Номер  5
 ISSN  0032-180Х
 Май  1997
 РОССИЙСКАЯ  АКАДЕМИЯ  НАУК
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ
 Главный  редактор
Г.В.  Добровольский
 Журнал  основан  в  январе  1899  г.  На  его  страницах  публикуются  оригинальные  обзоры,
отражаются  различные  аспекты  теоретических  и  экспериментальных  исследований
генезиса,  географии,  физики,  химии,  биологии,  плодородия  почв;  освещаются  результа¬
ты  теоретических  и  экологических  исследований  в  глобальном  и  региональном  аспектах.
 МАИК  “НАУКА”
 “НАУК  А”

Российская  академия  наук
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ
 №  5 	1997 	Май
 Основан  в  январе  1899  г.
Выходит  12  раз  в  год
ISSN:  0032-180Х
 Главный  редактор
Г.В.  Добровольский
 Заместители  главного  редактора
А.Д.  Воронин,  С.В.  Зонн
 Ответственный  секретарь
 А.Н.  Геннадиев
 Редакционная  коллегия:
 Б.Ф.  Апарин,  P.B.  Арнольд  (США),  B.E.X.  Блюм  (Австрия),
И.М.  Гаджиев,  Е.А.  Дмитриев,  B.H.  Ефимов,  В  .Т.  Емцев,
Ф.Р.  Зайдельман,  А.Н.  Каштанов,  В.Н.  Кудеяров,
 В.В.  Медведев  (Украина),  Д.С.  Орлов,  И.  Сабольч  (Венгрия),
Н.И.  Смеян  (Белоруссия),  И.А.  Соколов,
 А.Д.  Фокин,  Ф.Х.  Хазиев,  ЛЛ.  Шишов,  А.П.  Щербаков
 Зав.  редакцией  Е.В.  Достовалова
Адрес  редакции:  109017  Москва,  Ж-17,  Пыжевский  пер.,  7,  тел.  230-80-66
 Москва
Издательство  “Наука”
Международная  академическая
издательская  компания  “Наука”
 ©  Российская  академия  наук
Отделение  общей  биологии  РАН
Общество  почвоведов  при  РАН,  1997

СОДЕРЖАНИЕ
 Номер  5,1997
 ГЕНЕЗИС  И  ГЕОГРАФИЯ  ПОЧВ
 Реконструкция  палеоландшафтных  условий  формирования  раннескифских  почв  Ставрополья
 А.  Л.  Александровский,  А.  А.  Гольева,  В.  С.  Гунова 	533
 Аномалии  в  строении  почв  и  почвенного  покрова  горных  регионов  и  сейсмотектоника
 A. 	И.  Ромашкевич,  Е.  Я.  Ранцман,  Г.  А.  Михеев 	543
 ХИМИЯ  почв
 Корреляционно-регрессионный  анализ  ионного  состава  жидкой  фазы  серой  лесной  почвы
 Г.  К.  Зыкина,  J1.  Б.  Пачепская 	555
 Сравнительная  оценка  почв  по  активности  продуцирования  С02
 Т.  С.  Демкина,  Н.  Д.  Ананьева,  Д.  Б.  Орлинский 	564
 ФИЗИКА  ПОЧВ
 Об  оценке  удельной  поверхности  почв
 С.  М.  Пакшина 	570
 Агрофизические  свойства  бурых  лесных  почв  Хабаровского  края
 B. 	Г.  Онищенко,  В.  В.  Шамов,  В.  А.  Кудряшов 	514
 Диффузия  солей  в  почве
 Л.  О.  Карпачевский,  Э.  И.  Нариманидзе,  С.  X.  Хаммад 	583
 ЭРОЗИЯ  ПОЧВ
 Современная  эрозия  почв  на  сельскохозяйственных  землях  России
 Л.  Ф.  Литвин 	592
 Прогноз  водной  эрозии  -  проект  Министерства  сельского  хозяйства  США  (WEPP)
 Д.  К.  Фланаган,  Дж.  М.  Лафлен 	600
 Разработка  и  применение  современных  методов  прогноза  эрозии  -  опыт  Министерства
сельского  хозяйства  США
 Л.  Дж.  Лэйн,  К.  Г.  Ренард,  Г.  Р.  Фостер,  Дж.  М.  Лафлен 	606
 Гидрофизическая  концепция  эрозии  почв
 Г.  А.  Ларионов,  С.  Ф.  Краснов 	616
 Критические  скорости  и  касательные  напряжения  потоков  талых  вод
для  основных  почв  земледельческих  территорий  России
 М.  С.  Кузнецов,  В.  М.  Гендугов 	625
 Механика  отрыва  частиц  почвы  каплями  дождя  и  склоновыми  потоками
 М.А.Неринг 	629
 Допустимый  смыв  и  самовосстановление  почв
 3.  В.  Пацукевич,  А.  Н.  Геннадиев,  М.  И.  Герасимова 	634

Сопоставление  фактического  смыва  сильными  ливнями  со  значениями,
рассчитанными  по  модели  WEPP
 Е.  Е.  Альберте,  Ф.  Гидей 	642
 ИСТОРИЯ  НАУКИ
 Почвенно-геологические  исследования  в  Брянском  опытном  лесничестве
 (к  90-летию  образования)
 JI.  А.  Соколов,  М.  В.  Стефуршиин
 647
 РЕЦЕНЗИИ
 Новая  монография  о  генезисе  почв  и  почвенного  покрова  Северо-Запада  России
 С.  В.  Зоны
 653
 Изучение  почвенных  процессов.
 Рецензия  на  учебное  пособие:  И.С.  Кауричев,  И.М.  Яшин,  В.А.  Черников.
 “Теория  и  практика  лизиметрических  исследований”.  М.:  Изд-во  МСХА,  1996.  144  с.
 JI.  О.  Карпаневский
 655

Contents
 Number  5,1997
 Simultaneous  English  language  translation  of  the  journal  is  available  fromMAMK  Hayica/Interperiodica  Publishing  (Russia).
Eurasian  Soil  Science  ISSN  1064-2293.
 GENESIS  AND  GEOGRAPHY  OF  SOILS
 Reconstruction  of  Paleolandscape  Conditions  of  the  Early  Scythian  Soils
in  Stavropol’  Region
 A.  L.  Aleksandrovskii,  A.  A.  Goleva,  and  V.  S.  Gunova 	533
 The  Anomalies  in  Soil  Properties  and  Soil  Mantle  Composition
in  Mountainous  Regions  and  Seismotectonics
 A.  /.  Romashkevich,  E.  Ya.  Rantsman,  and  G.  A.  Mikheev 	543
 SOIL  CHEMISTRY
 Correlation-Regression  Analysis  of  Ion  Composition  in  the  Liquid  Phase  of  Gray  Forest  Soil
 G.  K.  Zykina  and  L.  B.  Pachepskaya
 555
 A  Comparative  Assessment  of  Soils  in  Accordance  with  Their  Production  of  C02
 T.  S.  Demkina,  N.  D.  Anan'eva,  andD.  B.  Orlinskii
 564
 SOIL  PHYSICS
 Estimation  of  the  Specific  Surface  of  Soil
 S.  M.  Pakshina
 570
 Agrophysical  Properties  of  the  Brown  Forest  Soils  of  Khabarovsk  Krai
 V.  G.  Onishchenko,  V.  V.  Shamov,  V.  A.  Kudryashov
 574
 Diffusion  of  Salts  in  Soil
 L.  0.  Karpachevskii,  E.  1.  Narimanidze,  and  S.  H.  Hammad
 583
 SOIL  EROSION
 Soil  Erosion  on  Agricultural  Lands  in  Russia
 L.  F.  Litvin
 592
 The  USDA  Water  Erosion  Prediction  Project  (WEPP)
 D.  С.  Flanagan  and  J.  M.  Laflen
 600
 Development  and  Application  of  Modern  Soil  Erosion  Prediction  Technology:  The  USDA  Experience
 L.  J.  Lane,  K.  G.  Renard,  G.  R.  Foster,  and  J.  M.  Laflen
 606
 Hydrophysical  Concept  of  Soil  Erosion
 G.  A.  Larionov  and  S.  F.  Krasnov
 616
 Critical  Velocities  and  Tangential  Stresses  of  Snowmelt  Streams  for  Main  Soil  Types
 M.  S.  Kuznetsov  and  V.  M.  Gendugov
 625
 The  Mechanics  of  Soil  Detachment  by  Raindrops  and  Runoff
 M.  A.  Nearing
 629
 Soil  Loss  Tolerance  and  Self-Rehabilitation  of  Soils
 Z.  V.  Patsukevich,  A.  N.  Gennadiev,  and  M.  1.  Gerasimova
 634

Comparison  of  WEPP  Model  Predictions  to  Measured  Erosion  Losses  for  Large  Events
E.  E.  Alberts  and  F.  Ghidey
 642
 HISTORY  OF  SOIL  SCIENCE
 Soil  and  Geological  Research  in  Bryansk  Experimental  Forestry
L.  A.  Sokolov  and  М.  V.  Stefurishin
 647
 BOOK  REVIEWS
 A  New  Monograph  on  Pedogenesis  and  Evolution  of  the  Soil  Cover  in  Northwest  Regions  of  Russia
 S.  V.  Zonn
 653
 Study  of  Soil  Processes.
 Review  of  the  Handbook  Teoriya  i  praktika  lizimetricheskikh  issledovanii
 (Theory  and  Practice  of  Lysimetric  Research).  I.S.  Kaurichev,  I.M.  Yashin,  and  V.A.  Chernikov.
 Moscow:  Moskovskaya  Sel’skokhozyaistvennaya  Akademiya,  1996
 L.  0.  Karpachevskii
 655

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  533-542
 		ГЕНЕЗИС
 И  ГЕОГРАФИЯ  ПОЧВ
 УДК  631.48
 РЕКОНСТРУКЦИЯ  ПАЛЕОЛАНДШАФТНЫХ  УСЛОВИЙ
ФОРМИРОВАНИЯ  РАННЕСКИФСКИХ  ПОЧВ  СТАВРОПОЛЬЯ*
 ©  1997  г.  A.  JI.  Александровский(|),  А.  А.  Гольева(1),  В.  С.  Гунова(2)
 ,1>Институт  географии  РАН
<2>Географический  факультет  МГУ  им.  М.В.  Ломоносова
Поступила  в  редакцию  09.01.96  г.
 Сравнительный  анализ  гумусового,  карбонатного  и  палеофитологического  профилей  подкурганной
и  фоновой  темно-каштановых  почв  показал,  что  почвенный  покров  территории  уже  более  2000  лет
назад  испытывал  антропогенный  пресс  в  виде  интенсивного  выпаса.  Различия  в  содержании  карбо¬
натов  и  формах  карбонатных  конкреций  указывают  на  более  аридный  климат  времени  образования
погребенной  почвы  по  сравнению  с  современным.  При  этом  тип  почвообразовательного  процесса
и  функционирование  степного  ландшафта  существенно  не  изменялись.
 ВВЕДЕНИЕ
 Археологические  памятники,  в  том  числе  кур¬
ганы,  содержат  большую  информацию  не  только
по  истории  общества,  но  и  природы  и,  в  частнос¬
ти,  по  истории  почв  [7].
 Курган  12,  как  и  другие  курганы  Новозаведен-
ского  могильника,  был  создан  в  раннескифское
время  и  по  данным  археологических  раскопок  да¬
тируется  концом  VII-началом  VI  вв.  до  н.э.  (рас¬
копки  В.Г.  Петренко  1994  г.;  Институт  археологии
РАН).  Это  время,  относящееся  к  рубежу  между
суббореальным  и  субатлантическим  периодами
голоцена,  по  данным  палеопочвенных  исследова¬
ний  характеризовалось  существенной  перестрой¬
кой  ландшафтов  Северного  Кавказа  на  границе
между  лесом  и  степью  [1].  Значительно  слабее
ландшафтные  изменения  отразились  в  почвах  соб¬
ственно  степной  зоны  региона  [4].  По  данным  па¬
леоботанических  исследований  на  Северном  Кав¬
казе  выделяются  поздний  голоцен,  характеризу¬
ющийся  влажным  климатом,  и  средний  голоцен
(2500-7000  лет  назад)  как  целиком  засушливый  и
жаркий  [3].  Имеются  археологические  сведения,
позволяющие  предполагать  значительные  коле¬
бания  климатических  и  ландшафтных  условий
региона  3500-2500  лет  назад  [10].  Однако  история
почв  и  палеосреды  раннескифского  времени,  и
голоцена  в  целом  для  территории  Кавказа  изуче¬
на  пока  слабо.  Не  ясна  и  роль  антропогенного
фактора  в  этих  изменениях.  Поэтому  комплекс¬
ные  исследования  кургана  12,  имеющие  целью
реконструкцию  палеоландшафтных  условий  это¬
го  важного  в  палеогеографическом  отношении
времени,  представляют  большой  интерес.
 ♦Работа  выполнена  при  поддержке  РФФИ.  Программа
“Почва  как  инерционный  ярус  и  блок  памяти  биосферы
суши”.
 Для  реконструкции  условий  природной  среды
и  установления  ее  взаимодействий  с  социально-
экономической  деятельностью  человека  приме¬
няются  различные  полевые  и  лабораторные  есте¬
ственнонаучные  методы.  Нами  для  выяснения
этих  вопросов  исследования  велись  в  следующих
основных  направлениях:  1)  изучение  почв  и  поч¬
венного  покрова  с  целью  реконструкции  палеосре¬
ды.  Проводится  путем  сопоставления  почв,  погре¬
бенных  под  курганом,  с  фоновыми  и  включает  изу¬
чение  морфологических,  физико-химических  и
других  почвенных  показателей;  изучались  также
почвенные  признаки,  содержащиеся  в  заполнении
курганных  рвов,  с  целью  реконструкции  эволюции
почвенного  покрова  после  создания  кургана.  Поч¬
венные  анализы  проводились  по  общепринятым
методикам  [2];  2)  радиоуглеродное  датирование;
3)  палеоботаническое  исследование  почв  с  целью
реконструкции  палеосреды:  палинологический  и
фитолитный  методы.  Следует  отметить,  что  по¬
следние  из  перечисленных  не  являются  специфи¬
ческими  почвенными  методами.  Вместе  с  тем  име¬
ются  все  основания  наравне  с  другими  выделять
пыльцевой  и  фитолитный  частные  почвенные  про¬
фили.  Их  формирование  проходит  по  всем  законам
педогенеза:  процессы  миграции,  выветривания,
турбации  приводят  к  избирательному  разрушению,
переносу,  смешиванию,  но  отчасти  и  стратифика¬
ции  палеоботанического  материала.  Поэтому  ин¬
терпретацию  данных  здесь  следует  вести,  во  мно¬
гом  основываясь  на  представлениях  почвоведения.
 ЛАНДШАФТЫ  ТЕРРИТОРИИ
 Район  исследований  (рис.  1)  относится  к  переход¬
ной  полосе  от  восточного  пологого  склона  Став¬
ропольской  возвышенности  к  Терско-Кумской
 533

534
 АЛЕКСАНДРОВСКИЙ  и  др.
 Рис.  1.  Местоположение  исследованной  курганной
группы:
 1  -  Ставропольская  возвышенность;  2  -  курганы.
 низменности  и  представляет  собой  платообраз¬
ную  сниженную  лёссовую  поверхность,  распола¬
гающуюся  по  обоим  берегам  р.  Кумы.  Почвы
темно-каштановые  тяжелосуглинистые.
 Курганная  группа  раннескифского  времени,  в
составе  которой  находится  курган  12,  располага¬
ется  в  краевой  части  водораздельной  поверхнос¬
ти  в  левобережье  р.  Кумы.  От  курганов  начина¬
ется  пологий  склон  долины  к  реке.  Мезорельеф
слабоволнистый,  отмечаются  неглубокие  широ¬
кие  ложбины,  протягивающиеся  вниз  по  склону
водораздела  с  северо-запада  на  юго-восток  и  раз¬
деляющие  их  невысокие  увалы,  расстояние  меж¬
ду  гребнями  которых  2-5  км.  По  гребням  увалов
протягиваются  цепочки  курганов,  иногда  образу¬
ющих  скопления.  На  одном  из  таких  увалов  рас¬
полагается  Новозаведенский  курганный  могиль¬
ник,  еще  недавно  состоявший  из  28  насыпей  вы¬
сотой  до  5  м.
 Растительность  на  водоразделах  и  их  склонах
исходно  была  представлена  дерновинно-злако-
выми  степями,  основной  фон  которых  образовы¬
вали  злаки:  ковыль,  типчак,  тонконог.  В  настоя¬
щее  время  преобладают  пашни  и  вместе  с  куль¬
турной  распространена  сорная  растительность.
 ДАННЫЕ  РАДИОУГЛЕРОДНОГО
ДАТИРОВАНИЯ
 Время  погребения  почв  под  курганом  опреде¬
лено  археологически  достаточно  точно:  конец
VII-начало  VI  вв.  до  н.э.  Вместе  с  тем  в  последнее
время  по  данным  радиоуглеродного  датирования
возраст  многих  археологических  культур  был  су¬
щественно  уточнен.  В  большей  степени  это  каса¬
ется  культур  бронзового  и  каменного  веков.  Од¬
нако,  по  нашему  мнению,  и  для  раннескифского
 времени  радиоуглеродный  контроль  возраста  мо¬
жет  иметь  определенное  значение.  Это  необходи¬
мо  для  корреляции  данных,  так  как  шкалы  ланд¬
шафтно-климатических  изменений  строятся  в  ос¬
новном  на  радиоуглеродной  основе.
 Для  всех  полученных  радиоуглеродных  дат
проведена  калибровка  возраста.  Это  связано  с
тем,  что  для  определения  точного  (календарного)
возраста  необходимо  учитывать  изменения  кон¬
центрации  14С  в  атмосфере,  которые  проходили  в
течение  голоцена  [12].  Калиброванные  даты  пока¬
зывают  календарный  возраст  объектов,  позволя¬
ют  еще  более  уточнить  хронологические  корреля¬
ции  и  применяются  все  шире  [13,  14].  В  настоящее
время  в  основном  по  данным  дендрохронологии  по¬
строено  несколько  калибровочных  кривых:  Кляй¬
на,  Вашингтонского  университета,  Гронингенская
и  другие.  Компьютерная  программа  Вашингтон¬
ского  университета  позволяет  получать  не  только
вероятностные  интервалы  возраста,  но  и  средние
его  значения  в  годах  новой  эры  (до  новой  эры)
или  в  годах  назад  от  нашего  времени  (отсчет  бе¬
рется  от  1950  г.).  В  области  резких  колебаний
кривых  данная  программа  дает  несколько  значе¬
ний  возраста.
 Радиоуглеродные  датировки  кургана  12  и  их
калибровка  проведены  в  лабораториях  Институ¬
та  радиохимии  окружающей  среды  Киева,  Геоло¬
гического  института  и  Института  географии
РАН  Москвы.
 Датирование  проводилось  по  образцам  дере¬
вянных  конструкций  из  погребального  сооруже¬
ния  и  костей.  Две  датировки  были  выполнены  по
микрообразцам.  До  настоящего  времени  микро¬
образцы  0.5-1  г  древесины,  других  материалов  не
поддавались  обычному  датированию,  а  могли
быть  датированы  только  на  установках  на  базе
ускорителей.  В  странах  СНГ  такие  установки  от¬
сутствуют.  Недавно  в  Киеве  создана  установка,
основанная  на  обычном  методе  датирования,  но  в
ней  значительно  уменьшены  размеры  реактора
по  спеканию  и  другие  емкости,  что  позволило
резко  сократить  потери  14С,  происходящие  в  про¬
цессе  анализа,  и  датировать  микрообразцы.
 1. 	КИ-5435.  С.  Новозаведенное,  курган  12.  Дре¬
весина  (плахи  из  могильной  ямы):  2670  ±  80  лет
назад.  По  данным  калибровки  по  таблицам  Кляй¬
на  с  соавт.  [12],  возраст  составил  835  лет  до  н.э.  Ка¬
либровка  по  компьютерной  программе  Вашингтон¬
ского  университета  по  двум  кривым:  а)  828  лет
до  н.э.  (2777  лет  назад),  б)  823  лет  до  н.э.  (2772  лет
назад).  Средний  калиброванный  возраст  состав¬
ляет  825  лет  до  н.э.  (2774  лет  назад).
 2. 	КИ-5436.  Там  же,  древесина  из  столбовой
ямки  на  дне  могилы:  2590  ±  85  лет  назад.  По  данным
калибровки  по  таблицам  Кляйна:  717  лет  до  н.э.
По  Вашингтонской  программе:  а)  795  лет  до  н.э.
(2744  лет  назад),  б)  799  лет  до  н.э.  (2748  лет  назад).
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

РЕКОНСТРУКЦИЯ  ПАЛЕОЛАНДШАФТНЫХ  УСЛОВИЙ
 535
 Средний  калиброванный  возраст:  797  лет  до  н.э.
(2746  лет  назад).
 3.  ГИН-8298.  С.  Новозаведенное,  курган  12.  Ко¬
сти  из  погребения:  2590  ±140  лет  назад.  По  дан¬
ным  калибровки  по  таблицам  Кляйна:  717  лет
до  н.э.  По  Вашингтонской  программе:  а)  795  лет
до  н.э.  (2744  лет  назад),  б)  799  лет  до  н.э.  (2748  лет
назад).  Средний  калиброванный  возраст:  797  лет
до  н.э.  (2746  лет  назад).
 Между  радиуглеродными  датировками  (нека¬
либрованными),  хотя  они  и  близки  к  археологи¬
ческой,  имеется  разница  в  80  лет,  что  много  для
образцов  из  одного  погребения.  Калиброванный
(календарный)  возраст  оказался  на  200  лет  древ¬
нее  принятой  археологической  датировки.  Для
уточнения  возраста  из  даты  по  |4С  можно  вы¬
честь  средний  возраст  древесных  колец  дерева,
который  уже  имелся  ко  времени  сооружения  по¬
гребальной  конструкции.  Но  это  сделает  дати¬
ровку  моложе  лишь  на  50  лет.  Пока  данных  для
утверждения  о  более  древнем  (на  150  лет)  возрас¬
те  данных  курганов  и  раннескифской  культуры
на  Северном  Кавказе  недостаточно,  однако  сле¬
дует  отметить,  что  в  результате  калибровки  раз¬
ница  в  возрасте  между  датами  из  погребального
комплекса  кургана  12  значительно  уменьшилась
(<30  лет:  2774,  2746  и  2746  лет  назад  по  сравне¬
нию  с  разницей  80  лет  для  обычных  дат).  Это  мо¬
жет  свидетельствовать  о  реальности  калиброван¬
ных  дат.
 РЕЗУЛЬТАТЫ  ПОЛЕВОГО
ИЗУЧЕНИЯ  ПОЧВ
 Исследуемый  участок,  в  том  числе  и  курган  12,
располагаются  на  границе  между  районом  рас¬
пространения  предкавказских  мицелярно-карбо-
натных  черноземов,  приуроченных  к  Ставрополь¬
ской  возвышенности,  и  сменяющим  его  к  востоку
районом  распространения  темно-каштановых  и  ка¬
штановых  солонцеватых  почв  и  принадлежит  к
последнему.
 Современный  почвенный  покров  участка  отно¬
сительно  однородный.  Это  обусловлено  однородно¬
стью  почвообразующих  пород  -  лёссов,  а  также  не¬
большими  колебаниями  высот  на  поверхности  во¬
дораздела,  к  которому  приурочена  курганная
группа.  Исходно,  до  начала  распашки  и  агрогенной
эрозии,  почвенный  покров  был  еще  более  одно¬
родным,  что  делает  результаты  сопоставления
погребенных  и  фоновых  почв  и  реконструкции
по  ним  палеосреды  весьма  надежными.
 Курганы  обычно  располагаются  на  повыше¬
ниях  микро-мезорельефа  и  перекрывают  почвы
этих  повышений.  Фоновые  почвы  с  целью  сопос¬
тавления  их  с  погребенными  также  изучались  на
повышениях  или  верхних  частях  склонов.
 Приведем  описание  почвы,  погребенной  под
курганом,  и  фоновой  (современной)  и  сопоставим
их  морфологические  показатели.
 Фоновая  почва  -  темно-каштановая.  В  разрезе
Нз-1ф,  расположенном  на  пашне  в  40  м  от  курга¬
на  12,  ее  профиль  имеет  следующее  строение:
 Alp  (пахотный  горизонт)  0-30  см.  Темно-серо¬
бурый  тяжелый  суглинок,  рыхлый,  непрочной
комковатой  структуры.  Переход  резкий,  но  не
контрастный,  по  цвету.
 А1са  30-50  см.  Темно-серо-бурый  к  серо-буро¬
му  тяжелый  суглинок,  постепенно  светлеет  кни¬
зу,  рыхлый,  комковатый  с  зернистостью;  редко
встречается  карбонатный  мицелий.  Вскипание  от
НС1  с  глубины  35  см.  Переход  постепенный.
 АВса  50-65  см.  Серо-бурый  тяжелый  сугли¬
нок,  непрочнокомковатый,  червеходы  и  отдель¬
ные  кротовины  серо-бурого  и  темно-серо-бурого
цвета.  Переход  постепенный.
 ВАса  65-80  см.  Серовато-бурый  тяжелый  сугли¬
нок,  слабоуплотненный,  кротовины.  Переход  по¬
степенный.
 Вса  80-110  см.  Палево-светло-бурый  лёссовый
тяжелый  суглинок,  рыхлый,  бесструктурный,  с
разнообразными  выделениями  карбонатов:  бело¬
глазка  1-1.5  см,  карбонатная  пропитка,  неболь¬
шие  белые  конкреции  в  ходах  червей.  Кротовины
темно-серо-бурого  цвета.
 Погребенная  почва.  Поверхность  почвы,  по¬
гребенной  под  состоящей  из  палевого  лёсса  насы¬
пью  кургана  мощностью  3  м,  видна  хорошо  -  по
резкому  контрасту  между  темным  гумусовым  го¬
ризонтом  погребенной  почвы  и  насыпным  лёссо¬
вым  суглинком  (переход  резкий,  не  более  2-3  мм).
 Приведем  описание  профиля  погребенной
почвы  (глубины  даны  от  погребенной  поверхнос¬
ти);  разрез  Нз-Зп:
 э|с
 Alcab  0-27  см.  Темно-серо-бурый  к  серо-буро¬
му  суглинок  комковатый  с  зернистостью.  В  слое
0-5  см  бесструктурный,  уплотненный.  Заметно
проникновение  вторичных  карбонатов  из  насыпи
в  верхнюю  часть  горизонта.  Имеются  диагенети-
ческие  кротовины,  червеходы  и  копролиты  чер¬
вей.  Переход  постепенный.
 АВсаЬ  27-45  см.  Серо-бурый,  в  нижней  части
серовато-бурый,  суглинок  с  признаками  комкова¬
тости  и  зернистости;  имеются  копролиты  червей.
Первичное  вскипание  с  глубины  около  25-30  см.
Переход  постепенный.
 ВАсаЬ  45-65(70)  см.  Серовато-бурый  сугли¬
нок,  карбонатный,  слабооструктуренный  комко¬
ватый,  имеются  копролиты  червей.  Переход  по¬
степенный.
 ВсаЬ  65(70)-100  см.  Палевый  лёссовый  тяже¬
лый  суглинок,  бесструктурный;  много  конкреций
СаС03,  преимущественно  мелких  (3-5  мм),  и  от¬
дельных  переходных  от  белоглазки  к  журавчикам.
 * 	b  -  индекс  горизонтов  погребенных  почв.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

536
 АЛЕКСАНДРОВСКИЙ  и  др.
 Рис,  2.  Схематическое  строение  кургана  и  исследованных  почвенных  профилей:  1  -  гумусовые  горизонты  почв  и
заполнение  рва;  2  -  слитой  горизонт;  3  -  насыпь  кургана;  4  -  кротовины.
 Сопоставление  морфологических  показате¬
лей  погребенной  и  фоновой  почв  свидетельствует
о  слабом  их  различии  как  по  мощности  гумусово¬
го  профиля,  так  и  по  уровню  залегания  карбона¬
тов  (рис.  2).  Гумусовый  профиль  погребенной
почвы  короче,  чем  фоновой,  на  10-15  см.  Не¬
сколько  более  светлая  окраска  пахотного  гори¬
зонта  по  сравнению  с  верхним  горизонтом  погре¬
бенной  почвы  объясняется  выпаханностью  перво¬
го.  Распашка  здесь  ведется  давно:  на  карте  1925  г.
территория  показана  сплошь  распаханной.
 Бесструктурность  верхних  5  см  гумусового  го¬
ризонта  погребенной  почвы,  а  также  повышен¬
ная  по  сравнению  с  нижележащими  горизонтами
плотность  могут  быть  как  результатом  диагенеза
погребенной  почвы,  так  и  показателем  антропо¬
генного  воздействия  на  поверхность  почвы  непо¬
средственно  перед  погребением.  Скорее  всего,
это  могло  быть  связано  с  влиянием  выпаса,  так
как  курган  принадлежит  раннескифской  культу¬
ре  скотоводов-кочевников.
 Карбонатный  профиль  погребенной  почвы  от¬
личается  от  аналогичного  профиля  фоновой  поч¬
вы  почти  полным  отсутствием  белоглазки,  что,
как  и  вмытые  карбонаты  в  верхнем  ее  горизонте,
является  признаком  диагенеза.  Но  повышенное
содержание  плотных  мелких  конкреций  и  более
высокий  уровень  карбонатности  во  всем  профиле
погребенной  почвы  свидетельствуют  о  более  су¬
хом  климате  раннескифского  времени.
 Таким  образом,  курган  был  насыпан  на  степ¬
ном  черноземе,  сходном  с  современными,  причем
перед  погребением  почва,  возможно,  использова¬
лась  под  выпас.  Данные,  полученные  ранее  на  Се¬
верном  Кавказе  нами  и  другими  исследователя¬
ми,  показали,  что  почвы  под  курганами  бронзово¬
го  века  значительно  отличаются  от  современных
[4,  9].  Следовательно,  основные  изменения  чер¬
ноземных  и  каштановых  почв  региона,  в  частнос¬
ти,  увеличение  мощности  их  гумусового  профиля,
к  VII-VI  вв.  до  н.э.  уже  произошли.  Менее  продол¬
жительные  события,  например,  увеличение  сухо¬
сти  климата  в  начале  I  тысячелетия  до  н.э.,  могли
проявиться  в  состоянии  более  мобильных  карбо¬
натного  и  солевого  профилей.
 Почва  на  делювиальном  заполнении  курганно¬
го  рва  -  намытый  выщелоченный  чернозем  -  от¬
личается  большой  мощностью  и  гумусированнос-
тью.  У  подножия  кургана  выделяется  мощный
намытый  горизонт,  в  котором  в  результате  до¬
полнительного  притока  влаги  со  склона  кургана
появилась  слитость.  Она  выражается  в  уплотне¬
нии  почвенной  массы  и  формировании  острореб¬
ристой  блочной  (ореховатой)  структуры.
 РЕЗУЛЬТАТЫ  ХИМИЧЕСКИХ
АНАЛИЗОВ  ПОЧВ
 Полученные  данные  анализов  (табл.  1)  пока¬
зывают  существенные  отличия  погребенной  поч¬
вы  от  современных  (фоновых),  которые  связаны
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

РЕКОНСТРУКЦИЯ  ПАЛЕОЛАНДШАФТНЫХ  УСЛОВИЙ 	537
 Таблица  1.  Химические  показатели  почв  и  отложений  в  районе  кургана  12
 Разрез.  Почва
 Горизонт,  глубина,  см
 pH
 С02  карбонатов,  %
 Гумус,  %
 Сгк/Сфк
 Азот,  %
 C/N
 Н20
 КС1
 Нз-1ф.
 Alp
 0-30
 8.6
 7.5
 1.08
 3.15
 1.4
 0.246
 7.4
 Фоновая
 Alca
 30-50
 Не  опр.
 2.61
 2.21
 Не  опр.
 0.174
 7.4
 АВса
 50-65
 8.8
 7.7
 4.09
 1.52
 1.1
 Не  опр.
 ВАса
 65-80
 Не  опр.
 5.16
 1.14
 Не  опр.
 Вса
 80-110
 9.0
 7.8
 5.87
 Не  опр
 Нз-Зп.
 Насыпь
 -30-0
 Не  опр.
 4.63
 Не  опр
 Погребенная
 Alcab
 0-27
 9.1  I
 8.0
 2.62
 1.03
 0.8
 0.096
 6.2
 АВсаЬ
 27-45
 Не  опр.
 3.48
 0.98
 0.096
 5.9
 ВАсаЬ
 45-65
 »
 4.85
 0.76
 0.9
 Не  опр.
 ВсаЬ
 65-100
 8.9
 7.9
 5.25
 Не  опр
 Нз.  Ров
 АГ
 60
 Не  опр.
 1.28
 3.02
 Не  опр.
 АВ'
 140-150
 »
 2.66
 1.36
 »
 ВА
 250-270
 »
 4.78
 Не  опр.
 »
 как  с  трансформацией  (диагенезом)  погребенной
почвы,  так  и  с  отличиями  условий  ее  образования.
 Карбонаты  в  профиле  погребенной  почвы  за¬
легают  на  5-10  см  выше.  Частично  это  связано  с
вмыванием  карбонатов  в  верхний  ее  горизонт  из
насыпи,  но  в  большей  степени  -  с  исходно  боль¬
шей  карбонатностью  ее  профиля,  обусловленной
более  сухим  климатом  того  времени.  Обе  почвы
имеют  сильнощелочную  реакцию  почвенного  рас¬
твора,  даже  в  верхнем  горизонте  фоновой  почвы,
частично  отмытом  от  карбонатов.  Различия  в  со¬
держании  гумуса  связаны  как  с  диагенезом  погре¬
бенной  почвы,  так  и  с  меньшей  ее  исходной  гумус-
ностью  (восстановленное  содержание  гумуса  в
гор.  Alcab  составляет  2.6%,  АВсаЬ  -  2.4%,  расчет
по  [7]).  Видимо,  в  результате  кратковременного
выпаса,  содержание  гумуса  понижено  только  в
верхнем  ее  горизонте  (первоначально  оно  было
около  3%).  В  фоновой  почве,  испытавшей  распаш¬
ку  и  длительный  выпас,  потеря  гумуса  больше  и  ох¬
ватывает  большую  толщу  (исходно  в  гор.  Alp  бы¬
ло  около  4%  гумуса,  в  гор.  А1са  -  2.5-3%).
 Погребенная  почва  имеет  более  узкое  отно¬
шение  Сгк/Сфк,  что  соответствует  ее  отнесению
к  подтипу  темно-каштановых.  Различия  в  отно¬
шении  C/N  связаны  в  основном  с  диагенезом  по¬
гребенной  почвы.
 ПАЛЕОБОТАНИЧЕСКОЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ  ПОЧВ
 Спорово-пыльцевой  и  фитолитный*  анализы
позволили  реконструировать  историю  основных
 Фитолиты  -  опаловые  тельца,  образующиеся  в  клетках
растений,  имеют  характерные  формы,  накапливаются  в  поч¬
ве  и  отложениях  и  служат  для  палеореконструкций  [5,  8].
 факторов  почвообразования  (климата,  биоты,
антропогенного)  для  периода,  предшествующего
погребению  почвы  под  курганом,  и  для  современ¬
ности  (табл.  2).  Эти  методы  взаимно  дополняют
друг  друга.  Поэтому  рассмотрение  полученных
палеоботанических  спектров  проводилось  не  от¬
дельно  по  фитолитному  и  палинологическому
профилям,  а  совместно  для  каждого  горизонта
или  слоя.
 Фоновая  почва  (разр.  Нз-1ф).  Проанализиро¬
вано  два  образца:  из  пахотного  (Alp  0-30  см)  и  ни¬
жележащего  (А1  30-50  см)  гумусового  горизон¬
тов  современного  чернозема.
 Концентрация  пыльцы  и  спор  во  всех  препара¬
тах  довольно  низкая.  Сохранность  пыльцы  в  основ¬
ном  плохая,  много  разорванных,  деформированных
зерен.  Фитолитные  спектры  более  полные.
 Для  спорово-пыльцевых  спектров  пахотного  и
подпахотного  горизонтов  фоновой  почвы  (рис.  3)
характерно  преобладание  в  общем  составе  пыль¬
цы  травянистых  растений  (59-67%).  Представлена
она  видами  из  сем.  Asteraceae  (астровые,  сложно¬
цветные),  в  том  числе  p.  Artemisia  (полыни),  сем.
Cichoriaceae  (цикориевые),  Chenopodiaceae  (ма¬
ревые),  Роасеае  (злаки),  Polygonaceae  (гречиш¬
ные),  Brassicaceae  (капустные),  Fabaceae  (бобо¬
вые),  Malvaceae  (мальвовые)  и  другими,  совмест¬
ное  нахождение  которых  указывает  на  их
антропогенное  происхождение.  Большинство  ви¬
дов  перечисленных  семейств  и  родов  поселяются
на  нарушенных  местообитаниях,  возникающих  в
результате  хозяйственной  деятельности  челове¬
ка.  На  долю  пыльцы  древесных  пород  приходится
27-32%  от  общего  состава.  Она  включает  пыльцу
березы  (Betula)  и  сосны  (Pinus),  пород,  отличаю¬
щихся  не  только  большой  продуцирующей  способ¬
ностью,  но  и  наибольшей  летучестью  пыльцевых
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

538 	. 	АЛЕКСАНДРОВСКИЙ 	и 	др.
 Таблица  2.  Основные  результаты  палеоботанического  анализа  почв
 Горизонт,
глубина,  см
 Фитолиты
 Пыльца
 Реконструк¬
 общее  кол-во
 из  них
корней
 растительность  по
фитолитам
 общее
 кол-во
 сохранность
 характеристика
 растительности
 ция  ланд¬
шафта
 Фоновая  почвы  СНз-1ф)
 Alnax
 +
 +++
 Редкая,  угнетен¬
 +
 Плохая,  дефор¬
 Полевые  сорня¬
 Пашня
 0-30
 Состав  беден
 ная,  злаки,  разно¬
 мированная,
 ки
 травье
 рваная
 Alca
 ++
 +
 Угнетенная,  злако-
 +
 То  же
 Сорные  и  луго¬
 Выпас  по
 30-50
 во-разнотравная  с
 вые  травы
 степи,  ранее,
 ковылем  и  участи¬
ем  лесных  видов
 возможно,
 лес
 Погребенная  почва  (Нз-Зп)
 0-2
 +
 +++
 Редкая,  сильноуг¬
 +
 Плохая,  дефо¬
 Сорные  и  луго¬
 Интенсив¬
 А1
 Мелкие,  со¬
 нетенная  луговая
 рмированная,
 вые  травы
 ный  выпас
 став  беден
 рваная
 2-4
 +
 ++
 Угнетенная  луго¬
 +
 Плохая,  много
 То  же
 Выпас
 А1
 Состав  беден
 вая
 рваной
 5-10
 +++
 +
 Богатое  лугово¬
 ++
 Хорошая
 Злаково-разно¬
 Степь
 А1
 степное  разно¬
 травный  луг  с
 травье  с  ковылем
 участием  ксеро¬
фитов
 Ров  (Нз)
 60
 +
 Мелкие
 +
 Разнотравно-зла¬
 ковая
 ++
 Хорошая
 Однообразно  по
всему  профилю,
 Быстрое,  ин¬
тенсивное
 140-150
 +
 Мелкие
 +
 То  же
 ++
 Хорошая
 сходно  с  проф.
Зп,  но  беднее
 отложение
 делювия
 250-270
 ++
 +
 Злаково-разно-
 ++
 Хорошая
 Меньше  руде-
 Степь,  ранее
 Мелкие
 травная  с  ковылем
 ральной  и  мусор¬
 возможен
 и  участием  лесных
видов
 ной  раститель¬
ности
 лес
 Примечание.  Крестами  показана  полуколичественная  оценка  образца:  +  мало,  ++  средне,  +++  много.
 зерен.  Учитывая  значительную  сельскохозяйст¬
венную  освоенность  почв  Ставрополья  и  широкое
распространение  здесь  пахотных  угодий,  пыльцу
древесных  пород  следует  считать  заносной.  Как
известно,  в  степных  районах  доля  заносной  дре¬
весной  пыльцы  в  общем  составе  палиноспектров
возрастает  по  мере  угнетения  естественного  травя¬
нистого  покрова  вследствие  его  стравливания  и  вы¬
таптывания  скотом,  интенсивной  распашки  земель.
В  целом  структура  описанных  спорово-пыльцевых
спектров  отражает  степной  характер  растительнос¬
ти,  в  значительной  степени  нарушенной  человеком.
 При  более  детальном  рассмотрении  палино¬
спектров  (рис.  3)  отмечаются  их  некоторые  раз¬
личия.  Так,  нижнему  образцу  (№  2)  свойственно
большее  содержание  пыльцы  полыней,  цикорие-
вых,  злаков,  гречишных,  гвоздичных,  т.е.  видов,
предпочитающих  уплотненные  почвы.  Здесь  же
имеется  пыльца  подорожника  (Plantago).  В  верх¬
 нем  образце  (№  1)  состав  пыльцы  разнообразнее
в  видовом  отношении.  В  основном  это  пыльца
растений  нарушенных  и  мусорных  местообита¬
ний,  многие  из  которых  поселяются  и  на  пашнях
(сем.  Asteracea,  Chenopodiaceae,  Polygonaceae,  Fa-
baceae  и  др.).  Наличие  пыльцы  культурных  зла¬
ков  (Cerealia  до  3%)  подтверждает  преобладание
распаханных  полей.
 Палинологические  данные  показывают,  что
во  время  формирования  спектров  нижнего  слоя
(глубина  30-50  см)  до  начала  распашки  земли  ис¬
пользовались  в  большей  степени  как  пастбища.
Спектры  верхнего  слоя  (0-30  см)  отражают
распространение  пахотных  угодий  в  последние
100-150  лет.
 В  фитолитном  комплексе  современного  па¬
хотного  гор.  Alp  (0-30  см)  отмечаются  крупные  бу¬
рые  куски  окремневшего  кутикулярного  слоя.  Од¬
нако  набор  фитолитов  очень  беден  по  видовому
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

РЕКОНСТРУКЦИЯ  ПАЛЕОЛАНДШАФТНЫХ  УСЛОВИЙ
 539
 (а)
 В
 О  г-1
 50
 100
 150
 200
 250
 CL
 ю
 о
 ся  -2  2  fi  в
 ill«  е
«<  <  <
 |  3
11
 _ 	- 	а 	_
 >  S,  П  О
 л 	> 	.2
 S1 	о 	^ 	£ 	а
 О. 	О. 	S 	N 	и
 Z0  20  40  60  80%о  ®  0  ®  10®  10  ®  10®  10® 	20®0*®0*®0®0
 J_
 (б)
 ю
 £
 8  з 	8 	1  ,  J
 а  ■= 	с 	С  g  fc
 8Ц1§  S  Sill  l  &i  IIS'  i
 o.cu  ffl<  < 	< 	U  U  ш  о.  д.  Q  a.  S  a.  U  >
 8  S  2 	§
 "88  jj.i-5,
У  2  2  5i.fi'
 -  §  s  §  1.  §
 0 	20 	40 	60 	0 	0 	0 	0 	0 	0 	10 	0 	10° 	10° 	0 	100 	0 	0 	l00 	0 	0 	0 	10%
 |н  им
 («)  5
 X
 ft 	О
 £ 	z
 0
 0„
 0 	20 	40 	60
 20  40  60  i  i  .
 и  \
 & 	4) 	« 	rt  Й
 Я 	c0 	V  m*  41 	СЧ
 I  ii^sl  5  !Щ|
i  ill  sjrtlfJIIJs
 U  Duo.  Uu-oqnO  cl  Sa.ua.  >
 .  0100  l00  100  100  0  10°  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  010
 G  I  «  2  A5  *4 	05 	06
 Рис.  3.  Спорово-пыльцевые  диаграммы:  a  -  фоновая  почва;  б  -  почва  под  курганом;  в  -  ров;  I  -  пыльца  древесных  по¬
род;  2  -  пыльца  травянистых  растений;  3  -  споры;  4  -  сосна;  5  -  береза;  6  -  ольха.
 составу.  Преобладают  фитолиты  травянистой  рас¬
тительности,  много  фитолитов  корней.  Послед¬
нее  характерно  для  пахотных  горизонтов  [11].
 Подпахотный  гор.  А1са  30-50  см  характеризу¬
ется  ббльшим  количеством  и  разнообразием
форм  фитолитов,  чем  резко  отличается  от  выше¬
лежащего.  Фитолиты  всех  форм  могут  быть  бес¬
цветными  или  бурыми  и  черными.  Определяются
фитолиты  ковыля  (преобладают  среди  других
форм),  а  также  фитолиты  луговых  фитоценозов.
Встречаются  единичные  лесные  формы.  Посколь¬
ку  нижележащие  горизонты  не  исследовались,  то
невозможно  определить,  являются  ли  лесные  фор¬
мы  инситными  или  же  попали  в  горизонт  снизу  в
результате  деятельности  землероев.  В  целом
спектр  фитолитов  данного  горизонта  можно  оха¬
рактеризовать  как  степной  с  некоторой  долей  лу¬
говой  растительности.  Фитолитный  комплекс
данного  образца  не  позволяет  однозначно  судить
о  пастбищном  периоде  развития  почвы,  посколь¬
ку  в  процессе  последующей  распашки  многие  фи¬
толиты  были  перемешаны,  турбированы,  что  на¬
 рушило  фитолитный  комплекс,  характерный  для
выпаса.
 Таким  образом,  фитолитный  анализ  фоновой
почвы  показывает  смену  растительных  сооб¬
ществ  от  степного  с  возможной  стадией  облесе¬
ния  до  современного  пашенного.
 Данные  обоих  палеоботанических  методов  хо¬
рошо  увязываются  друг  с  другом  и  показывают
длительное  и  возрастающее  со  временем  воздей¬
ствие  антропогенного  фактора  на  состав  расти¬
тельности,  а  также  смену  характера  использова¬
ния  территории:  первоначальный  выпас  сменил¬
ся  пашней.  Присутствие  фитолитов  лесных  форм
в  нижнем  горизонте  позволяет  предположить  на¬
личие  периода  некоторой  облесенности  террито¬
рии,  возможно,  в  условиях  более  слабого  антро¬
погенного  пресса  до  начала  современного  интен¬
сивного  использования  земель.
 Отметим,  что  в  отличие  от  пыльцы,  листья  и
другие  части  растений,  продуцирующие  фитоли¬
ты,  имеют  малую  летучесть.  Поэтому  смешан¬
ные  из  представителей  разных  ценозов  фитолит-
ные  спектры  следует  объяснять  образованием  их
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

