ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2013, № 10, с. 1155-1166
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ^^^^^^^^^^^^ ПОЧВ
УДК 631.4:631.125(470.312)
ЛАТЕРАЛЬНАЯ МИГРАЦИЯ ТВЕРДОФАЗНОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВ В ПРЕДЕЛАХ ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКОЙ АРЕНЫ (МЕТОД МАГНИТНОГО ТРАССЕРА)*
© 2013 г. А. Н. Геннадиев, Т. С. Кошовский, А. П. Жидкин, Р. Г. Ковач
Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы
Поступила в редакцию 05.04.2013 г.
В пределах ландшафтно-геохимической арены, приуроченной к малому водосбору в бассейне р. Локна (Тульская обл.), проведены детальные исследования результатов латеральной миграции твердофазного вещества почв и крупномасштабное картографирование почвенного покрова. Преобладающими почвами на территории водосбора являются агрочерноземы глинисто-иллювиальные оподзоленные. Кроме того, здесь описано девять типов почв из четырех отделов классификации 2004 г. Морфологический анализ строения почвенных профилей позволил выявить ряд особенностей их изменения, связанных с латеральной миграцией твердофазных продуктов почвообразования. На основе оценки запасов сферических магнитных частиц как трассеров массопереноса выделены зоны аккумуляции и рассеяния твердофазного вещества в почвенном покрове, сделаны заключения о генезисе этих зон и их месте в миграционной структуре водосбора. Проведена систематизация почвенных катен в пределах ландшафтно-геохимической арены по интенсивности миграции твердофазного вещества почв, локализации наносов и степени открытости почвенно-геохимических сопряжений. Выявлен характер влияния латеральной миграции твердофазного вещества почв на строение почвенного покрова микроарены и генетических профилей почв.
Ключевые слова: почвенный покров малых водосборов, эродированность почв, механическая миграция вещества почв.
Б01: 10.7868/80032180X13100043
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время одной из актуальных задач географо-генетического почвоведения является изучение латеральных миграционных процессов, связывающих между собой почвы различных местоположений и образующих из них динамическую территориальную систему. Среди различных форм миграции продуктов почвообразования механическая миграция (перенос вещества в форме взвесей) по объемам транспортировки и скорости проявления часто занимает ведущее место [6, 12], но специалисты в области генезиса и географии почв уделяют ей меньшее внимание, чем физико-химической или биогенной миграции. Основной массив данных о латеральной механической миграции вещества получен исследователями-эро-зиоведами и используется для решения вопросов, связанных с развитием форм рельефа, овражно-балочной сети, речных русловых процессов [5, 7]. Между тем, оценка устойчивости пространственных почвенных комбинаций, установление свя-
* Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 13-05-00098-а и Президентского гранта поддержки молодых ученых МК-1221.2012.5.
зей между почвами различных ландшафтно-гео-химических позиций, прогноз состояний почвенного покрова в условиях воздействия на него природных и техногенных факторов возможны только при учете и параметризации латеральной миграции твердофазного вещества почв. Особенно актуальной задачей представляется количественная характеристика латерального транспорта суспензий почвенного материала в пределах целостных пространственных геосистем — водосборов или ландшафтно-геохимических арен, где формируется комплекс взаимосвязанных площадей рассеяния, транзита и аккумуляции твердофазных продуктов почвообразования [6].
Целью настоящего исследования было выявление особенностей миграции и аккумуляции твердофазного вещества почв в пределах малой ландшафтно-геохимической арены, а также анализ влияния латерального массопереноса на наиболее информативные свойства почв и строение почвенного покрова исследуемого водосбора. Для оценки объемов и темпов латеральной миграции твердофазных продуктов почвообразова-
ния на выбранной модельной территории использовался метод магнитного трассера.
МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ
Метод магнитного трассера разрабатывается авторами настоящей статьи совместно с партнерами из Иллинойского университета США более десяти лет [2—4, 13—15]. Сущность метода заключается в количественном учете содержания в почвах сферических магнитных частиц (СМЧ), которые выпадают на почвенный покров из атмосферы, куда в свою очередь они поступают при сжигании угля и некоторых других видов топлива [1]. Период наиболее интенсивной эмиссии СМЧ в окружающую среду на территории России, как и в других индустриально развитых странах, составляет 100—150 последних лет, поскольку основным источником СМЧ первоначально были паровые локомотивы. Об этом свидетельствует установленное нами увеличение концентрации и среднего размера частиц в непосредственной близости от железных дорог [8]. На локальном территориальном уровне при поступлении из воздушного бассейна СМЧ рассеиваются по поверхности почвенного покрова достаточно равномерно. В верхних почвенных горизонтах их концентрация находится в пределах от десятков до сотен миллиграмм на килограмм почвенной массы. Под воздействием поверхностного и внут-рипочвенного стока магнитные сферулы перемещаются вместе с другими взвесями в горизонтальном и вертикальном направлении, маркируя пути переноса твердофазных продуктов почвообразования. Количественная оценка результатов перераспределения СМЧ в почвах склонов дает возможность определить интенсивность и скорость латеральной миграции твердофазного почвенного вещества. Метод включает магнитную сепарацию материала почв, контроль внутрипоч-венных запасов СМЧ по изменению магнитной восприимчивости почвенной массы, а также прямое количественное определение содержания сферул в магнитной фракции почв с помощью микроскопа. Для идентификации СМЧ используется диагностический анализ, основанный на выявлении их характерных признаков — оболо-чечное строение, пустотелость, металлический блеск и др., которые позволяют отличать магнитные сферулы от широкого спектра других сильномагнитных минералов уже при увеличении порядка 200—500 [9]. Объемы мигрирующего почвенного материала и время, за которое они переместились, рассчитываются на основе разработанных методик. Подробное описание метода, а также примеры его использования приведены ранее [2, 4, 13]. Детальное исследование целостного водосбора с использованием данного метода осуществляется практически впервые.
