УДК 551.8+577.4+631.48+631.437.8
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ, ОБУСЛОВЛЕННОЙ ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ
А. Ю. Овчинников,
старший научный сотрудник, ovchinnikov_a@inbox.ru,
В. М. Алифанов, заведующий лабораторией, alifanov_v@mail.ru, И. М. Вагапов, инженер, аспирант, vagapovim@mail.ru, Л. А. Гугалинская, ведущий научный сотрудник, gugali@rambler.ru, А. Н. Рюмшин, инженер, магистрант, rrumka@mail.ru, Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (ИФХиБПП РАН)
В статье представлены результаты морфологических, физических и физико-химических исследований дерново-подзолистых почв (Вологодская область) в различных элементах палеокриогенного микрорельефа. Показано, что палеокриогенный микрорельеф участвует в дифференциации почв и почвенного покрова как природных, так и антропогенных ландшафтов. Предложенный к использованию комплексный подход, включающий инструментальные исследования, способствует выделению в сложных профилях почв отдельных горизонтов и признаков, которые зачастую бывают завуалированы диагенетическими процессами.
The paper deals with the results of morphological, physical and physicochemical investigations of sod-podzolic soils (Vologda region) in different elements of the paleocryogenic microrelief. It is shown that paleoc-ryogenic microrelief differentiates soil cover, both in natural area and in anthropogenically-affected landscapes. The interdisciplinary approach that includes instrumental research promotes to release individual horizons and properties which are often masked by di-agenetic processes in complex soil profiles.
Ключевые слова: Вологодская область, дерново-подзолистые почвы, палеокриогенный микрорельеф, комплексный подход, диагенетические процессы.
Keywords: Vologda region, sod-podsolic soils, pa-leocryogenic microrelief, comprehensive approach, di-agenetic processes.
Введение. Известно, что состояние биосферы в позднем плейстоцене и, в особенности, в его заключительном этапе (24—10,2 т. л. н.) [1—3] оказало существенное влияние на последующее формирование современного почвенного покрова. Этот период характеризовался чередованием стадий экстремально холодного и континентального климата с менее холодными интерстадиальными. В первые стадии происходило отложение почвообразующих пород с участием процессов криогенного растрескивания поверхностной толщи, а во вторые возобновлялись почвообразовательные процессы. В результате многократного криогенного растрескивания был сформирован палеокриогенный микрорельеф, который распространен на большей части территории европейской России [1, 4, 5]. Палеокриоген-ный микрорельеф непосредственно участвует в дифференциации почв и почвенного покрова и формирует неоднородность морфологических и аналитических характеристик.
В последнее время исследователи все больше проявляют интерес к вопросам, связанным с пространственной неоднородностью почвенных свойств и причин, их обусловливающих. Для выявления причин и свойств почвенной неоднородности, во многом связанных с результатами палеоэкологических условий позднего плейстоцена, нами был использован показатель удельной магнитной восприимчивости (МВ) почв. Следует отметить, что, по данным мировой литературы, в почвоведении этот показатель используется в самых различных целях. Существуют работы
по сопоставлению МВ почв с данными палинологических, палеонтологических и других исследований [6—8 и др.], что, по мнению многих исследователей, расширяет представления о палеогеографии и палеоэкологии земли прошлого.
Результаты исследования. В 2012 г. были проведены исследования влияния палеокрио-генного микрорельефа на формирование пространственно-временной изменчивости свойств дерново-подзолистых почв. Исследования проводились в Грязовецком районе Вологодской области на двух ключевых участках «Фрол» и «Грязовец». Данная территория находилась в непосредственной близости от края последнего ледника [1, 3], где сейчас очень четко проявляется палеокриогенный микрорельеф [1, 4, 5].
Первый ключевой участок «Фрол» располагался в 500 м к северо-востоку от с. Фрол, находящегося в 15 км на СВ от г. Грязовец Вологодской области. Участок представляет собой водораздельную поверхность, осложненную сильно выраженным микрорельефом, сочетающим в себе упорядоченную систему поднятий (блоки-повышения) и разделяющих их понижений (межблочные понижения, западины), имеющих палеокриогенное происхождение. По результатам визуальных наблюдений и проведенной нивелирной съемки (на участке общей площадью 2816 м2, длиной участка 352 м с шагом 4 м и точностью до 1 см) оказалось, что самые крупные блоки (блоки I порядка) имеют диаметр 200—300 м, а межблочные понижения имеют ширину 50—70 м. Разница высот между крупными (I порядка) блоками-повышениями и крупными межблочными понижениями составляет 2—4 м. К крупным блокам примыкают более мелкие блоки (блоки II порядка) диаметром 30—40 м и более мелких межблочных понижений шириной 10—20 м. Разница высот между блоками и межблочьями II порядка составляет около 1 м (40—100 см). Ключевой участок располагался на пахотном поле со скошенными травами.
