научная статья по теме ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ И ПЛОДОРОДИЯ ЛЕГКИХ ПОЧВ ГУМИДНОЙ ЗОНЫ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ И ПЛОДОРОДИЯ ЛЕГКИХ ПОЧВ ГУМИДНОЙ ЗОНЫ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 7, с. 832-842

= ФИЗИКА ПОЧВ

УДК 631.437.213

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ И ПЛОДОРОДИЯ ЛЕГКИХ ПОЧВ

ГУМИДНОЙ ЗОНЫ

© 2015 г. А. И. Поздняков, П. И. Елисеев, Л. А. Поздняков

Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова,119991, Москва, Ленинские горы

e-mail: antpozd@bk.ru Поступила в редакцию 20.05.2014 г.

Показано, что удельное электрическое сопротивление (УЭС) — это комплексный параметр физико-химического состояния почв легкого гранулометрического состава, особенно свойств твердой фазы. Впервые получены и проанализированы зависимости УЭС от содержания физической глины, емкости катионного обмена и содержания углерода для почв легкого гранулометрического состава гумидной зоны. Установлено, что взаимосвязь между УЭС и указанными свойствами имеет вид экспоненциальных зависимостей y = aexp(—bx), где a и b параметры; y — значение УЭС в Ом м; х — значение свойства. Одинаковый вид зависимости и близкий вид уравнений позволяет использовать УЭС для оценки основных элементов окультурнности и плодородия легких почв гумидной зоны (содержания физической глины, органического углерода и емкости катионного обмена). На основе анализа этих зависимостей предложен новый подход к выбору значений УЭС для проведения изоомных линий, ограничивающих достаточно однородные участки в пределах изучаемых электрофизическими методами территорий (полей). Поэтому электросъемки и карты изоомов могут широко использоваться при обследовании почвенного покрова.

Ключевые слова: удельное электрическое сопротивление, антропогенно-преобразованные почвы легкого гранулометрического состава, гумидная зона, картографирование почв, окультуренность, плодородие.

DOI: 10.7868/S0032180X15050068

ВВЕДЕНИЕ

Работы по комплексной оценке почвенного плодородия и окультуренности с учетом пестроты свойств полей весьма трудоемки и связаны с отбором огромного количества образцов, а также с их последующим анализом в лабораториях. Однако во многих случаях для оценки состояния почвенного покрова поля достаточно определить только степень выраженности одного или нескольких свойств, характеризующих окультурен-ность или плодородие, а при картографировании комплексных территорий бывает достаточно указать только генетическую принадлежность той или иной почвы [8, 12, 13].

Работа может быть значительно облегчена разработкой и использованием методов, которые позволяли бы непосредственно измерять какой-либо обобщенный параметр, характеризующий значительный комплекс свойств почв или основные (базовые) ее характеристики, используемые для оценки почвенного состояния. Одним из таких обобщенных параметров может служить удельное электрическое сопротивление почв, измеренное в поле или в лаборатории. Важной ме-

тодической особенностью этой характеристики является чрезвычайно высокая экспрессность измерений. Кроме того, большинство методов полевой электрогеофизики, использующих электрическое сопротивление, обладает способностью давать информацию о любом интересующем слое обследуемой почвы при проведении измерения с поверхности, то есть не закладывая разрезы и не отбирая образцы [5—7, 20—26].

В почвоведении и смежных науках на протяжении уже более полувека активно изучаются закономерности изменения электрических свойств в полевых условиях, в том числе и электрического сопротивления, для самых разных природных сред: горных пород, грунтов, различных водных растворов и почв. В лабораторных условиях измерения сопротивления и электропроводности используют еще раньше [5—7]. Стоит отметить, что перечень свойств, от которых зависит электрическое сопротивление почв, обычно указывается весьма широким [22, 29, 30, 32]. Согласно результатам, полученным ранее в России и за рубежом, электрические свойства почв зависят в различных почвенно-климатических зонах от "базовых", диагностических свойств.

Так, в аридных регионах при измерении в лабораторных условиях, большое значение имеют влажность и засоленность почв, поглощенные основания [1—3, 5, 6, 10, 11]. В гумидных регионах засоленность встречается крайне редко, поэтому, на наш взгляд, на первое место должны выходить такие факторы, как гранулометрический состав, содержание углерода и емкость катионного обмена (ЕКО), как факторы, формирующие распределение ионогенных соединений в почвах.

Длительное использование почв как средства сельскохозяйственного производства приводит к изменениям природных процессов почвообразования и трансформированию свойств почв, то есть к формированию новых культурных почв. Можно полагать, что окультуривание почвы представляет собой процесс изменения ее природных свойств под воздействием производственной деятельности человека с целью создания и постоянного поддержания высокого уровня плодородия [8, 12, 13]. Группировка почв по степени их окуль-туренности (культурного состояния) является одной из важных предпосылок рационального использования этих почв в производстве и служит основой мероприятий по повышению их производительности. Эта группировка должна быть составной частью общей классификации почв и одновременно отражать специфику антропогенного почвообразования и свойств, приобретенных почвами при вовлечении их в сельскохозяйственное производство [12, 13, 15].