540
 АЛЕКСАНДРОВСКИЙ  и  др.
 в  течение  нескольких  стадий,  а  не  заносом,  как
при  интерпретации  пыльцевых  данных.
 Погребенная  почва  (разр.  Нз-Зп).  Для  деталь¬
ной  характеристики  истории  растительности  бы¬
ли  отобраны  образцы  из  тонких  слоев  верхней
части  гумусового  горизонта.
 Слои  0-4  см  заметно  выделяются  по  фитолит-
ному  и  пыльцевому  составу,  что  указывает  на  на-
рушенность  растительного  покрова.
 Фитолитов  в  слое  0-2  см  очень  мало,  они  пред¬
ставлены  в  основном  мелкими  формами.  Следует
отметить  значительное  преобладание  фитолитов
корней  над  фитолитами  надземных  частей  расте¬
ний.  Подобное  соотношение  нетипично  для  верх¬
них  гумусовых  горизонтов  естественных  фитоце¬
нозов  и  свидетельствует  о  том,  что  основная  доля
надземных  частей  растений  не  поступает  в  почву
либо  поступает  в  измененной  (угнетенной)  форме.
То  небольшое  количество  фитолитов  надземной
части,  которое  было  выявлено,  принадлежит  луго¬
вой  травянистой  растительности.  Вероятнее  все¬
го  на  данном  месте  был  пастбищный  луг  (причем
интенсивность  выпаса  была  велика).
 Слой  2-4  см  по  фитолитному  составу  практиче¬
ски  полностью  идентичен  вышележащему.  Можно
лишь  отметить  некоторое  увеличение  общего  ко¬
личества  фитолитов  в  образце,  а  также  возраста¬
ние  доли  надземных  форм  фитолитов.  Хотя  это
увеличение  весьма  незначительно,  можно  пред¬
положить,  что  ранее  интенсивность  выпаса  была
меньшей.
 По  палинологическим  данным  в  образцах  с
глубины  0-4  см  по  сравнению  с  нижележащими
несколько  увеличивается  количество  пыльцы  се¬
мейств,  наиболее  распространенных  на  нарушен¬
ных  местообитаниях  (сем.  Cichoriaceae,  Polygo-
пасеае  и  др.),  что  связано,  видимо,  с  использовани¬
ем  территории  для  выпаса  скота  или  устройства
жилищ.
 В  слое  5-10  см  содержание  фитолитов  наи¬
большее.  Их  состав  по  сравнению  с  вышележа¬
щими  слоями  изменяется.  Содержание  фитоли¬
тов  надземных  форм  выше,  чем  подземных,  появ¬
ляются  новые  фитолитные  формы,  характерные
для  ковылей  и  степной  растительности.  Фитолит¬
ный  комплекс  слоя  5-10  см  можно  определить
как  лугово-степной  с  преобладанием  степной  рас¬
тительности.  Соотношение  фитолитов  корней  и
стеблей  все  же  не  является  типичным  для  степной
зоны,  поэтому  влияние  выпаса,  хотя  и  в  слабой
степени,  не  исключается.  Фитолитный  комплекс
данного  слоя  близок  к  фитолитному  комплексу
из  подпахотного  горизонта  фоновой  почвы.  Ско¬
рее  всего,  они  отражают  одни  и  те  же  этапы  раз¬
вития  почвы.  Отличием  является  отсутствие  в
погребенной  почве  лесных  форм  фитолитов;  оче¬
видно,  лесные  стадии  развития  почвы  были  позд¬
нее,  после  создания  кургана.
 В  пыльцевом  спектре  этого  образца  преобла¬
дает  пыльца  злаков  и  разнотравья.  Заметно  учас¬
тие  ксерофитов  (маревые,  полыни).  Разнообразно
представлена  пыльца  трав,  предпочитающих  луго¬
вые  местообитания,  участки  с  повышенной  засо¬
ленностью  почв  (сем.  Papaveraceae,  Caryaphyllaceae,
Laminaceae,  Plumbaginacea,  Dipaocaceae  и  др.),  что
может  указывать  на  некоторую  сухость  климати¬
ческих  условий.  Сопоставление  данного  спорово¬
пыльцевого  спектра  с  фоновыми  (субфоссильны-
ми)  свидетельствует  о  незначительном  влиянии
человека  на  окружающие  ландшафты.  Участие
пыльцы  трав,  относимых  к  мусорной,  или  руде-
ральной  растительности,  здесь  ниже  как  количе¬
ственно,  так  и  качественно,  чем  в  фоновой  почве.
 В  целом  исследованную  верхнюю  часть  про¬
филя  погребенной  почвы  можно  охарактеризо¬
вать  как  в  той  или  иной  мере  нарушенную  выпа¬
сом.  Проявления  этого  процесса  нарастают  снизу
вверх  и  выражаются  в  обеднении  фитолитного
состава,  в  изменении  соотношения  надземных  и
подземных  форм  фитолитов  в  пользу  последних,
а  также  в  формировании  новых  специфичных
фитолитных  комплексов,  лишенных  характер¬
ных  форм  и  не  отражающих  в  полной  мере  состав
произраставшей  в  то  время  растительности.
 Спорово-пыльцевые  спектры  всех  образцов  от¬
ражают  степной  характер  растительности.  При
этом  имеются  признаки  большей  засушливости
климата  во  время  их  формирования  по  сравне¬
нию  с  современностью.
 Материал,  заполняющий  ров,  выделяется  се¬
рой  окраской  и  увеличенной  мощностью  гор.  А1
и  АВ  сформировавшейся  на  нем  почвы.
 Данные  изучения  образцов  из  рва  (снизу  вверх):
 250-270  см.  Основание  рва.  В  этом  слое  и  в  зна¬
чительной  степени  в  вышележащих  слоях  выявле¬
но  нехарактерное  для  большинства  почв  резкое
преобладание  мелких  форм  фитолитов  (фракция
средней  и  мелкой  пыли).  Встречаются  единичные
очень  крупные  формы  (фракция  мелкого  и  сред¬
него  песка).  Их  можно  отнести  к  формам  лугово¬
го  разнотравья.  Фитолитный  комплекс  мелких
форм  сложен  по  составу,  в  нем  присутствуют  как
степные,  луговые,  так  и  лесные  формы.  Это  объ¬
ясняется  делювиальным  происхождением  данно¬
го  слоя,  перемешиванием  и  сортировкой  фитоли¬
тов  по  размеру  в  период  переотложения.  Опреде¬
ляются  следующие  растения:  ковыль  (степной
фитоценоз),  ежа  сборная,  гребенник  обыкновен¬
ный  (луговые  ассоциации),  щучка,  полевица  тон¬
кая  (лесная  растительность).  Можно  предполо¬
жить,  что  вокруг  рва  произрастала  как  лугово¬
степная  растительность,  так  и,  возможно,  дре¬
весная.
 140-150  см.  Соотношение  размеров  фитоли¬
тов  то  же,  что  и  в  образце  из  предыдущего  слоя:
преобладают  мелкие  формы  и  встречаются  еди¬
ничные  крупные,  но  общее  количество  фитоли¬
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

РЕКОНСТРУКЦИЯ  ПАЛЕОЛАНДШАФТНЫХ  УСЛОВИЙ
 541
 тов  меньше.  Это  может  свидетельствовать  о
достаточно  динамичном  характере  делювиально¬
го  процесса,  так  как  фитоценозы,  с  поверхности
которых  шел  смыв,  не  успели  полностью  восста¬
новить  свой  прежний  фитолитный  набор.  Выделя¬
ются  фитолитные  комплексы  тех  же  фитоцено¬
зов,  что  и  в  предыдущем  образце,  кроме  лесного.
Определены  следующие  растения:  ковыль  (степ¬
ной  фитоценоз),  ежа  сборная,  костер  безостый,
гребенник  обыкновенный  (луговый  фитоценоз).
Иными  словами,  произошла  смена  спектра  лесно¬
го  фитоценоза  на  луговые  и  степные.
 60  см.  Соотношение  размеров  фитолитов  то
же,  что  и  в  обоих  предыдущих  образцах.  Общее
количество  фитолитов  еще  меньше,  что  свиде¬
тельствует  о  дальнейшей  деградации  окружаю¬
щего  растительного  и  почвенного  покровов  в  ре¬
зультате  продолжающихся  делювиальных  про¬
цессов.  Можно  отметить  те  же  фитолитные
комплексы,  что  и  в  нижележащем  слое,  харак¬
терные  для  степи  и  луга,  причем  фитолиты  ковы¬
ля  (степной  фитоценоз)  преобладают;  растений,
характерных  для  луговых  ценозов  (ежа  сборная,
гребенник  обыкновенный),  меньше.  Следова¬
тельно,  по  мере  заполнения  рва  шло  остепнение
местности.
 Итак,  во  всей  толще  материала,  заполняюще¬
го  ров,  отмечаются  два  вида  фитолитов:  мелкие,
мельче  обычных,  и  очень  крупные.  Мелких  фито¬
литов  значительно  больше,  чем  крупных.  Это  ука¬
зывает  на  непрекращающийся  процесс  сортиров¬
ки  фитолитов  по  мере  заполнения  рва  делювием.
Мелкие  формы  как  наиболее  миграционноспособ¬
ные  перемещались  дальше  и  составили  основную
массу  фитолитных  комплексов  в  центральной  ча¬
сти  отложений,  заполнивших  ров.  Процесс  намы¬
ва,  очевидно,  происходил  с  небольшими  переры¬
вами  во  времени.  В  более  спокойные  периоды  на
поверхности  делювиальных  отложений  селилась
травянистая  растительность.  Пионерные  виды
растительности  всегда  отличаются  крупными
размерами  и  соответственно  имеют  крупные  фи¬
толиты.  Поскольку  фитолиты  средних  размеров
отсутствуют,  следовательно,  период  относитель¬
ного  спокойствия  был  кратковременным  и  устой¬
чивые  фитоценозы  не  успевали  сформироваться,
вновь  перекрываясь  делювиальным  наносом.
 Спорово-пыльцевая  диаграмма  довольно  од¬
нообразна  и  монотонна  (рис.  3).  Это  свидетельст¬
вует  о  довольно  быстром  заполнении  рва.  Состав
палиноспектров  идентичен  таковым  из  подкур-
ганной  почвы,  но  несколько  обеднен.  В  отличие
от  современных  палиноспектров  здесь  ниже  про¬
центное  содержание  пыльцы  рудеральных  и  му¬
сорных  растений,  сопутствующих  хозяйственной
деятельности  человека.
 Указанные  особенности  позволяют  говорить
о  том,  что  заполнение  рва  происходило  не  намно¬
го  позднее  погребения  верхнего  горизонта  под-
 курганной  почвы  и  в  сходных  условиях  расти¬
тельности,  до  начала  современных  интенсивных
воздействий  на  ландшафты.
 На  основании  проведенных  анализов  можно
сделать  следующие  выводы.
 1. 	Вокруг  рва  происходил  практически  непре¬
рывный  делювиально-деградационный  процесс,
ведущий  к  смыванию  поверхностного  слоя,  о  чем
свидетельствует  уменьшение  содержания  фито¬
литов  снизу  вверх,  от  ранее  смытых  слоев  к  более
молодым,  а  также  характер  спорово-пыльцевой
диаграммы.
 2. 	Делювиальный  процесс  происходил  с  неболь¬
шими  перерывами,  в  которых  на  поверхности  на¬
носа  развивалась  травянистая  растительность.  Эти
перерывы  были  непродолжительными  и  какие-
либо  устойчивые  фитоценозы  образоваться  не
успевали.
 3. 	На  фоне  деградационно-делювиального  про¬
цесса  шла  локальная  смена  растительности:  в  осно¬
вании  толщи  встречаются  лесные  формы  фито¬
литов,  выше  они  исчезают,  а  в  верхней  части  тол¬
щи  фитолиты  ковыля  значительно  преобладают
над  луговыми  формами.  Это  может  говорить  об
изменении  экологической  обстановки  по  мере  за¬
полнения  рва.  Сначала  дополнительное  увлажне¬
ние  способствовало  произрастанию  здесь  древес¬
ных  пород,  но  заполнение  и  обсыхание  рва  вызва¬
ло  остепнение  локального  ландшафта.
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 Исследования  показали,  что  изученные  почвы
уже  более  2  тыс.  лет  испытывают  антропогенный
пресс  в  виде  выпаса  различной  интенсивности  и
распашки.  Не  исключаются  периоды  относитель¬
ного  спокойствия,  когда  восстанавливалась  поч¬
венная  структура  и  увеличивалось  содержание  гу¬
муса  в  верхних  горизонтах.
 Под  курганом  12  погребена  темно-каштановая
почва,  сходная  с  фоновыми  современными  и  име¬
ющая  также  степное  происхождение.  По  данным
морфологического  исследования  и  химических
анализов,  в  погребенной  почвы  выявлено  более
низкое  “восстановленное”  содержание  гумуса,  бо¬
лее  высокое  залегание  карбонатов,  а  также  боль¬
шее  количество  карбонатных  конкреций.  Это
свидетельствует  о  периоде  с  несколько  большей
сухостью  климата  по  сравнению  с  современнос¬
тью,  продолжавшемся  в  течение  нескольких  ве¬
ков  до  создания  кургана.  Однако  почвообразова¬
ние  того  времени,  несмотря  на  вариации  климата,
менялось  не  так  резко,  как  на  границе  лесной  и
степной  зон,  так  как  сохранялись  тип  раститель¬
ности  и  функционирование  ландшафта.
 Комплекс  морфологических,  химических  и  па¬
леоботанических  исследований  показал,  что  не¬
посредственно  перед  созданием  кургана  почвен¬
ный  и  растительный  покровы  данной  территории
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

542
 АЛЕКСАНДРОВСКИЙ  и  др.
 были  существенно  нарушены  в  результате  интен¬
сивного  выпаса.  Нарушенность  эта  проявляется
лишь  в  верхних  4-5  см  слоя  погребенного  профи¬
ля,  глубже  структура  и  состав  чернозема  нор¬
мальные.  На  основании  данных  о  скорости  зоо-
турбационного  накопления  мелкозема  на  поверх¬
ности  почвы  длительность  периода  интенсивного
выпаса  оценивается  в  50-100  лет  до  погребения
почвы  под  курганом.
 Фитолитный  состав  фоновой  почвы  сильно  на¬
рушен  распашкой.  В  подпахотном  горизонте  обна¬
ружена  примесь  фитолитов  лесных  ценозов,  отсут¬
ствующих  в  погребенной  почве.  Это  свидетельст¬
вует  о  большем  участии  лесной  растительности  в
составе  растительного  покрова  после  раннескиф¬
ского  времени,  возможно,  периода  некоторого
уменьшения  антропогенного  воздействия.
 Большое  количество  фитолитов  растений  лес¬
ных  группировок,  найденных  в  основании  отложе¬
ний,  заполняющих  ров,  указывает  на  локальное
развитие  лесной  растительности  в  первые  стадии
его  существования,  когда  ров  был  глубоким,  и  до¬
полнительное  увлажнение  в  нем  было  достаточ¬
ным  для  произрастания  деревьев.  По  мере  запол¬
нения  рва  делювиальными  отложениями  расти¬
тельность  сменилась  на  степную.  Развитие
делювиальных  процессов,  вызвавших  заполнение
рва,  привело  к  сортировке  фитолитов  и  образова¬
нию  специфичного  их  набора:  преобладание  на¬
мытых  мелких  форм  и  примесь  крупных,  остав¬
ленных  пионерной  растительностью.  Этот  факт
может  иметь  методическое  значение.
 Палеофитологические  профили  почв,  видимо,
являются  самыми  информативными  для  реконст¬
рукции  смен  условий  почвообразования.  В  отли¬
чие  от  карбонатного,  гумусового  и  многих  других
частных  профилей  пыльцевой  и  фитолитный
профили  слабо  нарушены  инверсиями,  в  боль¬
шинстве  случаев  они  четко  стратифицированы  и
характеризуются  богатыми  спектрами.
 Пыльцевой  и  фитолитный  методы  взаимно
дополняют  друг  друга.  В  связи  с  малой  летучес¬
тью  фитолитов  они  показывают  локальные  фло¬
ры,  а  при  наличии  смешанных  спектров  указыва¬
ют  на  существование  в  одном  слое  (образце)  сле¬
дов  нескольких  стадий  развития  растительности.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Александровский  АЛ.  Эволюция  почв  на  границе
между  лесом  и  степью  в  голоцене  //  Естественная  и
антропогенная  эволюция  почв.  М.:  Наука,  1988.
С.  82-94.
 2. 	Аринушкина  Е.В.  Руководство  по  химическому
анализу  почв.  Изд.  2-е.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,
1970.  487  с.
 3. 	Галушко  А.И.  Анализ  флоры  западной  части  Цен¬
трального  Кавказа.  Флора  Северного  Кавказа  и
вопросы  истории.  Ставрополь,  1976.  С.  5-130.
 4. 	Геннадиев  А.Н.  Почвы  и  время:  модели  развития.
М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,  1990.  С.  121-140.
 5. 	Голъева  А.А.  Опыт  применения  фитолитного  ана¬
лиза  в  почвоведении  //  Почвоведение.  1995.  JM®  12.
С.  1498-1506.
 6. 	Гольева  А.А.,  Александровский  АЛЦелище-
ваЛ.К.  Фитолитный  анализ  голоценовых  палео¬
почв  //  Почвоведение.  1994.  №  3.  С.  34—40.
 7. 	Иванов  И.В.  Эволюция  почв  степной  зоны  в  голо¬
цене.  М.:  Наука,  1988.  144  с.
 8. 	Киселева  Н.К.  Ботанический  и  фитолитный  ана¬
лизы  голоценовых  зоогенных  отложений  в  Север¬
ной  Осетии  //  Историческая  экология  диких  и  до¬
машних  копытных:  история  пастбищных  экосис¬
тем.  М.:  Наука,  1992.  С.  24-83.
 9. 	Марголина  Н.Я.,  Александровский  АЛ.,  Ильи¬
чев  Б.А.  и  др.  Возраст  и  эволюция  черноземов.  М.:
Наука,  1988.  144  с.
 10. 	Махортых  С.В.,  Иевлев  М.М.  О  путях  и  времени
формирования  раннекочевнических  образований
на  юге  европейской  части  СССР  в  позднейший
предскифский  период  //  Древности  Северного  Кав¬
каза  и  Причерноморья.  М.,  1991.  С.  18-30.
 11. 	Golyeva  A.A.  Phytoliths  profile  types  as  indicator  of  an¬
thropogenic  impact  //  10th  Intern,  working  Meeting  on
Soil  Micromorphology.  Moscow,  Russia,  July  8-13,
1996.  М.:  Диалог-Изд-во  Моск.  ун-та,  1996.  P.  98.
 12. 	Klein  J.,  Lerman  J.,  Damon  P.,  Ralph  E.  Calibration  of
radiocarbon  dates  //  Radiocarbon.  1982.  V.  24.  №  2.
P.  138-150.
 13. 	Regnell  М.,  Gaillard  M.J.,  Bartolin  T.S.,  Karsten  P.  Re¬
construction  of  environment  and  history  of  plant  use  dur¬
ing  in  the  late  Mesolithic  (Ertebolle  culture)  //  Vegetation
History  and  Archaeobotany.  1995.  V.  4.  №  2.  P.  67-91.
 14. 	Weiss  H.,  Courty  M.-A.,  Wetterstrom  W.  et  al.  The  Ge¬
nesis  and  Collapse  of  Third  Millennium  North  Mesopota¬
mian  Civilization  //Science.  1993.  V.  261.  P.  995-1004.
 Reconstruction  of  Paleolandscape  Conditions  of  the  Early  Scythian  Soils
in  Stavropol’  Region
 A.  L.  Aleksandrovskii,  A.  A.  Gol’eva,  and  V.  S.  Gunova
 The  comparative  study  of  humus,  carbonate,  and  phytolithic  profiles  of  dark  chestnut  soils  buried  under  burial
mounds  and  of  the  adjacent  background  territory  has  shown  that  the  soil  cover  of  Stavropol’  region  was  sub¬
jected  to  strong  anthropogenic  impacts  (grazing)  as  early  as  over  2000  years  ago.  The  distinctions  in  the  forms
of  carbonate  concretions  and  the  content  of  carbonates  between  the  modem  and  the  buried  soils  attest  to  more
arid  conditions  during  the  period  of  formation  of  buried  soils  as  compared  to  the  modem  climate.  At  the  same
time,  the  main  trend  of  pedogenesis  and  the  functioning  of  steppe  ecosystem  have  not  changed  greatly.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  543-554
 		ГЕНЕЗИС
 И  ГЕОГРАФИЯ  ПОЧВ
 УДК  631.48
 АНОМАЛИИ  В  СТРОЕНИИ  ПОЧВ  И  ПОЧВЕННОГО  ПОКРОВА
ГОРНЫХ  РЕГИОНОВ  И  СЕЙСМОТЕКТОНИКА
 ©  1997  г.  А.  И.  Ромашкевич,  Е.  Я.  Ранцман,  Г.  А.  Михеев
 Институт  географии  РАН
Поступила  в  редакцию  11.11.96г.
 Исследованы  аномалии  строения  почв  и  состава  почвенного  покрова  и  их  зависимость  от  эндо-  и  эк¬
зогенеза  горной  территории.  Аномалии  проявляются  в  противоречивости  признаков  строения  почв,
в  сочетании  в  почвенном  покрове  локальных  регионов  почв  гумидного  и  ксероморфного  рядов.
Аномалии  соотносятся  с  активизацией  сейсмотектонической  и  денудационной  деятельности  по  сети
разломов-линеаментов  и  морфоструктурных  узлов.  История  тектонического  развития  территории
позволяет  связывать  возникновение  этих  аномалий  с  голоценом.  В  механизме  приобретения  почва¬
ми  хаотичности  строения  главную  роль  играет  перемешивание  толщ  на  месте,  а  в  механизме  фор¬
мирования  контрастных  сочетаний  почв  -  выход  на  поверхность  контрастных  по  свойствам  подсти¬
лающих  пород,  формирование  контрастных  почвообразующих  наносов  и  контрастного  гидрогео¬
логического  режима.  Заметные  площади  в  горных  регионах  могут  быть  отнесены  к  проявлениям
аномалий  (от  общепринятых  схем  строения  почв  и  состава  почвенного  покрова).
 К  аномалиям  в  строении  горных  почв  и  соста¬
ве  почвенного  покрова  можно  отнести  следую¬
щее:  1)  сочетание  противоречивых  свойств  в  почвах
того  или'  иного  региона  (при  достаточно  четких  и
определенных  сочетаниях  современных  факторов
почвообразования);  2)  значительное  участие  в  со¬
ставе  почвенного  покрова  локальных  участков
почв  с  погребенными  горизонтами-слоями;  3)  со¬
четание  на  небольших  расстояниях  почв  гумидно¬
го  и  ксероморфного  рядов;  4)  чрезвычайно  яркое
проявление  на  ограниченных  территориях  пест¬
роты  и  сложности  почвенного  покрова,  когда
практически  невозможно  выделить  контуры  с  од¬
ним  типом  почв.
 В  одной  из  работ  [12]  авторы  впервые  проана¬
лизировали  один  из  аспектов  таких  аномалий  -  вза¬
имозависимость  особой  сложности  и  пестроты  поч¬
венного  покрова  и  тектонических  блоковых  дви¬
жений  и  обусловленных  ими  интенсивных,  не
прекращающихся  до  настоящего  времени,  поверх¬
ностных  геоморфологических  процессов  (на  при¬
мере  низкогорий-среднегорий  Южного  склона
Большого  Кавказа).  Было  показано,  что  эндо-  и  эк¬
зогенные  процессы  обусловили  крайне  выражен¬
ное  переотложение  и  смешение  различного  по  ге¬
незису  и  составу  почвообразующего  материала.
При  этом  древний  переотложенный  почвенный
материал  стал  также  почвообразующим.  Такая
литологическая  пестрота  способствовала  форми¬
рованию  пестрого  почвенного  покрова.
 В  настоящей  статье  мы  попытались  подойти  с
геолого-геоморфологических  позиций  к  объяс¬
нению  причин  1)  формирования  почв,  в  строении
которых  наблюдаются  противоречивые  призна¬
ки  или  признаки  почв  разного  генезиса,  а  также
 причин  формирования  явно  или  скрытонарушен-
ных  и  погребенных  почв;  2)  формирования  соста¬
ва  почвенного  покрова  отдельных  регионов  с  со¬
четанием  гумидных  и  ксероморфных  типов  почв.
 Эти  исследования  проведены  нами  путем  изу¬
чения  почв,  почвенного  покрова  и  геолого-гео-
морфологической  ситуации  на  Северном  склоне
Большого  Кавказа  в  пределах  Лесистого  хребта  и
в  зоне  перехода  Скалистого  хребта  в  Северо-Юр-
скую  депрессию  (Кабардино-Балкария,  междуре¬
чье  Баксан-Черек  Балкарский).  Было  обращено
внимание  на  принадлежность  двух  рассматривае¬
мых  регионов  (Лесистого  хребта  и  переходной
зоны  от  Скалистого  хребта  к  Северо-Юрской
депрессии)  к  так  называемому  Балкарскому  ме¬
габлоку  [8]  (рис.  1).  Для  этого  мегаблока  харак¬
терны  большая  тектоническая  раздробленность
(сочетание  продольных  и  поперечных  разломов
первого-третьего  рангов),  лавовые  излияния.
Практически  это  зона  интенсивной  сейсмотектони¬
ческой  активности.  В  связи  с  этим  возник  вопрос,
не  имеет  ли  сейсмотектоническая  активность
этого  мегаблока  прямого  отношения  к  формиро¬
ванию  своеобразия  развитых  здесь  почв.
 АНОМАЛИИ  В  СТРОЕНИИ  ПОЧВ
ГОРНОГО  РЕГИОНА
 На  примере  ключевых  участков  (рис.  2,  клю¬
чевые  участки  /  и  II)  на  территории  Лесистого
хребта  рассмотрены  отклонения  в  строении  почв
(от  зафиксированных  для  каждого  типа  почв  при¬
знаков),  выраженные  в  сочетании  свойств,  харак¬
терных  для  разных  типов  почв;  в  явной  древней
перемешанности  горизонтов  почв  и  наложении
 543

544
 РОМАШКЕВИЧ  и  др.
 Рис.  1.  Балкарский  мегаблок.
 Линеаменты:7-  продольные  первого  ранга;  2  -  гра¬
ницы  зон  поперечных  линеаментов  второго  ранга;
3  -  продольные  третьего  ранга,  4  -  лавовые  излияния
плиоцен-четвертичные;  5  -  направление  сдвиговых
смещений;  6  -  разломы,  параллельные  зонам  попе¬
речных  линеаментов.
 современного  этапа  почвообразования  на  мало¬
мощные  наносы  на  таких  профилях  почв.
 Поверхность  Лесистого  хребта  имеет  грядо¬
вый  характер,  представленный  примерно  одина¬
ково  направленными  грядами-увалами  и  глубоки¬
ми  балками  с  абсолютными  высотами  1200-1500  м.
На  космических  снимках  поверхность  имеет  как
бы  параллельно-морщинистый  характер.  Почво¬
образующими  породами  служат  легкие,  средние
и  тяжелые  суглинки  мощностью  от  десятков  сан¬
тиметров  до  1-2  м.  Толщи  их  не  однородны  по
гранулометрическому  составу.  Подстилающими
породами  служат  песчаники,  глинистые  сланцы  и
известняки.  Для  территории  характерны  элемен¬
ты  поверхностного  переувлажнения.  Широколи¬
ственные  леса  сильно  изрежены  рубками.
 Почвы  под  широколиственными  лесами  Леси¬
стого  хребта  отличаются  ярко  выраженными
своеобразными  чертами,  не  позволяющими  отно¬
сить  их  к  ранее  описанным  группам  горно-лесных
почв.  Еще  в  1946  г.  Зонн  [2]  отметил  большую
близость  этих  почв  к  подзолистым  почвам,  чем
буроземам,  и  особенно  обратил  внимание  на  при¬
знаки  лесостепного  оподзоливания.  Тогда  эти
почвы  были  выделены  “в  качестве  самостоятель¬
ных  горно-лесных  почв”.  В  дальнейшем  эти  поч¬
вы  называли  буроземно-подзолистыми  и  буро-
земно-псевдоподзолистыми  [3].
 Наши  исследования  в  общем  подтвердили  от¬
меченную  Зонном  большую  сложность  строения
почв  и  почвенного  покрова  этой  территории,
проявляющуюся  в  формировании  следующего
набора  почв:  маломощные  буроземного  облика;
темноцветные;  со  сложными  профилями.  Из  них
только  маломощные  почвы  обладают  наиболее
близкими  чертами  сходства  с  буроземами.  Широ¬
ко  распространены  почвы  со  снесенными  и  нанос¬
ными  горизонтами.  Преобладают  же  почвы  со
сложными  полигенетичными  профилями,  верх¬
ние  горизонты  которых  (мощностью  15-30  см)
имеют  в  той  или  иной  степени  выраженный  буро-
земный  облик,  а  средние  и  нижние  представляют
собой,  скорее,  слои  (а  не  горизонты)  смешанного
состава  (в  разной  степени  перемешанные  и  пере¬
мещенные  вверх  и  вниз  гор.  А,  АВ,  В,  ВС).  Види¬
мо,  по  таким  профилям  почв  под  широколиствен¬
ными  лесами  и  давались  названия  буроземно-под-
золистых  и  буроземно-псевдоподзолистых.
 Морфологические  черты  профилей  таких  по-
лигенетичных  почв  следующие.  Верхние  горизон¬
ты,  составляющие  их  “буроземную”  часть,  окраше¬
ны  в  темно-бурые  и  бурые  тона,  имеют  легко-  и
среднесуглинистый  гранулометрический  состав,
зернисто-комковатую  структуру.  Ниже  происхо¬
дит  заметное  изменение  окраски  -  проявляется
пестрота  (как  сочетание  бурых,  желтых,  серых
пятен,  при  преобладании  в  отдельных  слоях  того
или  иного  цвета),  утяжеляется  гранулометричес¬
кий  состав  (особенно  с  глубины  40-60  см),  усили¬
вается  уплотнение;  структура  приобретает  черты
ореховатости,  призматичности,  мелкой  глыбисто-
сти  или  выражена  в  виде  крупных  угловатых  от¬
дельностей;  ниже  “буроземной”  части  профиля
морфологически  выражены  признаки  поверхност¬
ного  оглеения  в  виде  сизоватых  и  ржавых  пятен.
 Вместе  с  тем  в  ряде  профилей  на  грубых  струк¬
турных  отдельностях  заметны  темные  гумусовые
пленки,  характерные  для  группы  серых  лесных
почв.  Иногда  в  профилях  на  глубине  30-70  см  более
четко  проявляется  серая  и  даже  темно-серая  ок¬
раска.  Почвы  с  такими  профилями  относились  к
погребенным  или  к  почвам  со  вторыми  гумусо¬
выми  горизонтами.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

АНОМАЛИИ  В  СТРОЕНИИ  ПОЧВ  И  ПОЧВЕННОГО  ПОКРОВА  ГОРНЫХ  РЕГИОНОВ
 545
 Наряду  с  этим  заметное  место  занимают  мощ¬
ные  почвы,  в  которых,  на  первый  взгляд,  выдер¬
жаны  все  черты  моногенетичного  элювиального
формирования,  но  при  мощности  гумусовых  го¬
ризонтов  в  20  см  в  их  профиле  ниже  выделяется
мощная  толща  текстурных  горизонтов  (до  90  см).
Последнее  заставляет  предполагать,  что  совре¬
менные  почвенные  процессы  замаскировали  чер¬
ты  прошлого  генезиса  этих  почв.
 Микроморфологические  исследования  пока¬
зали,  что  в  полигенетичных  почвах  каждый  слой
состоит  как  бы  из  микрозон:  1)  осветленного,
обедненного  глинистыми  частицами  материала,
 2) 	в  той  или  иной  степени  обогащенных  гумусом,
 3) 	со  значительным  содержанием  глинистых  час¬
тиц.  Кроме  того,  почти  во  всех  образцах  из  слоев
почв  наблюдаются  значительные  количества  же¬
лезистых  микроконкреций  и  диффузных  пятен.
Почти  во  всех  слоях  отмечаются  глинистые  нате¬
ки  желтого,  бурого  и  красновато-бурого  цветов.
 Таким  образом,  уже  при  морфологических  и
микроморфологических  исследованиях  склады¬
вается  картина  довольно  сложного  образования
почвенных  толщ:  верхние  горизонты  как  бы  ото¬
рваны  от  нижележащих  и  представляют  собой
маломощную  почву  буроземного  облика;  средние
и  нижние  горизонты  по  сочетанию  ореховатости
(призматичности,  мелкоглыбистости)  структуры,
темным  гумусовым  пленкам,  глинистым  натекам,
наличию  сизоватых  пятен  и  железистых  микро¬
конкреций  представляют  генетически  совершен¬
но  иную  толщу.  По  этим  признакам  эта  толща
прошла  этапы  лессивирования  и  поверхностного
оглеения.  Причем  лессивирование  носило  харак¬
тер  перемещения  глинистых  частиц  со  светлым
гумусом,  а  также  темного  гуматного  гумуса.  По
сохранности  темных  гумусовых  пленок  можно
предположить,  что  перемещение  темного  гумуса
было  одним  из  последних  процессов.
 Вероятна  такая  последовательность  формиро¬
вания  этих  почвенных  толщ:  1)  первоначально
формировались  кислые  лесные  лессивированные
почвы,  2)  затем  они  были  нарушены  мощными
процессами  перемешивания  и  перемещения,  3)  по¬
сле  этого  были  наложены  процессы  лесостепного
почвообразования  с  формированием  подвижного
темного  гумуса  и  ореховато-призматической  и
мелкоглыбистой  структуры,  4)  в  дальнейшем,  ви¬
димо,  в  связи  с  изменением  биоклиматической
обстановки  и  денудационными  процессами  на  эти
профили  наложилась  маломощная  легко-  и  сред¬
несуглинистая  толща  с  формированием  за  счет
нее  верхней  буроземной  части  профиля.
 При  рассмотрении  данных  физико-химических
исследований  (табл.  1-4;  разрезы  18,  19,  32,  39)  об¬
ращает  на  себя  внимание  прежде  всего  резкое  и
незакономерное  утяжеление  гранулометрического
состава  (по  содержанию  ила)  с  глубины  40-60  или
 Таблица  1.  Гранулометрический  состав  почв
 Глубина,
 см
 Содержание  фракций,  %;  размер  частиц,
мм
 1.0-
 0.25
 0.25-
 0.05
 0.05-
 0.01
 0.01-
 0.005
 0.005-
 0.001
 <0.001
 Разрез  18
 I  2-6
 4.85
 1.52
 42.55
 15.67
 18.25
 17.16
 6-13
 0.35
 4.63
 37.11
 14.23
 22.29
 21.39
 II  13-26
 0.19
 7.95
 30.30
 14.69
 22.95
 23.92
 26-42
 0.13
 4.21
 34.34
 12.35
 24.36
 24.61
 42-50
 0.16
 4.65
 28.34
 10.08
 20.66
 36.11
 50-70
 0.16
 6.63
 36.48
 14.83
 23.47
 18.49
 95-100
 0.12
 0.70
 30.94
 17.72
 15.13
 35.39
 130-140
 0.13
 2.79
 31.81
 11.89
 22.55
 30.83
 Разрез  19
 I  3-8
 1.84
 17.04
 38.54
 10.38
 16.47
 15.73
 8-12
 0.36
 20.61
 34.04
 11.53
 14.73
 18.73
 12-28
 0.88
 6.06
 29.54
 13.30
 24.05
 26.17
 II  28-54
 1.24
 8.58
 27.27
 14.58
 25.64
 22.69
 54-63
 1.20
 7.97
 31.77
 14.99
 23.38
 20.69
 65-75
 2.23
 6.22
 25.55
 12.12
 20.72
 33.16
 90-120
 2.66
 6.50
 20.97
 9.86
 18.99
 41.02
 Разрез  32
 I  0-6
 0.52
 6.64
 31.11
 15.11
 19.17
 23.45
 7-17
 0.19
 9.26
 35.41
 16.39
 19.76
 19.02
 20-30
 0.10
 8.83
 31.12
 16.21
 18.82
 24.92
 II  31-41
 0.07
 7.41
 29.78
 15.59
 19.01
 28.14
 43-53
 0.09
 4.43
 27.41
 12.35
 17.27
 38.45
 68-78
 0
 3.39
 30.40
 5.92
 16.43
 43.86
 Разрез  39
 I  0-3
 5.20
 17.49
 33.36
 14.13
 17.99
 11.83
 3-6
 5.18
 16.54
 34.75
 11.77
 17.83
 13.93
 6-14
 4.55
 14.62
 35.69
 14.43
 19.14
 11.57
 16-26
 2.73
 12.92
 32.07
 15.18
 21.19
 15.91
 II  33^13
 4.06
 11.96
 35.92
 16.02
 19.99
 12.05
 56-68
 2.55
 8.22
 30.73
 11.93
 16.09
 30.48
 90-100
 2.16
 4.95
 23.58
 10.71
 16.57
 42.03
 Разрез  38
 3-10
 0.37
 13.87
 25.46
 10.21
 22.81
 27.28
 10-16
 0.45
 15.57
 24.45
 10.30
 22.48
 26.75
 М-21
 0.74
 14.44
 22.19
 9.01
 23.58
 30.04
 30-40
 0.81
 12.64
 24.24
 8.93
 24.07
 29.31
 Раз
 рез  50
 0-10
 0.48
 3.47
 30.89
 11.21
 26.52
 27.43
 10-20
 0.34
 7.10
 31.87
 12.02
 26.60
 22.07
 22-32
 0.21
 6.91
 31.92
 11.13
 24.71
 25.12
 33^10
 0.23
 12.20
 27.56
 11.91
 22.75
 25.35
 43-53
 0.36
 15.21
 30.64
 10.40
 22.59
 20.80
 80-90
 0.79
 14.13
 30.53
 11.53
 22.57
 20.45
 Разрез  52
 0-10
 0.41
 16.54
 30.11
 10.15
 20.87
 21.92
 10-20
 0.49
 13.53
 30.43
 10.31
 21.03
 24.21
 |  20-27
 0.87
 13.49
 27.54
 12.27
 24.55
 21.28
 Примечание.  Здесь  и  далее:  I  -  современная  верхняя  часть
почвенного  профиля,  II  -  полигенетичная  средняя  и  нижняя
части  профиля.
 2  ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

546
 РОМАШКЕВИЧ  и  др.
 >70  см.  В  некоторых  разрезах  (разр.  18)  изме¬
нение  гранулометрического  состава,  в  частности
по  илу,  вообще  не  имеет  каких-либо  закономер¬
ностей.  По-видимому,  исходно  вся  толща  почво¬
образующих  суглинков  имела  пестрый  грануло¬
метрический  состав.  В  процессе  формирования
почв  их  гранулометрический  состав  по  профилю
неоднократно  изменялся  под  влиянием  эндоген¬
но-экзогенных  процессов.  В  результате  толща
приобрела  двух-  и  трехчленный  или  многочлен¬
ный  гранулометрический  состав.
 Валовой  состав  почв  (табл.  2)  по  содержанию
Na20,  в  меньшей  мере  -  MgO  и  других  оксидов,  а
также  по  отношениям  Si02/R203  подтверждает
исходную  неоднородность  толщ.  В  то  же  время  ва¬
ловой  состав  почв  из  некоторых  разрезов  свиде¬
тельствует  об  элювиально-иллювиальном  процес¬
се.  Но  при  сопоставлении  с  гранулометрическим
составом,  распределением  поглощенных  катио¬
нов,  подвижных  форм  соединений  железа  видно,
что  здесь  также  проявляется  неоднородность
толщ  -  исходная  или  приобретенная  в  результате
эндогенно-экзогенных  процессов.
 Данные  табл.  3  свидетельствуют,  что  по  содер¬
жанию  гумуса  перемешанность  горизонтов  явно
проявляется  лишь  в  почве  из  разр.  18.  Верхняя
же  современная  их  часть  выделяется  высоким  со¬
держанием  гумуса  -  от  15.96%  в  гор.  А  до  4.45%  в
гор.  АВ/В.  По  рНводн  профили  разнородны.  Так,  в
почве  из  разр.  18  явно  видна  трехъярусность  про¬
филя  по  pH.  Причем  нижняя  часть  выделяется
своей  слабокислой  до  нейтральной  реакцией.
В  разр.  19,  наоборот,  нижняя  часть  профиля  поч¬
вы  выделяется  наиболее  кислой  реакцией.  Вмес¬
те  с  тем  во  всех  случаях  современный  процесс
почвообразования  (в  верхней  части  профилей)
протекает  в  кислой  среде.
 Почвы  всех  разрезов  отличаются  более  высо¬
ким  содержанием  обменных  катионов  в  самом
верхнем  и  нижнем  (глубже  50-60  см)  горизонтах.
Ненасыщенность  почв  в  основном  также  носит
трехъярусный  характер,  причем  наибольших  зна¬
чений  она  достигает  в  средней  части  профилей
(до  60-85%),  а  наименьших  -  в  нижней  (31-0.6%).
Ненасыщенность  почв  обязана  как  собственно
обменному  водороду,  так  и  подвижному  алюми¬
нию  (по  Соколову).
 По  содержанию  подвижных  соединений  желе¬
за  (по  Тамму)  почвы  характеризуются  главным
образом  своей  двухъярусностью.  Причем  их  мини¬
мальное  количество  приходится  на  нижние  части
почвенных  профилей,  а  верхние  и  средние  части
характеризуются  высокими  и  близкими  значения¬
ми  этого  показателя.  Можно  предположить,  что  в
верхних  частях  профилей  почв  происходит  интен¬
сивная  мобилизация  оксидов  железа  в  подвижные
формы  и  их  миграция  до  глубины  40-95  см,  т.е.
что  это  современный  процесс.  Но,  возможно,  он
 накладывается  на  более  древнее  и  иное  распреде¬
ление  подвижных  форм  соединений  железа.
 Совершенно  особый  материал  представляют
данные  по  составу  органического  вещества  почв
(табл.  4).  По-существу  во  всех  профилях  почв  по
отношениям  Сгк/Сфк,  содержанию  негидролизу¬
емого  остатка,  оптической  плотности  гуминовых
кислот  четко  выделяются  фульватная  или  гумат-
но-фульватная  верхняя  “буроземная”  часть  и
фульватно-гуматная  и  даже  гуматная  средняя
часть.  Средняя  часть  профилей  характеризуется
также  пониженным  содержанием  негидролизуе¬
мого  остатка  и  высокой  оптической  плотностью
гуминовых  кислот.  Это,  видимо,  свидетельствует
о  предыдущей  лесостепной  стадии  почвообразо¬
вания.  Признаки  этой  стадии  почвообразования
присутствуют  и  в  материале  верхней  части  про¬
филя  (оптическая  плотность  гуминовых  кислот
£■^5  на  глубине  7-17  и  16-26  см  в  разр.  32  и  39  со¬
ставляет  0.184-0.164,  также  снижено  содержание
негидролизуемого  остатка).  Признаки  прошлого
этапа  гумусообразования  оказались  достаточно
устойчивы  в  современной  ландшафтной  обста¬
новке.
 Признаки  лесостепного  почвообразования  эти
почвы  приобрели,  по-видимому,  в  наиболее  благо¬
приятное  время  атлантического  оптимума.  С  этим
временем  связаны  признаки  увеличения  гуматнос-
ти  гумуса,  образования  и  миграции  подвижной  гу-
матной  его  части  с  формированием  темных  гуму¬
совых  пленок  на  крупных  структурных  отдель¬
ностях.  Структура  почв  приобрела  отчетливые
элементы  ореховатости.  Современное  наложение
буроземообразования  завершило  сложное  фор¬
мирование  таких  почвенных  образований.
 Таким  образом,  в  рассматриваемых  почвах
видны  этапы  как  эволюции  почвообразования  в
горных  условиях,  так  и  прерывания  его  и  наруше¬
ния  почв  и  почвенного  покрова.
 АНОМАЛИИ  В  СОСТАВЕ  ПОЧВЕННОГО
ПОКРОВА  ГОРНОГО  РЕГИОНА
 В  ряде  случаев  в  горных  странах  наблюдаются
сочетания  почв  гумидного  и  ксероморфного  рядов
на  небольших  расстояниях  при  отсутствии  замет¬
ных  общих  климатических  отклонений.  Обычны¬
ми  компонентами  таких  контрастных  (или  ано¬
мальных)  сочетаний  почв  в  почвенном  покрове
Большого  Кавказа  являются  горные  каштано¬
видные  (или  горные  сухостепные)  почвы,  горно¬
луговые  темноцветные,  горные  лесо-луговые  и
горно-луговые  дерновые.  Такие  сочетания  в  ряде
случаев  объяснялись  экспозиционными  и  клима-
то-литологическими  условиями  [11].  Сочетания
почв  гумидного  и  ксероморфного  рядов  часто
приурочены  к  расширенным  частям  долин  круп¬
ных  горных  рек  (котловинам)  на  стыке  разных
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

АНОМАЛИИ  В  СТРОЕНИИ  ПОЧВ  И  ПОЧВЕННОГО  ПОКРОВА  ГОРНЫХ  РЕГИОНОВ  547
 Таблица  2.  Валовый  состав  почв,  %  на  прокаленное  вещество
 SiO,
 Si02
 SiOj
 Глубина,  см
 Si02
 Fe203
 А1203
 ТЮ2
 СаО
 MgO
 МпО
 NazO
 К20
 Fe203
 L
 ai2o3
 L
 r2o3
 Разрез  18
 I  2-6
 70.37
 5.42
 15.48
 0.99
 0.73
 1.65
 0.08
 2.24
 2.51
 34.47
 7.71
 6.30
 6-13
 72.87
 5.72
 14.72
 1.09
 0.45
 0.83
 0.07
 1.20
 2.52
 33.69
 8.42
 6.74
 II  13-26
 70.29
 5.62
 16.21
 1.04
 0.37
 1.43
 0.69
 2.03
 2.40
 33.43
 7.36
 6.03
 26-42
 70.68
 5.54
 15.55
 1.04
 0.40
 1.72
 0.10
 2.06
 2.42
 33.63
 7.74
 6.29
 42-50
 73.23
 5.17
 14.10
 1.04
 0.58
 1.70
 0.11
 2.04
 2.50
 38.09
 8.83
 7.17
 50-70
 69.03
 5.76
 15.92
 0.96
 0.79
 1.91
 0.08
 2.44
 2.57
 31.92
 7.36
 5.98
 70-95
 68.72
 6.61
 17.09
 0.98
 1.05
 1.62
 0.10
 0.57
 2.73
 27.90
 6.81
 5.47
 95-100
 66.99
 6.19
 16.92
 0.99
 0.86
 1.87
 0.05
 2.77
 2.82
 28.59
 6.72
 5.44
 130-140
 63.74
 6.95
 17.96
 0.95
 0.93
 2.33
 0.07
 3.63
 2.90
 24.11
 6.03
 4.82
 Разрез  19
 I  3-8
 73.30
 5.15
 14.45
 1.0Г
 0.96
 1.52
 0.11
 0.52
 2.46
 38.12
 8.59
 7.01
 8-12
 72.44
 4.91
 14.27
 0.98
 0.51
 1.67
 0.10
 2.26
 2.36
 38.90
 8.68
 7.09
 12-28
 69.73
 5.94
 16.31
 1.07
 0.36
 1.84
 0.08
 1.58
 2.55
 31.38
 7.30
 5.92
 II  28-54
 69.49
 5.80
 16.32
 1.08
 0.35
 1.84
 0.08
 1.90
 2.61
 32.14
 7.23
 5.90
 54-63
 71.54
 5.66
 15.53
 1.13
 0.40
 1.72
 0.09
 0.69
 2.70
 34.03
 7.84
 6.37
 65-75
 67.57
 6.46
 17.55
 1.01
 0.38
 2.02
 0.07
 1.77
 2.62
 28.12
 6.54
 5.31
 90-120
 66.86
 6.93
 18.73
 0.98
 0.54
 1.85
 0.07
 0.71
 2.79
 25.88
 6.05
 4.90
 Разрез  32
 I  0-6
 71.89
 5.38
 14.93
 1.01
 0.67
 1.45
 0.09
 1.42
 2.62
 35.21
 8.20
 6.65
 7-17
 72.23
 5.32
 14.53
 1.05
 0.46
 1.66
 0.09
 1.48
 2.61
 36.45
 8.47
 6.87
 20-30
 70.02
 5.32
 15.22
 1.02
 0.44
 1.43
 0.09
 2.86
 2.57
 35.33
 7.82
 6.41
 II  31—41
 69.59
 5.96
 16.51
 1.02
 0.44
 1.91
 0.08
 1.27
 2.69
 31.32
 7.15
 5.82
 43-53
 67.00
 6.76
 17.51
 1.00
 0.42
 1.82
 0.08
 2.19
 2.70
 26.57
 6.49
 5.21
 68-78
 65.40
 6.86
 18.17
 0.96
 0.38
 1.97
 0.07
 3.01
 2.64
 25.32
 6.12
 4.93
 Разрез  39
 I  0-3
 71.59
 4.61
 14.85
 0.98
 1.01
 1.88
 0.14
 1.49
 2.92
 41.10
 8.16
 6.81
 3-6
 66.64
 5.33
 16.63
 0.72
 1.81
 1.63
 0.08
 2.68
 3.95
 33.64
 6.81
 5.66
 6-14
 71.78
 4.54
 14.80
 0.98
 0.49
 1.67
 0.10
 2.43
 2.69
 42.68
 8.24
 6.91
 16-26
 72.99
 4.50
 14.64
 0.96
 0.49
 1.27
 0.09
 1.67
 2.85
 43.39
 8.44
 7.06
 II  33^3
 69.53
 6.23
 16.66
 0.90
 0.59
 1.52
 0.08
 1.00
 2.94
 29.69
 7.10
 5.73
 58-68
 66.36
 6.96
 17.82
 0.87
 0.72
 2.43
 0.07
 1.25
 3.00
 25.11
 6.31
 5.04
 90-100
 72.40
 4.60
 15.04
 0.99
 0.54
 1.72
 0.11
 1.24
 2.81
 41.55
 8.14
 6.81
 Разрез  38
 3-10
 63.31
 7.04
 19.70
 0.81
 1.71
 1.94
 0.09
 2.19
 2.69
 23.95
 5.46
 4.45
 10-16
 62.91
 6.87
 20.00
 0.80
 1.37
 2.11
 0.08
 2.66
 2.67
 24.42
 5.36
 4.39
 17-27
 62.63
 7.52
 20.49
 0.83
 1.12
 2.02
 0.08
 1.96
 2.81
 22.13
 5.17
 4.19
 30-40
 61.10
 8.28
 20.94
 0.94
 1.14
 1.79
 0.06
 1.92
 3.30
 19.56
 4.96
 3.96
 45-55
 61.11
 8.13
 22.47
 0.98
 0.72
 1.71
 0.04
 0.71
 3.60
 19.94
 4.62
 3.75
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997
 2*

548 	РОМАШКЕВИЧ 	и 	др.
 Таблица  3.  Физико-химическая  характеристика  почв
 Глубина,  см
 pH
 Гумус,  %
 С02,  %
 Подвижный  А1
(по  Соколову),
мг-э  кв/100  г
 Обменные  катионы,
мг-экв/100  г  почвы
 Ненасыщен¬
ность,  %
 Fe203
 ai2o3
 води.
 СОЛ.
 Са2+
 Mg2+
 Н+
 (по  Тамму),  %
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
 10
 11
 12
 Разрез  18
 I  2-6
 4.8
 3.8
 15.96
 Не  опр.
 14.50
 3.25
 13.06
 42.3
 0.85
 0.41
 6-13
 4.8
 3.7
 7.33
 »
 4.43
 0.88
 13.40
 71.6
 0.99
 0.42
 II  13-26
 5.1
 3.9
 3.47
 »
 2.05
 0.25
 12.44
 84.4
 0.81
 0.66
 26-42
 5.0
 3.8
 3.29
 »
 5.05
 0.60
 11.88
 67.7
 0.75
 0.45
 42-50
 5.4
 3.8
 2.43
 »
 8.85
 1.15
 7.65
 43.3
 0.82
 0.22
 50-70
 5.6
 4.3
 2.22
 »
 18.58
 1.78
 2.74
 11.8
 0.74
 0.19
 70-95
 5.9
 4.7
 3.43
 »
 25.38
 2.25
 1.84
 6.2
 1.21
 0.17
 95-100
 6.4
 5.1
 1.60
 »
 22.25
 2.08
 0.34
 1.4
 0.43
 0.15
 130-140
 7.0
 5.5
 Не  опр.
 »
 26.85
 2.70
 0.17
 0.6
 0.45
 0.21
 Разрез  19
 I  3-8
 5.9
 5.0
 10.58
 Не  опр.
 16.64
 2.42
 2.34
 10.9
 0.69
 0.36
 8-12
 5.3
 4.0
 5.41
 Не  опр.
 1.39
 5.01
 0.98
 7.09
 54.2
 0.76
 0.41
 12-28
 5.4
 4.1
 4.45
 »
 4.08
 1.50
 0.35
 10.68
 85.2
 0.74
 0.94
 II  28-54
 5.4
 4.1
 3.38
 »
 3.83
 1.77
 0.50
 10.96
 82.9
 0.78
 0.03
 54-63
 5.6
 4.1
 2.53
 »
 3.08
 2.32
 0.75
 7.28
 70.2
 0.61
 0.01
 65-75
 4.9
 3.6
 0.72
 »
 4.44
 5.48
 2.28
 6.33
 44.9
 0.39
 0.02
 90-120
 4.9
 3.6
 0.60
 »
 3.04
 8.75
 3.88
 5.72
 31.2
 0.32
 0.02
 Разрез  32
 I  0-6
 4.9
 3.8
 9.91
 Не  опр.
 0.80
 11.88
 1.95
 11.06
 44.4
 0.64
 0.32
 7-17
 4.9
 3.7
 4.83
 »
 2.91
 4.95
 0.85
 11.10
 65.6
 0.83
 0.42
 20-30
 5.4
 4.0
 2.55
 »
 1.51
 5.45
 0.98
 6.28
 49.4
 0.61
 0.44
 II  31-41
 5.3
 3.9
 1.62
 »
 2.51
 5.70
 1.45
 6.66
 48.2
 0.36
 0.43
 43-53
 5.1
 3.8
 1.05
 Не  опр.
 4.99
 5.68
 1.85
 7.89
 51.1
 0.32
 0.50
 68-78
 4.9
 3.6
 0.78
 5.92
 6.57
 2.41
 9.36
 51.0
 0.28
 0.42
 Разрез  39
 I  0-3
 5.6
 5.1
 11.21
 Не  опр.
 0.08
 17.83
 3.88
 2.57
 10.6
 0.64
 0.27
 3-6
 4.9
 4.0
 15.17
 »
 0.08
 15.30
 2.63
 9.59
 34.8
 0.66
 0.30
 6-14
 4.8
 3.7
 6.45
 »
 2.68
 3.34
 0.65
 10.54
 72.5
 0.67
 0.36
 16-26
 5.1
 4.0
 2.41
 »
 2.81
 1.58
 0.36
 6.71
 77.5
 0.59
 0.61
 II  33^*3
 5.3
 4.0
 1.10
 »
 1.85
 2.00
 0.78
 4.30
 60.7
 0.39
 0.34
 58-68
 5.1
 3.8
 0.55
 »
 1.15
 10.63
 3.34
 3.07
 18.0
 0.29
 0.28
 90-100
 5.3
 3.9
 Не  опр.
 0.56
 16.75
 5.08
 1.98
 8.3
 0.21
 0.23
 Разрез  38
 3-10
 6.2
 5.4
 11.28
 Не  опр.
 40.25
 7.30
 Не  опр.
 10-16
 6.4
 5.5
 8.10
 »
 33.00
 6.80
 »
 17-27
 6.6
 5.4
 4.08
 0.24
 Не  опр.
 32.50
 7.20
 »
 30-40
 7.3
 6.4
 3.69
 0.22
 »
 32.00
 6.13
 »
 49-55
 7.9
 7.2
 Не  опре
 :деляло<
 :ь
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

АНОМАЛИИ  В  СТРОЕНИИ  ПОЧВ  И  ПОЧВЕННОГО  ПОКРОВА  ГОРНЫХ  РЕГИОНОВ  549
Таблица  3.  (Окончание)
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
 10
 11
 12
 Разрез  50
 0-10
 6.9
 6.3
 9.96
 Не  опр.
 Не  опр.
 30.69
 5.15
 Не  опр.
 10-20
 7.4
 6.6
 8.31
 »
 »
 30.22
 4.50
 »
 22-32
 7.9
 6.9
 4.59
 0.62
 »
 21.33
 4.75
 »
 33-40
 8.3
 Не  опр.
 2.29
 2.39
 Не  определялось
 43-53
 8.5
 »
 1.45
 2.64
 »
 80-90
 8.9
 »
 0.88
 1.67
 Разрез  52
 »
 0-10
 6.8
 6.0
 6.02
 0.08
 Не  опр.
 15.25
 2.75
 Не  опр.
 10-20
 7.3
 6.4
 3.76
 Не  опр.
 »
 23.35
 4.08
 »
 20-27
 7.8
 6.6
 1.19
 0.18
 »
 16.65
 3.60
 »
 0-4
 5.8
 5.2
 16.92
 Не  опр.
 33.87
 7.50
 1.01
 2.3
 Не  опр.
 4-10
 5.5
 4.6
 Не  опр.
 »
 17.50
 5.50
 3.73
 13.9
 »
 11-19
 5.5
 4.5
 10.06
 »
 14.37
 4.95
 4.90
 20.20
 »
 20-27
 5.3
 4.1
 Не  опр.
 »
 7.00
 2.92
 7.13
 41.0
 »
 28-38
 5.4
 4.1
 2.70
 »
 6.40
 2.16
 4.56
 34.7
 »
 50-60
 5.9
 4.2
 Не  определялось
 Разрез  44
 0-5
 5.6
 4.8
 Не  опр.
 Не  опр.
 10.25
 1.70
 6.84
 36.4
 Не  опр.
 5-10
 5.5
 4.7
 6.24
 »
 9.60
 1.60
 1.62
 12.6
 »
 12-21
 5.8
 4.6
 2.20
 »
 4.50
 0.88
 1.10
 16.9
 »
 27-33
 5.6
 4.3
 1.20
 »
 2.08
 0.42
 1.27
 33.7
 »
 53-60
 6.6
 5.9
 0.72
 »
 3.23
 0.19
 -
 -
 »
 морфосгруктур.  Так,  на  Северном  склоне  Боль¬
шого  Кавказа  они  выражены  в  зоне  перехода  Се-
веро-Юрской  депрессии  в  Скалистый  хребет,  а  в
самой  восточной  части  Большого  Кавказа  -  в  об¬
ластях  сочетаний  высоких  плато,  хребтов  и  глу¬
боких  депрессий.
 Среди  этих  групп  почв  особо  выделяются  гор¬
ные  каштановидные.  В  значительной  степени  это
условное  название.  Каштановидные  почвы  рас¬
сматриваемых  нами  ключевых  участков  развива¬
ются  под  сухостепной  растительностью  на  абсо¬
лютных  высотах  110СМ600  м  за  счет  наносов
(мощностью  20-50  см)  на  окарбоначенные  песча¬
ники,  сланцы,  мергели,  известняки  или  же  за  счет
материала  карбонатных  суглинков.  Название  “ка¬
штановидные”  дано  этим  почвам  по  следующим
признакам:  1)  по  уплотненности  профиля,  2)  по  воз¬
растанию  сухости  профиля  книзу,  3)  по  резкости
переходов  между  горизонтами,  4)  светло-бурой  и
палевой  окраске  гор.  В  и  ВС.
 В  то  же  время  в  гумусовых  горизонтах,  а  ино¬
гда  и  в  гор.  В,  может  быть  выражена  комковато¬
зернистая  структура.  Последнее  позволяет  пред¬
полагать,  что  почвы  (или  наносный  материал,  за
 счет  которого  образованы  горные  каштановид¬
ные  почвы)  пережили  стадию  черноземного  или
черноземовидного  почвообразования.  Возможно,
об  этом  свидетельствуют  и  погребенные  горизон¬
ты  в  профилях  каштановидных  почв  -  они  имеют
более  темную  окраску  и  прекрасную  мелко-  и
среднекомковатую  структуру.
 Данные  физико-химических  определений
(табл.  3,  разр.  38,  50,  52)  позволяют  определить
горные  каштановидные  почвы  как  высокогумус-
ные  с  нейтрально-щелочной  реакцией  и  высоким
содержанием  поглощенных  обменных  катионов
главным  образом  Са2+.  Содержание  С02  в  почвах
колеблется  от  0.08  до  2.64%.  Гумус  почв  гуматно-
фульватный  (Сгк/Сфк  составляет  0.80-0.98),  а  в
составе  гуминовых  кислот  средних  и  нижних  гори¬
зонтов  почв  преобладает  фракция,  связанная  с  Са
(табл.  4,  разр.  38,  50,  52).  Последнее,  также  как  и
высокая  оптическая  плотность  гуминовых  кис¬
лот  средних  и  нижних  горизонтов  почв,  указыва¬
ет  на  вероятность  двух  этапов  формирования
почв:  ксероморфного  и  черноземного  или  чернозе¬
мовидного.  Об  этом  свидетельствует  и  отношение
Сгк/Сфк  в  погребенном  горизонте  разр.  38  (1.28).
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

550 	• 	РОМАШКЕВИЧ 	и 	др.
 Таблица  4.  Групповой  состав  гумуса  по  Кононовой-Бельчиковой  (над  чертой  -  %  от  массы  почвы,  под  чертой  -
%  от  Собщ  в  почве)
 Глубина,
 СМ
 р
 '-'Общ
 С  в  пиро-
фосфатной
вытяжке
 Фракции  гуминовых
кислот
 Фракции  фульвокислот
 Сгк/Сфк
 Негидро-
 лизуемый-
 остаток
 Оптичес¬
кая  плот¬
ность  ГК,
^465
 всего  в
пирофос-
фатной
вытяжке
 от  общей  суммы
 всего  в
пирофос-
фатной
вытяжке
 от  общей  суммы
 %
 1
 2
 1а
 1
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
 10
 11
 12
 Разрез  19
 3-8
 6.10
 2.14
 35.1
 0.85
 13.8
 1.03
 16.9
 0
 1.30
 21.3
 0.24
 3.9
 0.72
 11.8
 0.65
 64.9
 0.085
 8-12
 3.14
 1.49
 47.5
 0.51
 16.2
 0.65
 20.7
 0
 0.98
 31.3
 0.22
 7.0
 0.54
 17.2
 0.52
 52.5
 0.107
 12-28
 2.58
 1.31
 50.8
 0.69
 26.7
 0.69
 26.7
 0
 0.62
 24.1
 0.26
 10.1
 0.33
 12.8
 1.11
 49.2
 0.186
 28-54
 1.96
 1.31
 66.8
 0.68
 34.7
 0.75
 38.3
 0
 0.63
 32.1
 0.18
 9.2
 0.26
 13.2
 1.08
 33.2
 0.206
 54-63
 1.47
 0.97
 66.0
 0.54
 36.7
 0.53
 36.1
 0.01
 0.6
 0.43
 29.3
 0.10
 6.8
 0.15
 10.2
 1.26
 34.0
 0.187
 Разрез  32
 0-6
 5.75
 2.70
 46.9
 1.07
 18.6
 1.11
 19.3
 0
 1.63
 28.3
 0.26
 4.5
 1.55
 27.0
 0.66
 53.1
 0.123
 7-17
 2.80
 1.58
 56.4
 0.66
 23.6
 0.76
 27.1
 0
 0.92
 32.8
 0.21
 7.5
 0.66
 23.6
 0.72
 43.6
 0.184
 20-30
 1.48
 0.90
 60.8
 0.45
 30.4
 0.41
 27.7
 0.04
 2.7
 0.45
 30.4
 0.18
 12.2
 0.16
 10.8
 1.00
 39.2
 0.172
 31^1
 0.94
 0.63
 67.0
 0.24
 25.5
 0.20
 21.3
 0.04
 4.2
 0.39
 40.5
 0.13
 13.8
 0.15
 16.0
 0.62
 33.0
 0.186
 43-53
 0.61
 0.30
 49.2
 0.15
 24.6
 0.13
 21.3
 0.02
 3.30
 0.15
 24.6
 0.11
 11.7
 0.03
 11.3
 1.00
 50.8
 0.080
 Разрез  39
 0-3
 6.50
 2.87
 44.2
 1.29
 19.8
 1.37
 21.1
 0
 1.58
 24.4
 0.22
 3.4
 1.02
 15.7
 0.81
 55.8
 0.092
 3-6
 8.80
 3.69
 41.9
 1.64
 18.6
 1.99
 22.6
 0
 2.05
 23.3
 0.26
 2.9
 1.41
 16.1
 0.80
 58.1
 0.085
 6-14
 3.74
 1.78
 47.6
 0.78
 20.9
 0.93
 24.9
 0
 1.00
 26.7
 0.21
 5.6
 0.65
 17.4
 0.78
 52.4
 0.123
 16-26
 1.40
 0.71
 50.7
 0.31
 22.1
 0.36
 25.7
 0
 0.40
 28.6
 0.16
 11.4
 0.24
 17.2
 0.78
 49.3
 0.164
 33—43
 0.64
 0.35
 54.7
 0.21
 32.8
 0.19
 29.7
 0.02
 3.1
 0.14
 21.9
 0.07
 10.9
 0.08
 12.5
 1.50
 45.3
 0.181
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

АНОМАЛИИ  В  СТРОЕНИИ  ПОЧВ  И  ПОЧВЕННОГО  ПОКРОВА  ГОРНЫХ  РЕГИОНОВ 	551
 Таблица  4.  (Окончание)
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
 10
 11
 12
 Разрез  38
 3-10
 6.56
 2.71
 41.3
 1.26
 19.2
 0.82
 12.5
 0.44
 6.7
 1.45
 22.1
 0.24
 3.7
 0.83
 12.6
 0.87
 58.7
 0.127
 10-16
 4.71
 1.95
 41.4
 0.89
 18.9
 0.50
 10.6
 0.49
 8.3
 1.06
 22.5
 0.20
 4.2
 0.51
 10.9
 0.84
 58.6
 0.129
 17-27
 2.36
 1.10
 46.6
 0.49
 20.8
 0.22
 9.3
 0.27
 11.5
 0.61
 25.8
 0.18
 7.6
 0.22
 9.4
 0.80
 53.4
 0.152
 30-40
 2.15
 0.96
 44.7
 0.54
 25.1
 0.08
 3.7
 0.46
 21.4
 0.42
 19.6
 0.16
 7.4
 0.04
 1.9
 1.28
 55.3
 0.183
 Разрез  50
 0-10
 5.78
 1.98
 .34.3
 0.95
 16.4
 0.47
 8.1
 0.48
 8.3
 1.03
 17.9
 0.18
 3.1
 0.46
 8.0
 0.92
 65.7
 0.114
 22-32
 2.66
 0.93
 35.0
 0.46
 17.3
 0.08
 3.00
 0.38
 14.3
 0.47
 17.7
 0.14
 5.3
 0.09
 3.4
 0.98
 65.0
 0.143
 43-53
 0.84
 0.25
 29.8
 0.12
 14.3
 0.01
 1.1
 0.11
 13.2
 Разр
 0.13
 15.5
 ез48
 0.08
 9.5
 0
 0.92
 70.2
 0.148
 0-4
 9.84
 3.53
 35.9
 1.42
 14.4
 1.12
 11.4
 0.30
 3.0
 2.11
 21.5
 0.34
 3.5
 0.51
 15.3
 0.67
 64.1
 0.109
 11-19
 5.85
 2.47
 42.2
 1.30
 22.2
 1.19
 20.3
 0.11
 1.9
 1.17
 20.0
 0.26
 4.4
 0.67
 11.5
 1.11
 57.8
 0.109
 28-38
 1.57
 0.73
 47.5
 0.32
 20.9
 0.32
 20.9
 0
 Разр
 0.40
 26.8
 ез44
 0.16
 10.5
 0.22
 14.4
 0.80
 52.3
 0.111
 5-10
 3.63
 1.22
 33.6
 0.48
 13.2
 0.50
 13.8
 0
 0.74
 20.4
 0.12
 3.3
 0.55
 15.1
 0.65
 66.4
 Не  опр.
 12-21
 1.28
 0.50
 0.20
 0.18
 0.02
 0.30
 0.07
 0.19
 0.67
 60.9
 39.1
 15.6
 14.1
 1.5
 23.5
 5.5
 14.8
 27-33
 0.70
 0.30
 42.9
 0.08
 11.4
 0.11
 15.7
 0
 0.22
 31.5
 0.07
 10.0
 0.10
 14.3
 0.36
 57.1
 «
 В  гранулометрическом  составе  почв  (табл.  1,
разр.  38,  50,  52),  сравнительно  однородном  по
профилям,  видимо,  главным  образом  отражен  ис¬
ходный  состав  почвообразующего  материала.
 Другим  контрастным  компонентом  почвенно¬
го  покрова  “аномальных”  сочетаний  почв  являет¬
ся  группа  лесо-луговых  почв,  развитых  под  курти¬
нами  березового  леса  с  луговым  высокотравием.
Мощность  почв  составляет  40-60  см.  Основными
признаками  их  являются  темно-бурая  и  бурая  ок¬
раска,  рыхлость  сложения,  порошисто-зернистая
и  комковатая  структура,  высокая  степень  увлаж¬
ненности  профилей  (сверху  вниз  -  от  сырого  до
мокрого),  часто  с  выходом  верховодки.  Харак¬
терными  чертами  профилей  являются  также  при¬
знаки  поверхностного  оглеения  и  оподзоливания
 на  глубине  10-20  см.  Встречены  также  профили  с
сериями  погребенных  горизонтов  мощностью  до
40  см.  Лесо-луговые  почвы  имеют  кислую  реак¬
цию;  они  слабо  и  средне  ненасыщенны  основания¬
ми  (табл.  3,  разр.  44).  Содержание  гумуса  в  этих
почвах  резко  уменьшается  с  глубины  10  см,  а  в  его
составе  преобладают  фульвокислоты  (Сгк/Сфк
составляет  0.67-0.36)  при  отсутствии  в  группе  гу¬
миновых  кислот,  фракции,  связанной  с  Са  (табл.  4,
разр.  44).
 Одним  из  компонентов  “аномальных”  сочета¬
ний  почв  являются  также  горно-луговые  дерно¬
вые  и  горные  лугово-степные.  Морфологические
признаки  их  и  физико-химические  характеристи¬
ки  многократно  описаны  в  почвенной  литерату¬
ре.  В  табл.  3  (разр.  48)  нами  приведены  лишь
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

552
 РОМАШКЕВИЧ  и  др.
 Рис.  3.  Сочетание  почв  в  почвенном  покрове  ключе¬
вых  участков  /-IV.  1  -  выходы  пород  и  фрагментар¬
ные  почвы;  2  -  горно-луговые  долинные  (в  том  числе
окультуренные);  3  -  горно-луговые  дерновые;  4  -  гор¬
ные  лугово-степные;  5  -  горно-луговые  черноземо¬
видные;  6  -  горные  каштановидные;  7-  горные  лесо-лу-
говые;  8  -  буроземы  маломощные;  9  -  горно-лесные:
сочетание  маломощных  буроземов,  маломощных  буро¬
земов  на  погребенных  дифференцированных  профи¬
лях  почв,  темноцветных  лесных.
 некоторые  физико-химические  показатели  горно¬
луговых  дерновых  почв  ключевого  участка  ///.
 Необходимо  отметить,  что  на  рассматривае¬
мых  территориях  (ключевые  участки  III  и  IV)  ши¬
роко  выражены  такие  явления,  как  оплывины,
оползни,  сочетания  разных  по  составу  и  генезису
подстилающих  пород,  иногда  выходы  грунтовых
вод  и  поставленные  вертикально  выходы  пластов
горных  пород,  присутствие  в  почвах  погребенных
горизонтов.  Все  это  характерно  для  активных  сейс¬
мотектонических  регионов.  Активизацией  сейсмо¬
тектонических  движений  обусловлены  проявле¬
ния  на  поверхности  контрастных  литологических
слоев  пород  (бескарбонатных  и  карбонатных)  и
значительные  изменения  гидрогеологических  ус¬
ловий.  Последнее  на  одних  участках  создало
ландшафтную  сухость,  на  других  вывело  грунто¬
вые  воды  близко  к  поверхности.  В  связи  с  этим
горные  каштановидные  почвы  оказываются  при¬
 уроченными  к  местам  выходов  карбонатных  и
окарбоначенных  пород  и  очень  глубоким  грунто¬
вым  водам,  а  горные  лесо-луговые  -  к  бескарбо-
натным  породам  и  выходам  грунтовых  вод.
 ПРИЧИНЫ  И  РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ
АНОМАЛИЙ  В  ФОРМИРОВАНИИ
ГОРНЫХ  ПОЧВ
 Выше  рассмотрены  два  примера  формирова¬
ния  почвенного  покрова  горной  территории,  ког¬
да,  во-первых,  на  значительных  площадях  оказы¬
ваются  перемешанными  почвенный  материал  и
горизонты  почвенных  профилей,  а  также  возни¬
кают  трудности  в  определении  почв  и  объясне¬
нии  их  генезиса,  и,  во-вторых,  в  непосредствен¬
ном  контакте  формируются  контрастные  типы
почв  (гумидного  и  аридного  рядов)  при  неясности
причин  этого  явления.  Обращение  к  геолого-тек-
тоническим  основам  формирования  таких  терри¬
торий  [1,  5-9,  13]  в  известной  мере  позволяет  по¬
дойти  к  пониманию  общей  картины  отклонений  в
формировании  почв  и  почвенного  покрова  от  об¬
щеизвестных  и  общепринятых  схем.
 Оказывается,  что  не  были  учтены  известные
положения  о  сейсмотектоническом  и  вулканиче¬
ском  развитии  Большого  Кавказа  с  его  насыщен¬
ностью  многочисленными  продольными  й  попе¬
речными  разломами-линеаментами  и  их  пересече¬
ниями  -  сейсмотектоническими  узлами  [1]  (рис.  4).
По  таким  разломам  и  узлам  не  только  в  далеком
прошлом  шло  формирование  и  глубинных,  и  по¬
верхностных  структур.  По  ним  активизация  сейс¬
мотектонической  деятельности  продолжалась  на
протяжении  всего  голоцена.  При  этом  в  зонах
разломов-линеаментов,  сейсмотектонических  уз¬
лов  и  на  прилежащих  к  ним  территориях  сейсмотек¬
тонические  деформации  сопровождаются  самого
разного  рода  поверхностными  денудационными
процессами,  а  также  выходом  на  поверхность  ра¬
нее  нехарактерных  для  поверхностных  отложе¬
ний  горных  пород  и  изменением  гидрогеологиче¬
ских  условий  (подъем  грунтовых  вод  на  одних
участках  и  опускание  на  других).
 В  рассмотренном  нами  случае  перемешивания
горизонтов  профилей  лесных  почв  Лесистого
хребта  и  наложения  на  их  поверхность  наносов,  за
счет  которых  сформированы  современные  бурые
лесные  почвы,  эти  явления  могут  быть  связаны  с
активизацией  сейсмотектонической  деятельности.
Активизация  особенно  вероятна  непосредственно
в  зонах  разломов-линеаментов.  В  этих  зонах  нахо¬
дятся  исследованные  нами  ключевые  участки  III
и  IV,  в  которых  почвенный  покров  имеет  контра¬
стные  черты  и  где  наблюдаются  мощные  проявле¬
ния  денудации.  Контрастность  почвообразования
на  таких  участках  обусловлена  контрастностью
гидрогеологического  режима  и  физико-химичес¬
ких  показателей  почвообразующего  материала.
Необходимо  отметить,  что  на  исследованной  нами
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

АНОМАЛИИ  В  СТРОЕНИИ  ПОЧВ  И  ПОЧВЕННОГО  ПОКРОВА  ГОРНЫХ  РЕГИОНОВ
 553
 Рис.  4.  Морфоструктурное  районирование  Большого  Кавказа.  1-3  -  морфоструктурные  разломы-линеаменты  перво¬
го,  второго  и  третьего  рангов:  а  -  продольные,  б  -  поперечные;  4  -  морфоструктурные  узлы:  а  -  высокосейсмичные,
 6 	-  низкосейсмичные;  5  -  эпицентры  землетрясений  с  М>  5.5:  а  -  до  1900  г.,  б  -  после  1900  г.;  6  -  номера  мегаблоков;
 7 	-  номера  узлов.
 территории  также  отчетливо  выражены  так  на¬
зываемые  кольцевые  структуры  (поднятые  или
опущенные  блоки  земной  коры),  по  которым  в
голоцене  могли  продолжаться  активные  глубин¬
ные  и  поверхностные  процессы  перемешивания  и
перемещения  масс  породного  материала  [6].
 Чтобы  подойти  к  временным  характеристи¬
кам  явлений  перемешивания  и  погребения  про¬
филей,  мы  воспользовались  имеющимися  дан¬
ными  о  возрасте  почв  с  погребенными  горизон¬
тами  на  территории  Кабардино-Балкарии  по
правобережью  р.  Баксан  [4,  14].  Эти  почвы,  имея
в  верхних  горизонтах  горно-луговую  природу,  в
погребенных  горизонтах-слоях  имеют  признаки
лесного  почвообразования.  Возраст  погребен¬
ных  горизонтов-слоев  по  14С  определен  в  грани¬
цах  5810  ±  90-6150  ±  50  и  8020  ±  120-9100  ±  80  лет.
По  этим  данным  перемешивание  горизонтов
древних  лесных  почв  и  их  погребение  произошли
примерно  6  и  9  тыс.  лет  назад.
 Необходимо  отметить,  что  ранее  нами  отмеча¬
лись  находки  прослоек  материала  лесных  почв
(лессивированных)  на  территориях  Северо-Юр-
ской  депрессии  и  Скалистого  хребта  в  пределах
Кабардино-Балкарии  [10].
 Используя  опыт  анализа  аномалий  строения
почв  и  состава  почвенного  покрова  в  низкогорь-
ях-среднегорьях  Южного  склона  Большого  Кав¬
каза,  описанных  ранее  [12],  и  данные,  приведен¬
ные  в  настоящей  статье,  можно  полагать,  что
 аномалии  представляют  такое  же  закономерное
явление  в  горных  регионах,  как  и  все  принятые  в
качестве  нормальных.  Если  же  обратиться  к  кар-
те-схеме  морфоструктурного  районирования  Боль¬
шого  Кавказа  с  его  сетью  зон  разломов-линеа-
ментов  и  морфоструктурных  узлов  [1]  (рис.  4),  то
можно  предположить,  что  не  менее  20%  террито¬
рии  этого  горного  региона  принадлежит  к  ареалам
различного  рода  аномалий,  обусловленных  актив¬
ным  воздействием  сейсмотектоники  на  формиро¬
вание  сложного  чехла  почвообразующего  матери¬
ала,  и  также  сложных  профилей  почв  и  состава
почвенного  покрова.
 Благодаря  наибольшей  активности  таких  воз¬
действий  в  области  Главного  хребта  Большого
Кавказа,  значительной  высоте,  наиболее  мощ¬
ным  денудационным  процессам  эти  территории
сохранили  в  почвенном  покрове  минимум  призна¬
ков  как  прошлого  почвообразования,  так  и  эндо¬
генных  сейсмотектонических  нарушений.  Пери¬
ферийные  же  части  Большого  Кавказа  (низко-
горные-среднегорные)  как  на  Южном,  так  и  на
Северном  склонах,  видимо,  являются  наиболее
обширной  зоной  проявления  аномалий  в  форми¬
ровании  почвенного  покрова.
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 В  почвоведении  за  последние  десятилетия  выра¬
ботался  ряд  общепризнанных  положений  (схем),
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

554
 РОМАШКЕВИЧ  и  др.
 касающихся  закономерностей  формирования  гор¬
ных  почв  и  почвенного  покрова  горных  регионов.
Параллельно  с  этим  накоплен  материал  о  различ¬
ных  отклонениях  от  этих  положений.  Выяснение
причин  таких  отклонений  практически  не  пред¬
принималось.
 В  исследованиях  авторов  сделана  попытка  по¬
иска  обстоятельств  формирования  аномалий  в
строении  почв  и  составе  почвенного  покрова  че¬
рез  механизм  сейсмотектонического  развития
горных  территорий.  Имеющиеся  материалы  сви¬
детельствуют,  что  сейсмотектогенез  по  системам
разломов  и  морфоструктурных  узлов  оставался
активным  на  протяжении  всего  голоцена.  В  ре¬
зультате  его  проявления  в  одних  случаях  обеспе¬
чивалось  преимущественное  перемешивание
почвенных  толщ  со  смешением  признаков  раз¬
ных  этапов  эволюции  почв.  В  других  случаях  при
более  активном  сейсмотектогенезе  происходили
резкие  изменения  в  составе  поверхностных  пород
и  в  изменении  гидрогеологического  режима.
Следствием  явилось  формирование  контрастных
сочетаний  почв.
 Аномалии-отклонения  в  формировании  почв  и
почвенного  покрова  следует  признать  особыми,
но  закономерными  явлениями  в  горных  регионах.
Такие  аномалии  -  формирование  почв  со  смешан¬
ными  признаками  разных  типов  почвообразова¬
ния  и  почвенного  покрова  контрастного  состава  -
могут  занимать  значительные  площади  главным
образом  в  морфоструктурах  среднегорий-низко-
горий.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Гвишиани  А.Д.,  Горшков  А.И.,  Ранцман  Е.Я.,  Cue-
тернас  АСоловьев  А  А.  Прогнозирование  мест
землетрясений  в  регионах  умеренной  сейсмичнос¬
ти.  М.:  Наука,  1988.  174  с.
 2. 	Зонн  С.В.  t  Герасимов  Ив.П.  Краткий  почвенно-ге¬
ографический  очерк  Кабардинской  АССР  //  При¬
 родные  ресурсы  Кабардинской  АССР.  М.;  Л.:  Изд-
во  АН  СССР,  1946.  С.  325-362.
 3. 	Классификация  и  диагностика  почв  СССР.  М.:  Ко¬
лос,  1977.  223  с.
 4. 	Козырева  М.Г.,  Рубилин  Е.В.  Об  абсолютном  воз¬
расте  некоторых  современных  почв  //  Вестн.  Ле-
нингр.  ун-та.  1980.  №  6.  С.  65-72.
 5. 	Милановский  Е.Е.  Новейшая  тектоника  Кавказа.
М.:  Недра,  1968.483  с.
 6. 	Михеев  ГАМакарова  М.Г.  Тектоническая  интер¬
претация  результатов  дешифрования  космических
фотоснимков  Кавказа  //  Исследование  Земли  из
космоса.  1985.  JM®  2.  С.  59-66.
 7. 	Ранцман  Е.Я.  Выявление  морфоструктурных  уз¬
лов  как  метод  сравнительного  анализа  современ¬
ных  движений  в  сейсмоактивных  горных  странах  //
Современные  движения  земной  коры.  М.:  Наука,
1980.  С.  99-103.
 8. 	Ранцман  Е.Я.  Морфоструктурное  районирование
и  некоторые  вопросы  геодинамики  Большого
Кавказа  //  Геоморфология.  1985.  №  1.  С.  3-16.
 9. 	Ранцман  ЕЯ.  Рельефообразующие  разломы  и  сис¬
тема  морфоструктурного  районирования  //  Разви¬
тие  рельефа  и  динамика  литосферы.  М.:  Наука,
1994.  С.  49-55.
 10. 	Ромашкевич  А.И.  Горное  почвообразование  и  гео¬
морфологические  процессы.  М.:  Наука,  1988.
149  с.
 11. 	Ромашкевич  А.И..Давыдова  М.В.,  Лотов  Р.А.  Со¬
временный  и  древний  педогенез  в  некоторых  ланд¬
шафтах  Внутреннего  Дагестана  //  Почвоведение.
1993.  №3.  С.  15-24.
 12. 	Ромашкевич  А.И.,  Ранцман  Е.Я.,  Михеев  Г.А.  Эн¬
до-  и  экзогенез  в  формировании  почвенного  по¬
крова  горных  стран  //  Почвоведение.  1996.  №  4.
 С. 	442-453.
 13. 	Северный  Кавказ.  Геология  СССР.  Т.  9.  М.:  Недра,
1968.  759  с.
 14. 	Чичагова  О.А.,  Черкинский  А.Е.  Радиоуглеродные
исследования  в  географии  /  ИГ  АН  СССР.  М.,  1988.
79  с.
 The  Anomalies  in  Soil  Properties  and  Soil  Mantle  Composition
in  Mountainous  Regions  and  Seismotectonics
 A.  I.  Romashkevich,  E.  Ya.  Rantsman,  and  G.  A.  Mikheev
 Anomalies  in  soils  and  soil  mantle  composition  were  investigated  in  relation  to  the  endogenesis  and  exogenesis
of  mountainous  country.  They  are  displayed  in  the  incompatibility  of  features  within  a  single  soil  profile,  and
in  combinations  of  “member  soil”  of  humidic  and  xeromorphic  in  soil  the  mantle  of  separate  regions.  The
anomalies  were  found  to  correlate  with  enhanced  seismotectonic  and  denudation  activity  along  faults-linea-
ments  and  morphostructural  knots.  The  history  of  the  tectonic  development  of  the  area  enables  us  to  presume
that  anomalies  originated  in  the  Holocene.  Chaotic  features  in  soils  are  mainly  caused  by  local  pedoturbations,
while  contrasting  combinations  of  soils  in  the  mantle  are  due  to  outcrops  of  diverse  bedrocks  to  formation  of
contrasting  soil-forming  deposits  and  hydrogeological  regimes.  Significant  areas  of  mountainous  regions  can
be  considered  as  anomalies,  since  they  are  different  from  conventional  schemes  of  soil  properties  and  compo¬
sition  of  soil  mantle.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  555-563
 ХИМИЯ
 почв
 УДК  631.416.1
 КОРРЕЛЯЦИОННО-РЕГРЕССИОННЫИ  АНАЛИЗ  ИОННОГО  СОСТАВА
ЖИДКОЙ  ФАЗЫ  СЕРОЙ  ЛЕСНОЙ  ПОЧВЫ
 ©  1997  г.  Г.  К.  Зыкина,  JI.  Б.  Пачепская
 Институт  почвоведения  и  фотосинтеза  РАН,  г.  Пущино  Московской  обл.
 Поступила  в  редакцию  17.08.95  г.
 Простые  с  математической  точки  зрения  модели,  основанные  на  корреляционно-регрессионном
анализе  данных  по  многолетней  и  внутригодичной  динамике,  позволяют  прогнозировать  изменения
свойств  почв,  а  также  их  влияние  на  урожайность  сельскохозяйственных  культур,  возможность  опе¬
ративного  управления,  в  том  числе  и  жизнедеятельностью  растений.  Познавательная  ценность  этих
моделей  и  возможности  их  использования  не  вызывают  сомнений.  Предполагается  последующее
совершенствование  представленных  корреляционно-рефессионных  моделей  с  целью  получения
более  полной  характеристики  серой  лесной  почвы.
 В  комплексном  изучении  биогеоценозов  все  бо¬
лее  широкое  применение  находит  математическое
моделирование  почвенных  процессов,  протекаю¬
щих  под  влиянием  внешних  факторов.  Одним  из
важнейших  компонентов  биогеоценоза  является
почва,  особенно  ее  жидкая  фаза,  или  так  называ¬
емый  почвенный  раствор  -  наиболее  подвижная,
изменчивая  и  активная  составная  часть  почвы,  в
которой  наиболее  ярко  отражаются  даже  незна¬
чительные  воздействия  любых  природных  явле¬
ний,  играющая  важную  роль  в  почвообразовании
и  корневом  питании  растений  [9].
 Изучение  закономерностей  формирования  ион¬
ного  состава  жидкой  фазы  почвы  в  связи  с  жизне¬
деятельностью  высшей  растительности  является
одной  из  главнейший  задач  современного  земле¬
делия.
 Разработка  теоретических  представлений  о
“жизни”  почвы  требует  всестороннего  знания
свойств  и  режимов  почв,  в  частности,  ее  физико¬
химических  характеристик.  Необходимость  изу¬
чения  “жизни”  почвы  стационарным  методом  от¬
четливо  сознавалась  В.В.  Докучаевым  и  его  по¬
следователями.  Однако  это  направление  в  почво¬
ведении  в  те  годы  не  могло  получить  должного
развития,  ибо  число  параметров,  изучаемых  непо¬
средственно  в  почве  in  situ,  до  последнего  времени
было  ограничено  ввиду  отсутствия  для  этих  целей
соответствующих  приборов.  Создание  мембранных
пленочных  ионоселективных  электродов  (ИСЭ),
позволяющих  определять  активности  (концентра¬
ции)  ионов  в  ненарушенных  почвах,  открывает
принципиально  новые  возможности  исследования
режимов,  происходящих  в  почве  без  нарушения
почвенно-химических  равновесий  в  системе  “поч-
ва-растение”.  Познание  отдельных  режимов  дает
многое  для  понимания  сущности  почвенного  про¬
цесса,  но  главное  -  познание  этого  процесса  в  це¬
лом,  во  всех  его  взаимосвязях,  взаимозависимос¬
 тях.  Главная  цель  изучения  почвенной  системы
как  компонента  биогеоценоза  заключается  в  уме¬
нии  определять  и  прогнозировать  ее  состояние  при
различных  внешних  условиях.  Еще  Гедройц  [3]  с
изученностью  жидкой  фазы  почвы  связывал
дальнейшие  успехи  агрономии,  отмечая,  что  в
разрешении  многих  как  теоретических,  так  и  чи¬
сто  практических  вопросов  агрономии  необходи¬
мо  изучать  состав  почвенного  раствора  и  измене¬
ния  его  во  времени  в  зависимости  от  внешних  усло¬
вий.  Именно  только  такое  комплексное  изучение
почвенных  режимов  может  служить  научной  ос¬
новой  регулирования  почвенных  процессов  и  поз¬
волит  направлять  их  в  нужную  для  производства
сторону.
 Основная  цель  данной  работы  заключалась  в
изучении  динамики  ионного  состава  жидкой  фа¬
зы  почвы,  выявлении  взаимозависимостей  иссле¬
дуемых  ионов,  а  также  их  взаимосвязей  с  гидро¬
термическими  условиями  и  pH  среды  в  период  он¬
тогенеза  кукурузы.
 Исследования  ионного  состава  жидкой  фазы
почвы  выполнены  в  суточном  цикле  по  фазам  ве¬
гетации  кукурузы  в  почве  in  situ  на  глубине  пахот¬
ного  слоя  0—10,  10-20  см  на  двух  вариантах:  кон¬
троль  (С1)  и  с  максимальной  дозой  минеральных
и  органических  удобрений  (С4)  методом  иономе-
трии  по  ранее  отработанной  методике  [6],  заклю¬
чающейся  в  следующем.  С  целью  ориентировоч¬
ной  характеристики  объекта  и  расчета  необходи¬
мого  количества  электродов  для  достоверной
оценки  проводится  предварительная  серия  (10—15)
измерений.  В  шахматном  порядке  отмечается  3-5
площадок  размером  0.5  х  0.5  м  (или  более)  в  зави¬
симости  от  размера  биоценоза.  Металлическим
буром  из  нержавеющей  стали  с  диаметром,  рав¬
ным  толщине  электрода,  на  расстоянии  10-20  см
друг  от  друга  (или  по  заранее  намеченной  схеме)
делают  необходимые  углубления  и  осторожно
 555

