибирск, Наука-Центр, Новосибирск, 2004, кн.2, с. 607
49. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Уникальность экологической среды и почвенного покрова Бородинского музея-заповедника// Материалы 8 Всероссийской конференции Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия, М., 2004, с. 192-202
50. Басевич В.Ф. Равновесие в экосистемах// Программы специальных дисциплин по типовому учебному плану специальности 013000 и направлению 510700 Почвоведение. Для классических университетов. М.: РАСХН, 2004, с. 243-245
51. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Особенности развития почвенного покрова Бородинского заповедника и его связь с растительностью// Материалы 9 Всероссийской конференции Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия, М., 2005, с. 318-325
52. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Почвенный покров заповедных территорий// Материалы второй научно-практической конференции Музей-заповедник: экология и культура, Вешенская, 2006, с. 294-297
53. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Латеральная дифференциация гумусового антропогенного горизонта// Материалы У Всероссийского съезда общества почвоведов, Ростов-на-Дону, 2008, с. 363
54. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Роль заповедных территорий в исследовании трансформаций природных ландшафтов// Материалы третьей научно-практической конференции Музей-заповедник: экология и культура, Вешенская, 2008, с. 128-131
55. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. Специфика изучения почв в Бородинском музее-заповеднике// Материалы Десятой Всероссийской научной конференции Экологические проблемы развития музеев-заповедников, М., 2008, с. 377-383
56. Басевич В.Ф., Макаров И.Б. Неоднородность почв и методы ее изучения (на примере Бородинского музея-заповедника)// Материалы XI Международной конференции Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия, Бородино-Можайск, 2009, 3 с
57. Басевич В.Ф. Роль неоднородностей в современной эволюции подзолистых почв// Труды У Международной конференции Эволюция почвенного покрова: история идей и методы, голоценовая эволюция, прогнозы. Пущино, 2009, с. 112-114
58. Басевич В.Ф. Неоднородность почв и почвенные сукцессии// Материалы IY Международной научно-практической конференции Современные проблемы экологии. М., 2010, с. 15-19
59. Макаров И.Б., Басевич В.Ф. К вопросу о почвенном биоразнообразии// Материалы IY Международной научно-практической конференции Современные проблемы экологии. М., 2010, с. 58-61
60. Макаров И.Б., Балабко П.Н., Басевич В.Ф., Карпова Д.В., Локалина Т.В., Хуснетдинова Т.И. Методологические аспекты полевой учебной практики по общему земледелию для студентов МГУ// Материалы Всероссийской научно-практической конференции Актуальные проблемы педагогики, экологии и философии. Москва, 2011, с. 24-27
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии