научная статья по теме ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТЬ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТЬ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 3, с. 332-342

ФИЗИКА ПОЧВ

УДК 631.436

ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТЬ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ*

© 2004 г. Т. А. Архангельская

Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119899, Москва, Воробьевы горы

Поступила в редакцию 15.11.2002 г.

С помощью метода регулярного режима получены кривые зависимости температуропроводности от влажности для серых лесных почв различной степени оподзоленности, в том числе для серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом, гидроморфной почвы с железисто-гумусовыми кута-нами иллювиирования, а также почвы, подвергшейся уплотняющему воздействию сельскохозяйственной техники. Средняя величина температуропроводности образцов из гор. А1 в воздушно-сухом состоянии составляет 1.93, а при полной водовместимости - 3.67 х 10-7 м2/с. Для гор. А пах эти величины составляют 2.20 и 4.74 х 10-7 м2/с, для гор. АЬ - 2.06 и 3.73 х 10-7 м2/с, для гор. АЕ - 2.43 и 4.20 х 10-7 м2/с, для гор. В - 1.94 и 4.81 х 10-7 м2/с, для гор. ЕВ - 2.64 и 5.15 х 10-7 м2/с, для гор. Bhfg -1.25 и 3.99 х 10-7 м2/с. Трехкратное прохождение трактора Т-150К по влажной почве приводит к уменьшению температуропроводности пахотного горизонта в области малых влажностей с 2.29 до 1.69 х 10-7 м2/с и к ее увеличению в области капиллярного увлажнения с 4.92 до 5.94 х 10-7 м2/с.

ВВЕДЕНИЕ

Серые лесные почвы Владимирского ополья весьма неоднородны по строению почвенного профиля, своим физическим свойствам и режимам функционирования.

Первыми исследователями, обратившими внимание на мелкомасштабную пестроту почвенного покрова Владимирского ополья, были Быстрицкая и Тюрюканов [5, 28]. Эти авторы показали, что комплексность почвенного покрова ополья обусловлена наличием двух самостоятельных, но сопряженных генетических типов почв, а именно ополиц и опольцев. Ополицы приурочены к микропонижениям, а опольцы располагаются преимущественно на возвышенных выровненных участках; по площади доминируют переходные между ними варианты почв. В работах Рубцовой [24, 25] приведено подробное описание почв микропонижений и микроповышений, а также переходных почв. В почвах микропонижений отчетливо выражен интенсивно черный второй гумусовый горизонт; карбонаты отсутствуют не только в почвенном профиле, но и в породе до 58 м глубины. В почвах микроповышений второй гумусовый горизонт отсутствует; с глубины 8085 см появляются карбонатные конкреции. В переходных почвах второй гумусовый горизонт тоже отсутствует, а карбонатные конкреции появляются на больших глубинах, около 120 см.

Позднее Макеев и Дубровина [16] выделили

три основных компонента структуры почвенного

*

Работа выполнена при поддержке РФФИ. Проект < 0204-48864.

покрова: почвы микропонижений - серые лесные со вторым гумусовым горизонтом, не содержащие карбонатов в профиле; почвы микроповышений - серые лесные остаточно-карбонатные; почвы глубоких западин, имеющие яркие признаки оглеения. О трехкомпонентном составе комплексного почвенного покрова Владимирского ополья упоминает и Алифанов [1]. В статье Величко с соавт. [6] описаны два основных типа почв, приуроченных к понижениям и к блокам-повышениям, между которыми выделяются переходные по строению почвы. Шеин с соавт. [31] пишут о шести почвенных разностях, выделенных в плакорных условиях на выровненном участке сельскохозяйственного поля размером 70 х 84 м. Эти почвенные разности различаются в первую очередь наличием либо отсутствием второго гумусового горизонта, залегающего непосредственно под пахотным слоем, степенью оподзоленности и наличием либо отсутствием карбонатов в почвенном профиле.

Многие авторы связывают пестроту почвенного покрова Владимирского ополья с латеральной изменчивостью условий увлажнения серых лесных почв, напочвенным перераспределением влаги и локально-промывным характером водного режима почвенного покрова [2, 4, 10, 24].

Во время работы совместной экспедиции кафедры физики и мелиорации почв и кафедры общего земледелия факультета почвоведения МГУ в 1997-2001 гг. были получены многочисленные данные о пространственном варьировании плотности почвы на различных глубинах [14, 15, 27, 31], содержания органического вещества в поч-

венном профиле [11, 14], проявления оподзолен-ности профиля [4, 10]. Оказалось, что плотность почвы на глубине 35-40 см варьирует от 1.00 до 1.68 г/см3 [31], а содержание углерода в подпахотном слое - от 0.23 до 4.65% [11]. При этом почвы со вторым гумусовым горизонтом достоверно отличаются от остальных почвенных разностей меньшей плотностью и повышенным содержанием органического углерода.

Считается, что плотность почвы является одним из ключевых факторов, влияющих на ее температуропроводность [7, 8]. Известно также, что температуропроводность почвы тем выше, чем легче почва по гранулометрическому составу. Это значит, что облегчение гранулометрического состава при оподзоливании должно сопровождаться увеличением температуропроводности. Кроме того, установлено, что повышение содержания органического вещества в почве приводит к уменьшению температуропроводности последней [26, 32]. Исходя из имеющихся данных о латеральной изменчивости плотности, содержания органического вещества и проявления оподзо-ленности, можно ожидать, что пространственное варьирование температуропроводности почвы в почвенном покрове Владимирского ополья может быть весьма значительным.