556
 ЗЫКИНА,  ПАЧЕПСКАЯ
 помещают  в  них  электроды.  В  случае  необходимо¬
сти  проведения  измерений  на  глубине  >15  см  сле¬
дует  использовать  электроды  специальной  конст¬
рукции.  В  центре  помещают  электрод  сравнения
(хлорсеребряный  типа  ЭВЛ-1  MB  или  ЭВЛ-1М)
на  расстоянии  не  более  40  см  от  индикаторного.
Таким  образом,  измерительная  ячейка  состоит  из
индикаторного  электрода  и  электрода  сравнения,
находящихся  в  почве.  ЭДС  регистрируют  с  по¬
мощью  любого  переносного  иономера  или  рН-
метра  (И-102,  pH-150).  Индикаторные  электро¬
ды  необходимо  помещать  в  почву  не  менее  чем  за
15—20  мин  до  начала  измерений,  чтобы  в  системе
почва-электрод  установилось  равновесие.  При
исследованиях  динамики  ионного  состава  жидкой
фазы  электроды  целесообразнее  устанавливать  в
почву  на  длительное  время,  так  как  даже  кратко¬
временное  их  извлечение  нарушает  установивше¬
еся  почвенно-химическое  равновесие.  В  таких
случаях  необходимо  иметь  дополнительные  элек¬
троды  для  постоянного  контроля  за  их  функцией.
После  окончания  исследований  рабочие  и  кон¬
трольные  ИСЭ  вновь  калибруют.  Достоверными
данными  являются  результаты  измерения  ЭДС
только  тех  электродов,  калибровочные  кривые
которых  удовлетворительно  совпадают  с  перво¬
начальными.  Почва  -  серая  лесная  со  вторым  гу¬
мусовым  горизонтом  на  покровных  суглинках.
Определение  активности  ионов  кальция  (рСа),
калия  (рК),  нитратов  (pN03)  и  pH  среды  проводи¬
ли  с  помощью  отечественных  ионоселективных
электродов  с  соответствующими  функциями.  Од¬
новременно  регистрировали  температуру  почвы
на  глубине  погружения  электродов  и  отбирали
образцы  для  оценки  полевой  влажности  почвы  в
лабораторных  условиях  весовым  методом.
 Корреляционный  и  регрессионный  анализ  про¬
веден  с  помощью  диалоговых  программ  “ДИАНА”
[7]  и  “МЕДИАНА”  [8],  пошаговый  множествен¬
ный  регрессионный  анализ  выполнен  по  про¬
грамме  из  пакета  “ПЕДОКЛАС”  [1],  дискрими¬
нантный  анализ  -  в  соответствии  с  методикой,
описанной  в  [4].  Программы  реализованы  на  язы¬
ке  “ФОРТРАН”  для  ЭВМ  ЕС  1010.
 Значимость  коэффициентов  корреляции  для
массивов  небольших  объемов  или  с  распределе¬
ниями,  сильно  отличающимися  от  нормального,
проверяли  непараметрическими  методами  [2].
 Активность  ионов  кальция,  калия,  нитратов  и
pH  жидкой  фазы  почвы  в  период  вегетации  куку¬
рузы  постоянно  изменялись  в  соответствии  с  по¬
годными  условиями  и  процессами  взаимообмена
в  системе  почва-растение.
 Для  обоих  вариантов,  для  каждой  глубины  и
каждой  даты  определения  рассматривали  парные
корреляции  активностей  ионов  между  собой  и
каждой  из  них  с  температурой  и  влажностью  поч¬
вы.  В  табл.  1  представлены  результаты  корреля¬
ционного  анализа  экспериментального  материа¬
 ла  (над  чертой  -  коэффициенты  корреляции  для
глубины  10  см,  под  чертой  -  20  см).
 Между  активностями  отдельных  ионов  уста¬
новлено  много  достоверных  парных  корреляций.
Почти  все  коэффициенты  корреляции  активнос¬
ти  исследуемых  ионов  с  влажностью  (W)  досто¬
верно  от  нуля  не  отличаются.  Больше  значимых
корреляций  с  температурой  (7)  и  примерно  поло¬
вина  коэффициентов  с  pH  среды  достоверно  от¬
личаются  от  нуля.  Ранее  было  показано,  что  в
жидкой  фазе  серой  лесной  почвы  на  целинном
участке  лесного  биогеоценоза  между  активнос¬
тью  ионов  рСа,  рК,  pN03,  pH,  температурой  и
влажностью  почвы  связь  отсутствует.  Корреля¬
ционные  связи  рК,  pN03  с  pH  в  большинстве  слу¬
чаев  достоверны,  но  имеют  небольшое  значение.
Более  тесная  связь  найдена  в  системе  рСа//рН.
Аналогичные  данные  получены  на  участке  с  уда¬
ленным  напочвенным  покровом,  однако  установ¬
ленные  корреляционные  связи  значительно  вы¬
ше  [5].  Обращали  внимание  нате  корреляции,  ко¬
торые  для  разных  глубин,  дат  и  вариантов
сохраняли  знак.  Это  говорит  о  том,  что  такие
корреляции  существуют  с  большей  вероятнос¬
тью  и  носят  более  устойчивый  характер,  отражая
процессы  или  явления,  имеющие  место  в  широ¬
ком  диапазоне  условий.  Как  видно  из  табл.  1,
связь  рСа  и  рК  практически  всегда  имеет  положи¬
тельный  знак,  чаще  всего  коэффициент  корреля¬
ции  достоверно  отличается  от  нуля,  имеет  до¬
вольно  большое  (>0.6)  значение,  следовательно,
такую  связь  можно  рассматривать  как  проявляю¬
щуюся  довольно  стабильно,  искать  и  изучать  про¬
цессы,  связывающие  активности  этих  двух  ионов.
Аналогично  коэффициенты  корреляции  рСа  и
pN03  почти  везде  имеют  отрицательный  знак,
иногда  принимают  значения  >0.6  по  абсолютной
величине,  что  также  говорит  о  существовании
между  этими  показателями  весьма  устойчивой
взаимосвязи.  Недостоверность  отличий  от  нуля
таких  коэффициентов  в  некоторых  случаях,  ско¬
рее  всего,  связана  с  малым  объемом  выборки  и
значительной  естественной  вариабельностью  по¬
казателей.  То  же  можно  сказать  и  о  связях  рК  с
pN03,  здесь  преобладают  отрицательные  корре¬
ляции.
 Таким  образом,  в  большинстве  случаев  рСа  и  рК
связаны  прямо  пропорциональной  зависимостью,
рост  одного  из  показателей,  как  правило,  влечет
за  собой  рост  другого,  а  в  случаях  связей  рСа  с
pN03  и  рК  с  pN03  зависимость  обратно  пропорци¬
ональна,  рост  одной  из  величин  ведет  к  уменьше¬
нию  другой.
 Связь  рСа  с  pH  на  начальных  этапах  вегетации
мала  и  недостоверна,  но  в  вегетационном  периоде
значения  коэффициентов  корреляции  растут,  хо¬
тя  знак  их  не  остается  постоянным.  Со  временем
роль  растений  в  динамике  ионного  состава  жид¬
кой  фазы  растет,  интенсифицируются  процессы
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

КОРРЕЛЯЦИОННО-РЕГРЕССИОННЫЙ  АНАЛИЗ 	557
 Таблица  1.  Результаты  корреляционного  анализа  экспериментальных  данных
 рСа
 рК
 pN03
 рн
 Т
 W
 рСа
 рК
 pN03
 рн
 Т
 W
 Вариант  1  (С1)
 Вариант  II  (С4)
 03.07
 03.07
 рСа
 0.15
 -0.21
 -0.001
 0.31
 0.01
 0.18
 -0.37
 -0.31
 0.17
 -0.61
 0.272
 -0.67
 0.06
 0.55
 -0.42
 -0.28
 -0.22
 -0.21
 -0.002
 -0.37
 рК
 0.58
 -0.70
 -0.32
 0.37
 0.23
 0.19
 -0.71
 -0.83
 0.91
 -0.05
 0.56
 -0.57
 0.35
 0.24
 -0.10
 0.44
 0.36
 0.52
 -0.67
 0.06
 pN03
 -0.69
 -0.77
 0.63
 -0.55
 0.54
 0.25
 -0.62
 0.92
 -0.67
 0.44
 -0.88
 -0.75
 -0.22
 -0.68
 0.16
 -0.11
 -0.73
 0.85
 -0.69
 0.17
 рн
 -0.19
 -0.36
 0.44
 0.15
 0.60
 -0.25
 -0.57
 0.09
 0.35
 0.17.
 0.15
 0.21
 Т
 0.45
 0.68
 -0.79
 0.23
 0.45
 0.03
 0.23
 0.42
 -0.43
 -0.08
 -0.07
 -0.45
 W
 -0.52
 -0.12
 0.11
 0.20
 0.56
 -0.71
 0.43
 0.26
 -0.60
 0.37
 -0.39
 0.13
 09.07
 09.
 .07
 17.07
 17.07
 рСа
 0.10
 -0.70
 0.06
 -0.61
 -0.49
 0.61
 0.24
 0.003
 -0.17
 -0.06
 0.64
 -0.48
 -0.40
 -0.22
 0.48
 0.06
 -0.33
 0.21
 0.94
 0.46
 рК
 0.91
 -0.68
 0.39
 -0.71
 0.02
 0.62
 -0.45
 -0.66
 0.32
 0.55
 0.74
 0.34
 0.08
 -0.06
 0.21
 0.26
 -0.38
 -0.66
 0.02
 -0.13
 pN03
 -0.61
 -0.54
 -0.56
 0.79
 0.58
 -0.66
 -0.42
 0.75
 -0.34
 -0.63
 -0.73
 -0.90
 0.42
 0.19
 -0.39
 -0.83
 -0.61
 0.25
 -0.36
 -0.21
 рн
 -0.77
 -0.78
 0.36
 -0.75
 -0.70
 0.59
 -0.64
 -0.48
 0.39
 -0.35
 -0.88
 0.56
 Т
 0.64
 0.55
 -0.55
 0.86
 0.58
 -0.49
 0.81
 0.63
 -0.68
 0.36
 0.63
 -0.53
 W
 0.37
 0.31
 -0.14
 0.35
 0.18
 -0.49
 0.14
 0.13
 0.02
 -0.36
 0.40
 0.26
 23.07
 23.
 .07
 30.07
 30.07
 рСа
 0.89
 -0.41
 -0.61
 0.11
 -0.26
 0.83
 -0.75
 -0.73
 0.61
 0.24
 -0.62
 0.47
 -0.52
 -0.52
 -0.10
 0.83
 -0.64
 -0.74
 0.39
 0.26
 рК
 0.70
 -0.24
 -0.67
 0.29
 0.06
 0.24
 -0.83
 -0.83
 0.56
 0.45
 0.85
 0.11
 0.50
 -0.20
 -0.35
 0.51
 -0.67
 -0.63
 0.31
 0.06
 pN03
 -0.29
 -0.80
 -0.19
 0.67
 0.50
 -0.77
 -0.58
 0.58
 -0.70
 -0.22
 -0.04
 0.85
 -0.19
 -0.77
 -0.58
 -0.70
 -0.64
 0.02
 -0.18
 0.47
 рн
 -0.96
 0.58
 0.22
 0.21
 0.41
 -0.53
 0.86
 0.89
 -0.06
 0.43
 0.61
 -0.39
 т
 0.59
 -0.16
 0.47
 -0.02
 -0.46
 0.20
 0.60
 -0.23
 0.80
 -0.27
 -0.12
 -0.31
 W
 0.27
 0.83
 -0.97
 0.62
 0.38
 -0.44
 0.60
 0.54
 0.11
 0.18
 0.38
 -0.25
 05.08
 05
 .08
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

558
 ЗЫКИНА,  ПАЧЕПСКАЯ
 поглощения  и  выделения  ионов  корневой  систе¬
мой.  Одним  из  факторов,  регулирующих  этот  об¬
мен,  является  pH  среды,  поэтому,  очевидно,  уси¬
ливаются  связи  активностей  ионов  с  pH,  и  имеет
место  перемена  знака  коэффициента  корреляции,
так  как  для  большинства  процессов,  протекающих
в  системе  почва-растение,  существует  оптималь¬
ное  значение  pH,  при  переходе  через  которое  по¬
глощение  ионов  может  смениться  их  выделением
или  наоборот.  Соответственно,  прямая  зависи¬
мость  активности  иона  может  поменяться  на  об¬
ратную  или  наоборот.  Связи  рК,  pN03  с  pH  в
большинстве  случаев  тесные.  Однако  это  не  зна¬
чит,  что  в  любом  случае  имеет  место  линейная  за¬
висимость,  pH  влияет  на  динамику  всех  ионов  од¬
новременно,  поэтому  и  связи  эти  могут  быть  и
нелинейными,  и  множественными.  Высокие  зна¬
чения  коэффициентов  корреляции  указывают,
как  правило,  на  наличие  таких  связей,  но  не  на  их
форму.
 Для  каждой  выборки,  относящейся  к  данному
варианту,  глубине  и  сроку  определения,  в  случае,
если  коэффициент  корреляции  достоверно  отли¬
чался  от  нуля,  рассчитали  линейные  регрессии
(табл.  2).
 Больше  всего  таких  уравнений  было  получено
для  связей  рК  и  pN03,  при  этом  во  всех  случаях  уг¬
ловой  коэффициент  соответствующей  регрессион¬
ной  прямой  отрицателен,  как  и  коэффициент  кор¬
реляции.  Таким  образом,  можно  говорить  о  том,
что  активности  рК  и  pN03  в  жидкой  фазе  имеют
устойчивую  обратно  пропорциональную  связь.
Можно  видеть,  что  по  наличию  и  характеру  связей
значительно  различаются  и  варианты  опыта  (на
каждой  глубине)  и  отдельные  глубины  в  пределах
одного  варианта  и  для  разных  сроков  наблюде¬
ний  в  вегетационном  периоде.  На  обоих  опытных
вариантах  наиболее  богаты  связями  активности
ионов  на  глубине  10  см,  но  на  глубине  20  см  связей
значительно  больше  для  варианта  С1.
 Количество  парных  связей  растет  со  време¬
нем,  но  к  концу  вегетационного  периода  начинает
убывать.  Максимальное  число  парных  связей  для
варианта  С4  приходится  на  23  и  30  июля,  а  для
С1  -  на  17  и  23  июля,  т.е.  создается  впечатление,
что  на  контрольном  варианте  пик  активности
корневой  системы  начинается  раньше,  а  на  вари¬
анте  С4  как  бы  сдвинут  к  концу  вегетационного
периода.  Следует  отметить,  что  получено  много
парных  линейных  связей  между  активностями  ио¬
нов,  много  связей  активности  в  pH,  значительно
меньше,  но  довольно  часто  встречаются  связи  с
температурой,  совсем  редко  -  с  влажностью.
 Корреляционный  и  регрессионный  анализы
провели  для  выборок  данных,  объединенных  по
всем  срокам  определения.  Это  было  предпринято  с
целью  выявить  устойчивые  связи  между  изученны¬
ми  показателями,  сохраняющиеся  в  течение  всего
 вегетационного  сезона.  Было  обнаружено,  во-
первых,  что  коэффициенты  корреляции  в  подав¬
ляющем  большинстве  для  обеих  делянок  и  глу¬
бин  достоверно  отличны  от  нуля,  хотя  по  абсо¬
лютной  величине  имеют,  как  правило,  неболь¬
шие  значения.  Во-вторых,  графики  ряда  зависи¬
мостей  не  образуют  “облако”  точек,  а  близки  к
какой-то  нелинейной  функции.  Это  дало  основа¬
ния  для  поиска  нелинейных  зависимостей.  Были
опробованы  и  сравнивались  между  собой  линей¬
ная,  квадратичная,  степенная,  экспоненциальная
и  логарифмическая  зависимости.  Выбор  осуще¬
ствляли  по  критерию  минимума  остаточной  дис¬
персии.  Аппроксимацию  проводили  с  помощью
модифицированного  метода  Марквардта  [10].
 Для  обоих  вариантов  и  глубин  остаточная  дис¬
персия  оказывалась  минимальной  для  квадратич¬
ных  зависимостей  рСа//рК,  pCa//pN03,  рСа//рН,
pK//pN03,  рК//рН,  pN03//pH,  в  остальных  случа¬
ях  точки  образовывали  “облако”  или  были  близ¬
ки  к  линейным  зависимостям.  Результаты  апп¬
роксимации  отражены  в  табл.  3.
 Очевидно,  что  связи  между  рассмотренными
переменными  сложны,  определяются  значитель¬
ным  числом  взаимосвязанных  процессов,  часто
зависящих  как  от  внешних,  так  и  физико-химиче¬
ских,  микробиологических  условий,  поэтому  ес¬
тественно  было  ожидать  множественных  связей.
 В  табл.  4  приведены  результаты  такого  рег¬
рессионного  анализа.  Для  его  проведения  рассма¬
тривали  объединенные  выборки  по  всем  срокам,
так  как  выборки  для  отдельных  сроков  определе¬
ний  слишком  малы  по  объему  для  такого  анализа.
Провели  поиск  зависимостей  для  каждого  иона:
 - 	только  с  другими  ионами;
 - 	с  гидротермическими  условиями;
 - 	со  всеми  исследуемыми  показателями.
 Заметим,  что  для  контрольного  варианта  та¬
ких  связей  получено  значительно  больше,  осо¬
бенно  на  глубине  20  см.  Следует  отметить,  что
эти  связи  устойчивы  и  сохраняются  в  большинст¬
ве  случаев  на  глубине  (10  +  20)  см.  Оба  варианта
существенно  различны  по  наличию  связей,  при
этом  особенно  отлично  поведение  нитрат-ионов.
Кроме  того,  можно  видеть,  что  основной  вклад  в
изменение  активности  исследуемых  ионов  вносят
гидротермические  условия  и  pH  среды.
 В  табл.  5  представлены  результаты  дискрими¬
нантного  анализа  экспериментальных  данных  [4].
Метод  позволяет  найти  дискриминантную  функ¬
цию,  т.е.  такую  линейную  комбинацию  изучае¬
мых  показателей,  которая  дает  максимально  воз¬
можное  различие  между  отдельными  группами
данных.  В  табл.  5  X,  -  коэффициенты  соответст¬
вующих  дискриминантных  функций,  /?,  R2  -  цент¬
ры  рассматриваемых  групп  на  дискриминантной
прямой,  /?0  -  дискриминантный  индекс,  соответст¬
вующий  точке,  лежащей  между  /?,  и  R2.  D-  мера
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

КОРРЕЛЯЦИОННО-РЕГРЕССИОННЫЙ  АНАЛИЗ 	559
 Таблица  2.  Результаты  регрессионного  анализа  экспериментального  материала,  г  -  коэффициент  корреляции
 Дата
 Глубина  10  см
 r
 Глубина  20  см
 r
 1
 2
 3
 4
 5
 Вариант  I  (Cl)
 03.07
 pCa  =  25.64  -104.30  pN03
 -0.67
 рК=  1.25-3.65  pN03
 -0.70
 pK=  1.90  -4.40  pN03
 -0.57
 pN03  =  -1.72  +  268.00  pH
 0.63
 pN03  =  0.84  -  0.05  T
 -0.68
 09.07
 рСа  =  -1.24  +  1.35  рК
 0.58
 pCa=  1.43+0.36  pK
 0.56
 рСа  =  5.67-56.13  pN03
 -0.69
 pCa=  18.03-4.10  pN03
 -0.88
 pCa  =  84.14-11.92  pH
 -0.57
 рК  =  4.19  -26.85  pN03
 -0.77
 pK  =  28.16-5.50  pN03
 -0.75
 рК  =  -1.25  +  0.17  Т
 0.68
 pN03  =  0.19-0.01  Г
 -0.79
 pN03  =  12.93  -  0.54  IV
 -0.60
 17.07
 pCa=  107.80  +  0.11  pK
 0.64
 рСа  =  28.3-1040.00  pN03
 -0.70
 рСа  =  53.81  -2.50  Т
 -0.61
 рК  =  168.2-7215.00  pN03
 -0.68
 pN03  =  0.06  -0.01  pH
 -0.56
 pN03  =-0.03  +  0.003  Г
 0.79
 pN03  =  -0.20  +  0.01  W
 0.58
 23.07
 рСа  =  -10.23  +  2.45  pK
 0.91
 pCa  =  56.31  +  0.94  pK
 0.74
 pCa  =  34.59-166.20  pN03
 -0.61
 pCa=  163.70-42.12  pN03
 -0.73
 pCa  =  334.70-46.20  pH
 -0.77
 pCa  =  478.80-57.03  pH
 -0.64
 pCa  =-102.20+  6.60  T
 0.64
 pCa  =  756.20  +  50.34  T
 0.81
 pK  =  16.85  -  54.66  pN03
 -0.54
 pK  =  2.40  -  0.02  pN03
 -0.90
 pK=  130.40-17.34  pH
 -0.78
 pK  =  -26.95  +  2.11  T
 0.54
 pK  =  -472.20  +  30.76  T
 0.63
 pN03  =  0.50  -  0.02  T
 -0.55
 pN03  =  13.98  -0.74  T
 -0.68
 30.07
 pCa  =-0.93+0.31  pK
 0.89
 pCa  =  71.64-  1.16  pK
 -0.62
 pCa=  11.31-1.21  pH
 -0.61
 pK  =  39.11-3.85  pH
 -0.67
 pN03  =  -0.85  +  0.06  T
 0.67
 pN03  =  11.00  -0.50  T
 -0.77
 05.08
 pCa  =  0.51+0.25  pK
 0.70
 pCa  =  0.44+  1.29  pK
 0.85
 pCa=  12.06-1.46  pH
 -0.96
 pCa  =  -843.90+  133.50  pH
 0.86
 pCa  =  -0.05  +  0.09  T
 0.59
 pK  =  7.86-1.3  pN03
 -0.80
 pCa  =  -201.50+  15.73  W
 0.60
 pK  =  -5.92  +  0.82  W
 0.83
 pK  =  -568.70  +  90.44  pH
 0.89
 pN03  =  9.93  -  0.58  W
 -0.97
 pN03  =  -11.06  +  0.78  T
 0.80
 Вариант  11  (C4)
 03.07
 pK  =  0.30  -  0.05  pN03
 -0.71
 pK  =  54.64-7.85  pH
 -0.83
 pK  =  6.73  +0.59  T
 -0.67
 pK  =  0.96-0.05  T
 -0.67
 pN03  =  -3.82  +  0.60  pH
 0.92
 pN03  =  -2.77  +  0.45  pH
 0.85
 pN03  =  0.69  -  0.03  T
 -0.67
 pN03  =  0.96  -  0.05  T
 -0.69
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

560 	. 	ЗЫКИНА, 	ПАЧЕПСКАЯ
 Таблица  2.  (Окончание)
 1
 2
 3
 4
 5
 09.07
 рК=  4.86-1.31  pN03
 -0.62
 pK  =  23.42-5.71  pN03
 -0.73
 рК=-6.44+  1.45  pH
 0.60
 pN03  =  3.26-0.15  W
 -0.71
 17.07
 рСа  =-2.42+  0.79  рК
 0.61
 pCa  =  -1796+  127.10  T
 0.94
 рК  =  136.00-13.24  pH
 -0.66
 pK=  18.28-2.46  pH
 -0.66
 pN03  =  0.54  -  0.02  W
 0.75
 pN03  =  0.54  -  0.02  W
 -0.63
 23.07
 рСа  =  9.53+  0.48  рК
 0.62
 рСа  =  31.91-13.02  pN03
 -0.66
 pCa=  115.00-51.71  pN03
 -0.83
 рСа=  158.80-21.42  pH
 -0.79
 рСа  =  -127.50  +  8.82  Г
 0.86
 pK  =  61.76-8.55  pN03
 -0.67
 рК  =  174.90  -  24.06  pH
 -0.70
 pK  =  316.80-45.44  pH
 -0.63
 рК  =  -109.20  +  7.63  Т
 0;58
 pN03  =  -4.14  +  0.80  pH
 0.59
 30.07
 рСа  =-0.68+  0.75  рК
 0.83
 pCa  =-8.04+  0.89  pK
 0.83
 рСа=  18.78-16.58  pN03
 -0.75
 pCa  =  50.30-8.67  pN03
 -0.64
 рСа  =  95.61  -13.57  pH
 -0.73
 pCa=  379.50-57.39  pH
 -0.74
 рСа  =  -39.96  +  2.79  Т
 0.61
 рК  =  25.05-20.48  pN03
 -0.83
 pK  =  61.76-8.55  pN03
 -0.67
 рК=  122.50-20.48  pN03
 -0.83
 pK  =  316.80-45.44  pH
 -0.63
 pN03  =-2.52+  0.49  pH
 0.58
 pN03  =  3.10-0.14  Г
 -0.70
 05.08
 pCa  =  7.13-10.70  pN03
 -0.77
 pCa  =  54.58-11.71  pN03
 -0.70
 pCa  =  -9.21  +  1.05  W
 0.62
 pK  =  6.55-  4.84  pN03
 -0.58
 pK  =  93.08  -16.35  pN03
 -0.64
 pK  =-370.00+  65.28  pH
 0.61
 Таблица  3.  Аппроксимация  зависимостей,  полученных  по  данным  для  всех  сроков  определений
 Вариант  I  (Cl)
 r
 Вариант  II  (C4)
 r
 Глубина  10  см
 pCa  =  0.99  +  0.80  pK  -  0.01  (pK)2
 0.26
 pCa  =  0.18  +  1.05  pK  -  0.01  (pK)2
 0.69
 pCa  =  8.85  -  0.002  pN03  +  4.69  (pN03)2
 -0.19
 pCa  =  6.52  +  5.63  pN03  -  2.97  (pN03)2
 -0.01
 pCa  =  486.39  -  123.95  pH  +  7.87  (pH)2
 -0.06
 pCa  =  274.53  -  69.49  pH  +  4.41  (pH)2
 -0.10
 pK  =  14.21  -  20.12  pN03  +  6.44  (pNO,)2
 -0.12
 pK  =  8.90  +  1.02  pN03  -  1.18  (pN03)2
 pK  =  707.15  -  195.96  pH  +  13.63  (pH)2
 0.57
 pK  =  318.81  -  81.85  pH  +  5.27  (pH)2
 0.04
 pN03  =  -16.55  +  4.44  pH  -  0.29  (pH)2
 -0.08
 pN03  =  -9.15  +  2.65  pH  -  0.18  (pH)2
 -0.25
 Глубина  20  см
 pCa  =  16.37  +  1.20  pK  -  0.002  (pK)2
 0.75
 pCa  =  75.89  -  2.63  pK  +  0.03  (pK)2
 -0.20
 pCa  =  76.53  -  8.94  pN03  -  1.72  (pN03)2
 -0.41
 pCa  =  77.93  -  40.82  pN03  +  5.70  (pN03)2
 -0.43
 pCa=  1755.30  -  465.54  pH+  31.11  (pH)2
 -0.60
 pCa  =  6669  -  2063.20  pH  +  159.77  (pH)2
 0.44
 pCa  =  263.30-13.41  T
 -0.34
 pCa  =  -70.95  +  6.22  W
 -0.34
 pK  =  116.30  -  75.84  pN03  +  13.06  (pN03)2
 -0.40
 pK  =  13.38  +  12.93  pN03  -  2.34  (pN03)2
 0.24
 pK  =  2991.90  -  809.90  pH  +  54.67  (pH)2
 -0.54
 pK  =  128.34  +  0.003  pH  -  2.35  (pH)2
 -0.59
 pK  =  -307.10-  19.47  W
 0.60
 pK  =  59.92-  2.08  W
 -0.39
 pN03  =  -26.73  +  8.17  pH  -  0.58  (pH)2
 0.67
 pN03  =  119.10  -  33.03  pH  +  2.30  (pH)2
 -0.59
 pN03  =  -9.33  +  0.62  T
 0.74
 pN03  =  -5.96  +  0.45  T
 0.46
 pN03  =  7.65  -  0.33  W
 0.70
 pN03  =  7.63-0.34  IV
 -0.88
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

КОРРЕЛЯЦИОННО-РЕГРЕССИОННЫЙ  АНАЛИЗ 	561
 Таблица  4.  Пошаговый  множественный  анализ
 Уравнения  регресии
 Коэффициент  множественной
корреляции  R
 Вариант  I
 Глубина  10  см
 рСа  =  -112.83  +  0.56  рК  +  1.60  pN03  +  15.18  pH  -  0.28  Т  +  0.83  W
 0.61
 PN03  =  1.67  -  0.001  рСа  +  0.002  рК  +0.15  pH-0.02  Г-0.11  W
 0.56
 рК  =—110.93  +  13.84  pH  -  0.09  Т  +  1.29  W
 0.57
 pN03=  1.50  +  0.18  pH  -0.02  Т-0.11  W
 0.52
 Глубина  20  см
 рСа  =  426.45  +  0.45  рК  -  17.34  pN03  -  30.35  pH  +  1.13  Т-  10.47  IV
 0.86
 рК  =  -366.08  +  1.31  рС*  +  27.47  pN03  -  3.27  pH  -  3.85  Т  +  21.25  W
 0.88
 PN03  =  0.67  -  0.01  pCa  +  0.01  pK  +  0.01  pH  +  0.38  T-0.30  IV
 0.87
 pCa  =  684.91  -  79.74  pH  -  6.90  T  +  0.11  W
 0.61
 pK  =  404.20  -  99.03  pH  -  0.44  T  +  15.7IW
 0.69
 pN03  =  -4.53  +  0.31  pH  +  0.45  T-0.21  IV
 0.84
 pCa  =  40.84  +  0.38  pK  -  4.75  pN03
 0.75
 Глубина  (10  +  20)  см
 pCa  =  209.36  +  0.42  pK  +  0.29  pN03  -  17.56  pH  -  2.73  T-  1.28  IV
 0.81
 pK  =  -197.01  +  1.19  pCa  +  0.03  pN03  +  3.95  pH  +  2.36  T  +  6.69  IV
 0.80
 pCa  =  256.26  -  31.88  pH  -  3.45  T+  2.94  W
 0.57
 pK  =  109.12  -  34.12  pH  -  1.76  T+  10.19  IV
 0.53
 pCa  =  11.96  +  0.46  pK  +  3.42  pN03
 0.75
 Вариант  11
 Глубина  10  см
 pCa  =  7.48  +  0.57  pK  +  0.67  pN03  -  2.22  pH  +  0.13  T  +  0.47  IV
 0.70
 pK  =  -3.94  +  0.80  pCa  -  0.86  pN03  +  0.90  pH  +  0.06  T-  0.02  W
 0.67
 pCa  =  2.18  +  0.61  pK  +  0.69  pN03
 0.69
 Глубина  20  см
 pK  =  274.71  +0.01  pCa-4.67  pN03-32.01  pH-0.24  T-  1.50IV
 0.56
 pN03  =  6.46  -  0.002  pCa  -  0.01  pK  +  0.14  pH  +  0.04  T  -  0.34  W
 0.88
 pN03  =  4.88  +  0.26  pH  +  0.07  T-0.35  IV
 0.88
 Глубина  (10  +  20)  см
 pN03  =  60.66  +  0.002  pCa  -  0.05  pK  +  1.94  pH  -  3.06  T  -  1.11  IV
 0.63
 pN03  =  58.69  +  2.6  pH  -  3.3  T  -  1.07  IV
 0.63
 разделения  между  двумя  многомерными  средни¬
ми,  выраженная  в  единицах  дисперсии  объеди¬
ненной  выборки,  называемая  расстоянием  Маха-
лонобиса.  Достоверность  разделения  оценивали
по  F-критерию.  ^-относительный  вклад  j-ro  по¬
казателя  в  расстояние  между  средними  двух
групп.  Выражая  Ej  в  процентах,  можно  оценить  ко¬
личественно,  по  каким  характеристикам  различа¬
ются  объекты.  Из  табл.  5  можно  видеть,  что  на  ва¬
рианте  С4  глубины  10  и  20  см  сильнее  всего  разли¬
чаются  по  активности  нитрат-ионов  (50.38%),  в
 2 	раза  слабее  по  рСа,  еще  меньше  по  рК.  Незначи¬
тельны,  но  достоверны  различия  между  горизон¬
тами  по  величине  pH,  очень  малы  -  по  температу-
 3 	ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997
 ре,  а  по  влажности  не  различаются  вообще,  т.е.
можно  сказать,  что  на  варианте  С4  глубины  10  и
20  см  существенно  различны  по  ионному  составу
и  незначительно  различаются  по  гидротермичес¬
ким  условиям.
 На  варианте  С1  различие  между  глубинами
также  сильнее  всего  по  активности  нитрат-ионов,
но  оно  несколько  меньше  (40.38%),  чем  на  вари¬
анте  С4,  в  то  же  время  различие  по  рСа  усиливается,
а  рК  пропадает  совсем.  Почти  в  4  раза  возраста¬
ет  на  варианте  С1  различие  по  величине  pH.  Иссле¬
довали  также  различия  между  вариантами  на  глу¬
бинах  10  и  20  см  отдельно.  Как  можно  видеть
(табл.  5),  на  глубине  10  см  сильнее  всего  (62%)

562 	. 	ЗЫКИНА, 	ПАЧЕПСКАЯ
 Таблица  5.  Дискриминантный  анализ  различий  между  вариантами  и  разными  глубинами  на  каждой  делянке
 Показатель
 Вариант  I
 Вариант  11
 Варианты  1,  II
 глубина  10,  20  см
 глубина  10  см
 глубина  20  см
 *1
 Е;
 *1
 Ej
 ь
 EJ
 h
 EJ
 рСа
 -0.05
 30.69
 -0.03
 23.72
 0.03
 4.23
 -0.01
 6.28
 рК
 0.01
 -6.98
 -0.05
 16.09
 -0.01
 3.14
 0.01
 -8.55
 pN03
 -2.79
 40.32
 -1.88
 50.38
 0.50
 12.57
 -0.07
 -0.40
 рн
 2.85
 28.46
 1.11
 7.93
 -0.34
 12.42
 2.80
 49.31
 т
 0.54
 6.23
 0.18
 2.48
 -0.35
 61.97
 -0.59
 33.13
 W
 -0.51
 1.28
 -0.30
 -0.61
 -0.05
 5.66
 -0.31
 20.24
 *1
 20.24
 -
 4.03
 -
 -8.93
 -
 3.07
 -
 r2
 11.81
 -
 0.17
 -
 -9.65
 -
 1.48
 -
 16.02
 -
 1.93
 -
 -9.30
 -
 2.28
 -
 D
 8.43
 -
 4.20
 -
 0.72
 -
 1.59
 -
 различается  температура,  на  глубине  20  см  -  роль
ее  падает  вдвое,  но  остается  весьма  значитель¬
ной.  На  глубине  20  см  свыше  20%  различия  между
вариантами  по  влажности  почвы.  По-видимому,
здесь  сказывается  состояние  растительности.  По¬
скольку  варианты  С1  и  С4  сильно  различаются  по
продуктивности,  в  ходе  вегетации  по-разному  из¬
меняются  свойства  растительного  покрова,  свя¬
занные  с  отражением  и  поглощением  солнечной
энергии.  Кроме  того,  может  играть  роль  влаж¬
ность  приземного  слоя,  т.е.  разная  степень  разви¬
тия  растительности  обеспечивает  различный  мик¬
роклимат,  который,  в  свою  очередь,  сильно  влияет
на  температуру  и  влажность  почвы  на  глубине  не
только  10,  но  и  20  см.
 При  таком  сочетании  вариантов  на  глубине
10  см  наблюдаются  незначительные  различия  по
рСа  и  рК,  существенные  -  по  активности  нитрат-
ионов,  но  они  совершенно  исчезают  на  глубине
20  см.  Аналогичная  картина  наблюдается  по  ак¬
тивности  ионов  калия.  Наиболее  активная  часть
корневой  системы  кукурузы  расположена  на  глу¬
бине  10-20  см,  поэтому  вероятно,  что  такие  разли¬
чия  по  ионному  составу  жидкой  фазы  и  реакции
почвенной  среды  между  вариантами  и  глубинами
связаны  со  степенью  равномерности  распределе¬
ния  удобрений  и  в  значительной  степени  -  с  про¬
цессами  жизнедеятельности  растений.
 Проведенные  исследования  в  почвах  in  situ
свидетельствуют  о  заметных  колебаниях  актив¬
ности  pCa,  рК,  pN03  в  жидкой  фазе  опытных  аг¬
роценозов.  Учитывая  сложность  системы  почва-
растение  и  соответственно  сложность  механизма
изменения  химического  состава  жидкой  фазы,  ясно,
что  колебания  активности  ионов  связаны  с  много¬
численными  физико-химическими,  биохимически¬
ми,  биологическими  процессами,  в  значительной
 степени  протекающими  в  зависимости  от  физичес¬
ких  свойств,  климатических  условий  и  pH  среды.
Все  эти  факторы,  влияя  на  растительность,  раство¬
римость  почвенно-химических  соединений,  оказы¬
вают  существенное  воздействие  на  состав  жидкой
фазы.
 Следуя  за  беспрерывным  изменением  внеш¬
них  условий,  активность  ионов  жидкой  фазы  по¬
стоянно  изменяется,  что  отчетливо  прослежива¬
ется  по  полученным  нами  данным,  как  в  суточ¬
ном,  так  и  в  длительном  циклах.
 Полученные  корреляционные  и  регрессион¬
ные  модели  объективно  отражают  динамику  ион¬
ного  состава  жидкой  фазы  почвы  исследуемого
агроценоза  в  суточном  и  сезонном  циклах,  спо¬
собствуют  выяснению  взаимовлияния  отдельных
ионов,  роли  температуры,  влажности,  pH  среды  в
сложнейших  процессах,  протекающих  в  почвах,  в
сочетании  с  другими  данными  позволяют  оценить
и  выяснить  ряд  закономерностей  и  направлен¬
ность  современных  почвообразовательных  про¬
цессов  при  изменяющихся  внешних  условиях.
 Простые  с  математической  точки  зрения  моде¬
ли,  основанные  на  корреляционно-регрессионном
анализе  данных  по  многолетней  и  внутригодичной
динамике,  позволяют  прогнозировать  изменение
свойств  почв,  а  также  их  влияние  на  урожайность
сельскохозяйственных  культур,  возможность  опе¬
ративного  управления,  в  том  числе  и  жизнедея¬
тельностью  растений.  Познавательная  ценность
этих  моделей  и  возможности  их  использования  не
вызывают  сомнений.  Предполагается  последую¬
щее  совершенствование  представленных  корре-
ляционно-регрессионных  моделей  с  целью  полу¬
чения  более  полной  характеристики  серой  лесной
почвы.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

КОРРЕЛЯЦИОННО-РЕГРЕССИОННЫЙ  АНАЛИЗ
 563
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Алгоритмы  и  программы  для  ЭВС  СМ-4  /  Почв,
ин-т  им.  В.В.  Докучаева.  М.,  1985.  108  с.
 2. 	Благовещенский  Ю.Н.,  Самсонова  В.П.,  Дмитри¬
ев  ЕЛ.  Непараметрические  методы  в  почвенных
исследованиях.  М.:  Наука,  1987.  95  с.
 3. 	Гедройц  К.К.  Почвенный  поглощающий  ком¬
плекс,  растение  и  удобрение.  М.;  Л.:  Сельхозгиз,
1935.  339  с.
 4. 	Дэвис  Дж.  Статистика  и  анализ  геологических  дан¬
ных.  М.:  Мир,  1977.  572  с.
 5. 	Зыкина  Г.К.  Применение  ионоселективных  элек¬
тродов  в  почвенных  исследованиях:  Автореф.
дис.  ...  канд.  биол.  наук  /  МГУ.  М.,  1980.  25  с.
 6. 	Зыкина  Г.К.  Основные  принципы  работы  ионосе¬
лективными  электродами  при  исследовании  при¬
 родных  объектов:  Метод,  рекомендации.  Пущино,
1990.  30  с.
 7. 	Комаров  А.С.,  Грабарник  П.Я.,  Галицкий  В.В.
Анализ  результатов  наблюдений  -  комплект  про¬
грамм  ДИАНА  //  Экомодель-10.  Мат.  по  математ.
обеспечению  ЭВМ.  Пущино,  1985.  52  с.
 8. 	Мамедов  А.М.,  Грабарник  П.Я.  Диалоговая  систе¬
ма  “МЕДИАНА”  для  статистической  обработки
данных  непараметрическими  методами  //  Ком¬
плексное  изучение  продуктивности  агроценозов.
Пущино,  1987.  С.  205-212.
 9. 	Орлов  Д.С.  Химия  почв.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,
1985.376  с.
 10. 	Пачепский  Я.А.,  Мироненко  Е.В.,  Галиулин  В.  и  др.
Статистические  модели  динамики  содержания  пес¬
тицидов  и  их  метаболитов  в  почвах  //  Экомодель-8.
Мат.  по  математ.  обеспечению  ЭВМ.  Пущино,
1982.  44  с.
 Correlation-Regression  Analysis  of  Ion  Composition
in  the  Liquid  Phase  of  Gray  Forest  Soil
 G.  K.  Zykina  and  L.  B.  Pachepskaya
 Models  based  on  correlation-regression  analysis  of  data  on  long-term  and  annual  dynamics  of  the  liquid  phase,
being  simple  from  the  mathematical  standpoint,  make  it  possible  to  predict  changes  in  soil  properties  and  their
influence  on  the  productivity  of  crops.  They  also  provide  an  opportunity  for  effective  control,  including  control
over  the  vital  activity  of  plants.  The  cognitive  value  of  these  models  is  doubtless.  It  is  anticipated  that  the  sub¬
mitted  correlation  and  regression  models  will  be  improved  in  an  attempt  to  obtain  more  comprehensive  char¬
acteristics  of  gray  forest  soil.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997 	3*

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  564-569
 ХИМИЯ
 почв
 УДК  631.412
 СРАВНИТЕЛЬНАЯ  ОЦЕНКА  ПОЧВ
ПО  АКТИВНОСТИ  ПРОДУЦИРОВАНИЯ  со2*
 ©  1997  г.  Т.  С.  Демкина,  Н.  Д.  Ананьева,  Д.  Б.  Орлинский
 Институт  почвоведения  и  фотосинтеза  РАН,  г.  Пущино  Московской  обл.
 Поступила  в  редакцию  27.06.94  г.
 Оценена  скорость  продуцирования  С02  почвами  Серпуховского  района  (Московская  обл.)  площа¬
дью  около  1200  км2.  Для  68%  почвенного  покрова  агроценозов  района  характерна  низкая  скорость
процесса,  обусловленного  минерализацией  органического  вещества,  которая  колебалась  в  преде¬
лах  3.5-10.5  мг  С02/кг  почвы/сут.  Почвы  с  таким  уровнем  минерализационной  активности  находятся
в  интенсивном  сельскохозяйственном  обороте.  Почвы  лесов  характеризуются  высокими  значения¬
ми  минерализации:  от  17.5  до  24.5  мг  С02/кг  почвы/сут.
 Показано,  что  активность  продуцирования  С02  почвой  зависит  от  использования  почв  (угодий),
времени  года,  влажности  почвы  (при  ее  недостатке),  ее  водоудерживающей  способности  и  биомас¬
сы  почвенных  микроорганизмов.
 В  настоящее  время  почвы  испытывают  разно¬
образное  антропогенное  воздействие,  которое  мо¬
жет  нарушать  нормальное  протекание  почвенных
процессов,  а  значит  и  процессов  круговорота  ве¬
ществ  в  биосфере  [5,  11].  Это  делает  почвенный
мониторинг  насущно  необходимым  [8].  К  приори¬
тетным  объектам  исследования  почв  относятся  ми-
кробоценозы  [13].  Основной  деятельностью  поч¬
венных  микроорганизмов  является  деструкция
(минерализация)  органического  вещества,  кото¬
рая  зависит  от  различных  экологических  факто¬
ров  [25].
 Процесс  минерализации  органического  веще¬
ства,  протекающий  в  почве,  сопровождается  вы¬
свобождением  питательных  элементов,  что  опре¬
деляет  в  значительной  мере  ее  естественное  пло¬
дородие  [15,  30].  Кроме  того,  этот  процесс
обеспечивает  самый  большой  поток  С02  в  атмо¬
сферу  [10,  26].  По  оценкам  разных  авторов  за
счет  гетеротрофной  деятельности  почвенных  ми¬
кроорганизмов  выделяется  60-80%  от  общей
эмиссии  С02  с  поверхности  почв  [10,  18,  29].  Дру¬
гая,  меньшая  часть  эмиссии  приходится  на  дыха¬
ние  корней  растений  и  в  некоторых  случаях  -  на
небиологические  процессы,  например,  на  хими¬
ческое  окисление  органического  вещества  [10].
Почвенное  дыхание  является  результатом  дея¬
тельности  микроорганизмов,  корней  растений  и
химических  процессов.  К  настоящему  времени  в
литературе  накоплен  материал  о  влиянии  различ¬
ных  факторов  на  скорость  минерализации  орга¬
нического  вещества  и  интенсивность  дыхания
почв  [1,9,22,23,31].  Показана  суточная,  сезонная
и  многолетняя  динамика  этих  процессов  для  кон¬
 * 	Работа  выполнена  с  привлечением  средств  Международного
научного  фонда.
 кретных  экосистем  [10,18].  Отмечено  также,  что
от  10  до  20%  ежегодного  прироста  С02  в  атмо¬
сфере  может  быть  обусловлено  минерализацией
органического  вещества  только  пахотными  поч¬
вами  [21].
 Однако  в  работах  не  было  попыток  провести
территориально-экологическую  оценку  почв  по
активности  продуцирования  С02,  обусловленного
минерализацией  органического  вещества.  Такой
подход  позволит  не  только  рационально  использо¬
вать  почвенные  ресурсы  с  учетом  их  естественно¬
го  плодородия,  но  и  даст  возможность  оценить
эмиссию  С02  с  поверхности  почв  в  результате
возрастающего  антропогенного  воздействия.  По¬
следнее  является  актуальным  в  связи  с  глобаль¬
ными  изменениями  климата  планеты.
 Поэтому  целью  данного  исследования  была
оценка  активности  продуцирования  С02  почвами
заданной  территории  и  использование  этого  пара¬
метра  для  составления  электронной  картосхемы.
 ОБЪЕКТЫ  И  МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ
 Работа  выполнена  на  территории  Серпуховско¬
го  района  (Московская  обл.),  площадь  которого  со¬
ставляет  около  1200  км2.  Почвы  района  -  дерно¬
во-подзолистые,  серые  лесные  и  аллювиальные  лу¬
говые.  Точки  (пикеты)  наблюдения  были  выбраны
по  бассейновому  принципу  в  количестве  42  [3]  и
включали  различные  угодья  (табл.  1).  Образцы  от¬
бирали  из  слоя  почвы  0-20  см  весной,  летом  и  осе¬
нью  в  течение  2-х  лет.  Скорость  продуцирования
С02  почвами  определяли  методом  [6].  Принцип
метода:  навеску  нативной,  свежеотобранной
почвы  (10  г)  после  удаления  корней  помещали  в
стерильный  флакон,  герметично  закрывали  и
инкубировали  при  температуре,  отмеченной  как
 564