Для изучения в качестве ключевой территории был выбран водосбор первого порядка — малая ландшафтно-геохимическая арена, приуроченная к бассейну отвершка балки Часовенков Верх, расположенной в Плавском р-не Тульской обл. Временный водоток на днище балки впадает в р. Локна. Площадь водосбора вместе с элементами балочной сети составляет 96 га, водосбор имеет каплевидную форму, он слабо изгибается и в целом имеет широтное простирание (рис. 1). Склоны водосбора по экспозиции являются южными, восточными, северными и переходными между этими вариантами.
В геоморфологическом отношении малый водосбор разделяется на несколько форм рельефа: 1) приводораздельные выпуклые поверхности крутизной от 0° до 1.5°; 2) пологие слабовыпуклые, полностью распаханные склоны междуречий с нарастанием крутизны от 1.5° в верхней части до 4°—8° — в нижней; 3) склоны овражно-балочной сети, полностью задернованные, крутизной от 5°— 6° до 20°; 4) днище балки с уклоном 0.5°—3°, шириной 10—25 м. Отдельно был выделен участок залежи, расположенный между распаханными пологими склонами и задернованными крутыми склонами овражно-балочной сети; ширина его составляет от 5 до 40 м, крутизна 5°—7°; ранее эта полоса распахивалась, а в данный момент занята естественными луговыми ассоциациями; распашка была здесь приостановлена из-за интенсивного смыва и значительной потери плодородного слоя почвы. Общая площадь залуженной части — 12.7 га или 13.2% от общей площади водосбора. Время начала распашки данной территории исследования относят к началу XVII в. В данный момент на территории водосбора расположено два распахиваемых поля.
В пределах малой ландшафтно-геохимической арены было описано 74 почвенных профиля, а также произведен отбор образцов пахотного и подпахотного горизонтов (0—25 и 25—50 см). Отбор почвенных образцов осуществлялся по кате-нам с шагом 25 м. Всего на территории водосбора было заложено, описано и опробовано 10 почвенных катен, совпадающих с направлением преобладающего поверхностного стока влаги.
В пробах почв определялся запас магнитной фракции и сферических магнитных частиц. Почвы были диагностированы согласно классификации почв 2004 г. [10], в некоторых случаях для полноты информации при описании почв указаны также наименования почв в соответствии с классификацией и диагностикой почв 1977 г. [11].
Преобладающими почвами на территории ландшафтно-геохимической арены являются аг-рочерноземы глинисто-иллювиальные оподзо-ленные. Кроме того, здесь было описано девять типов почв из четырех отделов классификации
37°9'0'' Е 37°9'30'' Е 37°10'0'' Е 37°10'30'' Е
Рис. 1. Объект исследования — малый водосбор отвершка балки. Условные обозначения: 1 — точки отбора проб; 2 — катены; 3 — граница водосбора; землепользование: 4 — пашня, пологие склоны; 5 — залежь, покатые склоны; 6 — луг, крутые склоны балки; 7 — луг, днище балки; 8 — номер катены; количество образцов.
2004 г. [10]: аккумулятивно-гумусовых почв (черноземы глинисто-иллювиальные и агрочернозе-мы глинисто-иллювиальные), текстурно-дифференцированных почв (серые, темно-серые и агро-темно-серые), агроземов (агроземы глинисто-иллювиальные и агроземы темные аккумулятивно-карбонатные) и стратоземов (стратоземы темно-гумусовые, стратоземы темногумусовые на погребенной почве, агростратоземы темногумусовые на погребенной почве). На территорию водосбора была составлена почвенная карта (рис. 2).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Морфологический анализ строения почвенных профилей позволил выявить ряд особенностей их изменения, связанных с латеральной миграцией твердофазных продуктов почвообразования.
Агрочерноземы глинисто-иллювиальные оподзо-ленные (черноземы оподзоленные освоенные по классификации 1977 г.) — наиболее распространенные
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.