Исследуя комплексный почвенный покров полупустыни, Димо обратил внимание на связь генетических особенностей почв с их температурой. Он писал: "...в области полупустыни наблюдаются такая же пестрота и быстрые смены в условиях распределения тепла и нагревания поверхности почвы, какие установлены для самих условий залегания и распределения их типов и видов" [9]. При этом Димо отмечал, что одной из причин различий во влажности глубоких слоев почвы на различных участках может быть паро-диффузионный термоперенос почвенной влаги из более теплых слоев к холодным.

Весьма вероятно, что и функционирование комплексного почвенного покрова Владимирского ополья каким-то образом связано с особенностями пространственной организации взаимного расположения ареалов серых лесных почв с различными физическими и теплофизическими свойствами. Тем не менее теплофизические свойства серых лесных почв Владимирского ополья до сих пор никем не изучались. Данная работа является попыткой отчасти восполнить этот пробел.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ

Образцы серых лесных почв для определения зависимости температуропроводности от влажности отбирали на опытном поле Владимирского НИИСХ примерно в двух км к югу от села Ивановского (Суздальский р-н). На этом поле в 19972001 гг. ежегодно закладывались траншеи, подробное описание которых приведено в литерату-

ре [4, 10, 23, 31]. Почвенные образцы отбирали из траншей, заложенных в 1998, 2000 и 2001 гг. В дальнейшем тексте и таблице эти траншеи обозначены как Т98, Т00 и Т01. Траншеи Т98 и Т01 располагались на плакорном участке, а траншея Т00 была заложена на склоне крупной западины недалеко от пруда, пересыхающего в засушливые годы. На плакорном участке были отобраны образцы серой лесной почвы слабооподзоленной (Т98, отметка 2 м), серой лесной почвы сильно-оподзоленной (Т98, отметка 7 м) и серой лесной почвы со вторым гумусовым горизонтом сильно-оподзоленной (Т98, отметка 10 м, и Т01, отметка 15 м). В гидроморфных условиях на участке, не подвергавшемся сельскохозяйственному освоению из-за высокого уровня грунтовых вод, отобрали образцы серой лесной почвы с признаками оглеения и гумусовыми железисто-глинистыми кутанами иллювиирования (Т00, отметка 12 м). Образец из ненарушенного гор. А1, находящегося в автоморфных условиях, отобрали из разреза, заложенного в нижней части пологого выпуклого склона в нескольких метрах от крутого обрыва над широкой ложбиной. Подробное описание разреза приведено в работе Дмитриева с соавт. [11].

Кроме того, почвенные образцы были отобраны с площадок, где проводились наблюдения над температурным режимом серых лесных почв [2, 3]. В таблице площадки, на которых в 1999 г. изучали суточную динамику температуры почвы, обозначены "Сутки-1" (серая лесная почва со вторым гумусовым горизонтом сильнооподзо-ленная) и "Сутки-2" (серая лесная почва сильно-оподзоленная). Аналогично площадки, где в 1999-2000 гг. проводились наблюдения за сезонными изменениями температуры, обозначены "Сезон-1" (серая лесная почва со вторым гумусовым горизонтом сильнооподзоленная) и "Сезон-2" (серая лесная почва сильнооподзоленная).

Температуропроводность сильно уплотненной серой лесной почвы изучали на образцах с участка, где исследовались изменения физических свойств почвы под воздействием тяжелой сельскохозяйственной техники [19]. Участок под черным паром орошали дождеванием до наименьшей влагоемкости , а затем уплотняли ходовой частью трактора Т-150К без сельскохозяйственных орудий. Монолиты отбирали из пахотного горизонта с глубины 0-10 см из следов трактора после одного и трех последовательных проходов, а также с контрольной площадки.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Почвенные монолиты высотой 10.0 и диаметром 3.8 см вырезали с помощью тонкостенных металлических цилиндров. Цилиндры врезали в почву в вертикальном направлении. Из траншеи

ln(V / Vo)

0 S v v

туропроводность почвы к рассчитывается по формуле:

о

°0 1

о 1 ° о

_|_I_

к =

1

2.4048^2 2

+1 h

а,

1 3 5 7 9

t, мин

Рис. 1. Динамика величины 1п(У/У0) при нагревании материала гор. А1 серой лесной почвы для полностью насыщенного водой образца (1) и для воздушно-сухого образца (2). У0 - показания вольтметра сразу после погружения образца в термостат; V - показания вольтметра в момент времени Г.

Т01 и в целинном разрезе над обрывом дополнительно отобрали горизонтально ориентированные образцы с тех же глубин, что и вертикальные монолиты.

Температуропроводность отобранных монолитов определяли в лаборатории, применяя метод регулярного режима [30]. В середину монолита помещали спай медно-константановой термопары; другой спай оставляли снаружи. При изготовлении термопар длину константановой проволоки подбирали так, чтобы наружный спай оказывался на расстоя

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»