СРАВНИТЕЛЬНАЯ  ОЦЕНКА  ПОЧВ  ПО  АКТИВНОСТИ  ПРОДУЦИРОВАНИЯ  С02 	565
 Таблица  1.  Характеристика  пикетов  наблюдения
 Элемент  рельефа
 Почва
 Гранулометрический  состав
 Бассейн  реки
 №  пикета
 Лес
 Водораздел
 Дерново-подзолистая
 Супесчаная
 Нары
 34
 Склон
 Луг
 Оки
 18
 Пойма
 Аллювиальная  луговая
 Тяжелосуглинистая
 Таденки
 46,  47
 Дерново-подзолистая
 Легкосуглинистая
 Нары
 23
 Склон
 Дерново-подзолистая
 Супесчаная
 Нары
 32
 »
 Таденки
 43,44
 Среднесуглинистая
 Нары
 24
 Водораздел
 Дерново-подзолистая
 Супесчаная
 Нары
 35
 Терраса
 Аллювиальная  луговая
 Легкосуглинистая
 Речмы
 37
 Супесчаная
 Таденки
 48
 Зерновые
 Пойма
 Аллювиальная  луговая
 Супесчаная
 Нары
 21
 Среднесуглинистая
 Таденки
 45
 Склон
 Дерново-подзолистая
 Супесчаная
 Неглядейки
 16
 Среднесуглинистая
 Речмы
 50
 Водораздел
 Серая  лесная
 »
 Оки
 41
 »
 Речмы
 53
 Дерново-подзолистая
 Легкосуглинистая
 Нары
 26,  33
 Супесчаная
 Нары
 28,29
 Пропашные
 Пойма
 Аллювиальная  луговая
 Легкосуглинистая
 Лопасни
 12
 Среднесуглинистая
 Нары
 27
 »
 Оки
 40
 Тяжелосуглинистая
 Лопасни
 11
 »
 Протвы
 30
 »
 Речмы
 36
 Дерново-подзолистая
 Легкосуглинистая
 Оки
 17
 Склон
 Серая  лесная
 Тяжелосуглинистая
 Восьмы
 20
 Дерново-подзолистая
 Легкосуглинистая
 Нары
 22,  25
 »
 Речмы
 49,  52
 Супесчаная
 Лопасни
 13
 »
 Оки
 14
 Среднесуглинистая
 Речмы
 51
 Водораздел
 Серая  лесная
 Среднесуглинистая
 Оки
 42
 »
 Восьмы
 19
 Терраса
 Аллювиальная  луговая
 Среднесуглинистая
 Скниги
 38,  39
 Дерново-подзолистая
 Супесчаная
 Протвы
 31
 среднесуточная  температура  почвы  в  день  отбора
образцов.  Инкубация  проб  составляла  1-3  сут  (в  за¬
висимости  от  температуры  и  типа  почвы).  После
инкубации  пробы  воздуха  отбирали  медицинским
шприцем  и  анализировали  на  содержание  С02
(газохроматографически  или  титриметрически).
 Одновременно  с  отбором  образцов  почв  прово¬
дили  наблюдения  за  их  температурой.  В  образцах
определяли  содержание  влаги,  общего  углерода,
 полную  влагоемкость,  рН^,,  (общепринятыми  ме¬
тодами),  биомассу  активных  микроорганизмов  ме¬
тодом  субсграт-индуцированного  дыхания  [2]  с  по¬
следующим  пересчетом  на  С  микробной  массы  [20],
а  также  численность  микроорганизмов  методом  по¬
сева  на  почвенный  [12]  и  нитритный  агары  [14].
 Полученные  данные  обрабатывали  с  помощью
программного  пакета  SAS  [28]  с  использованием
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

566
 ДЕМКИНА  и  др.
 ^ 	14 	7 	^
 Порядковые  номера  пикетов  и
 Весна
 Рис.  1.  Сезонная  динамика  скорости  продуцирования
С02  почвами.
 •  С02/кг/сут
 I  I  I  I  I  I  I  м  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  1  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I  I
 383640271243373521163314254853461341201118
312642303945495044285152324729192217232434
 Номера  пикетов
 Рис.  2.  Средние  значения  величин  скорости  продуци¬
рования  С02  почвами  в  пикетах  за  период  наблюде¬
ния.
 дисперсионного,  корреляционного  и  регрессионно¬
го  анализов.  Для  составления  электронной  карто¬
схемы  исследованной  территории  по  скорости
продуцирования  С02  почвами  использовали
бланк-карту  масштаба  1  :  100000.
 РЕЗУЛЬТАТЫ  И  ОБСУЖДЕНИЕ
 Ранее  было  установлено,  что  скорость  мине¬
рализации  органического  вещества  в  почвах  -  ве¬
личина  чрезвычайно  динамичная  [7].  Причем  зна¬
чительное  влияние  на  этот  параметр  оказывает
“фактор  времени”  (сроки  отбора  образцов).  Зи¬
мой  при  промерзании  почвы  (-4°С)  процесс  мине¬
рализации  приостанавливается;  при  нулевой  тем¬
пературе  находится,  как  правило,  на  низком  уров¬
не  [32].  Поэтому  скорость  продуцирования  С02
почвами  мы  изучали  в  теплое  время  года.
 Исследования  показали,  что  кривые  сезонных
изменений  скорости  продуцирования  С02  изучен¬
ными  почвами  не  совпадают  (рис.  1).  Так,  в  точке
наблюдения  13  (представленной  №  1)  максималь¬
ная  скорость  выделения  С02  приходилась  на  осень
первого  года  наблюдения,  минимальная  -  на  весну
и  лето,  а  в  точке  34  (представленной  №  42),  наобо¬
рот,  наибольшая  активность  процесса  установлена
весной,  наименьшая  -  осенью  первого  года  наблю¬
дения.  Поэтому  при  сравнении  почв  целесообраз¬
но  использовать  средние  значения  величин  скоро¬
сти  продуцирования  С02  за  период  наблюдения.
 На  рис.  2  представлены  данные  скорости  выде¬
ления  С02,  ранжированные  в  порядке  возрастания.
Минимальные  величины  приходились,  как  прави¬
ло,  на  аллювиальные  луговые  почвы,  занятые  про¬
пашными  культурами,  максимальные  -  на  террито¬
рии,  занятые  лесом  (рис.  2,  табл.  1).  Активность
продуцирования  С02  почвами  Серпуховского  райо¬
на  колебалась  в  пределах  0.5-28.8  мг  С02/кг  поч¬
вы/сут.  Изменение  скорости  продуцирования  ди¬
оксида  углерода  изученными  почвами  обусловлено
рядом  экологических  факторов.  Дисперсионный
анализ  позволил  оценить  их  вклад  в  динамику  ис¬
следованного  процесса  (табл.  2).
 Наибольшее  влияние  оказал  фактор  “исполь¬
зование  почв”  (угодья  -  55.9%).  Достоверные  раз¬
личия  были  установлены  между  почвами  под  ле¬
сом  и  травянистым  типом  растительности  (луг,
зерновые  и  пропашные  культуры).  Причем  в  лес¬
ных  почвах  активность  в  среднем  была  в  5  раз  вы¬
ше,  что  обусловлено  большим  количеством  рас¬
тительных  остатков,  поступающих  в  почву  лес¬
ных  экосистем,  по  сравнению  с  агроценозами,
где  происходит  отчуждение  органического  веще¬
ства  с  сельскохозяйственной  продукцией.  По  дан¬
ным  Титляновой  с  соавт.  [16],  в  почву  агроцено¬
зов  поступает  в  2  раза  меньше  растительных  ос¬
татков,  чем  в  лесах.  Активность  выделения  С02
почвами  под  лугом,  зерновыми  и  пропашными
культурами  между  собой  достоверно  не  различа¬
лась  при  Р  >  0.95  (группа  В  в  табл.  2).
 Другим  существенным  фактором,  влияющим
на  интенсивность  выделения  С02  почвой,  являет¬
ся  время  года.  Вклад  этого  фактора  в  дисперсию
изучаемого  процесса  составил  более  31%.  Величи¬
ны  скорости  продуцирования  С02  почвами  по  се¬
зонам  убывают  в  ряду:  весна-осень--лето  и  имеют
соотношение  лето  :  осень  :  весна  =  1.0  :  2.8  :  5.7.
Следовательно,  наиболее  активно  процесс  мине¬
рализации  протекает  в  почвах  весной,  что  обус¬
ловлено,  вероятно,  благоприятным  гидротерми¬
ческим  режимом  и  достаточным  количеством
растительных  остатков.  Кроме  того,  весной  с
дождевыми  водами  в  почву  попадает  большое  ко¬
личество  углеводов,  которые  в  значительной  ме¬
ре  извлекаются  из  листьев  и  растворимых  экс¬
крементов  насекомых  и  детрита  [27].
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

СРАВНИТЕЛЬНАЯ  ОЦЕНКА  ПОЧВ  ПО  АКТИВНОСТИ  ПРОДУЦИРОВАНИЯ  С02 	567
 Таблица  2.  Влияние  различных  факторов  на  скорость  продуцирования  С02  почвами  (К2  =  43%)
 Положение  в  ландшафте
и  показатели  почв
 Вклад  в  диспе¬
рсию,  %  отно¬
сительный
 Уровень  зна¬
чимости,  %
 Группировка  уровней  величин  по  критерию
Дункана  при  а  =  5%
 Использование  почв  (угодья)
 55.9
 0.01
 А  -  лес,  В  -  луг,  зерновые,  пропашные
 Время  года
 31.6
 0.01
 А  -  весна,  В  -  осень,  С  -  лето
 Бассейны  рек
 4.7
 0.01
 А  -  бассейны  Восьмы,  Нары;  АВ  -  бассейны
Оки,  Лопасни;  ABC  -  бассейны  Таденки,  Не-
глядейки;  ВС  -  бассейн  Речмы;  С  -  бассейны
Скниги,  Протвы
 Элемент  рельефа
 4.5
 0.29
 А  -  водораздел,  склон;  В  -  пойма;  С  -  терраса
 Тип  почвы
 1.8
 14.25
 А  -  дерново-подзолистые,  серые  лесные;
В  -  аллювиальные  луговые
 Гранулометрический  состав  почвы
 1.5
 19.82
 А  -  супесчаные;  АВ  -  тяжелосуглинистые;
В  -  легкосуглинистые,  среднесуглинистые
 Вклад  таких  факторов,  как  тип  почвы,  грану¬
лометрический  состав,  элемент  рельефа,  бассейн
рек  в  изменение  скорости  продуцирования  С02
почвами  незначителен  и  колеблется  в  пределах
1.5-4.7%  (табл.  2).  В  целом  воздействие  рассмот¬
ренных  факторов  на  динамику  процесса  выделе¬
ния  С02  почвами  оценивается  обобщенным  ко¬
эффициентом  корреляции  R2  =  43%.
 Нами  было  исследовано  влияние  непрерывных
переменных  факторов  (содержание  общего  углеро¬
да,  влажность  почв,  полная  влагоемкость,  рНводн,
биомасса  микроорганизмов  и  их  численность)  на
изучаемый  процесс.  Результаты  пошагового  рег¬
рессионного  анализа  данных  представлены  в
табл.  3.
 Весной  скорость  продуцирования  С02  зависе¬
ла  от  влажности  почв  (НО,  ее  водоудерживающей
способности  и  биомассы  микроорганизмов,  при¬
чем  наибольшая  зависимость  наблюдалась  от
влажности  (R2  =  71.7%).  Следует  отметить,  что
весна  в  год  проведения  наблюдений  была  засуш¬
ливой.  Влажность  почв  (33-х  пикетов  из  42-х)  на¬
ходилась  в  пределах  1-10%.  Летом  процесс  опре¬
делялся  водоудерживающей  способностью  почв
и  численностью  жизнеспособных  микроорганиз¬
мов,  выросших  на  почвенном  агаре.  Осенью,  ког¬
да  почвы  были  достаточно  увлажнены,  актив¬
ность  процесса  определялась  только  биомассой
микроорганизмов.  В  среднем  за  двухлетний  пери¬
од  наблюдения  скорость  продуцирования  С02
почвами  зависела  от  микробной  биомассы,  чис¬
ленности  микроорганизмов  на  нитритном  агаре,
которые  участвуют  в  минерализации  гумусовых
веществ,  и  от  водоудерживающей  способности
почв.
 Связь  между  скоростью  продуцирования  С02  и
содержанием  общего  углерода  в  почве  не  обнару¬
жена.  Можно  полагать,  что  такая  связь  существу¬
ет  не  с  общим  С  почвы,  а  с  величиной  органичес¬
кого  вещества,  поступающего  в  почву.  Так,  уста¬
новлено,  что  основным  регулятором  скорости
 разложения  мортмассы  является  интенсивность
поступления  растительных  остатков  в  почву  [17].
Кроме  того,  скорость  минерализации  органичес¬
кого  вещества  определяется  количеством  легко¬
доступных  органических  соединений  [4,  19,  24].
 Влияние  влажности  почв  на  скорость  продуци¬
рования  С02  изменяется  по  сезонам  (табл.  4).  Наи¬
более  тесная  положительная  корреляция  установ¬
лена  в  засушливую  весну.  Летом,  когда  количество
осадков  увеличилось,  эта  связь  уменьшилась.  Осе¬
нью  при  достаточном  увлажнении  почв  корреляция
между  указанными  параметрами  отсутствовала.
Таким  образом,  процесс  продуцирования  С02  поч¬
вой  зависит  от  целого  ряда  экологических  факто¬
ров,  таких  как  использование  почв  (угодья),  время
 Таблица  3.  Связь  скорости  продуцирования  С02
почвой  с  непрерывными  переменными  факторами
 Время  года
 Регрессионные  уравнения  (/?2,  %)
 Весна
 С02  =  1.59W  +  0.07БМ  -  0.31  ППВ  +  4.81
 (71.7)  (11.0)  (1.6)
 Лето
 С02  =  0.47  ППВ  -  0.01  ПА  -  15.63
 (47.5)  (6.6)
 Осень
 С02  =  0.05  БМ  +  1.76
 (46.1)
 Весь  пери¬
 С02  =  0.05  БМ  +  0.14  НА  +  0.23  ППВ  -  9.30
 од  наблю¬
 (17.6)  (6.7)  (4.9)
 дения
 Примечание.  ПА  -  почвенный  агар,  НА  -  нитритный.
 Таблица  4.  Сезонные  изменения  связи  скорости  про¬
дуцирования  С02  почвами  с  их  влажностью
 Коэффициент  корреля¬
ции  с  влажностью  почв
 весной
 летом
 осенью
 Скорость  продуцирования
С02  почвой
 +0.83
 +0.52
 -0.04
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

568
 ДЕМКИНА  и  др.
 5 	16 	27 	38 	49 	60
 [==|/  ГГПП  2  ШЗ  Ш4 	Х
 Рис,  3.  Электронная  картосхема  скорости  продуциро¬
вания  С02  почвами  Серпуховского  района.
 Скорость  продуцирования  С02,  мг  С02/кг/сут:
у  _  <3.5;  2  -  3.5-10.5;  3  -  10.5-17.5;  4  -  >17.5.
 Рис.  4.  Макет  территории  Серпуховского  района,  от¬
ражающий  интенсивность  продуцирования  диоксида
углерода  в  пикетах.
 года,  влажность  почв,  ее  водоудерживающая  спо¬
собность,  биомасса  и  численность  микроорга¬
низмов,  влияние  которых  в  течение  года  неравно¬
значно.
 Для  пространственного  изображения  получен¬
ных  данных  была  составлена  электронная  карто¬
схема  скорости  продуцирования  С02  почвами
Серпуховского  района,  которая  наглядно  и  коли¬
чественно  отражает  интенсивность  исследован¬
ного  процесса  (рис.  3).  Картосхема  выполнена  ме¬
тодом  линейной  интерполяции  данных  [28],  путем
пересчета  скорости  продуцирования  С02  почвой
в  точках  взятия  проб  на  элементарную  клетку
картосхемы.
 В  исследованном  районе  выделены  территории  с
различной  интенсивностью  продуцирования  С02
почвами:  1)  очень  низкой  (от  0  до  3.5  мг  С02/кг  поч-
вы/сут),  2)  низкой  (3.5-10.5),  3)  средней  (10.5-17.5)  и
 4) 	высокой  (17.5-24.5).  Большая  часть  исследо¬
ванных  территорий  (68%)  характеризуется  низ¬
кой  скоростью  продуцирования  С02.  Почвы  с
очень  низкой  интенсивностью  рассматриваемого
процесса  занимают  23%  площади.  Территории  со
средней  и  высокой  активностью  продуцирования
С02  почвами  составляют  8  и  1%  соответственно.
Полученные  данные  характеризуют  главным  об¬
разом  почвы  агроценозов,  поскольку  из  42  пике¬
тов  наблюдения  40  размещались  на  сельскохозяй¬
ственных  угодьях.
 Точечную  оценку  выбранных  пикетов  по  ин¬
тенсивности  процесса  выделения  С02  можно
представить  в  виде  макета  территории  (рис.  4).
Для  исполнения  макета  использовали  модель  по¬
верхности  с  высотой  пиков,  соответствующей  от¬
носительному  значению  исследованной  перемен¬
ной  без  сильного  сглаживания  [28].  Такой  макет
дает  сравнительную,  относительную  характерис¬
тику  изученных  почв  по  активности  продуцирова¬
ния  диоксида  углерода.
 Следует  отметить,  что  изображение  получен¬
ных  данных  в  виде  картосхемы  или  макета  терри¬
тории  зависит  от  поставленной  цели  и  количества
точек  наблюдения.  Для  количественной  оценки
процесса  при  достаточном  числе  точек  (выборка
репрезентативна)  целесообразно  применять  кар¬
тосхему,  при  малом  количестве  точек  для  относи¬
тельной  характеристики  почв  -  макет.
 Предложенные  картосхема  и  макет  террито¬
рии  района  по  скорости  продуцирования  С02  поч¬
вами  могут  быть  использованы  в  практических
целях.  Располагая  подобными  материалами,  мож¬
но  более  рационально  планировать  размещение
сельскохозяйственных  культур  и  внесение  орга¬
нических  и  минеральных  удобрений  с  учетом  ес¬
тественного  плодородия  почв.  На  основе  полу¬
ченной  картосхемы  можно  проводить  подробные
расчеты  вклада  почв  заданной  территории  в
эмиссию  С02  за  счет  минерализации  органичес¬
кого  вещества.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Александрова  JI.H.  Органическое  вещество  почвы
и  процессы  его  трансформации.  Л.:  Наука.  Ле-
нингр.  отд-ние,  1980.  288  с.
 2. 	Ананьева  НДБлагодатская  Е.В.,  Орлин-
скийД.Б.,  Мякшина  Т.Н.  Методические  аспекты
определения  скорости  субстрат-индуцированного
дыхания  почвенных  микроорганизмов  //  Почвове¬
дение.  1993.  №  11.  С.  72-77.
 3. 	Ананьева  НД.,  Благодатская  Е.В.,  Орлинский  Д.Б.
и  др.  Оценка  антропогенного  воздействия  на  почву
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

СРАВНИТЕЛЬНАЯ  ОЦЕНКА  ПОЧВ  ПО  АКТИВНОСТИ  ПРОДУЦИРОВАНИЯ  С02
 569
 с  использованием  крупномасштабного  картогра¬
фирования  территории  //  Почвоведение.  1994.  №  3.
С  101-107.
 4. 	Балаян  Т.В.  Биологическая  активность  дерново-
подзолистой  почвы  и  урожаи  сельскохозяйствен¬
ных  культур  //  Почвоведение.  1993.  JM®  12.  С.  65-71.
 5. 	Богатырев  Л.Г.,  Куншуакова  М.В.  Опыт  исполь¬
зования  картографического  метода  в  изучении  ба¬
ланса  углерода  //  Вестн.  Моск.  ун-та.  Сер.  17.  Поч¬
воведение.  1994.  №  1.  С.  26-30.
 6. 	Демкина  Т.С.  Определение  скорости  продуцирова¬
ния  С02  почвой  в  полевых  условиях  //  Агрохимия.
1989.  №3.  С.  112-115.
 7. 	Демкина  Т.С.,  Мироненко  Л.М.  Динамика  микро¬
биологических  параметров  минерализации  орга¬
нического  вещества  в  почвах  //  Агрохимия.  1991.
№  8.  С.  65-73.
 8. 	Добровольский  Г.В.t  Розанов  Б.Г.,  Гришина  Л.А.,
Орлов  Д.С.  Проблемы  мониторинга  и  охраны
почв  //Докл.  симпозиумов  VII  съезда  ВОП  9-13  сент.
1985.  г.  Ташкент,  1985.  Ч.  6.  С.  255-265.
 9. 	Кидин  В.В.,  Ба  М.Р.  Продуцирование  углекислоты
дерново-подзолистой  почвой  в  зависимости  от
форм  азотных  удобрений  и  рыхления  //  Изв.
ТСХА.  1992.  Ко  1.  С.  50-55.
 10. 	Кобак  К.И.  Биотические  компоненты  углеродно¬
го  цикла.  Л.:  Гидрометеоиздат,  1988.  247  с.
 11. 	Ковда  В.А.,  Пачепский  Я.А.  Почвенные  ресурсы
СССР,  их  использование  и  восстановление:  Докл.  к
VII  съезду  ВОП.  Пущино,  1989.
 12. 	Методы  почвенной  микробиологии  и  биохимии  /
Под  ред.  Д.Г.  Звягинцева.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,
1980.  224  с.
 13. 	Никитина  З.И.  Микробиологический  мониторинг
наземных  экосистем.  Новосибирск:  Наука.  Сиб.
отд-ние,  1991.  222  с.
 14. 	Tennep  Е.З.  Микроорганизмы  рода  Nocardia  и  раз¬
ложение  гумуса.  М.:  Наука,  1976.  199  с.
 15. 	Тесаржова  М.  Связь  между  продукционными  и  де-
струкционными  циклами  в  луговых  экосистемах  //
Тез.  докл.  III  съезда  почвовед,  и  агрохим.  УССР
11-14  сент.  1990  г.  Харьков,  1990.  С.  70-72.
 16. 	Титлянова  А.А.,  Тихомирова  Н.А.,  Шатохи-
на  Н.Г.  Продукционный  процесс  в  агроценозах.
Новосибирск:  Наука.  Сиб.  отд-ние,  1982.  185  с.
 17. 	Титлянова  А.А.,  Кирюшин  В.И.,  Охинько  И.П.
и  др.  Агроценозы  степной  зоны.  Новосибирск:  На¬
ука.  Сиб.  отд-ние,  1984.  246  с.
 18. 	Титлянова  А.А.,  Тесаржова  М.  Режимы  биологи¬
ческого  круговорота.  Новосибирск:  Наука,  Сиб.
отд-ние,  1991.  150  с.
 19. 	Шарков  И.Н.,  Спарроу  С.Д.,  Кокран  В  Л.  Минера¬
лизация  углерода  и  азота  в  почвах  различных  при¬
родных  зон  //Сиб.  биол.  журн.  1992.  Вып.  6.  С.  36-41.
 20. 	Anderson  J.P.E.,  Domsch  К.Н.  A  physiological  method
for  the  guantitative  measurement  of  microbial  biomass  in
soils  //  Soil  Biol.  Biochem.  1978.  V.  10.  №  3.  P.  215-221.
 21. 	Benzing-Purdie  Z.,  Mathur  S.P.  Limitation  and  mitiga¬
tion  technologies  available  and  needed  for  sequestering
carbon  in  soils  through  use  of  agricultural  management
system.  A  discussion  paper  //  Res.  Branch.  Agric.  Cana¬
da.  Ottawa,  Ontario.  1989.
 22. 	Broil  G.  Decomposition  rates  on  grassland  sites  under
different  management  practice  //  Trans.  14th  Int.  Congr.
Soil  Sci.,  Kyoto,  Aug.  12-18.  1990.  Kyoto,  1990.  V.  6.
P.  259.  .
 23. 	Domsch  K.H.  Principles  of  pesticide  microbe  interac¬
tions  in  soil  //  Soil  Biol  and  Conserw.  Biosphere.  VI.  1.
Budapest,  1984.  P.  179-184.
 24. 	Kralova  M.  Carbon  dioxide  production  at  low  soil  re¬
dox  potentials  //  Sci.  Agr.  Bohemoslov.  1991.  V.  23.
№2.  P.  97-100.
 25. 	Macfadyen  A.  The  contribution  of  the  microfauna  to  to¬
tal  soil  metabolism  I  I  Soil  organisms.  Amsterdam,  1963.
P.  3-17.
 26. 	Muller  D.  Kreislauf  des  Kohlenstoffes  //  Handbuch  der
Pflanzenphysiologie.  1960.  Bd.  12(2).  S.  934-948.
 27. 	Nagel-de  Boois  H.M.,  Jansen  E.  Effects  of  nutrients  in
throughfall  rainwater  and  of  leaf  fall  upon  fungal  growth
in  a  forest  soil  layer  //  Pedobiol.  1976.  V.  16.  №  3.
P.  161-166.
 28. 	SAS  Applications  Guide.  SAS  Institute  Inc.,  1987.  252  p.
 29. 	Singh  J.S.,  Gupta  S.R.  Plant  decomposition  and  soil  res¬
piration  in  terrestrial  ecosystems  I  I  Bot.  Review.  1977.
V.  43.  №4.  P.  449-529.
 30. 	Smith  V.R.,  Steenkamp  М.,  French  D.D.  Soil  decompo¬
sition  potential  in  relation  to  environmental  factors  on
Marion  Island  (Sub-Antarctic)  //  Soil  Biol.  Biochem.
1993.  V.  25.  №11.  P.  1619-1633.
 31. 	Yadava  P.S.,  Kakati  L.N.  Soil  respiration  in  a  tropical
grassland  ecosystem  during  postmonsoon  period  //
J.  Curr.  Biosci.  1990.  V.  7.  №  3.  P.  98-101.
 32. 	Zolotareva  B.,  Demkina  T.  Soil  biological  activity  and
transformation  of  organic  matter  during  winter  //  Joint
Russian  -  American  seminar  on  cryopedology  and  glo¬
bal  change.  Pushchino,  1993.  P.  321-325.
 A  Comparative  Assessment  of  Soils  in  Accordance
with  Their  Production  of  C02
T.  S.  Demkina,  N.  D.  Anan’eva,  and  D.  B.  Orlinskii
 The  rate  of  C02  production  by  the  soils  of  the  Serpukhov  raion  (an  area  of  about  1200  km2)  is  studied.  Approx¬
imately  68%  of  the  soil  cover  of  the  region  is  characterized  by  a  relatively  low  rate  of  C02  emission  because
of  the  slow  mineralization  of  organic  matter  (3.5-10.5  mg  C02/kg  of  soil  per  24  hours).  These  values  of  min¬
eralization  of  organic  matter  are  typical  for  areas  under  intensive  cultivation.  Forest  soils  are  characterized  by
a  higher  mineralization:  from  17.5  to  24.5  mg  C02/kg  of  soil  per  24  hours.
 It  is  demonstrated  that  the  activity  of  C02  production  by  soil  depends  upon  the  agricultural  management  of  the
soil,  season,  soil  moisture  (its  shortage),  moisture  retention  capacity,  and  biomass  of  soil  microorganisms.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,’с.  570-573
 ФИЗИКА
ПОЧВ
 УДК  631.432.24—►631.414.3
 ОБ  ОЦЕНКЕ  УДЕЛЬНОЙ  ПОВЕРХНОСТИ  ПОЧВ
 ©  1997  г.  С.  М.  Пакшина
 Брянская  государственная  сельскохозяйственная  академия,  Выгонический  район,  с.  Кокино
 Поступила  в  редакцию  26.07.95  г.
 Достоверность  значения  удельной  поверхности  почвы,  полученного  адсорбционным  методом,  мож¬
но  оценить  по  величине  максимальной  гигроскопической  влажности  и  данным  гранулометрическо¬
го  состава.
 Удельная  поверхность  суглинистых  и  глинистых  почв  (м2/г)  равна  влажности  при  МГ  (%  от  массы),
умноженной  на  коэффициент,  равный  10.
 Удельная  поверхность  почвы,  максимальная  ги¬
гроскопическая  влажность  (МГ)  и  гранулометриче¬
ский  состав  являются  наиболее  важными  парамет¬
рами,  характеризующими  многие  водно-физичес¬
кие,  физико-химические  и  тепловые  свойства
почвы.  Кроме  того,  эти  параметры  взаимосвязаны
между  собой,  поэтому  располагая  данными  гра¬
нулометрического  состава,  можно  оценить  точ¬
ность  определения  адсорбционным  методом  ве¬
личин  удельной  поверхности  и  МГ.
 Каждая  отдельно  взятая  гранулометрическая
фракция  почвы  имеет  определенный  минерало¬
гический  состав  и  определенную  удельную  по¬
верхность.  Общая  удельная  поверхность  почвы
равняется  сумме  произведений  удельной  поверх¬
ности  каждой  фракции  на  ее  процентное  содер¬
жание  [2].  Основной  вклад  в  общую  удельную
поверхность  почвы  вносит  илистая  фракция
(<0.001  мм),  состоящая  преимущественно  из  вы¬
сокодисперсных  вторичных  минералов.  Для  оп¬
ределения  удельной  поверхности  каждой  фрак¬
ции  гранулометрического  состава,  а  также  почвы
в  целом  используются  адсорбционные  методы.
Удельную  поверхность  рассчитывают,  исходя  из
величины  влагосодержания  фракции  или  почвы,
которая  наблюдается  при  такой  относительной
влажности  воздуха,  при  которой  на  частицах
твердых  фаз  формируется  плотный  мономолеку-
лярный  слой  воды.
 Максимальная  гигроскопичность  формируется
при  относительной  влажности  воздуха  0.95-0.98.
Согласно  сложившимся  в  почвоведении  пред¬
ставлениям,  при  влажности,  соответствующей  ве¬
личине  МГ,  на  поверхности  почвенных  частиц  об¬
разуется  адсорбционная  пленка  воды,  толщина
которой  равна  9-10  мономолекулярным  слоям.
Поэтому  при  расчетах  удельной  поверхности  зна¬
чение  МГ  (%  от  массы)  умножается  на  коэффици¬
ент,  равный  4.  Однако  опытные  данные  показа¬
ли,  что  величина  удельной  поверхности  почвы,
определяемая  по  формуле  Митчерлиха  из  расче¬
та  существования  при  МГ  9-10  мономолекулярных
 слоев  воды,  значительно  ниже  величин,  получен¬
ных  другими  адсорбционными  методами  [2].
 Уточнение  значения  коэффициента,  связыва¬
ющего  величину  МГ  со  значениями  удельной  по¬
верхности  почвы,  позволило  бы  использовать
данные  гранулометрического  состава  для  предва¬
рительной  оценки  величин  МГ  и  удельной  по¬
верхности  почвы,  а  также  точности  их  непосред¬
ственного  определения.
 Данные  по  МГ  и  удельной  поверхности  (табл.  1),
которые  были  получены  при  анализе  образцов
чернозема  южного  адсорбционными  методами
(методы  Николаева  и  Кутилека),  показывают,
что  коэффициент,  связывающий  эти  параметры,
равен  10  [5].  С  целью  получения  большего  объема
информации  о  связи  двух  параметров  почвы  были
обработаны  многочисленные  данные  (9S  образцов)
по  гранулометрическому  составу  и  МГ  разных
почв  [1,3,6,7].  Результаты  расчетов  приведены  в
табл.  2.
 Таблица  1.  Удельная  поверхность  и  максимальная  ги¬
гроскопическая  влажность  чернозема  южного  средне¬
суглинистого
 Разрез.  Глубина,  см
 Удельная  по¬
верхность,  м2/г
 МГ,  %  от
массы
 1.
 0-10
 83.5
 8.3
 2.
 100.5
 10.0
 1.
 20-30
 89.3
 8.9
 2.
 87.5
 8.7
 1.
 40-50
 92.0
 9.2
 2.
 88.2
 8.8
 1.
 70-80
 94.7
 9.5
 2.
 98.7
 9.9
 1.
 90-100
 97.2
 9.7
 2.
 91.1
 9.1
 570

ОБ  ОЦЕНКЕ  УДЕЛЬНОЙ  ПОВЕРХНОСТИ  ПОЧВ
 571
 Таблица  2.  Удельная  поверхность  (5)  и  максимальная  гигроскопическая  влажность  (МГ)  почв  степной  и
сухостепной  зон  азиатской  части  России
 Глубина,  см
 МГ,  %  от
массы
 S,  м2/г
 S/МГ,  м2/г  %
 Глубина,см
 МГ,  %  от
массы
 S,  м2/г
 S/МГ,  м2/г  %
 1
 2
 3
 4
 1
 2
 3
 4
 Серая  лесная  легкосуглинистая,  разр.  67-17,  [1]
 Лугово-черноземная  суглинистая,  разр.  9  [6]
 0-10
 11.2
 121.9
 10.9
 0-10
 3.2
 35.3
 11.0
 10-20
 11.6
 132.9
 11.5
 30-40
 4.1
 62.1
 15.1
 20-30
 12.2
 124.5
 10.2
 60-70
 1.8
 24.5
 13.6
 30-40
 12.0
 141.9
 11.8
 80-90
 1.6
 17.2
 10.7
 40-50
 11.6
 122.3
 10.5
 110-120
 1.5
 19.9
 13.3
 60-70
 11.6
 118.9
 10.2
 12.1-12.7*
 100-110
 11.4
 127.9
 11.2
 То  же,  разр.  14  [6]
 130-140
 12.0
 128.1
 10.7
 0-10
 2.0
 20.9
 10.4
 160-170
 12.4
 139.9
 11.3
 10-20
 2.7
 21.5
 8.0
 190-200
 13.2
 153.7
 11.6
 20-30
 3.0
 21.7
 7.2
 11.0*
 40-50
 3.0
 45.9
 15.3
 Темно-каштановая  глинистая,  разр.  11  [7]
 60-70
 2.3
 26.3
 11.4
 0-10
 12.1
 104.2
 8.6
 80-90
 2.1
 22.3
 10.6
 30-40
 12.6
 115.4
 9.2
 100-110
 1.4
 16.8
 12.0
 55-65
 13.6
 126.1
 9.3
 140-150
 1.4
 15.0
 10.7
 80-90
 12.8
 124.0
 9.7
 210-220
 7.2
 80.6
 11.2
 120-130
 11.8
 117.3
 9.9
 10.2-10.8*
 170-180
 7.5
 90.1
 12.0
 То  же,  разр.  18  [6]
 9.8*
 0-10
 2.5
 21.4
 8.6
 То  же,  тяжелосуглинистая,  разр.  28  [7]
 10-20
 2.6
 17.2
 6.6
 0-10
 10.8
 106.0
 9.8
 22-32
 2.7
 22.6
 8.4
 10-20
 11.0
 96.7
 8.8
 50-60
 3.5
 29.4
 8.4
 35-45
 10.4
 119.9
 11.5
 95-105
 1.9
 16.6
 8.7
 65-75
 11.2
 120.9
 10.8
 140-150
 1.4
 10.7
 7.6
 85-95
 10.9
 120.3
 11.0
 170-180
 1.4
 9.3
 6.6
 120-130
 11.0
 87.6
 8.0
 7.8*
 160-170
 10.6
 127.9
 12.1
 То  же,  ра
 зр.  22  [6]
 210-220
 10.8
 120.7
 11.2
 0-10
 5.2
 68.2
 13.1
 250-260
 11.4
 127.1
 11.1
 18-28
 5.7
 65.3
 11.5
 10.5*
 40-50
 5.3
 66.2
 12.5
 То  же,  легкосуглинистая,  разр.  12  [7]
 70-80
 6.3
 91.3
 14.5
 0-10
 2.9
 26.2
 9.0
 105-115
 9.2
 107.1
 11.5
 10-20
 2.8
 27.7
 9.9
 130-140
 3.8
 48.9
 12.9
 35-45
 3.9
 43.0
 11.0
 170-180
 3.2
 44.5
 13.9
 50-60
 3.6
 40.0
 11.1
 12.8*
 70-80
 3.7
 38.9
 10.5
 Лугово-черноземная
 тяжелосуглин
 истая,
 85-95
 2.5
 43.8
 17.5
 Кызыл-Озек  [3]
 120-130
 2.5
 29.8
 11.9
 0-10
 12.7
 94.6
 ТА
 150-160
 2.2
 28.9
 13.1
 30-40
 13.0
 101.3
 7.8
 195-205
 2.7
 30.5
 11.3
 11.0-11.7*
 100-110
 9.2
 109.4
 11.9
 9.0*
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

572
 Таблица  2.  (Окончание)
 ПАКШИНА
 1
 2
 3
 4
 1
 2
 3
 4
 То  же,  легкосуглинистая  [3j
 20-30
 15.0
 79.3
 5.3
 0-10
 18.8
 109.2
 5.8
 30-40
 13.7
 125.5
 9.2
 50-60
 18.8
 141.6
 7.5
 50-60
 12.4
 125.2
 10.1
 140-150
 12.7
 111.1
 8.7
 80-90
 12.0
 113.7
 9.5
 7.3*
 110-120
 11.2
 131.2
 11.7
 Чернозем  сл
 абовыщелоченный  среднесуглинистый,
 140-150
 10.6
 137.4
 13.0
 раз  р.  12  [3]
 190-200
 11.4
 114.8
 10.1
 0-20
 7.2
 65.8
 9.1
 9.2*
 60-70
 6.5
 46.1
 7.1
 Чернозем  южный  тяжелосуглинистый,  разр.  21  [6]
 8.1*
 0-10
 11.7
 101.6
 8.7
 Тоже,
 средневыщел<
 ученный,  разр.  10  [3]
 14-24
 11.4
 88.8
 7.8
 0-20
 6.8
 68.0
 10.0
 30-40
 11.4
 107.5
 9.4
 45-55
 4.5
 70.5
 15.7
 60-70
 11.5
 108.1
 9.4
 90-100
 5.1
 85.3
 16.7
 8.8*
 10.0-14.1*
 То  же,  разр.  23  [6]
 Чернозем  выщелоченный  легкосуглинистый.
 0-10
 11.0
 138.4
 12.6
 Кызыл-Озек  [3]
 15-25
 12.2
 141.6
 11.6
 0-10
 14.9
 112.2
 7.5
 35-45
 11.8
 144.0
 12.2
 30-40
 15.1
 112.7
 7.5
 70-80
 10.5
 153.4
 14.6
 100-110
 10.8
 100.7
 9.3
 100-110
 10.0
 120.1
 12.0
 8.1*
 130-140
 10.6
 172.1
 16.2
 Чернозем  выщелоченный  легкосуглинистый,
 170-180
 10.6
 97.9
 9.2
 разр.  67-16  [1]
 0-20  |
 1  14.2  |
 71.1
 |  5.0
 12.0-12.6*
 "Среднее  значение.  Средние  значения  отношения  величин  удельной  поверхности  и  максимальной  гигроскопической
влажности  (S/МГ)  рассчитаны  как  с  исключением  (первое  число),  так  и  без  исключения  (второе  число)  его  значений,
превышающих  1S.0.
 Примечание.  Данные,  приведенные  в  графах  1  и  2,  взяты  из  работ  (1,  3,6,7],  а  в  графах  3  и  4-  получены  автором  статьи.
 Величину  удельной  поверхности  определяли
по  результатам  анализа  гранулометрического  со¬
става.  Для  расчета  удельной  поверхности  каждой
фракции  использовали  данные,  приведенные  в
работе  [4].  Согласно  этой  работе,  удельные  поверх¬
ности  фракций  0.25-0.05,  0.05-0.01,  0.01-0.005,
 0.005-0.001  и  <0.001  мм  составляют  соответст¬
венно  1.6,4.5,  10.0,  18.0  и  300  м2/г.
 Как  видно  из  табл.  2,  лишь  в  4-х  случаях  из  95
показатель  5/МГ  (отношение  удельной  поверх¬
ности,  м2/г,  к  МГ,  %  от  массы)  был  выше  15.0.  Это
оказало  незначительное  влияние  на  среднюю  ве¬
личину  S/МГ,  характеризующую  тот  или  иной
образец  почвы.
 Среднее  значение  отношения  5/МГ  составило
10.1  (табл.  3).  Статистическая  оценка  показателя
5/МГ  почв  степной  и  сухосгепной  зон  азиатской  ча¬
сти  России  выявила  достаточно  высокую  достовер¬
ность  экспериментального  материала,  полученного
разными  авторами.  Приведенные  в  табл.  1-3  дан¬
ные  указывают  на  то,  что  отношение  5/МГ  при¬
близительно  равно  10.
 Удельная  поверхность  почвы,  определенная
методом  Кутилека,  рассчитывается  по  следую¬
щей  формуле:
 S  =  36.141^0.2,  м2/г,
 где  W02  -  влажность  почвы  при  Р/Р0  =  0.2%  от
массы.  Из  равенства  S  =  36.14W0  2  =  10WMr  нахо¬
дим,  что  в  суглинистых  и  глинистых  почвах  при
влажности,  соответствующей  МГ,  формируется
водная  пленка  толщиной  в  4  молекулярных  слоя.
 Известно,  что  на  плоской  стеклянной  поверх¬
ности  толщина  водной  пленки  при  Р/Р0  =  1  со¬
ставляет  9-25  молекулярных  слоев.  Согласно  ис¬
следованиям  А.А.  Роде  (1965),  в  почвах,  особенно
суглинистых  и  глинистых,  толщина  водной  плен¬
ки  при  Р/Р0  значительно  меньше,  так  как  разме¬
ры  пор  и  удельная  поверхность  частиц  не  позво¬
ляют  сформироваться  пленкам  большой  толщи¬
ны  [4].
 Результаты  обработки  экспериментального
материала  показали,  что  применительно  к  сугли¬
нистым  и  глинистым  почвам  численное  значение
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ОБ  ОЦЕНКЕ  УДЕЛЬНОЙ  ПОВЕРХНОСТИ  ПОЧВ 	573
 Таблица  3.  Статистическая  оценка  показателя  S/МГ  (м2/2%)  почв  степной  и  сухостепной  зон  азиатской  части  России
 Почва.  Источник
 Объем  выборки,  п
 М
 <т
 т
 V,  %
 Р,%
 Серая  лесная  слабооподзоленная  [1]
 10
 11.0
 0.6
 0.2
 5.3
 1.6
 Темно-каштановая  [7]
 23
 10.4
 1.3
 0.3
 12.5
 2.6
 Лугово-черноземная  [3,  6]
 32
 9.9
 2.5
 0.4
 24.9
 4.4
 Чернозем
 выщелоченный  [1,3]
 14
 8.8
 2.2
 0.6
 25.3
 6.8
 южный  [6]
 10
 10.4
 2.2
 0.7
 21.0
 6.6
 Среднее  значение
 	| 	89 	| 	10.1 	| 	2.0 	| 	0.2 	| 	19.4 	| 	2.1
 Примечание.  М  -  среднее  арифметическое  значение  (Л/  =  L  (5/МГ)/я);  п  -  число  определений;  о  -  квадратическое  отклонение
 (а  =  Jl.a2/(n-  1)),  а  -  величина  отклонения,  т  -  средняя  ошибка,  m  =  o/Jn  )\  V  -  коэффициент  вариации  (V  =  а  х  100/Л/,  %;
Р  -  показатель  точности  (Р  =  тх  100/Л/),  %. 	‘
 коэффициента  в  формуле  Митчерлиха  для  расче¬
та  удельной  поверхности  по  величине  МГ  несколь¬
ко  выше  и  составляет  10.  Кроме  того,  точность  оп¬
ределения  удельной  'поверхности,  полученной
каким-либо  одним  методом,  можно  оценить  с  по¬
мощью  данных  по  МГ  и  гранулометрическому  со¬
ставу.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Бугаков  П.С.,  Попова  Э.П.,  Чупрова  В.В.,  Шуга-
лей  JI.С.  Агрофизическая  характеристика  почв
южной  части  Красноярского  края  //  Агрофизичес¬
кая  характеристика  почв  степной  и  сухостепной  зон
азиатской  части  СССР.  М.:  Колос,  1982.  С.  71-98.
 2. 	Вадюнина  А.Ф.,  Корчагина  ЗА.  Методы  исследо¬
вания  физических  свойств  почв  и  грунтов.  М.:
Высш.  шк.,  1973.  400  с.
 3. 	Карпачевский  Jl.O.  Агрофизическая  характерис¬
тика  почв  восточной  части  Алтайского  края  //  Аг¬
 рофизическая  характеристика  почв  степной  и  су¬
хостепной  зон  азиатской  части  СССР.  М.:  Колос,
 1982. 	С.  48-71.
 4. 	Мичурин  Б.Н.  Энергетика  почвенной  влаги.  Л.:
Гидрометеоиздат,  1975.  140  с.
 5. 	Пакшина  С.М.,  Есафова  Е.Н.,  Сапожников  П.М.,
Матрошилов  Ю.А.  Влияние  гидрофобных  просло¬
ек  на  испарение  и  перенос  солей  в  южном  чернозе¬
ме  //  Вестн.  Моск.  ун-та.  Сер.  17.  Почвоведение.
1981.  №2.  С.  46-50.
 6. 	Пустовойтов  Н.Д.  Агрофизические  свойства  и
водный  режим  черноземов  Кустанайской  облас¬
ти  //  Агрофизическая  характеристика  почв  степ¬
ной  и  сухостепной  зон  азиатской  части  СССР.  М.:
Колос,  1982.  С.  113-158.
 7. 	Пустовойтов  Н.Д.  Агрофизические  свойства  и
водный  режим  темно-каштановых  почв  Кустанай¬
ской  области  //  Агрофизическая  характеристика
почв  степной  и  сухостепной  зон  азиатской  части
СССР.  М.:  Колос,  1982.  С.  190-207.
 Estimation  of  the  Specific  Surface  of  Soil
S.  M.  Pakshina
 The  reliability  of  the  values  of  soil  specific  surface  obtained  by  the  adsorption  method  can  be  estimated  from
the  data  on  moisture  content  at  maximum  hygroscopicity  and  particle-size  composition.  The  value  of  specific
surface  of  loamy  and  clay  soils  (m2/g)  is  equal  to  the  moisture  content  at  maximum  hygroscopicity  (weight  %)
multiplied  by  a  coefficient  equal  to  10.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  574-582
 ФИЗИКА
ПОЧВ
 УДК  631.445.35:631.431
 АГРОФИЗИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА  БУРЫХ  ЛЕСНЫХ  ПОЧВ
ХАБАРОВСКОГО  КРАЯ
 ©  1997  г.  В.  Г.  Онищенко'1’,  В.  В.  Шамов(2),  В.  А.  Кудряшов(2)
 (1  *  Агрофизический  научно-исследовательский  институт  РАСХН,  г.  С.-Петербург
<2>Институт  водных  и  экологических  проблем  ДВО  РАН,  г.  Хабаровск
Поступила  в  редакцию  13.02.96  г.
 Рассматриваются  агрофизические  свойства  бурых  лесных  почв:  буро-подзолистых  и  лугово-бурых
тяжелого  гранулометрического  состава  (Хабаровский  край).  Исследованы  их  водно-физические  и
физико-механические  характеристики.  Представлены  экспериментальные  данные  по  грануломет¬
рическому  составу,  удельной  поверхности,  термодинамическим  функциям  состояния  почвенной
влаги,  фильтрации,  пластичности,  липкости,  напряжению  сдвига  и  набуханию  почв.
 На  основе  критериев  подобия  (безразмерных  комплексов)  дано  обобщенное  описание  агрофизиче¬
ских  показателей  и  получены  малопараметрические  выражения  для  их  определения.
 ВВЕДЕНИЕ
 Агрофизические  свойства  почв  имеют  важное
значение  при  решении  многих  задач  теории  и  прак¬
тики  почвоведения,  земледелия  и  мелиорации.  От¬
сутствие  экспериментальных  данных,  характеризу¬
ющих  эти  свойства,  затрудняет  или  делает  невоз¬
можным  как  проведение  научно  обоснованных
мероприятий  по  повышению  продуктивности  по¬
севов  с  учетом  особенностей  конкретного  сель¬
скохозяйственного  поля,  так  и  количественную
оценку  физического  состояния  корнеобитаемого
слоя.  Особая  роль  принадлежит  физическим  свой
ствам  в  условиях  усиливающихся  процессов  разру¬
шения  почвенной  структуры  и  переуплотнения  па¬
хотного  и  подпахотного  горизонтов,  повышения
энергетических  затрат  на  обработку,  эрозии  почв,
существенного  уменьшения  количества  вносимых
органических  и  минеральных  удобрений.
 Все  это  создает  необходимость  углубления  и
расширения  наших  знаний  о  физических  свойст¬
вах,  которые  для  ряда  почв  либо  еще  недостаточ¬
но  полно  исследованы,  либо  отсутствуют.  К  та¬
ким  объектам  следует  отнести  бурые  лесные
почвы,  составляющие  основной  фонд  пахотных
земель  Дальнего  Востока.
 ОБЪЕКТЫ  И  МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ
 Объектами  исследования  послужили  буро¬
подзолистые  и  лугово-бурые  почвы,  разрезы  ко¬
торых  были  заложены  на  опытных  участках
ДальНИИСХ  (п.  Восточное  Хабаровского  края).
Почвы  имеют  следующее  строение.
 Разрез  1.  Почва  -  лугово-бурая  оподзолен-
ная  тяжелосуглинистая.  В  результате  полевого
обследования  выделены  три  горизонта:
 Апах  0-28  см.  Темно-серый,  комковато-поро-
шистый.
 Bg  28-45  см.  Подпахотный,  серо-бурого  цвета,
творожисто-порошистый,  с  признаками  слабого
оглеения.
 BCg  45-75  см.  Переходный  к  почвообразую¬
щей  породе,  буро-серого  цвета,  бесструктурный  с
выраженными  признаками  оглеения.
 Разрез  2.  Почва  -  буро-подзолистая  тяже¬
лосуглинистая.  При  полевом  обследовании  были
выделены  следующие  горизонты:
 Апах  0-25  см.  Темно-серый  с  бурым  оттенком
пахотный  горизонт,  глыбисто-комковатый,  со¬
держит  включения  в  виде  железо-марганцевых
конкреций.
 А1А2  26-36  см.  Гумусово-оподзоленный  гори¬
зонт,  светло-бурый  с  серым  оттенком,  непрочной
комковато-порошистой  структуры,  небольшое  ко¬
личество  железо-марганцевых  конкреций.
 А2В1  36-55  см.  Иллювиальный  светло-бурого
цвета,  комковато-глыбисто-порошистой  структу¬
ры,  содержит  небольшое  количество  железо¬
марганцевых  конкреций,  а  также  серых  и  охрис¬
тых  пятен.
 ВС  55-90  см.  Переходный  к  почвообразующей
породе  горизонт  буро-темно-серого  цвета,  с  ко¬
ричневыми  и  буро-коричневыми  затеками  гумуса
и  гумусо-железо-марганцевыми  пленками  по  гра¬
ням  глыбисто-комковатых  структурных  отдель¬
ностей.
 В  настоящей  работе  исследовались  грануломет¬
рический  состав,  удельная  поверхность,  водно-фи-
зические  (зависимости  между  давлением  почвенной
влаги  и  влажностью,  коэффициенты  фильтрации)
и  физико-механические1  (липкость,  пластичность,
набухание,  сопротивление  сдвигу)  свойства  почв.
 [  Экспериментальные  определения  набухания  и  сопротивле¬
ния  почв  сдвигу  проведены  Б.С.  Нерпиным.
 574

АГРОФИЗИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА  BYPbJX  ЛЕСНЫХ  ПОЧВ  ХАБАРОВСКОГО  КРАЯ  575
Таблица  1.  Физические  свойства  буро-подзолистой  и  лугово-бурой  почв
 Горизонт
 Глубина,  см
 Содержание  фракций,  %;  размер  частиц,  мм
 Удельная
поверхность,
м2/кг  S  х  103
 Макси¬
 мальная
 гигроско¬
 пичность
 Влажность
 завядания
 Наименьшая
 влагоемкость
 1-0.25
 0.25-0.05
 0.05-0.01
 0.01-0.005
 0.005-0.001
 <0.001
 <0.01
 %  от  массы
 Буро-подзолистая  тяжелосуглинистая
 Апах
 0-10
 9.4
 11.6
 35.0
 13.4
 20.3
 10.3
 44.0
 84.1
 12.0
 13.5
 32.7
 15-25
 0.6
 48.6
 10.4
 8.6
 19.2
 12.6
 40.4
 78.7
 11.5
 12.5
 32.1
 А1А2
 26-36
 0.3
 40.8
 17.1
 9.0
 18.2
 14.6
 41.8
 71.7
 10.4
 12.7
 31.1
 А2В1
 45-55
 0.2
 50.5
 2.8
 7.0
 15.4
 24.1
 46.5
 72.6
 11.7
 12.6
 29.3
 В1
 60-70
 0.04
 45.6
 3.8
 1.9
 16.2
 32.5
 50.6
 90.3
 12.5
 14.9
 30.5
 ВС
 70-90
 2.4
 32.5
 10.9
 7.2
 16.4
 39.6
 54.2
 106.5
 13.5
 16.6
 30.3
 Лугово-бурая  тяжелосуглинистая
 Апах
 0-28
 0.1
 39.8
 5.4
 7.6
 18.9
 28.2
 54.7
 91.6
 13.5
 15.6
 38.8
 В
 28-40
 Не
 37.8
 2.5
 5.0
 16.3
 38.4
 59.7
 97.2
 14.3
 17.6
 37.2
 опр.
 ВС
 50-60
 6.1
 26.9
 17.4
 11.0
 14.3
 24.3
 50.0
 92.6
 12.5
 14.6
 36.6
 Примечание.  Величины  наименьшей  влагоемкости  и  влажности  завядания  соответствуют  давлениям  влаги,  равным  3.3  х  10
и  1.5  х  106  Па.
 Анализ  гранулометрического  состава  выполнен
по  методу  Качинского  с  ультразвуковой  подго¬
товкой  почвы  к  анализу.  Величина  удельной  по¬
верхности  определена  методом  Кутилека,  соглас¬
но  которому  мономолекулярный  слой  воды  на
поверхности  частиц  твердых  фаз  почвы  образу¬
ется  при  относительной  влажности  воздуха,  рав¬
ной  20%  (P/Ps  =  0.2).  Зависимости  между  давлени¬
ем  влаги  и  влажностью  почвы  определяли  мето¬
дами  пластинного  и  мембранного  прессов,  а
также  гигроскопическим,  что  позволило  полу¬
чить  указанные  зависимости  в  широком  интерва¬
ле  влажностей.  Коэффициенты  фильтрации  (Кф)
исследовали  с  помощью  фильтрационного  уст¬
ройства  с  автоматической  записью  расхода  воды
во  времени  [5]  с  использованием  почвенных  об¬
разцов  как  нарушенного,  так  и  ненарушенного
строения.  В  последнем  случае  образцы  отбирали
в  стальные  или  латунные  цилиндры  высотой  10  см.
Процессы  набухания  исследовали  методом  Васи¬
льева  с  помощью  прибора  ПНГ,  величины  внут¬
реннего  трения  и  коэффициентов  сцепления,  ха¬
рактеризующие  сопротивление  почв  сдвигу,  оп¬
ределяли  сдвиговым  прибором  Литвинова  ПС-10.
 Методы  и  устройства  определения  агрофизи¬
ческих  свойств  почв  подробно  описаны  в  Методи¬
ческом  руководстве  [6].
 ОБСУЖДЕНИЕ  РЕЗУЛЬТАТОВ
 Гранулометрический  состав.  Согласно  дан¬
ным  гранулометрического  анализа,  исследованные
почвы  относятся  к  тяжелым  суглинкам  с  содержа¬
 нием  физической  глины  (частицы  <0.01  мм)  от  40
до  59.7%  (табл.  1).  Наибольшее  количество  физи¬
ческой  глины  содержится  в  лугово-бурой  почве,
особенно  в  гор.  В  (около  60%).  Столь  же  высокое
в  этой  почве  и  содержание  илистой  фракции
(<0.001  мм)  -  24-38%.
 Удельная  поверхность.  Являясь  одним  из  фун¬
даментальных  свойств  почв,  удельная  поверх¬
ность  характеризует  энергию  взаимодействия
твердых  фаз  почвы  с  другими  ее  фазами,  отражает
количественный  и  качественный  состав  элемен¬
тарных  (первичных)  почвенных  частиц,  находится
в  корреляционной  зависимости  с  большинством
физических  и  химических  свойств.  Как  показали
экспериментальные  исследования  (табл.  1),  удель¬
ная  поверхность  буро-подзолистой  почвы  варьи¬
рует  по  глубине  почвенного  профиля,  изменяясь
в  пределах  (79-84)  х  103  м2/кг  в  пахотном  слое,
несколько  уменьшаясь  в  элювиальных  горизон¬
тах  А1А2  (около  72  х  103  м2/кг).  В  гор.  ВС  удель¬
ная  поверхность  возрастает  до  106  х  103  м2/кг,  что
связано  с  утяжелением  гранулометрического  со¬
става,  увеличением  содержания  илистой  фрак¬
ции.  Удельная  поверхность  лугово-бурой  почвы  с
изменением  глубины  почвенного  профиля  варьи¬
рует  незначительно  -  (92-97)  х  103  м2/кг.  Отме¬
тим,  что  при  изменении  величины  удельной  поверх¬
ности  в  указанных  выше  пределах  исследованные
почвы  должны  обладать  благоприятными  физиче¬
скими  свойствами.
 Экспериментальные  исследования  показали,
что  удельная  поверхность  бурых  лесных  почв
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

576
 ОНИЩЕНКО  и  др.
 Давление  почвенной  влаги,  Па
 Влажность,  %  от  массы
 Рис.  1.  Зависимость  между  давлением  почвенной  вла¬
ги  и  влажностью  буро-подзолистой  тяжелосуглинис¬
той  почвы.
 Горизонт:  1  —  Апах  (0-10  см);  2  -  Апах  (15-25  см);
3  -  А1А2  (26-36  см);  4  -  А2В1  (45-55  см);  5  -  В1  (60-
70  см);  б-ВС  (70-90  см).
 Хабаровского  края  колеблется  в  основном  в  пре¬
делах  (39-150)  х  103  м2/кг.
 Зависимости  между  давлением  (потенциа¬
лом)  почвенной  влаги  Р  и  влажностью  W.  Соглас¬
но  полученным  данным  (рис.  1),  водоудерживаю¬
щая  способность  буро-подзолисгой  почвы  харак¬
теризуется  плавными  кривыми,  имеющими  вид
гипербол,  что  обусловлено  наличием  пор  различ¬
ного  размера,  развитой  удельной  поверхностью,
тяжелым  гранулометрическим  составом.  В  облас¬
ти  низких  и  средних  давлений  влаги  5  х  103-105  Па
более  высокой  водоудерживающей  способнос¬
тью  обладает  гор.  Апах  (0-25  см),  тогда  как  при
значениях  Р  >  105  Па  большее  количество  влаги
содержится  в  нижнем  гор.  ВС  (70-90  см).  В  пер¬
вом  случае  некоторое  увеличение  влажности  вы¬
звано  меньшей  плотностью  верхних  горизонтов
по  сравнению  с  нижними,  во  втором  -  более  раз¬
витой  удельной  поверхностью  последних.
 Принимая  во  внимание,  что  величина  наимень¬
шей  влагоемкости  (НВ)  в  почвах  суглинистого
гранулометрического  состава  соответствует  дав¬
 лению  влаги,  равному  примерно  3.3  х  104  Па,  от¬
метим,  что  буро-подзолистая  почва  обладает  до¬
вольно  высокими  значениями  НВ,  особенно  в  па¬
хотных  горизонтах  (32.5%  от  массы),  что
примерно  соответствует  НВ  черноземных  почв.
Однако  в  отличие  от  черноземов,  исследованные
почвы  значительное  количество  влаги  теряют  в
области  давлений  (0.33-1)  х  105  Па,  т.е.  наиболее
ценную  и  легкодоступную  растениям  часть  влаги.
Влажность  завядания  (Р  =  1.5  х  106  Па)  этой  поч¬
вы  изменяется  в  пределах  12.5-16.6%,  несколько
возрастая  в  нижних  генетических  гор.  В1  и  ВС.
Количество  доступной  растениям  влаги  также  за¬
висит  от  глубины  залегания  почвенного  горизон¬
та  и  изменяется  от  14  до  20%,  постепенно  убывая
вниз  по  профилю  почвы.
 Зависимости  между  величинами  PnW  лугово¬
бурой  почвы  носят,  в  отличие  от  аналогичных  за¬
висимостей,  рассмотренных  выше,  несколько
иной  характер  (рис.  2).  Они  состоят  из  двух  прак¬
тически  линейных  участков  с  разными  углами  на¬
клона  к  оси  абсцисс.  Нижняя  часть  кривой  P(W)  со¬
ответствует  изменению  давления  влаги  от  5  х  103  до
106  Па,  верхняя  -  от  3  х  10б  Па  и  выше.  Не  оста¬
навливаясь  подробно  на  этом  факте,  отметим,  что
он  связан  с  природой  сил,  удерживающих  влагу  в
указанных  диапазонах  давлений.  Наибольшее  ко¬
личество  влаги  в  области  давлений  0-2  х  105  Па
удерживается  пахотным  и  подпахотным  горизон¬
тами,  различия  в  водоудерживающей  способнос¬
ти  между  которыми  весьма  незначительны.  Со¬
гласно  полученным  данным,  влажность  при  Р  -
=  3.3  х  104  Па  лугово-бурой  почвы  заметно  выше
влажности  буро-подзолистой  и  составляет  37-39%,
содержание  доступной  растениям  влаги  изменя¬
ется  в  пределах  19.7-32.3%,  что  близко  к  макси¬
мальному  ее  значению  и  обусловлено  более  раз¬
витой  удельной  поверхностью  первой  почвы.
 Коэффициенты  фильтрации  (Кф).  Исследо¬
вания  показали,  что  бурые  почвы  характеризу¬
ются  низкой  фильтрационной  способностью  -
Ю'МО-7  м/с  (табл.  2).  В  образцах  ненарушенного
строения  лугово-бурой  почвы  значения  Кф  еще
ниже  -  2.7  х  10-7—9  х  10-8  м/с.  Практическое  значе¬
ние  представляют  данные,  характеризующие  ки¬
нетику  фильтрации,  т.е.  изменение  величины  Кф
во  времени,  что  определяет  не  только  фильтра¬
ционную  способность  почв,  но  является  важным
показателем  их  структурного  состояния,  в  част¬
ности,  водопрочности  агрегатов.  Согласно  полу¬
ченным  данным,  фильтрационная  способность
лугово-бурой  почвы  значительно  ниже,  чем  бу¬
ро-подзолистой,  а  верхние  горизонты  этих  почв
характеризуются  более  высокими  значениями  К^
по  сравнению  с  нижними,  что  связано  с  меньшей
плотностью  и  лучшей  структурой  пахотных  слоев.
Для  этих  горизонтов  характерно  и  более  резкое
изменение  значений  Кф  во  времени,  т.е.  большая
крутизна  фильтрационных  кривых  по  сравнению
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

АГРОФИЗИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА  БУРЫХ  ЛЕСНЫХ  ПОЧВ  ХАБАРОВСКОГО  КРАЯ
 577
 с  аналогичными  зависимостями  подпахотных  го¬
ризонтов,  что  связано  с  наличием  большого  ко¬
личества  неводопрочных  агрегатов,  особенно  в
буро-подзолистой  почве.  Низкое  значение  и
практически  полное  отсутствие  наклона  фильт¬
рационных  кривых  для  подпахотных  горизонтов
является  следствием  неудовлетворительного  со¬
стояния  структуры,  вызванное  недостаточной
степенью  агрегированности  и  водопрочности  аг¬
регатов  исследованных  почв.
 Физико-механические  показатели.  Такие  харак¬
теристики,  как  пластичность,  липкость,  набухание,
прочность  на  сдвиг  по  своей  природе  относятся  к
физическим  свойствам,  поскольку  представляют
собой  результат  взаимодействия  межмолекуляр-
ных  и  ионных  связей  в  системе.  Вместе  с  тем  ука¬
занные  свойства  являются  предметом  изучения
земледельческой  механики  [4],  что  позволяет  дать
этим  свойствам  название  “физико-механических”.
Их  практическая  значимость  состоит  в  том,  что
они  определяют  способы  обработки  почв,  дефор¬
мацию  почвенного  профиля  при  работе  сельско¬
хозяйственной  техники,  лежат  в  основе  конструи¬
рования  ходовых  систем  движителей  и  почвооб¬
рабатывающих  агрегатов.
 Рассмотрим  эти  свойства.  Верхняя  граница  плас¬
тичности,  характеризуемая  величиной  влажности,
при  которой  почва  переходит  из  пластичного  со¬
стояния  в  текучее,  изменяется  по  глубине  почвен¬
ного  профиля  лугово-бурой  почвы  от  38  до  44%.
Нижняя  граница  пластичности  (состояние,  при
котором  почва  переходит  из  пластичной  консис¬
тенции  в  твердую)  изменяется  в  пределах  16-24%,
число  пластичности  колеблется  от  20  до  23%,  что
позволяет,  согласно  классификации  [2],  отнести  лу-
гово-бурую  почву  к  тяжелым  суглинкам.  Близкими
 Таблица  2.  Изменение  коэффициента  фильтрации  почв  (Кф  х  10-6  м/с)  в  зависимости  от  времени
 Горизонт
 Заданная  плотность
d  х  103,  кг/м3
 Продолжительность  фильтрации,
 ч
 0.25
 0.5
 1.0
 2.0
 3.0
 4.0
 6.0
 Буро-подзолистая  тяжелосуглинистая
 Апах
 1.1
 7.14
 6.58
 5.53
 5.17
 4.42
 4.39
 4.36
 1.1
 5.17
 4.86
 4.44
 4.22
 3.97
 3.89
 3.47
 А1А2
 1.3
 2.31
 2.28
 2.25
 2.36
 2.25
 2.25
 2.17
 А2В
 1.35
 1.58
 1.58
 1.56
 1.53
 1.50
 1.50
 1.47
 В1
 1.35
 1.97
 1.94
 1.99
 1.94
 1.94
 1.92
 1.81
 ВС
 1.35
 1.86
 1.72
 1.69
 1.64
 1.58
 1.55
 1.53
 Лугово-бурая  тяжелсуглинистая
 Апах
 1.1
 1.31
 1.25
 1.22
 1.22
 1.19
 1.19
 1.14
 Не  опр.
 (0.083)
 (0.075)
 (0.100)
 (0.100)
 (0.092)
 (0.103)
 В
 1.3
 0.81
 0.81
 0.78
 0.78
 0.78
 0.78
 0.78
 Не  опр.
 (0.206)
 (0.206)
 (0.208)
 (0.208)
 (0.208)
 (0.211)
 ВС
 1.35
 0.44
 0.42
 0.42
 0.42
 0.42
 0.44
 0.42
 Не  опр.
 (0.081)
 (0.089)
 (0.097)
 (0.086)
 (0.058)
 (0.044)
 Давление  почвенной  влаги,  Па
 Влажность,  %  от  массы
 Рис.  2.  Зависимость  между  давлением  почвенной  вла¬
ги  и  влажностью  лугово-бурой  тяжелосуглинистой
почвы.
 Горизонт:  У  -  Апах  (0-25  см);  2  -  Bg  (30-40  см);
 3  -  BCg  (50-60  см).
 значениями  пластичности  характеризуется  и  буро-
подзолисгая  почва.  Рассматривая  нижнюю  границу
пластичности  как  верхний  предел  влажности,  опти¬
мальной  для  обработки  почв,  отметим,  что  для
 Примечание.  В  скобках  приведены  значения  коэффициентов  фильтрации,  полученные  на  образцах  ненарушенного  строения.
4  ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

578
 ОНИЩЕНКО  и  др.
 Липкость,  х  103  Па
 Рис.  3.  Зависимость  липкости  от  влажности  почв.  Бу¬
ро-подзолистая:  обозначения  те  же,  что  и  на  рис.  1.
Лугово-бурая:  I'  —  Апах  (0-25  см);  2’  -  Bg  (30-40  см);
3'  -  BCg  (50-60  см).
 лугово-бурой  почвы  такая  влажность  соответству¬
ет  24-25%,  буро-подзолисгой  -  23-24%.
 Одним  из  наиболее  информативных  комплекс¬
ных  показателей  адгезионных  свойств  почвы  явля¬
ется  ее  липкость,  используемая  для  оценки  работы
почвообрабатывающих  машин  и  орудий,  выбора  на
основе  этого  правильного  режима  их  эксплуатации
при  проведении  оперативных  или  долгосрочных
агротехнических  мероприятий.  Следует  отме¬
тить,  что  липкость  относится  к  сильно  варьирую¬
щим  показателям,  поэтому  при  построении  гра¬
фиков  зависимости  липкости  почвы  от  ее  влажнос¬
ти  проводили  одно-,  а  в  некоторых  случаях  и
двукратное  сглаживание  экспериментальных  дан¬
ных  методом  скользящего  среднего  [8].
 Как  показывают  экспериментальные  резуль¬
таты  (рис.  3),  адгезия  исследованных  почв  сходна
как  по  характеру  изменения,  так  и  по  величине
при  различных  значениях  влажности,  возрастая
вниз  по  почвенному  профилю.  Адгезионные  кри¬
вые  как  пахотного,  так  и  подпахотного  горизон¬
тов  имеют  параболическую  форму.  Наименьшие
значения  липкости  характерны  для  гумусирован-
ных  пахотных  горизонтов.  Следует  отметить,  что
в  буро-подзолистой  почве  наименьшее  значение
липкости  наблюдается  в  элювиальных  горизон¬
тах  А1А2,  из  которых  происходит  вынос  ряда
коллоидных  соединений  гумуса.  Для  адгезионных
кривых  пахотных  горизонтов  характерны  парабо¬
лы  с  более  вытянутыми  левыми  ветвями  и  смеще¬
нием  вершин  парабол  в  сторону  большей  влажно¬
сти,  что  обусловлено  наличием  гумуса  и  лучшей
структурой  этих  горизонтов.  Адгезионные  пока¬
 затели  исследованных  почв  в  диапазоне  влажнос¬
ти  18-23%,  соответствующей  изменению  давле¬
ния  влаги  от  105  до  5  х  105  Па,  уменьшаются  на¬
столько,  что  не  могут  существенно  влиять  на
залипание  рабочих  органов  почвообрабатываю¬
щих  машин  и  орудий.
 При  расчете  затрат  энергии,  необходимой  для
обработки  почвы,  следует  знать  ее  устойчивость
к  касательным  напряжениям.  Способность  почвы
сопротивляться  сдвигу  одной  ее  части  по  отноше¬
нию  к  другой  с  образованием  между  ними  зон  по¬
тери  сдвиговой  прочности,  определяется  преде¬
лом  структурной  прочности  с  и  углом  внутренне¬
го  трения  ф,  тангенс  которого  равен  производной
Эт/Э/V,  где  т  -  предельное  напряжение  сдвига,
кг/м2;  N-  нормальная  нагрузка,  кг/м2  [1].  В  табл.  3
представлены  характерные  для  почв  зависимости
предельного  напряжения  сдвига  при  различных
уровнях  влажности  буро-подзолистой  и  лугово¬
бурой  почв,  которые,  если  их  представить  в  гра¬
фической  форме,  носят  линейный  характер  и
описываются  выражением  вида
 т  =  c  +  N  tg<p. 	(1)
 Из  экспериментальных  данных  следует,  что  при
одинаковых  значениях  нормальных  нагрузок  и
влажности  более  высокими  значениями  т  харак¬
теризуется  лугово-бурая  почва,  что  связано  с
большей  величиной  ее  удельной  поверхности.
 Набухание  почвы,  т.е.  увеличение  ее  объема  в
процессе  увлажнения  обусловлено  грануломет¬
рическим,  минералогическим  составами,  началь¬
ными  значениями  плотности  и  влажности.  Суточ¬
ный  процесс  набухания  лугово-бурой  почвы  по¬
казывает,  что  достижение  максимальных  его
значений  наблюдается  в  подпахотных  горизонтах
примерно  через  5  мин  после  увлажнения  образ¬
цов,  тогда  как  в  верхнем  горизонте  величина  на¬
бухания  достигает  максимального  значения  при¬
мерно  в  течение  часа,  что  объясняется  большей
его  гумусированносгью  и  большим  содержанием
глинистых  частиц  (рис.  4).  Максимальное  значение
величин  набухания  образцов,  взятых  из  различных
горизонтов  буро-подзолистой  почвы,  наблюдается
также  в  течение  5  мин  после  увлажнения.  Низкими
значениями  набухания  характеризуется  материал
гор.  Апах  и  В1,  более  высокими  -  гор.  ВС,  обла¬
дающий  наибольшей  удельной  поверхностью.
 Критерии  подобия  агрофизических  свойств.
В  теории  подобия  критерии  подобия  представля¬
ют  собой  безразмерные  комплексы  (симплексы),
состоящие  из  наиболее  существенных  для  данно¬
го  процесса  (объекта,  явления)  размерных  пере¬
менных  (сомножителей),  определяющих  его  ход  и
направление.  Критерии  подобия  играют  важную
роль  в  моделировании,  обусловливая  необходи¬
мые  и  достаточные  условия  подобия  исследуемых
процессов.
 Ранее  нами  было  показано  [7],  что  отношение
капиллярной  (объемной)  энергии  почвенной  влаги
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

АГРОФИЗИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА  БУРЫХ  ЛЕСНЫХ  ПОЧВ  ХАБАРОВСКОГО  КРАЯ  579
 Таблица  3.  Зависимость  сопротивления  сдвигу  от  влажности  почв  при  постоянных  значениях  их  плотности
(d  =  1.0  X  103  кг/м3)  и  величины  критерия  подобия
 Влажность  поч¬
вы,  %  от  массы
 Нормальная  на¬
грузка,  104  кг/м2
 Угол  внутренне¬
го  трения,  град.
 Структурная  проч¬
ность,  104  кг/м2
 т,  10"  кг/м2
 Критерий
 ПОДОбИЯ  Л|
 Средние
значения  л(
 Буро-подзолистая.  S
 =  84.1  х  10*,  м2/кг.  Гор.  Апах
 10
 1.0
 29
 0.16
 0.71
 0.78
 0.85
 2.0
 1.26
 0.87
 3.0
 1.82
 0.91
 12
 1.0
 27
 0.027
 0.52
 0.98
 0.99
 2.0
 1.02
 0.99
 3.0
 1.52
 1.00
 14
 1.0
 24
 0.026
 0.47
 0.96
 0.97
 2.0
 0.91
 0.98
 3.0
 1.36
 0.97
 24
 1.0
 17
 0.025
 0.32
 0.97
 0.98
 2.0
 0.63
 0.98
 3.0
 0.94
 0.98
 Лугово-бурая.  S  —  91.6  х  103,  м2/кг.  Гор.
 Апах
 14
 1.0
 39
 0.10
 0.90
 0.90
 0.93
 2.0
 1.71
 0.94
 3.0
 2.52
 0.96
 20
 1.0
 30
 0.065
 0.64
 0.91
 0.94
 2.0
 1.21
 0.95
 3.0
 1.83
 0.97
 25
 1.0
 24
 0.050
 0.51
 0.87
 0.90
 2.0
 0.98
 0.91
 3.0
 1.44
 0.93
 Pv  к  поверхностной  (сорбционной)  aS,  названное
приведенным  давлением  влаги  (критерий  подо¬
бия)
 где  S  -  удельная  поверхность,  м2/кг;  v  -  влаж¬
ность,  %  от  объема;  а  -  поверхностное  натяжение
воды,  Н/м;  р  -  плотность  воды,  кг/м3,  неизменно
(инвариантно)  при  Р  =  const  в  области  определен¬
ных  значений  S.
 Для  обобщенного  описания  зависимостей  P(W)
в  качестве  одной  из  координат  использовалось
приведенное  давление  влаги  Р*,  а  в  качестве  дру¬
гой  -  величина  приведенной  влажности  W*,  пред¬
ставленная  в  виде
 W*  =  (\v-ivp)/(yvT-yvp), 	(3)
 где  IV  -  влажность  почвы,  %  от  массы;  WT, 	-
 влажности,  соответствующие  границам  текучести  и
раскатывания,  %  от  массы.  Анализ  эксперимен¬
тальных  данных  показал,  что  переход  от  индивиду¬
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997
 альных  зависимостей  P(VV)  к  безразмерным
комплексам,  представленным  функцией  P*(W*),
позволяет  получить  обобщенное  описание  тер¬
модинамических  (гидрофизических)  характерис¬
тик  влаги  бурых  почв  с  удельной  поверхностью
(72-107)  х  103  м2/кг  (рис.  5).  Функциональная
связь  между  Р*  и  IV*  описывается  выражением
 Р*  =  1.35(10)''3nv\ 	(4)
 на  основе  которого,  с  учетом  соотношений  (2)  и  (3),
можно  рассчитать  индивидуальные  зависимости
PW
 Р  =  9.8х  10Vs(10) 	(5)
 для  чего  необходимо  знать,  кроме  удельной  по¬
верхности,  влажности  почвы,  соответствующие
границам  текучести  (Р  ~  104  Па)  и  раскатывания.
Выражение  (5)  имеет  смысл  в  области  изменений
давлений  влаги  от  5  х  103  до  3  х  105  Па,  при  этом
более  удобно  по  формуле  (5)  находить  значения  Р
при  заданных  значениях  W.
 4*

580
 ОНИЩЕНКО  и  др.
 Время  набухания,  мин
 Рис.  4.  Динамика  набухания  лугово-бурой  почвы.
Обозначения  те  же,  что  и  на  рис.  2.
 Приведенное  давление  влаги  Р*
 10°
 10-
 10-
 0 	0.2 	0.4 	0.6 	0.8 	1.0 	1.2
 Приведеннаяя  влажность  W*
 (6)
 (7)
 поверхностное  натяжение  жидкости,  т.е.
 Л  =  /(5,  d,  Р,  а)
 или
 ДА,  5,  d,  Р,  а)  =  0,
 где  А  -  липкость,  Па.
 В  соответствии  с  я-теоремой  (теорема  Букен-
гема)  [3]  с  учетом  уравнения  (7)  получим  два  без¬
размерных  критерия
 я,  =  (oSd)/P, 	(8)
 я2  =  A/P. 	(9)
 Перемножив  выражения  (8)  и  (9),  получим
 taSd
,2  ’
 А*  =  А-
 (Ю)
 Рис.  5.  Зависимость  между  приведенными  значения¬
ми  давления  почвенной  влаги  и  влажности  почв.
Буро-подзолистая:  /  -  Апах  (0-10  см);  2  -  Апах
(15-25  см);  3  -  А1А2  (26-36  см);  4  -  А2В1  (45-55  см);
5  -  В1  (60-70  см);  6  -  ВС  (70-90  см).
Лугово-бурая:  7-  Апах  (0-25  см);  8-Bg  (30-40  см);
9  -  BCg  (50-60  см).
 Выше  отмечалось,  что  зависимости  липкости
от  влажности  подобны  между  собой  как  по  фор¬
ме,  так  и  по  характеру  кривых.  На  основании  ана¬
лиза  экспериментальных  данных  можно  предпо¬
ложить,  что  липкость  является  функцией  ряда  пе¬
ременных,  к  наиболее  существенным  из  которых
относятся  удельная  поверхность,  давление  поч¬
венной  влаги  (влажность),  плотность  сложения,
 где  d  -  плотность  почвы,  кг/м3;  А*  -  приведенная
липкость  (безразмерная  величина).  Преобразова¬
ние  индивидуальных  зависимостей  A  =J[W)  в  зави¬
симости  A*  =f(W*)  ведет  к  получению  обобщен¬
ной  характеристики  липкости  от  влажности  ис¬
следованных  почв  (рис.  6).
 Согласно  полученным  данным,  зависимости
между  предельным  напряжением  сдвига  (сдвига¬
ющее  усилие)  и  нормальной  нагрузкой  при  раз¬
личной  влажности  буро-подзолистой  и  лугово-бу¬
рой  почв  носят  в  основном  линейных  характер  и
подчиняются  уравнению  Кулона  (1),  продиффе¬
ренцировав  которое  получим
 dx/d  N  =  tg(p. 	(И)
 Приведя  выражение  (11)  к  безразмерной  форме
Wtg(p  _  ,
 —  А  >
 т
 определим  критерии  подобия  сдвиговых  характе¬
ристик  почвы
 _  Ntg<p
х
 п.  =
 (12)
 Обработка  экспериментальных  данных,  со¬
гласно  выражению  (12),  показала,  что  безразмер¬
ный  комплекс  (критерий  подобия),  характеризу¬
ющий  сопротивление  почв  сдвигу  при  различных
значениях  N,  есть  инвариант  относительно  изме¬
нения  влажности  и  удельной  поверхности  иссле¬
дованных  почв.  Критерий  подобия  я,  для  этих
почв,  как  следует  из  табл.  3,  изменяется  в  преде¬
лах  0.90-0.99.
 Выше  отмечалось,  что  зависимости  x(N)  при
различных  значениях  влажности  и  удельной  по¬
верхности  носят  линейный  характер.  Одинаковая
форма  и  характер  кривых  х(Л0,  а  также  инвари¬
антность  (неизменность)  критерия  Я]  являются
следствием  подобия  сдвиговых  характеристик
почв.  Однако  применение  выражения  (12)  для
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

АГРОФИЗИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА  БУРЫХ  ЛЕСНЫХ  ПОЧВ  ХАБАРОВСКОГО  КРАЯ  581
 Приведенная  липкость  А*
 Рис.  6.  Зависимость  между  приведенными  значения¬
ми  липкости  и  влажности  почв.  7-9  -  то  же,  что  и  на
рис.  5.
 NS/v
 т/т0
 Рис.  7.  Зависимость  7tj  от  t*.
 Влажность,  %  от  массы  почв:
буро-подзолистая:  7-10;  2-12;  3-14;  4-24;
лугово-бурая:  5-14;  6-20;  7-25.
 расчета  величин  х  связано  с  необходимостью  оп¬
ределения  угла  внутреннего  трения.
 Для  обобщенного  описания  зависимостей  x(N)
методом,  изложенным  выше,  получен  безразмер¬
ный  комплекс  Яг  =  NS/v,  представляющий  собой  от¬
ношение  произведения  нормальной  нагрузки  на
удельную  поверхность  к  влажности  почвы.  В  каче¬
стве  второй  безразмерной  координаты  использова¬
лось  соотношение  (симплекс)  х*  =  т/т0,  где  т0  -  на¬
пряжение  сдвига  при  влажности,  оптимальной
для  обработки  почвы,  и  нормальной  нагрузке,
равной  3  х  104  кг/м2,  который  можно  назвать  кри¬
терием  подобия  (аналогии)  напряжения  сдвига.
Представление  экспериментальных  зависимос¬
тей  x(N)  в  виде  безразмерной  функции  щ  =  fix*)
позволило  получить  единые  характеристики  напря¬
жения  сдвига  при  изменении  влажности  и  удельной
поверхности  почв  (рис.  7).  На  основе  полученной
обобщенной  зависимости,  которая  описывается
выражением  вида
 п2  =  108(1.32т*-0.2), 	(13)
 можно  перейти  к  расчету  индивидуальных  харак¬
теристик  напряжений  сдвига,  преобразовав  урав¬
нение  (13)  в  формулу
 Таким  образом,  для  расчета  значений  х  необхо¬
димо  экспериментально  определить  Tq,  тогда  как
другие  переменные,  входящие  в  выражение  (14),
либо  задаются  (нормальная  нагрузка,  влажность),
либо  известны  (удельная  поверхность).  Выражение
(14)  имеет  смысл  в  области  невысоких  значений
плотности  почв  суглинистого  гранулометрическо¬
го  состава,  в  связи  с  чем  необходимо  проверить
 его  применимость  для  расчета  х  в  более  широких
пределах  Sad.
 ВЫВОДЫ
 1. 	Исследованы  агрофизические  свойства  бу¬
рых  лесных  почв  -  буро-подзолистой  и  лугово-бу-
рой  тяжелосуглинистого  гранулометрического
состава.  Показано,  что  почвы  характеризуются
высокой  водоудерживающей  способностью  в  ши¬
роком  диапазоне  давления  почвенной  влаги,  раз¬
витой  удельной  поверхностью,  значения  которой
можно  отнести  к  оптимальным.  Низкие  величи¬
ны  Кф  (порядка  10-7  м/с)  особенно  образцов  ненару¬
шенного  строения  обусловлены  тяжелым  грануло¬
метрическим  составом,  неудовлетворительным  со¬
стоянием  структуры  и  значительным  набуханием
почв.
 2. 	Установлено,  что  верхний  и  нижний  преде¬
лы  пластичности  почв  изменяются  в  диапазоне
38-44  и  16-24%  соответственно.  Влажность,  оп¬
тимальная  для  обработки  почв,  лежит  в  пределах
23-25%.  Липкость  возрастает  с  глубиной  почвенно¬
го  профиля,  наименьшие  ее  значения  характерны
для  пахотных  слоев.  Максимальные  значения  набу¬
хания  подпахатных  горизонтов  устанавливаются
примерно  через  5  мин,  пахотных  -  через  60  мин
после  увлажнения  почв.
 3. 	На  основе  критериев  подобия  (безразмерных
комплексов)  осуществлен  переход  от  индивидуаль¬
ных  зависимостей  к  обобщенным  гидрофизичес¬
ким  (термодинамическим)  функциям,  зависимостям
между  липкостью,  напряжением  сдвига  и  влажнос¬
тью  бурых  лесных  почв  с  различной  удельной  по¬
верхностью  и  плотностью  сложения.  Это  позво¬
ляет  находить  ряд  агрофизических  характерис¬
тик  на  основе  малопараметрических  выражений.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

582
 ОНИЩЕНКО  и  др.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Дидух  В.И.  Механика  грунтов.  М.:  Изд-во  УДН,
1990.
 2. 	Канинский  Н.А.  Оценка  основных  физических
свойств  почв  в  агрономических  целях  и  природно¬
го  плодородия  их  по  механическому  составу//  Поч¬
воведение.  1958.  №  5.
 3. 	Кирпинев  М.В.  Теория  подобия.  М.:  Изд-во  АН
СССР,  1953.
 4. 	Кулен  А.у  Куиперс  X.  Современная  земледельчес¬
кая  механика.  М.:  Агропромиздат,  1986.
 5. 	Левин  СЛ.  и  др.  Регистрирующий  прибор  для  оп¬
ределения  водопроницаемости  почв  и  грунтов  //
 Исследование  процессов  обмена  энергией  в  систе¬
ме  почва-растение-воздух.  Л.:  Наука.  Ленингр.
отд-ние,  1972.
 6. 	Методическое  руководство  по  изучению  почвен¬
ной  структуры.  JI.:  Колос.  Ленингр.  отд-ние,  1969.
 7. 	Онищенко  В.Г.  О  критериях  подобия  термодина¬
мических  характеристик  почвенной  влаги  //  Уп¬
равление  почвенным  плодородием:  Сб.  науч.  тр.
АФИ.  Л.,  1986.
 8. 	Statgraphics  (Statistical  Graphic  Sistem).  User’s  Guide.
Statistical  Graphic  Corporation.  Rockville,  Maryland.
USA.  Part  1-6.  1988.
 Agrophysical  Properties  of  the  Brown  Forest  Soils  of  Khabarovsk  Krai
V.  G.  Onishchenko,  V.  V.  Shamov,  V.  A.  Kudryashov
 Agrophysical  properties  of  brow  forest  (brown-podzolic  and  heavy-textured  meadow-brown)  soils  of  Kha¬
barovsk  krai  are  examined.  Their  water-physical  and  mechanical  properties  are  studied.  Experimental  data  are
presented  on  soil  texture;  specific  surface;  and  thermodynamic  functions  of  soil  water  status,  filtration,  plastic¬
ity,  stickiness,  shear  stress,  and  swelling.  On  the  basis  of  similarity  criteria,  a  summarized  description  is  given
for  the  agrophysical  properties,  and  low-parametric  expressions  are  obtained  for  their  determination.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  583-591
 УДК  631.413.4
 ФИЗИКА
ПОЧВ
 ДИФФУЗИЯ  СОЛЕЙ  В  ПОЧВЕ*
 ©  1997  г.  JI.  О.  Карпачевский,  Э.  И.  Нариманидзе,  С.  X.  Хаммад
 Факультет  почвоведения  МГУ  им.  М.В.  Ломоносова
Поступила  в  редакцию  27.09.94  г.
 Процесс  диффузии  солей  в  почве  идет  достаточно  интенсивно.  Среднее  значение  коэффициента
диффузии  D  =  п  X  10-6  см2/с.  Величина  D  различна  для  разных  почв  и  генетических  горизонтов.
В  присутствии  других  солей  диффузия  ионов  может  замедляться.  Значения  D  возрастают  с  ростом
влажности,  температуры,  градиента  концентрации.  Последнее  характерно  лишь  для  ионов,  взаимо¬
действующих  с  почвой,  и  связано  с  изменением  свойств  почвы  при  этом  взаимодействии.  Повыше¬
ние  температуры  приводит  к  замедлению  диффузии  ионов,  взаимодействующих  с  почвенным  по¬
глощающим  комплексом  (К*,  Na+),  что  связано  с  увеличением  интенсивности  поглощения  этих  ио¬
нов  почвой  при  высокой  температуре.
 Поведение  солей  в  почве  теоретически  опре¬
деляется  рядом  процессов:  во-первых,  перемеще¬
нием  их  с  током  воды  (нисходящим,  гравитацион¬
ным,  фильтрующей  воды  и  восходящим,  капил¬
лярным  током);  во-вторых,  потреблением  солей
и  воды  растениями.  В  этом  случае  часть  солей  по¬
глощается  растениями  избирательно,  часть  с  то¬
ком  воды  попадает  в  почву,  часть  задерживается
около  поверхности  поглощающего  корня  (в  ризо¬
сфере).  В  результате  воздействия  корней  меняется
концентрация  солей  в  окружающей  корни  почве  и
создаются  условия  для  передвижения  солей  под
влиянием  градиента  концентрации;  в-третьих,  об¬
разованием  зон,  участков  с  разной  концентрацией
солей,  что  приводит  к  диффузионному  их  передви¬
жению,  которое  теоретически  должно  хорошо  ап¬
проксимироваться  вторым  законом  Фика
 Как  показано  в  ряде  исследований  [5,10],  диф¬
фузия  солей  в  почве  происходит  как  в  твердых  фа¬
зах,  так  и  в  растворе.  Разделение  этих  форм  диф¬
фузии  возможно  лишь  при  анализе  влияния  на  нее
влажности,  что  требует  специальных  опытов.
 Nye  [10]  дает  уравнение  диффузии  следующе¬
го  вида:
 AC 	dC,
 DTx  =  D'V>/'  +  D^2/2l72,
 где  D  -  коэффициент  диффузии;  С  -  концентра¬
ция  иона;  х  -  расстояние;  t  -  время;  индекс  1  отно¬
сится  к  почвенному  раствору,  2  -  к  твердой  фазе;
V  -  объем;  /-  фактор  проводимости  (сопротивле¬
ние).  Фактор  проводимости  зависит  от  конфигу¬
рации  пор,  крупности  частиц,  вязкости  раствора
 * 	Работа  выполнена  при  финансовой  поддержке  РФФИ.
 и  пр.  В  сухих  супесчаных  почвах  величина/мала
(2  х  10-4)  при  значении  потенциала  влаги,  равном
104  кПа,  и  и  х  10-2  при  1500  кПа.
 При  заданном  потенциале  глинистые  почвы
характеризуются  более  высокой  величиной/,  чем
песчаные.  При  заданной  влажности  песчаные  поч¬
вы  обладают  более  высоким  коэффициентом  /,
чем  глинистые.  Величина/приближается  к  нулю
при  влагосодержании,  близком  к  тому,  которое
требуется,  чтобы  образовался  мономолекуляр-
ный  слой  воды,  т.е.  при  этой  влажности  диффу¬
зия  прекращается.  Известно  [1,3,4],  что  диффузия
анионов  прекращается  при  влажности  заметно  ни¬
же  максимальной  гигроскопической.  С  увеличе¬
нием  температуры  величина  D,  как  и  следует  из
теории  диффузии,  увеличивается  линейно  [2,  11],
но  существуют  данные  [4],  что  в  черноземах  при
температуре  18-23°С  и  в  дерново-подзолистых
почвах  при  температуре  33-50°С  этот  показатель
уменьшается.
 Уплотнение  почвы  вызывает  сначала  увели¬
чение  значения  D  (для  фосфора  от  4.64  х  10-10  до
5.88  х  Ю-10  см2/с,  а  при  дальнейшем  уплотнении
(1.60  г/см3)  D  снижается  до  5.51  х  Ю-10  см2/с  [8].
Величина  D  возрастает  в  3  раза,  когда  супесь  уп¬
лотняется  от  1.36  до  1.93  г/см3,  и  уменьшается  в
2-3  раза,  когда  плотность  глины  увеличивается
от  1.3  до  1.6  г/см3  (плотность  рассчитана  на  сухую
почву).  В  то  же  время  Ds,  возрастает  на  50%,  а
DRb  -  на  20%  при  изменении  плотности  глины  Да-
гада  от  1.3  до  1.85  г/см3  [7].  Повышение  плотнос¬
ти  почвы  снижает  скорость  диффузии  газов,  в  ча¬
стности  02.  Для  ионов  типа  Na  в  пылевато-сугли¬
нистой  почве  [9]  при  влажности,  равной  10%,  и
увеличении  плотности  до  1.62  г/см3  величина  D
возрастает  от  3.4  х  10-7  до  19.7  х  10-7  см2/с,  но  при
дальнейшем  уплотнении  она  уменьшается.
 Изменение  pH  почвы  (перезарядка  коллои¬
дов)  приводит  к  росту  значений  D  анионов  и  к
 583