К настоящему времени показана возможность применения электрофизических методов при проведении почвенно-мелиоративных и экологических обследований на новом научно-техническом и технологическом уровне для решения частных задач [7, 40]. Тем не менее это уже сейчас дает возможность значительно (в несколько раз) сократить затраты на такие обследования, получать более объективную и репрезентативную информацию [9]. Важными отличительными особенностями предлагаемых технологических разработок является проведение почвенных и почвенно-мелиоративных обследований (в частности, картографирования) без нарушения почвенного покрова, выполнение измерений с поверхности и получение информации для любой глубины [4]. Такими особенностями не обладает практически ни один из применяемых в настоящее время в почвоведении методов [27, 30, 35—39].

Целью данной работы явилось изучение взаимосвязи электрофизических показателей, в первую очередь сопротивления, и базовых свойств супесчаных почв различной степени окультуренности, отличающихся различным сроком освоения. Под временем освоения понимался срок, в течение которого данный массив использовался в земледельческой практике. В силу

невозможности проследить интенсивность сельскохозяйственной нагрузки данных почв в течение длительного срока, основным признаком, по которому различали выбранные участки, был возраст их освоения. Принимая во внимание легкий (супесчаный) гранулометрический состав исследованных пахотных почв, который определяет их низкую буферность и высокую сенсорность к внешним воздействиям, сопоставление уровня плодородия агропочв со сроком их освоения является корректным, особенно если они подвергались систематической обработке с внесением зональных норм органо-минеральных удобрений. При выборе объектов исследования наиболее окультуренное состояние было принято для огородных почв.

Учитывая, что повышение степени окульту-ренности и плодородия почв сопровождается оптимизацией таких свойств, как содержание гумуса, емкость катионного обмена и т. д., от которых также зависит и УЭС, то оно может стать их интегральным оценочным показателем [11, 14, 16]. Уровень этих показателей, особенно в почвах гу-мидной зоны, помимо перечисленных выше параметров, обусловлен также гранулометрическим составом. В совокупности данные свойства определяют так называемый "образ" пахотных почв и входят как в кадастровые показатели, так и в число показателей окультуренности почв [22, 26, 33].

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Объектами исследования послужили различные массивы пахотных супесчаных почв Дмитровского р-на Московской обл., расположенные на небольшом удалении друг от друга в пределах II—III ярусов макросклона северной экспозиции Клинско-Дмитровской гряды, ограниченной уступом к древнеозерному расширению долины р. Яхрома (Яхромская пойма). Площадь ключевых массивов варьировала от десятых долей до 20 гектар [22-24, 26].

Выбор объектов исследования определялся возрастом освоения антропогенно-преобразованных почв. В качестве объекта сравнения были выбраны целинные серогумусовые супесчаные почвы на озерно-ледниковых супесях. Для характеристики данного участка был заложен разр. 1, расположенный в пределах слабоволнистой тер-расовидной поверхности, второго яруса рельефа, в 500 м от коренного уступа к древнеозерному расширению долины р. Яхрома (первый ярус). Целинный участок — редколесье (осина, береза, сосна). В напочвенном покрове преобладают травы с доминированием полыни обыкновенной.

Объекты исследования:

— объект 1 — целинные серогумусовые супесчаные почвы на озерно-ледниковых супесях.

Рис. 1. Внешний вид прибора LandMapper (А) и принципиальная схема четырехэлектродной измерительной установки (Б).

— объект 2 и 3 — слабоокультуренные агросеро-гумусовые почвы, имеющие разный срок освоения — 20 и 25 лет соответственно. Данные почвы сформированы также на озерно-ледниковых супесях, в непосредственной близости к коренному уступу древнеозерного расширения.

— объект 4 — среднеокультуренные агроземы супесчаные, развитые на двучленной основе: озерно-ледниковых супесях, подстилаемых озер-но-ледниковыми глинами.

— объект 5 — хорошоокультуренные агроземы серогумусовые, развитые на озерно-ледниковых супесях в пределах первого яруса рельефа.

Почвы классифицированы и названы согласно классификации 2004 г. [17].

Все объекты были обследованы как полевыми, так и лабораторными методами электрофизики почв. При проведении измерений электрического сопротивления использовали портативный прибор Ьа^Маррег-02 и четырехэлектродные измерительные установки AMNB (www.landviser.net). В полевых условиях измерение удельного электрического сопротивления проводили для пахотного горизонта, что обеспечивалось расстоянием между электродами в измерительной установке

AMNB в 30 см, а в лабораторных условиях с тем же прибором исп

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Сельское и лесное хозяйство»