Для сравнения свойств почв, в связи с па-леокриогенезом, были заложены два разреза, разница высот между которыми составила 95 см. Один разрез, 5-2012, заложили в центре крупного блока, другой разрез — 6-2012 — заложили в центре крупного межблочья в 148 метрах от разреза на блоке. Схемы морфологического строения почвенных профилей блока (на схеме р. 5-2012) и межблочья
р. *-эпЗ п.-ч-эиЗ
Рис. 1. Схемы морфологического строения профилей
дерново-подзолистых почв Грязовецкого района Вологодской области. Ключевой участок «Фрол» — разрезы: 5-2012 (блок) и 6-2012 (межблочье).
Ключевой участок «Грязовец» — разрезы: 9-2012 (блок) и 8-2012 (межблочье)
(на схеме р. 6-2012) ключевого участка приведены на рисунке 1.
В результате сравнения схем морфологического строения профилей оказалось, что разрез 5-2012 (блок) представлен дерново-подзолистой освоенной иллювиально-железистой почвой. Почва, сформированная в межблочье, — дерново-подзолистая освоенная грунтово-глее-ватая. Почвообразующей породой для обеих почв выступают покровные лессовидные суглинки.
Как видно из схемы (см. рис. 1), профиль почвы на блоке более растянут, имеет больший набор генетических горизонтов и отличается меньшей оглееностью по сравнению с почвой, сформированной в межблочье. Глубина разрезов составила не более 150 см, что связано с очень высоким уровнем почвенно-грун-товых вод.
Второй ключевой участок «Грязовец» располагался в 3 км к северо-востоку от г. Грязо-вец Вологодской области, на водораздельной поверхности с перемежающимися полями и лесами. Рассматриваемый ключевой участок заложили во вторичном елово-березово-осино-вом лесу с диаметром деревьев 20—70 см и обильным подростом и подлеском осины и рябины. Здесь, также для сравнения, была заложена пара разрезов. Разрез 9-2012 (на схеме р. 9-2012) был заложен на блоке, в 31 метре
от него заложили разрез 8-2012 (на схеме р. 8-2012), в межблочье (см. рис. 1). Относительная разница высот между разрезами составила 173 см.
Морфологический анализ двух профилей почв на блоке и в межблочье выявил некоторые особенности их строения. Почва межбло-чья имеет более вытянутый гумусовый профиль. По сравнению с почвой на блоке, в меж-блочье более интенсивно иллювиируется гумус в нижележащие В-горизонты, где он аккумулируется на стенках субвертикальных магистральных трещин. За счет дополнительного увлажнения здесь происходят процессы огле-ения. Профиль почвы на блоке выглядит более оподзоленным, по-видимому, за счет меньшей его влажности по сравнению с почвой межбло-чья. Практически во всех горизонтах почвы межблочья встречаются Ее-Мп-конкреции от 0,5—8 мм в диаметре, причем максимальных своих размеров они достигают к середине профиля (гор. А2В и В2). Такая ситуация свидетельствует о динамичных окислительно-восстановительных процессах, но низкая величина МВ конкреций в момент исследований показывает преобладание восстановительных процессов.
Помимо морфологического исследования почв, в полевых условиях на ключевых участках «Фрол» и «Грязовец» проводились измерения объемной МВ почв по каждому генетическому горизонту для каждого почвенного профиля (блок и межблочье), а также отбирались образцы через равные отрезки глубин для последующего определения удельной магнитной восприимчивости в лабораторных условиях, которые приведены на рис. 2 и 3.
Методика определений состоит в том, что растертые и просеянные образцы почв насыпали в пластиковый цилиндр, который ставили на измерительную поверхность каппаметра КТ-6, при этом одновременно рассчитывали плотность почвы. Затем путем деления показаний прибора на значение плотности определяли удельную МВ.
Как показал анализ проведенных исследований на ключевом участке «Фрол», минимальные значения МВ соответствуют подзолистым горизонтам и границам между горизонтами (см. рис. 2). Профиль почвы блочного повышения характеризуется повышенными значениями МВ, за исключением подзолистого горизонта, где обнаружено минимальное
_О 3 _1
значение (13 х 10 О м3кг 1). Вниз по профилю значения МВ постепенно увеличиваются и на
глубине 90 см составляют 19 х 10_8 м3кг_ Ч Профиль почвы в межблочье характеризуется низкими величинами МВ, особенно в поверхностных горизонтах. Наибольшие значения МВ (17 х 10_8 м3кг_отмечаются на глубине 100 см в охристом материале горизонта СО. Такое распределение значений МВ связано с общим оглеением профиля.
В дерново-подзолистых почвах ключевого участка «Грязовец» распределение МВ (см. рис. 3) в почвах обоих элементов палеокрио-генного микрорельефа имеет сходный характер, однако на блоке значения несколько выше. Как показано на рис. 3, минимальные значения МВ в обоих разрезах приурочены к самым верхним горизонтам (6—11 х 10_8 м3кг_г), постепенно увеличиваясь с глубиной, достига-
_о 3 _1
ют максимума 17—26 х 10 О м3кг 1 (гор. В2). В целом профильные кривые МВ в исследуемых
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.