584
 КАРПАЧЕВСКИЙ  и  др.
 уменьшению  D  катионов.  При  увеличении  pH,  на¬
пример,  Dc  1  и  £>NOj  уменьшается  при  добавлении
 в  почву  оксидов  Fe.  Добавление  в  почву  мелио¬
рантов,  например,  гипса,  сапропеля  в  больших
количествах  (25,  50  и  100%  от  потребности)  уве¬
личивает  D  хлоридов.  Добавление  хлоридов  и  ни¬
тратов  увеличивает  D  других  солей.  Возрастание
концентрации  Na  при  добавлении  NaCl  приводит
к  росту  bNa  в  интервале  0.001-0.1  М.  Аналогично
ведет  себя  Rb  [8].
 Таким  образом,  имеющиеся  данные  показыва¬
ют,  что  величины  D  для  разных  веществ  в  почве
заметно  различаются.  Значения  коэффициентов
диффузии  колеблются  в  пределах  10  -Ю-10  см2/с.
При  снижении  влажности  почв  ниже  максималь¬
ной  гигроскопической  диффузия  некоторых  ве¬
ществ  практически  прекращается.  Уплотнение
песчаных  почв  сопровождается  ростом  Д  сугли¬
нистых  и  глинистых  (>1.7  г/см3)  -  уменьшением.
 Сложнее  обстоит  дело  с  температурной  зависи¬
мостью:  отмечается  линейный  рост  D  с  увеличени¬
ем  температуры,  но  D  некоторых  ионов  после  до¬
стижения  определенной  температуры  уменьшает¬
ся.  Nye  назвал  D  в  почве  кажущимся  D.  Это
название  отражает  факт,  что  истинная  диффузия  в
почвах  затушевывается  процессами  конвективно¬
го  переноса,  сорбции,  обмена,  которые  в  естест¬
венных  почвах  невозможно  разделить.  Отмечен¬
ные  противоречия  требуют  исследования.  Необ¬
ходимо  также  оценить  возможную  роль  диффузии
в  генезисе  почв  и  питании  растений.
 ОБЪЕКТЫ  И  МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ
 Для  работы  были  выбраны  хорошо  исследо¬
ванные  почвы,  по  которым  существуют  многочис¬
ленные  опубликованные  данные.  Для  оценки  диф¬
фузии  общая  характеристика  почв  не  потребова¬
лась,  поэтому  она  не  приводится.  Исследовали:
чернозем  предкавказский  (Армавир),  чернозем
южный  (Одесса),  дерново-подзолистую  почву  (Ма¬
линки,  Московская  обл.),  коричневую  почву  (Мцхе-
та),  краснозем  (Чаква)  и  желтозем  (Тевисухлеба).
Все  почвы  тяжелосуглинистые.  Гор.  А1  и  А2  дер¬
ново-подзолистых  почв  среднесуглинистые.
 В  исследованиях  использовали  специальные
пластиковые  коробки  размером  10  х  3  х  2  см,  ко¬
торые  загружали  тщательно  перемешанной,  очи¬
щенной  от  корней  почвой,  растертой  и  пропущен¬
ной  через  сито  1  мм.  Почвы  предварительно  ув¬
лажняли  до  определенной  влажности,  в  часть  проб
вносили  соли  (в  виде  раствора)  для  создания  строго
определенной  концентрации.  С  учетом  массы  об¬
разцов  их  загружали  в  коробки  так,  чтобы  объем
почвы,  содержащей  соль,  плотно  контактировал  с
объемом  незаселенной  почвы.  Плотность  почв  в
коробках  достигала  1.1-1.2  г/см3.  Для  исключе¬
ния  испарения  коробки  закрывали  крышками.
 Продолжительность  опыта  составляла  от  не¬
скольких  суток  до  месяца.  Определенную  темпе¬
ратуру  получали,  выдерживая  коробки  в  термоста¬
те  в  течение  всего  опыта.  Изменение  в  концентра¬
ции  солей  измеряли  ионселективными  электродами
фирмы  “Сенсор*1  (С.-Петербург).  Для  измерения
содержания  К  использовали  мембранный  элект¬
род,  Na  -  Na-стеклянный  твердоконтактный,  С1  -
С1-твердоконтактный.  В  качестве  электрода  срав¬
нения  применяли  хлорсеребряный.  Электроды
позволяют  измерять  концентрации  до  10~9  мг/л.
Ошибка  средней  в  опытах  составляла  для  измере¬
ний  в  одной  точке  ±0.02  10-6  мг/л.  Варьирование
данных  связано  не  с  методом,  а  с  пространственной
неоднородностью  почвенных  образцов.  В  этом  слу¬
чае  коэффициент  вариации  достигал  60%.  Разница
между  повторными  измерениями  в  твердой  фазе
(пасте)  для  одной  точки  не  превышала  1-2  мВ,  что
свидетельствовало  о  хорошей  воспроизводимос¬
ти  данных.  Следует  повторить,  что  в  исследова¬
ниях  определяли  кажущуюся  (по  Nye)  диффузию,
но  она  характерна  для  почвы  и  раскрывает  зако¬
номерности  движения  в  ней  солей.
 РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ
 Распределение  ионов  К,  Na,  Cl  в  почве  при
контакте  засоленных  и  незаселенных  почв  замет¬
но  различается  в  зависимости  от  температуры  и
влажности  почв,  срока  экспозиции  (табл.  1).  Таб¬
личные  данные  (лишь  для  дерново-подзолистых
почв)  аналогичны  для  всех  исследованных  почв,
поэтому  в  статье  мы  приводим  концентрацию  со¬
лей  для  одной  почвы.  Для  остальных  почв  даются
обработанные  данные.  На  основании  получен¬
ных  данных  проф.  Я.А.  Пачепский  рассчитал  ко¬
эффициенты  диффузии  по  своей  программе  на
основании  уравнения  Фика,  за  что  авторы  глубо¬
ко  ему  признательны.
 Количественные  показатели  диффузии  ионов
Na,  К,  С1  в  первом  приближении  совпадают.  За  пре¬
делы  засоленной  почвы  диффундировало  8-43%
внесенных  солей  (в  зависимости  от  срока  экспо¬
зиции).  На  16-18  сут  диффундировало  22-43%  К
(в  зависимости  от  влажности),  22-36%  Na,  и
28-40%  С1,  т.е.  фактически  вынос  ионов  был
сравнительно  близким.  Отмечается  существен¬
ная  разница  в  диффузии  при  разной  влажности.
Связь  диффузии  ионов  с  влажностью  почвы  была
изучена  в  специальном  опыте.  Для  этого  в  плас¬
тиковую  коробку  вносили  две  порции  почвы  с
разной  влажностью  и  разной  концентрацией  со¬
лей.  На  30-е  сут  определяли  распределение  Na  по
“j'-m  секциям”  (1  и  2  секции  обозначают  засолен¬
ную,  3  и  4  -  незасоленную  почвы  или  же  почву  с
той  же  влажностью,  но  засоленную  другой  со¬
лью).  Распределение  Na  устанавливали  с  помо¬
щью  ионита  КУ-23.  В  опыте  использовали  пред¬
кавказский  чернозем.  Анализ  данных  (табл.  2)
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  Ха  5 	1997

ДИФФУЗИЯ  СОЛЕЙ  В  ПОЧВЕ
 585
 Таблица  1.  Распространение  ионов  в  суглинистой  дерново-подзолистой  почве  в  зависимости  от  концентрации  (С,  %),
влажности  (%),  температуры  (г,  °С)
 К+
 Na+
 С1-
 К+
 Na+
 С1-
 1
 о
 1
 о
 1
 о
 1
 о
 о
 о
 fi
 о
 X
 ч
 rrt
 о
 х
 сз
 о
 ас
 ч
 rrt
 д
 о
 ас
 ч
 о
 х  ч
 2
 to
тг  си
 о
 X
 ч
 Б
 о
 |и
 н
 &
 8
 и
 £
 рП*  QQ
 fa
 Ж
 8
 4>
 д
 Si
 тг  си
 м  м
 X
 <и
 £8
 -0-  си
 Б
 о
 н
 S'
 X
 8
 си
 XL  СО
 X
 <о
 и
 и
 X
 и
 и
 <и
 *
 се
 00
 О
 О.
 Ж  о
 м
 о
 0Q
 е*
 е*
 09
 ЕС
 ЕС
 Ни
 m
 ЕС
 |и
 и
 о
 Ж
 со
 и*
 et
 X
 а
 to*
 et
 е*
 X
 00
 S
 et
 S
 ч
 и
 0Qt£
 и
 МГ
 МГ
 %
 МГ
 МГ
 %
 МГ
 МГ
 %
 ч  ^
 £
 МГ
 мг
 %
 мг
 МГ
 %
 мг
 МГ
 %
 Горизонт  А1
 Горизонт  А2
 2
 45/6
 5
 45
 9
 20
 61
 12
 20
 393
 120
 31
 2
 23/20
 5
 8
 2
 22
 81
 11
 14
 246
 200
 81
 10
 24
 8
 35
 75
 19
 25
 271
 85
 31
 10
 11
 2
 22
 58
 15
 27
 280
 74
 26
 17
 36
 13
 37
 72
 27
 36
 289
 102
 35
 16
 14
 4
 29
 70
 27
 38
 205
 90
 31
 2
 34/6
 5
 26
 6
 21
 112
 11
 9
 584
 91
 16
 3
 23/20
 6
 15
 -  5
 31
 И
 е  оп]
 Р-
 333
 62
 19
 10
 13
 3
 24
 93
 17
 18
 314
 68
 22
 11
 16
 6
 36
 119
 27
 22
 407
 94
 23
 17
 18
 5
 31
 30
 7
 22
 333
 93
 28
 16
 13
 5
 38
 132
 36
 27
 419
 130
 31
 1
 45/20
 6
 16
 2
 12
 45
 7
 14
 127
 22
 17
 2
 40/40
 5
 24
 3
 11
 97
 17
 17
 289
 79
 27
 13
 17
 3
 18
 2
 Не  опр.
 133
 38
 29
 12
 34
 9
 28
 И
 е  оп]
 Р-
 300
 108
 36
 18
 20
 4
 22
 57
 20
 35
 166
 54
 33
 17
 27
 9
 33
 53
 20
 37
 249
 98
 39
 1
 34/20
 6
 11
 1
 8
 44
 38
 13
 146
 23
 16
 2
 23/40
 5
 18
 6
 30
 114
 18
 16
 291
 81
 28
 13
 13
 2
 16
 F
 е  опр.
 140
 34
 24
 10
 21
 6
 30
 К
 е  оп|
 Р-
 288
 99
 34
 18
 13
 3
 19
 57
 17
 29
 194
 56
 29
 17
 18
 6
 35
 931
 1  291
 1  31
 224
 89
 39
 2
 45/20
 5
 21
 4
 20
 90
 13
 13
 288
 59
 20
 Горизонт  В
 10
 29
 9
 30
 96
 30
 32
 303
 82
 27
 2
 38/6
 6
 13
 12
 9
 1
 1
 5
 8
 92
 74
 7
 10
 9
 13
 315
 315
 49
 65
 16
 21
 16
 37
 14
 36
 67
 24
 36
 330
 104
 32
 18
 8
 Не
 опр.
 50
 15
 30
 335
 88
 26
 2
 34/20
 5
 13
 3
 24
 120
 17
 14
 307
 54
 19
 2
 52/6
 5
 20
 1
 5
 87
 9
 10
 316
 57
 18
 10
 19
 6
 30
 72
 15
 21
 343
 89
 25
 10
 15
 2
 10
 62
 11
 17
 289
 67
 23
 16
 26
 9
 35
 84
 26
 31
 395
 120
 30
 17
 16
 2
 10
 62
 18
 24
 324
 100
 31
 3
 45/20
 6
 38
 11
 30
 F
 1е  опр.
 362
 72
 20
 1
 52/20
 6
 5
 0
 2
 31
 4
 13
 138
 21
 15
 11
 37
 15
 39
 170
 47
 27
 412
 92
 22
 13
 4
 0
 5
 h
 е  опр.
 140
 37
 26
 16
 32
 14
 43
 180
 53
 30
 495
 166
 34
 18
 5
 0
 6
 42
 12
 29
 185
 59
 32
 3
 34/20
 6
 23
 6
 27
 h
 !е  опр.
 413
 73
 18
 1
 38/20
 6
 3
 0
 3
 32
 3
 11
 158
 23
 15
 11
 28
 9
 33
 162
 38
 24
 488
 110
 22
 13
 3
 0
 5
 К
 е  опр.
 158
 36
 23
 16
 20
 7
 38
 169
 44
 26
 566
 177
 31
 18
 4
 0
 6
 30
 7
 23
 189
 49
 26
 2
 45/40
 5
 57
 10
 17
 110
 20
 18
 281
 76
 27
 2
 22/20
 5
 10
 1
 6
 69
 6
 9
 307
 55
 18
 12
 37
 7
 20
 h
 е  опр.
 320
 108
 34
 10
 12
 1
 10
 62
 18
 30
 341
 92
 27
 17
 30
 10
 36
 67
 23
 35
 245
 99
 40
 16
 16
 2
 13
 78
 24
 30
 378
 120
 32
 2
 34/40
 5
 39
 8
 21
 150
 25
 21
 347
 88
 25
 2
 38/20
 5
 7
 1
 8
 85
 7
 8
 331
 54
 16
 12
 32
 9
 28
 h
 е  опр.
 352
 110
 31
 10
 10
 1
 12
 62
 18
 28
 373
 92
 25
 17
 24
 8
 31
 671
 1  181
 |  28
 330
 111
 34
 16
 12
 2
 14
 76
 21
 28
 398
 117
 29
 Горизонт  А2
 3
 52/20
 6
 21
 2
 11
 F
 е  опр.
 389
 74
 19
 2
 40/6
 5
 26
 4
 17
 68
 8
 11
 463
 102
 22
 И
 21
 4
 17
 124
 31
 25
 432
 101
 23
 10
 20
 5
 24
 82
 16
 19
 280
 81
 29
 16
 19
 4
 21
 124
 34
 28
 504
 165
 33
 17
 23
 6
 28
 57
 15
 27
 266
 79
 30
 3
 38/20
 6
 14
 2
 13
 V
 е  опр.
 403
 75
 17
 2
 23/6
 5
 13
 2
 18
 99
 10
 10
 470
 78
 16
 И
 14
 3
 19
 113
 22
 24
 512
 110
 21
 10
 11
 3
 26
 80
 13
 16
 373
 41
 11
 16
 13
 2
 17
 120
 26
 22
 580
 174
 30
 17
 11
 3
 30
 55
 12
 22
 252
 73
 29
 2
 52/40
 5
 18
 1
 7
 101
 16
 16
 375
 102
 27
 1
 40/20
 6
 13
 1
 8
 38
 6
 15
 127
 22
 17
 12
 17
 2
 10
 н
 е  опр.
 390
 141
 36
 13
 10
 1
 12
 И
 !е  опр.
 133
 95
 29
 17
 14
 2
 17
 65
 23
 35
 323
 127
 39
 18
 12
 2
 18
 55
 17
 31
 166
 54
 33
 2
 38/40
 5
 15
 1
 8
 127
 16
 12
 479
 133
 28
 1
 23/20
 6
 6
 1
 9
 33
 5
 14
 146
 23
 16
 12
 15
 2
 14
 F
 е  опр.
 474
 162
 34
 13
 6
 1
 13
 И
 е  опр.
 140
 34
 24
 17
 13
 2
 17
 88
 27
 30
 369
 143
 39
 18
 8
 1
 16
 39
 12
 22
 184
 56
 29
 2
 40/20
 5
 10
 16
 13
 20
 25
 2
 5
 8
 12
 24
 30
 81
 84
 104
 10
 26
 36
 13
 31
 34
 250
 283
 322
 44
 74
 105
 17
 26
 33
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

586
 КАРПАЧЕВСКИЙ  и  др.
 Таблица  2.  Поглощение  катионитом  КУ-23  Na  (мг/100  г  ионита)  из  секций  почвы  с  разными  влажностью  и  засо¬
ленностью  за  30  сут  (чернозем  предкавказский)
 Влажность,
 2%  NaCl
 0%  NaCl
 2%  NaCl
 2%  K2S04
 2%  NaCl
 2%  MgS04
 %
 1
 2
 3
 4
 1
 2
 3
 4
 1
 2
 3
 4
 5/15
 615
 660
 30
 2
 630
 660
 46
 3
 613
 800
 50
 4
 5/25
 510
 540
 61
 15
 540
 540
 61
 15
 540
 465
 82
 23
 15/5
 660
 585
 88
 2
 660
 870
 165
 3
 600
 540
 95
 2
 25/5
 510
 450
 325
 5
 465
 450
 270
 8
 510
 465
 285
 5
 15/25
 420
 360
 300
 102
 465
 420
 340
 81
 465
 360
 340
 72
 15/15
 540
 510
 310
 9
 510
 390
 270
 19
 510
 465
 325
 13
 25/15
 420
 360
 350
 81
 390
 360
 270
 198
 420
 390
 385
 195
 25/25
 39
 460
 385
 205
 315
 420
 270
 315
 390
 360
 360
 340
 Примечание.  1-4  -  секции  почвы.
 показал,  что  соли  часто  движутся  в  направлении,
обратном  движению  воды.  При  этом  отмечается
следующая  закономерность:  чем  выше  влаж¬
ность  секции-приемника,  тем  больше  ионов  Na
диффундирует  в  нее  из  секции  засоленной  почвы.
Когда  соприкасаются  две  секции  почв,  засолен¬
ных  разными  солями  (одна  NaCl,  другая  K2S04),  в
этом  случае  движение  ионов  Na  в  слой,  содержа¬
щий  ионы  К,  тем  больше,  чем  выше  влажность
засоленной  NaCl  секции.  На  подвижность  ионов
Na  влияет  также  и  высокая  влажность  почвы  в
секции-приемнике.  В  целом  K2S04  увеличивает
скорость  диффузии  ионов  Na  в  почве,  способству¬
ет  большему  поступлению  их  в  незаселенные  им
секции.  Аналогично  калию  ведет  себя  MgS04:
под  влиянием  этой  соли  скорость  диффузии  ио¬
нов  Na  возрастает.  Из  опыта  можно  сделать  вы¬
воды:  высокая  влажность  слоев  почвы  усиливает
скорость  диффузии  ионов.  При  разнице  во  влаж¬
ности  двух  слоев  почвы  соли  могут  двигаться  в
противоположном  движению  воды  направлении.
Другие  соли  могут  влиять  на  движение  ионов,
-замедляя  или  ускоряя  скорость  их  диффузии.
Отмечается  заметное  возрастание  выноса  ионов
с  ростом  температуры.  По  горизонтам  скорости
диффузии  ионов  С1  и  Na  достаточно  близки,  но
для  К-иона  отмечается  уменьшение  выноса  в
гор.  В1  и  В2.
 Анализ  величин  коэффициентов  диффузии  (D),
рассчитанных  из  полученных  данных,  продемонст¬
рировал  определенную  их  зависимость  от  влажнос¬
ти  и  температуры  (табл.  3).  Как  правило,  более  вы¬
сокая  влажность  сопряжена  с  более  высоким  значе¬
нием  D,  хотя  иногда  отмечается  недостоверное  его
уменьшение  с  ростом  влажности.  В  целом  для
почв,  в  частности,  коричневой  тяжелосуглинис¬
 той  и  для  всех  ионов  в  среднем  с  ростом  влажнос¬
ти  от  30  до  60%  возрастает  и  D.
 На  величину  D  также  влияет  температура.  С  уве¬
личением  температуры  она  теоретически  возраста¬
ет.  Это  общий  закон  диффузии.  Но  для  некото¬
рых  катионов  величина  D  в  почве  при  высоких
температурах  становится  заметно  меньше,  чем
при  более  низких  температурах  (рис.  16,1в).  Сни¬
жение  значений  D  характерно  для  катионов,  осо¬
бенно  К.  Оно  определяется  тем,  что  с  ростом  темпе¬
ратуры  увеличивается  поглощение  ионов  К  (и  Na)
ППК.  Так,  по  данным  Ореховой  [2],  влияние  тем¬
пературы  (в  диапазоне  0-40°С)  на  обменные  ре¬
акции  можно  аппроксимировать  уравнением  пря¬
мой  у  =  а  +  bt,  где  t  -  температура,  у  -  количество
сорбированного  иона,  а  -  поглощение  его  при  0°С,
b  -  коэффициент,  зависящий  от  концентрации  ио¬
на  в  почвенном  растворе.
 При  увеличении  концентрации  в  1.4  раза  этот
коэффициент  возрастает  более,  чем  в  2  раза  (от
1.6  при  концентрации  ионов  в  почве  9  мг/100  г  поч¬
вы  до  3.5  при  концентрации  его  122.5  мг/100  г
почвы).  Очевидно,  что  сорбция  ионов  при  повы¬
шении  температуры  растет  быстрее,  чем  величи¬
на  Д  поэтому  скорость  кажущейся  диффузии  в
почве  с  ростом  температуры  (в  нашем  случае  вы¬
ше  20°С)  уменьшается.  Кажущуюся  диффузию
вслед  за  Nye  можно  выделить  именно  потому,  что
она  отражает  не  только  процесс  диффузии,  но  и
процесс  сорбции  ионов  ППК.  В  то  же  время  такой
ион,  как  С1,  который  не  сорбируется  почвой,  обна¬
руживает  более  четкую,  близкую  к  теоретической
зависимость:  увеличение  D  с  ростом  температуры
во  всем  изученном  диапазоне.  Можно  заключить,
оценивая  зависимость  величин  D  почвенных  ионов
от  температуры,  что  она  существует  и  лишь
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ДИФФУЗИЯ  СОЛЕЙ  В  ПОЧВЕ
Таблица  3.  Коэффициент  диффузии  (и  х  10-6  см2/с)  в  разных  почвах
 587
 Горизонт
 Влажность,  %
 DK  при  /,  °<
 —1
 DNa  при  1,  °
 С
 Dc|  при  t,  °<
 С
 6
 20
 40
 6
 20
 40
 6
 20
 40
 Дерново-подзолистая  суглинистая
 А1
 45
 8.25
 7.63
 5.00
 5.61
 4.47
 5.90
 10.03
 6.49
 11.77
 34
 6.15
 8.48
 6.30
 2.00
 3.14
 4.15
 3.99
 5.62
 9.34
 А2
 40
 4.93
 4.36
 4.29
 2.56
 3.99
 5.92
 7.09
 5.97
 11.27
 23
 5.48
 4.45
 3.13
 1.88
 4.09
 4.59
 4.37
 5.87
 10.78
 В1
 52
 0.72
 0.83
 1.12
 3.12
 3.09
 4.99
 4.95
 6.07
 9.25
 38
 0.48
 1.21
 1.49
 2.09
 2.71
 3.39
 3.66
 5.07
 8.49
 Коричневая  тяжелосуглинистая
 А
 45
 0.91
 1.52
 2.11
 Не  опр.
 3.98
 6.81
 10.41
 39
 0.68
 0.84
 0.71
 »
 2.65
 4.29
 5.99
 АВ
 47
 0.59
 3.36
 5.10
 »
 3.25
 6.29
 9.36
 35
 0.67
 1.37
 0.93
 »
 3.21
 3.79
 8.36
 В
 52
 1.55
 1.84
 1.75
 »
 Не  опр.
 6.41
 11.60
 26
 0.43
 1.38
 0.54
 »
 2.85
 Не  опр.
 7.71
 С
 49
 5.97
 1.83
 11.00
 »
 Не  опр.
 5.85
 Не  опр.
 28
 1.28
 0.95
 1.25
 »
 3.60
 4.78
 8.14
 Чернозем  южный
 тяжелосуглинистый
 Адер
 80
 5.06
 5.59
 3.78
 3.68
 4.54
 5.76
 0.23
 4.57
 8.31
 60
 4.53
 5.36
 2.46
 1.78
 2.27
 3.58
 3.51
 3.36
 6.00
 А
 56
 6.79
 6.77
 2.90
 3.16
 9.02
 6.05
 5.13
 6.84
 11.80
 40
 3.03
 4.65
 3.36
 2.95
 4.59
 4.50
 4.31
 4.86
 7.86
 АВ
 51
 2.08
 3.24
 2.26
 4.16
 6.87
 7.22
 4.67
 5.94
 11.40
 34
 1.84
 3.68
 3.10
 3.21
 3.74
 6.08
 4.39
 4.59
 9.72
 В1
 48
 2.05
 2.51
 1.62
 3.66
 5.46
 6.11
 4.68
 6.63
 9.03
 30
 2.45
 2.88
 1.86
 2.41
 4.04
 4.61
 4.38
 4.12
 8.16
 Вк
 49
 1.60
 2.51
 2.47
 4.45
 6.32
 5.05
 4.38
 5.12
 10.30
 30
 1.80
 2.61
 1.67
 3.06
 4.01
 3.88
 3.83
 4.48
 8.40
 ВС
 48
 1.87
 3.06
 2.20
 2.73
 6.10
 7.58
 4.64
 4.75
 11.10
 34
 2.16
 2.46
 2.32
 3.29
 5.86
 7.23
 4.13
 4.11
 9.26
 побочные  эффекты  мешают  иногда  увидеть  ее  во
всем  диапазоне  температур.
 Несколько  иначе  обстоит  дело  с  влиянием  кон¬
центрации  (градиента  концентрации)  на  скорость
диффузии.  Известно,  что  рост  градиента  кон¬
 центрации  увеличивает  диффузию,  но  не  влияет  на
коэффициент  диффузии.  В  почве  величина  D  меня¬
ется  в  зависимости  от  градиента  концентрации
(табл.  4).  D  возрастает  в  почвах  с  увеличением
градиента  концентрации  для  иона  К,  в  меньшей
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

588
 КАРПАЧЕВСКИЙ  и  др.
 Dx  10б,  см2/с
 10 	30
 50
г,  °С
 Dx  106,  см2/с
12|1(а) 	^ 	2
 6
 12
 6
 _1 	I 	I 	I
 _1 	I 	I 	L-
 30 	50
 W,%
 12  г
 12
 6
 I  I  I  I
 _1 	I 	I 	1_
 10 	30
 12
 6
 (д)
 и  °с
 2а
 1°
 Рис.  2.  Зависимость  величины  D  чернозема  южного
от  влажности  (а,  б),  температуры  (в,  г)  и  концентра¬
ции  солей  (д,  е)  в  гор.  А  (а,  в,  д)  и  В1  (б,  г,  е).  У  -  С1;
2  -  Na;  индекс  а  означает  определение  при  влажности
Ь,  без  индекса  -  55%.
 С,
 Рис.  1.  Зависимость  величины  D  от  влажности  (а),
температуры  (б,  в)  и  концентрации  солей  (г):
 Почва  :а-  коричневая:  У,  3  -  гор.  А1,2,4  -  гор.  В.  1,
2  -  С1;  J,  4  -  К;  б  -  дерново-подзолистая,  гор.  А1,
влажность  34%:  У  -  К;  2  -  С1,  3  -  Na.  в  -  коричневая,
гор.  А,  влажность  40%:  У  -  С1;  2  -  К.  г  -  дерново-под¬
золистая,  гор.  А1,  влажность  45%:  У  -  К;  2  -  С1;  3  -  Na.
 степени  -  для  иона  Na  и  остается  постоянным  для
Cl-иона.  Такое  разное  изменение  величины  D  свя¬
зано  со  взаимодействием  ионов  с  почвой,  что  при¬
водит  к  изменению  свойств  самой  почвы:  может
меняться  ее  дисперсность,  объем  нерастворяю¬
щей  воды  около  почвенных  коллоидов,  характер
взаимодействия  иона  и  почвы.  Опираясь  на  положе¬
ние,  сформулированное  еще  К.К.  Гедройцем,  об¬
разцы  одной  и  той  же  исходной  почвы,  насыщен¬
ные  разными  катионами,  следует  считать  по
существу  разными  почвами.  Именно  поэтому
коэффициенты  диффузии  в  почвах  меняются
(рис.  1  г,  рис.  2).
 Все  сказанное  свидетельствует  о  том,  что  нет
“одного”  коэффициента  диффузии  Д  характери¬
зующего  диффузию  ионов  в  почве.  D  меняется  в
зависимости  от  влажности,  температуры,  градиен¬
 та  концентрации  ионов.  В  меньшей  степени  от
этих  факторов  зависит  такой  ион,  как  С1,  который
почти  не  поглощается  почвой.  Поэтому  для  харак¬
теристики  диффузионной  способности  иона  в  дан¬
ной  почве  целесообразно  получать  средние  дан¬
ные  (при  разных  влажности,  температуре,  гради¬
енте  концентрации).  Такие  значения  D  дают
возможность  различать  почвы  и  горизонты  по  их
способности  содействовать  диффузии  ионов
(табл.  5).  Видно,  что  величины  D  разных  ионов
заметно  различны.  Разнятся  коэффициенты
диффузии  и  для  разных  почв:  максимальные  D
всех  исследованных  ионов  характерны  для  черно¬
зема  южного  и  верхних  горизонтов  дерново-под¬
золистых  почв.  Очень  низок  DK  в  коричневых  поч¬
вах  и  желтоземах.  Заметна  дифференциация  D  по
горизонтам,  при  этом  в  верхних  горизонтах  отме¬
чается  тенденция  к  его  увеличению,  хотя  бывают
исключения.  О  возможном  поглощении  С1-иона
почвенными  коллоидами  в  красноземах  свидетель¬
ствуют  наименьшие  значения  Dcx  в  этих  почвах.
 ОБСУЖДЕНИЕ  РЕЗУЛЬТАТОВ
 Диффузия  соединений  в  почве  -  широко  распро¬
страненное  явление.  Оно  может  лежать  в  основе
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ДИФФУЗИЯ  СОЛЕЙ  В  ПОЧВЕ 	589
 Таблица  4.  Зависимость  коэффициента  диффузии  (их  1СГ6  см2/с)  от  градиента  концентрации  иона  (С)
 Горизонт
 Влажность,  %
 К+
 СГ
 Горизонт
 Влажность,  %
 Na+  при  градиенте  С,
 %
 при  градиенте  С,  %
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 Коричневая
 Краснозем
 А
 47
 0.81
 1.42
 4.68
 5.32
 А
 60
 5.12
 2.63
 36
 0.32
 0.84
 3.05
 4.30
 АВ
 60
 4.67
 4.89
 АВ
 47
 0.52
 1.37
 6.43
 6.29
 В
 60
 5.91
 3.57
 33
 0.28
 0.69
 2.81
 3.78
 Чернозем  южный
 В
 46
 0.67
 1.94
 5.71
 6.41
 Адер
 60
 3.55
 4.54
 28
 0.43
 0.14
 3.74
 -
 40
 2.40
 2.27
 С
 45
 0.82
 1.83
 6.41
 5.85
 А
 55
 7.46
 9.02
 33
 0.53
 0.95
 4.76
 4.76
 42
 4.00
 6.78
 Желтозем
 АВ
 60
 5.56
 6.87
 Апах
 61
 0.66
 1.59
 5.58
 7.40
 38
 4.12
 3.74
 35
 0.28
 0.84
 3.75
 4.71
 В1
 55
 5.71
 5.46
 А1
 62
 1.41
 2.00
 5.90
 6.64
 37
 5.21
 5.58
 39
 0.92
 1.03
 4.62
 4.72
 Вк
 46
 6.33
 6.32
 В
 55
 1.69
 2.25
 5.61
 5.89
 ВС
 50
 5.44
 6.10
 35
 0.37
 1.06
 3.14
 4.09
 34
 4.51
 5.86
 С
 56
 0.53
 1.39
 4.66
 6.40
 Нет
 34
 0.39
 1.03
 4.44
 3.82
 »
 Дерне
 уво-подзолистая
 Дерново-подзолистая
 А1
 45
 2.27
 7.87
 6.27
 6.49
 А1
 45
 3.88
 4.47
 34
 1.50
 8.50
 4.81
 5.65
 34
 3.36
 3.22
 А2
 40
 1.30
 4.36
 5.58
 5.97
 А2
 40
 3.92
 4.00
 23
 1.26
 6.48
 5.41
 5.59
 23
 2.15
 2.71
 В
 52
 0.20
 0.85
 5.41
 6.04
 В
 52
 3.30
 3.09
 38
 0.19
 1.21
 4.23
 5.11
 38
 2.15
 2.71
 таких  процессов,  как  поглощение  питательных
веществ  растениями.  В  этом  случае  создается  гра¬
диент  концентрации  веществ  в  ризосфере  и  уси¬
ливается  диффузионный  поток  питательных  эле¬
ментов  к  корню.  Но  как  видно  из  полученных
данных,  диффузия  зависит  от  типа  почвы,  типа
горизонта,  иона,  влажности  и  температуры  поч¬
вы.  Для  тех  ионов,  которые  могут  взаимодейство¬
вать  с  почвой,  D  не  является  постоянной  величиной.
Изменение  свойств  коллоидов  при  поступлении
катионов  в  ППК  приводит  к  изменению  свойств
почв,  в  том  числе  и  величины  D.  Поглощение
иона  корнем  растения  сталкивается  с  другой  про¬
блемой:  изменением  диффузионного  потока  к
корню  одних  ионов  под  влиянием  других.  Для  изу¬
 чения  этого  явления  корень  моделировали  иони¬
тами  КУ-23  и  ЭДЭ-10  П.  Через  30  сут  ионит  вы¬
нимали  и  определяли  в  нем  содержание  разных
ионов.  Так,  внесение  солей  в  почву  при  низкой  ее
влажности  (10%)  в  виде  раствора  при  тщательном
перемешивании  увеличивало  скорость  диффу¬
зии  ЫН4-иона  и  поглощение  его  ионитом.  При
20%-ной  влажности  почвы  скорость  диффузии,
интенсивность  поглощения  ЫН4-иона  ионитом
уменьшались.  NaCl  и  Na2S04  во  всех  испытанных
концентрациях  замедляли  скорость  диффузии  и
поглощение  фосфора  ионитом  (табл.  5,6).  Именно
эти  процессы  способствуют  положительному
влиянию  удобрений  на  засоленных  почвах,  где
движение  питательных  веществ  к  корню  может
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

590
 КАРПАЧЕВСКИЙ  и  др.
 ние  солей  в  верхнем  горизонте  песчаных  пустын¬
ных  почв.  Даже  временное  увлажнение  верхнего
горизонта  способствует  усилению  диффузии  в  не¬
го  солей  из  нижних  слоев,  а  затем  пересыхание
этого  слоя  препятствует  диффузии  солей  в  другие,
более  глубокие  горизонты,  замедляя  ее  скорость.
 Диффузия  солей  в  почве  достаточно  часто  мо¬
жет  оказаться  важным  фактором  для  дифференци¬
ации  свойств  почвенных  горизонтов.  Такие  процес¬
сы,  как  питание  растений,  образование  генетиче¬
ских  горизонтов,  засоление  почв  связаны  с
диффузией  солей  более  тесно,  чем  принято  счи¬
тать  в  настоящее  время.
 ВЫВОДЫ
 1. 	Величины  коэффициентов  кажущейся  диф¬
фузии  веществ  в  почве  колеблются  в  пределах
п  х  10-6  см2/с.
 2. 	Диффузия  зависит  от  типа  почвы,  генетиче¬
ского  горизонта,  влажности  и  температуры.  По¬
вышение  влажности  одного  или  обоих  контакти¬
рующих  слоев  увеличивает  скорость  диффузии.
Повышение  температуры  увеличивает  D  в  опре¬
деленном  для  каждого  иона  диапазоне.
 3. 	У  ионов  (К,  Na),  взаимодействующих  с  поч¬
вой,  ее  поглощающим  комплексом,  скорость  диф¬
фузии  снижается  при  повышении  температуры
до  определенного  значения,  что  связано  с  ускоре¬
нием  реакций  обмена  этих  ионов  с  ионами  поч¬
венного  поглощающего  комплекса.
 4. 	Соли  влияют  на  скорость  диффузии  других
ионов,  в  частности,  NaCl,  Na2S04,  замедляют  по¬
глощение  ионитом  из  почвы  Р04,  NH4.
 5. 	Коэффициенты  диффузии  (D)  -  постоянная
величина  для  ионов,  не  взаимодействующих  с
почвой.  Для  других  ионов  значение  D  меняется  в
зависимости  от  градиента  концентрации,  что  связа¬
но  с  изменением  свойств  почв  под  влиянием  иона.
 Таблица  6.  Поглощение  ионитом  NH4;  Na,  К,  Р205,  CI  (мг/100  г  почвы)  из  почвы  при  разном  уровне  концентра¬
ции  солей  (NaCl  и  Na2S04)  при  влажности  10  (1)  и  20%  (2)
 а*
 nh4
 Na
 К
 P205
 Cl
 CQ
 NaCl
 Na2S04
 NaCl
 Na2S04
 NaCl
 Na2S04
 NaCl
 Na2S04
 NaCl
 Na2S04
 Конце»
 солей,
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 1
 2
 0
 36
 54
 36
 54
 15
 37
 15
 37
 5
 17
 5
 17
 0.83
 1.45
 0.83
 1.45
 190
 150
 190
 150
 0.2
 63
 44
 24
 46
 68
 484
 38
 504
 7
 24
 5
 33
 0.42
 0.83
 1.55
 0.90
 160
 200
 190
 250
 0.5
 36
 38
 27
 29
 141
 2250
 113
 908
 8
 48
 7
 25
 1.12
 0.97
 0.59
 0.42
 170
 390
 110
 190
 1.0
 47
 33
 23
 20
 136
 3150
 108
 2250
 8
 32
 5
 22
 0.59
 1.16
 0.35
 0.42
 180
 340
 160
 200
 1.5
 54
 40
 26
 45
 294
 3650
 140
 3100
 7
 28
 5
 32
 0.46
 2.10
 0.42
 0.97
 180
 510
 120
 150
 2.0
 39
 42
 41
 38
 472
 4240
 106
 4440
 10
 26
 6
 31
 0.88
 0.42
 1.16
 0.25
 1130
 1750
 150
 190
 Таблица  5.  Средние  значения  коэффициента  диффу¬
зии  (я  х  10-6  см2/с)  для  разных  почв  и  ионов
 Горизонт
 С1-
 К+
 Na+
 Чернозем  южный
 Адер
 4.52
 4.72
 3.44
 A
 6.38
 3.91
 5.74
 AB
 6.03
 2.89
 5.16
 B1
 5.76
 2.34
 4.83  .
 Bk
 5.65
 2.22
 4.85
 ВС
 5.53
 2.45
 5.47
 Дерново-подзолистая
 A1
 6.84
 7.02
 4.08
 A2
 6.65
 4.94
 3.93
 В
 5.78
 1.07
 3.14
 Коричневая
 A
 5.30
 1.06
 Не  опр.
 AB
 5.36
 1.66
 »
 В
 5.35
 1.18
 »
 С
 5.47
 2.64
 »
 Желп
 гозем
 Апах
 5.36
 0.84
 »
 А1
 5.47
 1.34
 »
 В
 4.68
 1.34
 »
 С
 4.83
 0.83
 »
 Краснозем
 А
 2.16
 Не  опр.
 3.88
 АВ
 4.87
 »
 4.78
 В
 4.27
 »
 4.74
 быть  затруднено.  Возможность  движения  солей  в
направлении,  противоположном  градиенту  влаж¬
ности,  и  усиление  движения  хлор-иона  в  случае
увлажнения  слоя  приемника  объясняет  накопле¬
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ДИФФУЗИЯ  СОЛЕЙ  В  ПОЧВЕ
 591
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Долгов  С.И.,  Каменева  З.И.  Диффузионное  пере¬
движение  NaCl  и  Na2S04  в  карбонатном  суглинке  //
Тр.  ВИУАА.  1937.  Вып.  18.  С.  21-31.
 2. 	Кар  пане  в  с  кий  Л.О.,  Орехова  Н.П.У  Серова  Е.Н.
Влияние  температуры  на  подвижность  фосфатов  в
системе  песок-анионит  //  Агрохимия.  1980.  №  1.
С.  39-45.
 3. 	Лебедев  А.Ф.  О  движении  солей  в  почвах,  имею¬
щих  влажность  разных  категорий  //  Тр.  Почв,  ин-
та  им.  В.В.  Докучаева.  1937.  Вып.  18.  С.  5-27.
 4. 	Мельникова  М.К.,  Прохоров  В.Н.  О  диффузии  ка¬
тионов  в  воздушносухой  почве  //  Коллоид,  журн.
1965.  Т.  27.  №  3.  С.  37-46.
 5. 	Орлов  Д.С.  Химия  почв.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,
1985.  376  с.
 6. 	Пачепский  Я  А.,  Понизовский  А  А.  Использование
метода  ионных  пар  для  расчета  активностей  ионов
в  почвенных  растворах  //  Почвенно-биогеоценоти-
ческие  исследования  в  Приазовье.  М.:  Наука,  1977.
С.  56-67.
 7. 	Brown  DA.,  Fulton  В.Е.,  Phillips  R.E.  Ion  adsorption  //
Soil  Sci.  Soc.  Amer.  Proc.  1964.  V.  28.  P.  628-631.
 8. 	Graham-Bryce  Y.J.  Diffusion  of  cations  in  soils  //
Techn.  Rep.  Ser.  1987.  №  48.  P.  42-56.  Jnt.  Atom.
 9. 	Mudahar  G.S.,  Sahota  H.S.  Sels-diffusion  of  sodium  in
soil  //  Curr.  Sci.  1985.  №  5.  P.  228-229.
 10. 	Nye  P.M.  The  measurement  and  mechanism  of  ion  diffu¬
sion  in  soil  //J.  Soil.  Sci.  1966.  №  17.  P.  16-23.
 11. 	Singa  Rao  М.,  Datta  B.  Influence  of  physical  edaphic  of
applied  phosphorus  //J.  Int.  Agrophys.  1985.  V.  1.  №  1.
P.  83-90.
 Diffusion  of  Salts  in  Soil
L.  O.  Karpachevskii,  E.  I.  Narimanidze,  and  S.  H.  Hammad
 Diffusion  of  salts  in  soil  is  a  relatively  intensive  process.  The  coefficient  of  diffusion,  D,  averages  n  x  10~6  cm2/s.  Its
value  varies  in  different  soils  and  genetic  horizons.  In  the  presence  of  other  salts,  ion  diffusion  can  become
slower.  The  D  becomes  greater  as  moisture  content,  temperature,  and  the  gradient  of  concentration  increase.
The  last  typically  occurs  for  the  ions  that  interact  with  the  soil.  The  reason  for  this  is  the  change  in  soil  proper¬
ties  resulting  from  these  interactions.  Temperature  increase  over  a  certain  limit  decelerates  the  diffusion  of  ions
interacting  with  the  soil  adsorbing  complex  (K+,  Na+).  This  is  explained  by  increased  ion  absorption  by  the  soil
at  high  temperature.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  592-599
	  	 ЭРОЗИЯ
 почв
 УДК  631.46+631.459
 СОВРЕМЕННАЯ  ЭРОЗИЯ  ПОЧВ
НА  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  ЗЕМЛЯХ  РОССИИ
 ©  1997  г.  JI.  Ф.  Литвин
 Географический  факультет  МГУ  им.  М.  В.  Ломоносова
Поступила  в  редакцию  23.06.95  г.
 На  основе  мелкомасштабных  карт  эрозионноопасных  земель,  составленных  с  использованием  ко¬
личественных  моделей  смыва  почв,  оценивается  распространение  современной  эрозии  почв  на
сельскохозяйственных  землях  России.  Обсуждаются  общие  закономерности  пространственных  со¬
отношений  процессов  склонового  смыва  и  их  основных  факторов.  Дается  схема  почвенно-эрозион¬
ного  районирования  территории  Российской  Федерации  на  основе  территориального  анализа  эро¬
зии  почв  как  природно-антропогенного  явления  с  регулирующей  ролью  технологических,  экономи¬
ческих  и  социальных  аспектов  использования  земель.
 Для  разработки  национальных  программ  борь¬
бы  с  эрозией  почв  (ЭП),  крупных  экологических  и
природоохранных  проектов  необходимо  иметь  об¬
щую  картину  географического  распределения  со¬
временной  эрозии:  ее  интенсивности,  сочетаний
различных  ее  видов,  территориальных  особенно¬
стей  структуры  эрозионноопасных  земель.  Ин¬
тенсивность  эрозии  почв  на  территориях  сельско¬
хозяйственных  угодий  Российской  Федерации
отображена  на  карте  “Эрозионноопасные  земли
России”  масштаба  1  :  1.5  млн.  и  серии  подобных
региональных  карт  [2],  впервые  составленных  на
основе  количественных  моделей  смыва  в  лабора¬
тории  эрозии  почв  и  русловых  процессов  геогра¬
фического  факультета  МГУ.
 Современная  эрозия  почв  -  сложное  природ-
но-антропогенное  явление,  сердцевиной  которого
являются  процессы  смыва,  транспорта  и  переотло-
жения  почвы  склоновыми  потоками,  но  техноло¬
гические,  экономические  и  социальные  аспекты
использования  земель  не  менее  важны,  чем  физи¬
ческие  параметры  основных  факторов  самого
процесса.  Попытка  комплексной  территориаль¬
ной  характеристики  эрозии  почв  как  природно¬
антропогенного  явления  представлена  в  почвенно¬
эрозионном  районировании  территории  Россий¬
ской  Федерации,  выполненном  на  основе  карто¬
графических  данных  об  интенсивности  современ¬
ной  эрозии  почв,  распространении  эродированных
почв,  сведений  о  географии  сельского  хозяйства  и
классификации  эрозии  почв.
 ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ  РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
ЭРОЗИИ  ПОЧВ
 История  вопроса.  Первые  мелкомасштабные
карты,  отражающие  эрозию  почв  как  процесс  и
характеризующих  основные  его  факторы,  были
 опубликованы  Соболевым  в  1948  г.  [19],  а  также
группой  сотрудников  Института  географии  АН
СССР  под  научным  руководством  Сильвестрова  в
1965  г.  [17].  Методической  основой  этих  работ
служил  совместный  анализ  пространственного
распределения  эродированных,  т.е.  в  разной  сте¬
пени  смытых,  почв  и  основных  факторов  процес¬
са.  Взаимосвязи  процесс-факторы  оценивались
на  качественном  и  “полуколичественном”  уров¬
нях  с  использованием  имевшегося  к  тому  времени
обширного  материала  почвенно-геоморфологи¬
ческого  профилирования  ключевых  участков,
полевых  измерений  объемов  смыва  при  единич¬
ных  случаях  стока  и  общих  гидрологических  за¬
кономерностей  склонового  стока.  Но  главным
критерием  оставались  все  же  наличие  и  распрост¬
ранение  эродированных  почв.
 Эти  принципы  и  методические  подходы,  ис¬
пользованные  в  дальнейшем  во  многих  региональ¬
ных  схемах  почвенно-эрозионного  районирова¬
ния,  недостаточно  удовлетворяют  запросы  почво¬
охранного  проектирования.  В  эродированности
почв  запечатлено  развитие  процессов  смыва  за
весь  период  хозяйственного  освоения,  а  ее  изме¬
нения  гораздо  более  инерционны,  чем  изменения
интенсивности  самих  процессов.  Поэтому  анализ
системы  эродированность-факторы  не  может  от¬
разить  коренных  для  ЭП  перемен  в  землепользо¬
вании  и  технологии  земледелия  последних  деся¬
тилетий  (освоение  целинных  земель,  механиза¬
ция  обработки  и  т.д.).  Кроме  того,  качественный
уровень  оценок  связей  неизбежно  содержит  эле¬
менты  субъективизма  и  затрудняет  сопоставле¬
ние  региональных  данных.
 Одна  из  первых  попыток  создания  схемы  поч¬
венно-эрозионного  районирования  на  основе  рас¬
четных  методов  оценки  смыва  была  предпринята
Герасименко  [5].  Он  разработал  оригинальный
 592

СОВРЕМЕННАЯ  ЭРОЗИЯ  ПОЧВ  НА  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  ЗЕМЛЯХ  РОССИИ
 593
 метод  продления  рядов  наблюдений  за  смывом  на
стоковых  площадках  и  малых  водосборах.  В  ре¬
зультате  территория  европейской  части  СССР
была  разделена  на  районы,  различающиеся  по
интенсивности  смыва,  оцененной  непосредствен¬
но  по  экспериментальным  данным  в  тоннах  с  гек¬
тара  за  год.
 На  географическом  факультете  МГУ  с  начала
70-х  гг.  разрабатывается  метод  количественной
оценки  и  картографирования  эрозии  почв  сель¬
скохозяйственных  земель  на  основе  эмпиричес¬
ких  моделей  талого  и  ливневого  смыва.  Были  со¬
ставлены  мелкомасштабные  (1  :  1.5  млн.)  карты:
“Эрозионноопасные  земли  Нечерноземной  зоны
РСФСР”  [16],  “Эрозионноопасные  земли  евро¬
пейской  части  СССР”  [2]  и  карты  на  бассейны
крупных  рек.  В  настоящее  время  подобными  кар¬
тами,  выполненными  по  единой  методике  [10],
обеспечены  и  все  экономические  регионы  РФ.
Расчеты  интенсивности  ливневой  ЭП  проводи¬
лись  по  универсальному  уравнению  потерь  почвы
Уишмейера-Смита  [22],  а  эрозии  при  талом  сто¬
ке  -  по  модели  Бобровицкой  [3].
 Обе  модели  были  преобразованы  примени¬
тельно  к  целям  мелкомасштабного  картографиро¬
вания,  условиям  российского  землепользования  и
модернизированы  главным  образом  в  отношении
блока  “Рельеф”.  Предпочтение  этим  эмпиричес¬
ким  моделям  было  отдано  в  связи  с  массовостью
их  экспериментальной  базы  (десятки  тысяч  пло-
щадко-лет  в  первом  случае)  и  адаптированнос-
тью  к  широкому  диапазону  изменений  основных
факторов,  характерному  для  огромной  террито¬
рии  России.  Важную  роль  при  выборе  модели  сы¬
грала  возможность  получения  однородной  пер¬
вичной  информации  по  всем  регионам.  Проверка
результатов  расчетов  проводилась  но  данным
экспериментальных  наблюдений,  главным  обра¬
зом  в  европейской  части  Российской  Федерации,  с
применением  ряда  полевых  и  аналитических  не
зависимых  методов  оценки  смыва  [15]  и  дала
удовлетворительные  результаты.
 Основной  принцип  картографирования  за¬
ключался  в  делении  территории  на  элементар¬
ные  эрозионные  ареалы  (ЭЭА),  т.е.  участки,  вну¬
три  которых  значение  показателей  каждого  ос¬
новного  фактора  считалось  постоянным  или
имеющим  индивидуальное  статистическое  рас¬
пределение  [10].  Таким  образом,  принцип  равен¬
ства  площадей  элементарных  территориальных
ячеек,  используемый  в  компьютерных  моделях,
заменялся  принципом  внутренней  факторной  од¬
нородности.  Естественно  возникающий  вопрос  о
границах  ЭЭА  решался  путем  картографическо¬
го  сложения  границ  трех  “факторных”  карт:  кар¬
ты  эрозионного  потенциала  рельефа  (LS),  карты
эродируемости  почв  (К)  и  карты  почвозащитной
способности  растительности  -  агротехнический
фактор  (С).
 Значения  климатических  параметров  -  эрозион¬
ного  потенциала  дождя  (/?30)  и  запасов  воды  в  снеге
(Я,  мм)  вычислялись  как  средневзвешенные  по  пло¬
щади  для  каждого  ЭЭА  по  специальным  изолиней-
ным  картам  этих  факторов  [7].  Для  характеристи¬
ки  наиболее  вариабельного  фактора  -  фактора  ре¬
льефа,  кроме  средних  значений  использовали
статистические  распределения  LS  и  крутизны
склонов  [12].  Параметры  распределений  получа¬
ли  обычной  обработкой  массовых  измерений
крутизны  и  длины  склонов  на  крупномасштаб¬
ных  топографических  картах  при  случайной  сис¬
тематической  выборке  геодезических  координат
точек  [13].  В  дальнейшем  это  давало  возмож¬
ность  оценить  распределение  склонов  по  интен¬
сивности  ЭП  для  любых  природных  или  админис¬
тративных  районов.
 Территориальные  изменения  почвозащитных
свойств  культурной  растительности  и  агротехни¬
ки  при  оценке  для  крупных  земельных  массивов
достаточно  постепенны  и  закономерны  -  с  ясны¬
ми  признаками  широтной  зональности  [6].  По¬
этому  первичные  данные  для  определения  факто¬
ра  С  (структура  посевных  площадей,  севооборо¬
ты)  собирались  по  административным  районам  и
областям.  Для  оценки  роли  пастбищной  расти¬
тельности  использовали  геоботанические  мате¬
риалы  и  сведения  о  пастбищных  нагрузках,  извле¬
ченные  из  материалов  гипроземов.
 Эрозия  на  пахотных  землях.  На  схеме  (рис.  1)
представлены  чрезвычайно  обобщенные  оценки
интенсивности  эрозии  на  пахотных  землях  России,
полученные  с  карты  “Эрозионноопасные  земли
России”  масштаба  1  :  1.5  млн.  Схема  отображает
среднемноголетние  величины  современного  (пери¬
ода  сплошной  механизации  обработки)  смыва  почв,
осредненного  по  площади  крупных  массивов  паш¬
ни.  Как  видно  на  рисунке,  средняя  интенсивность
смыва  колеблется  от  <0.5  до  20-30  т/га  за  год.  Ми¬
нимальная  эрозия  характерна  для  низменных  ак¬
кумулятивных  равнин  (Причерноморской,  При¬
каспийской  и  др.),  максимальная  приурочена  к
сильнорасчлененным  возвышенностям.
 Резкая  контрастность  интенсивности  эрозии
на  рядом  расположенных  территориях  нивелиру¬
ет  общегеографические  зональные  тенденции  ее
изменения.  Все  же  можно  отметить  рост  интен¬
сивности  смыва  на  пашне  с  севера  на  юг  и  юго-за-
пад  в  европейской  и  с  запада  на  восток  в  азиат¬
ской  частях  России  для  однотипных  по  рельефу
местностей.  Общегеографические  закономерно¬
сти  пространственного  распределения  эрозии
обусловлены  сложной  картиной  изменения  ос¬
новных  факторов  эрозии  и  их  территориальным
сочетанием  (рис.  2).  На  рисунке  показано  измене¬
ние  основных  факторов  земледельческой  эрозии
по  меридиану  г.  Архангельск-г.  Сочи.  В  абсолют¬
ных  величинах  максимальны  амплитуды  индек¬
сов  осадков  (/?30)  и  фактора  рельефа  {LS).  Сильно
 5  ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

594
 ЛИТВИН
 Рис.  1.  Современная  эрозия  почв  на  пахотных  землях.
 Интенсивность  смыва,  т/га/год:  1  -  0.0—0.5;  2  -  0.5-1;  3  -  1-2;  4  -  2-3;  5  -  3-4;  6  -  4-5;  7  -  5-7;  8  -  7-10;  9  -  10-15;
10-  15-20;  //->20.
 Рис.  2.  Пространственное  соотношение  основных  факторов  эрозии  и  интенсивности  смыва  почв  (меридиан  Архан¬
гел  ьск-Сочи).
 /  -  фактор  рельефа  (LS);  2  -  эрозионный  потенциал  дождя  (/?зо);  3  -  запасы  воды  в  снеге  (Я,  мм);  4  -  эрозионный  ин¬
декс  растительности  (С);  5  -  эродируемость  почвы  (АГ);  6  -  интенсивность  смыва  с  пашни  (W,  т/га/год).
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

СОВРЕМЕННАЯ  ЭРОЗИЯ  ПОЧВ  НА  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  ЗЕМЛЯХ  РОССИИ  595
 Распределение  пахотных  земель  по  интенсивности  эрозии  почв
 Экономический  район
 Интенсивность  смыва  почвы,  т/га/год
 <0.5
 0.5-2
 2-5
 5-10
 10-20
 20-40
 40-80
 >80
 Северный
 19.2
 25.9
 23.1
 15.3
 9.6
 4.9
 1.8
 0.2
 Северо-Западный
 34.0
 26.5
 15.2
 10.5
 7.9
 5.2
 0.6
 0.1
 Прибалтийский  (Калининградская  обл.)
 62.7
 11.5
 13.8
 9.5
 2.0
 0.5
 0.0
 0.0
 Центральный
 5.5
 31.1
 36.7
 14.6
 7.8
 3.4
 0.8
 0.1
 Волго-Вятский
 5.7
 22.8
 31.8
 19.3
 10.0
 7.0
 2.7
 0.7
 Центрально-Черноземный
 21.4
 39.4
 22.4
 10.4
 4.9
 1.3
 0.2
 0.0
 Поволжский
 21.6
 49.7
 19.6
 6.0
 2.1
 0.6
 0.2
 0.2
 Северо-Кавказский
 14.1
 27.0
 31.9
 13.3
 6.8
 4.2
 1.8
 0.8
 Уральский
 32.2
 34.2
 15.6
 8.1
 5.0
 3.1
 1.3
 0.5
 Западно-Сибирский
 59.8
 24.9
 7.2
 4.5
 2.8
 0.7
 0.1
 0.0
 Восточно-Сибирский
 12.1
 21.8
 24.7
 18.3
 14.3
 6.9
 1.6
 0.3
 Дальневосточный
 16.6
 19.5
 26.7
 20.6
 9.0
 6.6
 1.0
 0.0
 меняются  и  запасы  воды  в  снеге,  но  доля  вариа¬
бельности  этого  фактора  в  среднегодовом  смыве
менее  заметна.  Противоэрозионная  стойкость
почв  (величина,  обратная  эродируемости  К)  в  це¬
лом  увеличивается  с  севера  на  юг,  достигая  макси¬
мума  в  области  развития  черноземов  обыкновен¬
ных  и  выщелоченных.  При  этом  зона  дерново-
подзолистых  почв  резко  выделяется  высокими
значениями  К,  что  подтверждается  и  при  исполь¬
зовании  других  физических  методов  определения
противоэрозионной  стойкости  [1,9,  19].  Высокие
значения  интенсивности  смыва  в  этой  зоне  объяс¬
няются  сочетанием  значительной  крутизны  па¬
хотных  склонов  со  слабой  устойчивостью  почв  к
смыву  и  существенным,  по  сравнению  с  югом,
вкладом  в  среднегодовое  значение  смыва  эрозии
при  снеготаянии.
 Локальные  изменения  интенсивности  эрозии
почв  отвечают  прежде  всего  изменениям  значе¬
ний  фактора  рельефа  в  геоморфологических  рай¬
онах,  а  на  Северном  Кавказе  сказывается  рост
эрозионного  потенциала  осадков,  связанный  с
“предвосхождением”  влагонесущих  воздушных
потоков  у  горной  системы.  Еще  большую  долю
вариабельности  смыва  почв  обусловливает  рель¬
еф  внутри  геоморфологических  районов.  Харак¬
терно,  что  и  на  плоских  равнинах,  и  на  расчленен¬
ных  возвышенностях  распределения  LS  имеют
хорошо  выраженную  левостороннюю  асиммет¬
рию  [14].  На  возвышенностях  абсолютный  раз¬
мах  колебаний  LS,  а  следовательно,  и  интенсивно¬
сти  ливневого  смыва  по  универсальному  уравне¬
нию  достигает  12-14,  а  иногда  и  20  единиц.  Такой
характер  распределения  объясняется,  по-видимо¬
му,  преобладанием  аккумуляции  в  недавнем  гео¬
логическом  прошлом,  а  с  другой  стороны,  техни¬
ческой  и  экономической  нецелесообразностью
распашки  склонов  круче  12°-15°.
 Обобщенную  картину  территориального  рас¬
пределения  ЭП  на  обрабатываемых  землях  Рос¬
сии  можно  представить  по  таблице,  в  которой
сведения  группируются  по  экономическим  райо¬
нам.  В  России  нет  ни  одного  крупного  региона,
который  для  защиты  от  эрозии  почв  не  нуждает¬
ся  в  противоэрозионных  мероприятиях,  посколь¬
ку  в  каждом  имеются  площади,  смыв  с  которых
многократно  превышает  допустимый  уровень.  То
же  самое  можно  сказать  и  о  всех  административ¬
ных  областях  и  республиках,  за  исключением,  мо¬
жет  быть,  Астраханской  обл.
 Эрозия  почв  на  пастбищах.  В  целом  для  сель¬
скохозяйственной  зоны  РФ  процессы  поверхно¬
стной  эрозии  почв  на  естественных  кормовых
угодьях  гораздо  менее  интенсивны,  чем  на  обра¬
батываемых  землях.  Ведущая  роль  в  территори¬
альной  дифференциации  процессов  смыва  здесь
принадлежит  климатическим  факторам.  Так,  мож¬
но  сказать,  что  пастбища  на  севере  -  от  южной  гра¬
ницы  тундры  до  севера  лесостепной  зоны  -  прак¬
тически  безопасны  в  отношении  поверхностной
ЭП,  поскольку  здесь  высокие  пастбищные  на¬
грузки  при  ограниченной  продолжительности  се¬
зона  приводят  к  дигрессии  растительности  без
снижения  проективного  покрытия  почвы  расти¬
тельностью  ниже  критического  уровня.
 ПОЧВЕННО-ЭРОЗИОННОЕ
 РАЙОНИРОВАНИЕ
 Современная  эрозия  почв  -  явление  природно¬
антропогенного  генезиса.  Хозяйственное  исполь¬
зование  земель,  преобразуя  почвенно-раститель-
ный  покров,  воздействует  на  все  стороны  процес¬
сов  поверхностного  склонового  смыва,  изменяет
механизм  процесса,  соотношение  отдельных  его
видов,  увеличивает  интенсивность  на  несколько
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997
 5*

ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5  1997
 40
 ON
 is
 s
 3
 s
 DC

СОВРЕМЕННАЯ  ЭРОЗИЯ  ПОЧВ  НА  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  ЗЕМЛЯХ  РОССИИ
 597
 порядков.  Сам  объект  эрозии  -  почва  приобре¬
тает  новые  качества  и  может  рассматриваться
как  особое,  отличное  от  природного,  образова¬
ние  [4,  11,20].
 В  связи  с  этим  почвенно-эрозионное  райони¬
рование  -  обособление  территорий,  обладающих
единством  важнейших  проявлений  ЭП  (генезиса,
интенсивности,  сочетаний  типов  эрозии,  структу¬
ры  эрозионноопасных  земель),  должно  основы¬
ваться  на  совместном  анализе  естественных  фак¬
торов  и  свойств  процесса  и  его  специфических
черт,  обусловленных  использованием  земель.
Пространственное  сочетание  этих  сторон  явления
создает  территориальную  структуру  ЭП,  наиболее
крупные  единицы  которой  изображены  на  рис.  3.
 Большая  часть  территории  РФ,  северная  треть
европейской  и  9/10  (север  и  восток)  ее  азиатской
части  относятся  к  поясу  естественной  (геологичес¬
кой)  эрозии.  Его  южные  границы  на  европейской
части  можно  провести  по  границе  подзоны  темно¬
хвойных  таежных  лесов,  в  Сибири  -  по  северной
границе  лесостепи,  а  на  Дальнем  Востоке  -  по  гра¬
нице  широколиственных  лесов.  В  пределах  этого
пояса  локально  распространены  “азональные”
природно-антропогенные  виды  эрозии  -  коммуни¬
кационная,  т.е.  смыв  почв  и  грунтов  на  склонах  до¬
рожных  выемок,  насыпей  и  вдоль  трасс  надзем¬
ных  трубопроводов;  строительная,  лесопромыш¬
ленная,  горнопромышленная.  Слабо  влияя  на
состояние  почвенного  покрова  в  целом,  на  от¬
дельных  участках  в  ландшафтах,  неустойчивых  к
антропогенным  нагрузкам,  они  могут  иметь  нега¬
тивные  экологические  последствия.
 Вне  пояса  геологической  эрозии  наиболее  рас¬
пространенными  и  мощными  являются  два  типа
ЭП  -  земледельческая  и  пастбищная,  превосходя¬
щие  по  общему  объему  перемещения  веществ  все
остальные  экзогенные  процессы  на  равнинах.  По¬
этому  при  почвенно-эрозионном  районировании
этих  территорий  учитывались  прежде  всего  осо¬
бенности  ЭП  сельскохозяйственных  земель.
 Рис.  3.  Почвенно-эрозионное  районирование  сель¬
скохозяйственных  земель  России.
 Границы:  У  -зон;  2  -  подзон.
 Равнины.  Почвенно-эрозионные  зоны:  ПТ  -  пре¬
обладания  талого  смыва;  TJ1  -  тало-ливневого  с  суще¬
ственной  долей  талого  смыва;  ПЛ  -  преобладания
ливневого  смыва;  Л  -  ливневого  смыва;  ЭЛ  -  эфемер¬
ного  ливневого  смыва.
 Почвенно-эрозионные  подзоны:  ол  -  пастбищно-оле¬
неводческой  эрозии;  оз  -  очагово-земледельческой
эрозии;  вз-выборочно-земледельческой  эрозии;  из-
преимущественно  земледельческой  эрозии;  з  -  земле¬
дельческой  эрозии  и  очагово-пастбищной  эрозии;  зпс-
земледельческо-пастбищной  эрозии;  псз  -  пастбищ¬
но-земледельческой  эрозии;  пс  -  пастбищной  эрозии.
 Г  о  р  ы:  ГР  -  горные  системы,  освоенные  сельским  хо¬
зяйством;  ГРпт  -  преобладания  талого  смыва;  ГРтл  -
тало-ливневого  смыва;  ГРпл  -  преобладания  ливневого
смыва.
 На  первой  ступени  районирования  в  качестве
основания  используется  основная  природно-гене¬
тическая  характеристика  слонового  стока  и  смы¬
ва  -  его  деление  на  смыв  при  выпадении  ливней  и
при  весеннем  снеготаянии.  Первостепенность
этого  признака  -  в  очевидных  различиях  режима,
интенсивности,  времени  проявления  и  периодич¬
ности  действия  двух  типов  эрозии,  что  предопре¬
деляет  столь  же  глубокие  различия  в  системах
применяемых  в  том  и  другом  случаях  противо-
эрозионных  мероприятий.  Поскольку  оба  типа
процесса  наблюдаются  повсеместно,  обособле¬
ние  ареалов  их  проявления  проводилось  по  соот¬
ношению  интенсивностей  с  учетом  темпов  почво¬
образования  зональных  почв.
 Выделяются  следующие  зоны:  1)  преоблада¬
ния  талого  смыва;  2)  тало-ливневого  с  существен¬
ной  долей  талого  смыва;  3)  преобладания  ливне¬
вого  смыва;  4)  ливневого  смыва  и  5)  эфемерного
ливневого  смыва.  Почвенно-эрозионные  зоны
сменяют  друг  друга  с  северна  на  юг  в  порядке  пе¬
речисления  (рис.  3).  Для  южной  границы  первой
зоны  соотношение  интенсивности  ливневого  и  та¬
лого  смывов  равно  единице.  Южная  граница  зоны
тало-ливневого  смыва  ограничивает  территории,
где  интенсивность  талого  смыва  близка  к  темпу  ес¬
тественного  почвообразования  либо  составляет  не
менее  трети  среднегодовой  интенсивности  эрозии.
Северная  граница  зоны  ливневого  смыва  прибли¬
зительно  совпадает  с  границей  неустойчивого
снежного  покрова  и  изолиний  максимальных  за¬
пасов  воды  в  снеге  10-15  мм.  Случаи  талого  стока
в  этой  зоне  имеют  редкую  повторяемость,  а  смыв
почвы  при  этом  незначителен.  И,  наконец,  зона
эфемерного  ливневого  смыва  отличается  малой
повторяемостью  самих  дождевых  осадков,  спо¬
собных  вызвать  склоновый  сток  наносов.
 На  следующей  ступени  учитываются  различия
в  сельскохозяйственном  использовании  земель,
соотношение  различных  видов  сельскохозяйст¬
венных  и  других  угодий,  структурные  характери¬
стики  землепользования.  Комплекс  этих  характе¬
ристик  определяет  общий  уровень  интенсивности
ЭП,  поскольку  поверхностный  смыв  с  пашни,  на¬
пример,  на  один-два  порядка  выше,  чем  с  паст¬
бищ,  а  соотношение  освоенных  и  малоиспользуе¬
мых  земель  коррелирует  с  долей  склоновых  на¬
носов,  достигающих  гидрографической  сети.
 Подзона  пастбищно-оленеводческой  эрозии
полностью  располагается  в  пределах  пояса  есте¬
ственной  ЭП.  О  влиянии  самого  выпаса  оленей  на
склоновую  эрозию  сведений  недостаточно,  но  со¬
путствующие  ему  технологические  (транспорт¬
ные)  операции  определенно  повышают  интенсив¬
ность  развития  эрозии  по  всей  тундре  и  лесотундре.
 В  подзоне  очагово-земледельческой  эрозии  ус¬
коренный  смыв  почв,  преимущественно  при  снего¬
таянии,  наблюдается  лишь  на  склоновых  пашнях,
разбросанных  небольшими  участками  вдоль  реч¬
ных  долин.  Смыв  может  достигать  значительных
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

598
 ЛИТВИН
 величин,  однако  из-за  разобщенности  и  малых
размеров  полей  он  не  оказывает  влияния  на  об¬
щее  состояние  почвенного  покрова.  Сельскохо¬
зяйственные  угодья  в  этой  подзоне  занимают  от
десятых  долей  процента  до  3%  общей  площади,
а  пашня  -  10-20%  от  площади  сельскохозяйст¬
венных  земель  [18].
 Подзона  выборочно-земледельческой  эрозии
характеризуется  более  высокой  освоенностью:
сельскохозяйственные  угодья  занимают  от  10  до
30%  площади,  а  пашня  -  от  20  до  50%  угодий.  Зем¬
ледельческое  использование  имеет  “выбороч¬
ный”  характер  [17,  18],  что  объясняется  по  боль¬
шей  части  переувлажненностью  тяжелых  почв.
Пахотные  участки  располагаются  только  на  хо¬
рошо  дренированных  сравнительно  крутых  скло¬
нах.  Это  приводит  к  относительному  повышению
общей  интенсивности  ЭП  даже  на  плоских  низ¬
менных  равнинах.  В  Восточной  Сибири  причины
и  эрозионные  последствия  выборочности  рас¬
пашки  земель  несколько  иные.  Характерно  круп¬
ноочаговое  [17]  расположение  сельскохозяйст¬
венных  угодий  в  целом  с  внутренней  дополни¬
тельной  земледельческой  выборочностью.  Здесь
часто  распахиваются  склоны  и  днища  ложбин-
распадков,  а  более  крутые  склоны  с  маломощны¬
ми  почвами  остаются  залесенными.  Территори¬
альная  разобщенность  массивов  пашни  снижает
опасность  почвенно-эрозионного  загрязнения  ок¬
ружающей  среды,  а  расположение  естественных
кормовых  угодий,  на  которых  антропогенная  ЭП
не  проявляется,  способствует  задержанию  скло¬
новых  наносов  на  водосборе.
 Подзона  преимущественно  земледельческой
эрозии  отличается  значительной  территориальной
концентрацией  пашни  и  ее  высокой  долей  в  сель¬
скохозяйственных  угодьях  (свыше  75%  по  [18]).
Соотношение  талого  и  ливневого  смывов  сдвига¬
ется  в  сторону  последнего  (на  Дальнем  Востоке
полное  преобладание).  Пастбищная  эрозия  прак¬
тически  отсутствует.
 Ареалы  подзоны  земледельческой  и  очагово-
пасгбищной  эрозии  -  это  районы  сплошной  рас¬
пашки  (60-70%  общей  площади).  Характерно  по¬
вышение  роли  ливневого  смыва  с  севера  на  юг  и
в  востока  на  запад.  Пастбища,  занимающие  в  ос¬
новном  крутые  склоны  суходолов  и  речных  до¬
лин,  подвержены  поверхностному  смыву,  интен¬
сивность  которого  возрастает  с  ростом  дефицита
увлажнения.  На  этих  территориях  ЭП  оказывает
максимально  возможное  негативное  влияние  на
качество  водных  ресурсов.  Эрозия  почв  сопро¬
вождается  развитием  оврагов  и  заилением  малых
рек  в  связи  с  отсутствием  “буферных”  угодий,  по¬
глощающих  сток  и  задерживающих  наносы.
 На  юго-востоке  европейской  части  РФ,  в  юж¬
ном  Приуралье,  на  юге  Западной  Сибири,  в  засу¬
шливых  межгорных  котловинах  юга  Сибири  зем¬
 леделие  освоило  значительные  площади,  до  недав¬
него  времени  используемые  как  отгонные
пастбища.  Сейчас  этот  процесс  стабилизировался,
и  в  зависимости  от  соотношений  угодий  можно  го¬
ворить  о  преобладании  земледельческо-пастбищ¬
ной  или  пастбищно-земледельческой  ЭП  на  этих
территориях.  В  отношении  ЭП  они  отличаются
друг  от  друга  как  по  общему  уровню  интенсивно¬
сти,  так  и  по  специфике  расположения  угодий  в
рельефе.
 Наконец,  область  пастбищной  эрозии  с  оазис¬
ным  земледелием  на  территории  РФ  полностью
входит  в  зону  эфемерного  ливневого  стока  на
Прикаспийской  низменности  с  очень  плоским  вы¬
ровненным  рельефом.  Интенсивность  ЭП  здесь
минимальна  и  противоэрозионных  мероприятий
не  требуется.
 Горные  системы  юга  европейской  части  РФ  от¬
носятся  к  хозяйственно  освоенным  территориям.
Высотная  поясность  ландшафта  обусловливает
вертикальную  смену  типов  использования  земель  -
от  земледельческого  в  предгорьях  к  земледельчес-
ко-скотоводческому  в  низкогорьях  и  среднегорьях
и  до  отгонно-скотоводческого  в  горностепном  и
субальпийском  поясах.  Амплитуда  изменения
природных  факторов  эрозии  здесь  также  макси¬
мальна  и  подчиняется  “вертикальной”  зональнос¬
ти.  Соответственно  меняются  соотношение  паст¬
бищной  и  земледельческой  эрозии,  их  интенсив¬
ность  и  специфика.  По  всем  признакам  горные
системы  должны  быть  отнесены  к  самому  высо¬
кому  рангу  единиц  почвенно-эрозионного  райо¬
нирования.  На  схеме  (рис.  3)  они  характеризуют¬
ся  по  признакам,  свойственным  земледельческо¬
му  поясу.
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 Территориальное  распределение  современной
эрозии  почв  в  сельскохозяйственной  зоне  РФ  чрез¬
вычайно  сложно  и  определяется  географией  ее  ос¬
новных  факторов,  среди  которых  ведущие  -  поч¬
венно-климатическая  зональность,  тип  сельскохо¬
зяйственного  использования  и  рельеф  пахотных
земель.  Общий  уровень  интенсивности  ЭП  доста¬
точно  высок,  чтобы  рассматривать  борьбу  с  ней
как  приоритетную  государственную  задачу.  Рас¬
четы  показывают,  что  в  ближайшие  100  лет  толь¬
ко  в  центральных  регионах  европейской  части
следует  ожидать  прирост  площади  смытых  почв
на  5-6%  при  увеличении  площадей  среднесмытых
в  1.5-2  раза  [8].
 Еще  большую  опасность  создает  ЭП  как  ис¬
точник  загрязнения  окружающей  среды.  Объем
среднемноголетнего  ежегодного  смыва  почв  с  па¬
хотных  склонов  составляет  560  млн.  т.  Это  в  5-7  раз
меньше,  чем  в  США  [21],  но  темпы  почвообразо¬
вания,  т.е.  уровень  допустимого  смыва,  на  севере
Евразии  существенно  ниже.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

СОВРЕМЕННАЯ  ЭРОЗИЯ  ПОЧВ  НА  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  ЗЕМЛЯХ  РОССИИ
 599
 Предложенная  схема  почвенно-эрозионного
районирования  России  демонстрирует  квазизональ-
носгь  расположения  и  чередования  наиболее  круп¬
ных  территориальных  структурных  единиц  -  поч¬
венно-эрозионных  зон,  обусловленное  тесной  свя¬
зью  соотношения  ливневого  смыва  и  смыва  при
снеготаянии  с  климатическими  факторами.  Од¬
нако  использование  количественных  моделей
эрозии  позволило  уточнить  границы  ареалов  и
выявить,  что  уже  на  этой  стадии  районирования  в
расположении  и  порядке  чередования  зон  сказы¬
вается  “азонирующая  роль”  почвенно-геоморфо-
логических  факторов,  особенно  на  юге  Сибири  и
в  Забайкалье.  Тесная  связь  этой  группы  факто¬
ров  с  особенностями  хозяйственного  освоения  и
типами  использования  земель  еще  более  ослож¬
няет  картину  на  следующей  ступени  районирова¬
ния,  единицы  которой  условно  названы  нами  под¬
зонами.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Бастраков  Г.В.  Оценка  и  прогноз  противоэрози-
онной  устойчивости  склоновых  земель.  Брянск,
 1983. 	45  с.
 2. 	Белоцерковский  М.Ю.,  Добровольская  Н.Г,  Ки-
рюхина  З.П.  и  др.  Эрозионные  процессы  на  евро¬
пейской  части  СССР,  их  количественная  оценка  и
районирование  //  Вестн.  Моск.  ун-та.  Сер.  5.  Гео¬
графия.  1990.  №  2.  С.  37-46.
 3. 	Бобровицкая  Н.Н.  Исследование  и  расчет  смыва
почвы  со  склонов  //  Сб.  работ  по  гидрологии.  1977.
№  12.  С.  93-99.
 4. 	Геннадиев  А.Н.,  Солнцева  Н.П.,  Герасимова  М.И.
О  принципах  группировки  и  номенклатуры  техно-
генноизмененных  почв  //  Почвоведение.  1992.  JM®  2.
С.  49-60.
 5. 	Герасименко  В.П.  Водная  эрозия  почв  в  различных
регионах  европейской  части  СССР  //  Почвоведе¬
ние.  1987.  №12.  С.  96-109.
 6. 	Жаркова  Ю.Г  Почвозащитные  свойства  агроцено¬
зов//Работа  водных  потоков.  М.:  Изд-во  Моск.  ун¬
та,  1987.  С.  39-50.
 7. 	Заславский  М.Н.,  Ларионов  Г  .А.,  Докудовская  О.Г.
и  др.  Карта  эрозионного  индекса  дождевых  осад¬
ков  европейской  территории  СССР  и  Кавказа  //
Эрозия  почв  и  русловые  процессы.  1987.  Вып.  8.
С.  17-30.
 8. 	Кирюхина  3.П.,  Ларионов  Г.А.,  Литвин  Л.Ф.  и  др.
Смытые  почвы:  современное  состояние  и  прогноз
изменений  //  Почвоведение.  1991.  №  5.  С.  100-108.
 9.  Кузнецов  М.С.  Противоэрозионная  стойкость
почв.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,  1981.  135  с.
 10. 	Ларионов  Г.А.  Методика  средне-  и  мелкомасштаб¬
ного  картографирования  эрозионноопасных  зе¬
мель  //  Актуальные  вопросы  эрозиоведения.  М.:
Колос,  1984.  С.  41-66.
 11. 	Лебедева  И.И.,  Тонконогов  В  Д.  Структура  поч¬
венного  покрова  и  антропопедогенез  //  Почвоведе¬
ние.  1994.  №  2.  С.  38—42.
 12. 	Литвин  Л.Ф.  Оценка  рельефа  при  средне-  и  мел¬
комасштабном  картографировании  эрозионно¬
опасных  земель  //  Актуальные  вопросы  эрозиове¬
дения.  М.:  Колос,  1984.  С.  66-87.
 13. 	Литвин  Л.Ф.,  Миргородская  Н.Н.  Картографо¬
статистический  метод  оценки  крутизны  склонов  //
Закономерности  проявления  эрозионных  и  русло¬
вых  процессов  в  различных  природных  зонах.  М.:
Изд-во  Моск.  ун-та,  1976.  С.  97-98.
 14. 	Литвин  Л.Ф.,  Спиридонов  А.И.  Геоморфологиче¬
ский  аспект  картографирования  эрозионноопас¬
ных  земель  европейской  части  СССР  //  Геоморфо¬
логия.  1988.  №  27.  С.  85-92.
 15. 	Острова  И.В.,  Силантьев  А.Н.,  Литвин  Л.Ф.  и  др.
Оценка  интенсивности  эрозионно-аккумулятив¬
ных  процессов  по  содержанию  в  почве  цезия-137  //
Вестн.  Моск.  ун-та.  Сер.  5.  География.  1990.  №  5.
С.  79-85.
 16. 	Пацукевин  З.В.,  Несмеянова  Г.Я.  Эрозионноопасные
земли  //  Почвенно-геологические  условия  Нечерно¬
земья.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,  1984.  С.  504-549.
 17. 	Районирование  территории  СССР  по  основным
факторам  эрозии.  М.:  Наука,  1965.  234  с.
 18. 	Ракитников  А.М.  Сельскохозяйственное  исполь¬
зование  земель  //  Почвенно-геологические  усло¬
вия  Нечерноземья.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,  1984.
С.  550-567.
 19. 	Соболев  С.С.  Развитие  эрозионных  процессов  на
территории  европейской  части  СССР  и  борьба  с
ними.  Т.  1.  М.;  Л.:  Изд-во  АН  СССР,  1948.  307  с.
 20. 	Тонконогов  В  Д.,  Шиьиов  Л  J1.  О  классификации
антропогеннопреобразованных  почв  //  Почвоведе¬
ние.  1990.  №  1.  С.  72-79.
 21. 	Thompson  М.,  Troth  P.  Soils  and  soil  fertility  //  N.Y.:
McYraw-Hill  Book  Company,  1978.
 22. 	Wischmeier  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  rainfall  erosion
losses  //  Agric.  Handbook.  Washington,  1978.  №  537.
65  p.
 Soil  Erosion  on  Agricultural  Lands  in  Russia
 L.  F.  Litvin
 The  estimation  of  modem  soil  erosion  on  agricultural  lands  in  Russia  is  given.  It  is  made  on  the  basis  of  small-
scale  maps  of  erosion  hazard  using  quantitative  models  of  soil  loss.  The  general  regularities  of  soil  loss  on
slopes  and  the  factors  controlling  this  process  are  revealed.  A  scheme  of  soil-erosion  regionalization  of  the  Rus¬
sian  territory  based  on  the  spatial  analysis  of  soil  erosion  as  a  natural-anthropogenic  phenomenon  managed  by
technological,  economical,  and  social  aspects  of  land  use  is  suggested.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  С600-605
 ЭРОЗИЯ
 почв
 УДК  631.4:631.61.2(73)
 ПРОГНОЗ  ВОДНОЙ  ЭРОЗИИ  -  ПРОЕКТ  МИНИСТЕРСТВА
СЕЛЬСКОГО  ХОЗЯЙСТВА  США  (WEPP)
 ©  1997  г.  Д.  К.  Фланаган,  Дж.  М.  Лафлен
 Министерство  сельского  хозяйства  США.  Научно-исследовательская  служба  сельского  хозяйства
Национальная  научно-исследовательская  лаборатория  эрозии  почв,  Индиана
 Поступила  в  редакцию  23.06.95  г.
 Модель  прогноза  водной  эрозии  (WEPP)  должна  заменить  универсальное  уравнение  потерь  почвы.
Модель  включает  расчет  состояния  почвы,  растительности  и  пожнивных  остатков  к  моменту  выпа¬
дения  дождя  с  шагом  в  одни  сутки.  Эта  информация  затем  используется  для  вычисления  инфильт¬
рации,  стока  и  смыва  за  каждый  дождь  и  многолетний  период.  Рассматривается  история  создания
модели,  ее  версии  и  компоненты,  возможности  использования.
 ВВЕДЕНИЕ
 Универсальное  уравнение  потерь  почвы  (USLE)
[30]  и  его  переработанный  вариант  (RUSLE)  [18]
были  очень  полезны  при  проектировании  почво¬
защитных  мер.  Однако  в  силу  эмпирического  ха¬
рактера  моделей  они  в  ряде  случаев,  например,
при  необходимости  определить  вынос  продуктов
эрозии  за  пределы  поля,  оказывались  непригодны¬
ми.  Meyer,  Wischmeier  (Мейер  и  Уишмейер)  [И]
предложили  физически  более  обоснованную  мо¬
дель  процесса  эрозии.  Дальнейшее  углубление
представлений  о  процессах  водной  эрозии  и
транспорта  наносов  нашло  отражение  в  опубли¬
кованной  в  1980  г.  модели  CREAMS,  предназна¬
ченной  для  определения  смыва,  стока  воды  и  хими¬
ческих  веществ  с  сельскохозяйственных  угодий.
С  1985  г.  начал  разрабатываться  проект  по  замене
модели  USLE  для  обеспечения  пользователей  в
США  улучшенной  технологией  прогноза  водной
эрозии,  получивший  название  WEPP  [5,  15].
 Одним  из  первых  результатов  этого  проекта
явилось  составление  перечня  требований,  предъ¬
являемых  пользователями  к  модели,  которые  оп¬
ределяли  состав  процессов,  подлежащих  модели¬
рованию.  Этот  важный  документ  послужил  осно¬
вой  для  разработки  технологии  прогноза  эрозии.
Перечень  требований  пользователей  четко  опре¬
делил  необходимость  разработки  трех  версий  мо¬
дели:  склоновой,  водосборной  и  ячеечной.  Скло¬
новая  версия,  заменяющая  модель  USLE,  пред¬
назначается  для  расчета  поверхностной  эрозии  и
аккумуляции  на  конкретных,  выбранных  пользо¬
вателем  профилях.  Водосборная  версия  предназ¬
начается  для  расчета  поверхностного  смыва,  раз¬
мывов  концентрированными  потоками  и  отложе¬
ния  наносов  в  лужах  и  зонах  застоя  воды  в
пределах  полевой  части  водосбора.  Третья  версия
WEPP  покрывает  весь  водосбор  ячейками  и  рас¬
считывает  поверхностный  смыв  и  отложения  на¬
носов  в  пластовых,  ручейковых  и  концентриро¬
 ванных  потоках  в  каждой  ячейке,  а  затем  просле¬
живает  сток  воды  и  наносов  от  ячейки  к  ячейке
вплоть  до  замыкающего  створа.
 Разработка  первого  варианта  склоновой  вер¬
сии  WEPP  была  завершена  в  августе  1989  г.  Он  со¬
держал  почти  все  основные  элементы  модели,  но
большинство  компьютерных  кодов  не  были  опре¬
делены,  проверены  и  опробованы.  Три  последую¬
щих  варианта  были  реализованы  в  1990-1991  гг.
В  них  были  внесены  недостающие  элементы,  ус¬
транены  ошибки  первого  варианта,  использова¬
ны  новые  уравнения  для  описания  развития  рас¬
тений  и  разложения  пожнивных  остатков.  Нако¬
нец,  в  период  с  1991  по  1993  г.  была  проделана
большая  работа  по  согласованию  стандартов  ко¬
дификации  параметров  модели.  Новый  вариант
модели  был  готов  к  1993  г.  Он  был  подвергнут
различным  проверкам  с  внесением  последующих
уточнений.
 Бассейновая  версия  модели  WEPP  основана,
по  сути,  на  склоновой  с  дополнительными  про¬
граммами,  позволяющими  производить  расчеты
одновременно  по  многим  склонам,  руслам  и  за¬
стойным  зонам.  Первый  вариант  бассейновой
версии  модели  был  разработан  в  1992  г.,  в  1993  г.
в  него  были  внесены  изменения,  содержащиеся  в
склоновой  версии  модели  1993  г.
 Разработка  ячеечной  версии  сильно  отставала
от  первых  двух.  Прототип  ячеечной  версии  ожи¬
дался  к  концу  1993  г.  Эта  версия,  вероятно,  наибо¬
лее  совместима  с  географической  информацион¬
ной  системой  (GIS).
 ОПИСАНИЕ  СКЛОНОВОЙ  ВЕРСИИ  WEPP
 Модель  WEPP  ежесуточно  рассчитывает  важ¬
ные  для  оценки  стока  и  смыва  параметры,  харак¬
теризующие  состояние  почвы,  растительности  и
пожнивных  остатков.  В  случае  выпадения  дождя
рассчитываются  инфильтрация  и  поверхностный
 600

ПРОГНОЗ  ВОДНОЙ  ЭРОЗИИ
 601
 сток.  Если  образуется  поверхностный  сток,  рас¬
считывается  количество  почвы,  смытой  и  отло¬
жившейся  на  склоне,  а  также  количество  смыто¬
го  материала,  вынесенного  к  его  основанию,  в
ложбины  или  к  границе  поля.  Для  каждого  дождя
смыв  или  намыв  почв  определяется  как  минимум
в  100  точках  профиля,  а  затем  эти  данные  исполь¬
зуются  для  расчета  суточных,  месячных,  годовых
или  среднегодовых  данных  за  весь  моделируемый
период.  WEPP  может  рассчитывать  смыв  по  от¬
дельным  элементам  склона,  которые  принима¬
ются  однородными  во  всех  отношениях.  Макси¬
мально  возможное  число  элементов  от  вершины
склона  до  границы  поля  или  ложбины  стока  -  10.
Это  позволяет  рассчитывать  смыв  на  склонах  со
сложным  чередованием  уклонов,  культур,  агро¬
техники  и  почв.
 ЭРОЗИОННЫЕ  КОМПОНЕНТЫ  WEPP
 WEPP  моделирует  ручейковую  и  межручейко-
вую  эрозию.  Поверхностный  сток  концентриру¬
ется  в  ручейках,  и  отрыв  почвенных  частиц  в
этом  случае  в  основном  производится  за  счет  сил
касательного  напряжения,  испытываемых  поч¬
венными  частицами  на  дне  потока.  Во  многих
случаях  ручейки  образуют  регулярную  сеть.  Про¬
странство  между  ручейками  называется  межру-
чейковым.  Слой  воды  здесь  мал,  и  основная  рабо¬
та  по  отрыву  частиц  производится  за  счет  ударов
дождевых  капель  по  поверхности  почвы.  Капли
способствуют  также  переносу  оторванных  ранее
почвенных  частиц  в  ручейковую  сеть.  Ручейки
являются  основными  каналами  транспорта  час¬
тиц  почвы,  сорванных  в  руслах  ручейков  и  в  меж-
ручейковом  пространстве.  Основное  уравнение
эрозионной  части  WEPP  -  уравнение  неразрыв¬
ности  для  установившегося  потока  наносов  [4,15]
 dG/djc  =  Dj  +  Dr, 	(1)
 где  G  -  удельный  расход  наносов  по  длине  склона,
кг/с/м;  х  -  расстояние  вниз  по  склону,  м;  D,  -  ин¬
тенсивность  поступления  наносов  в  ручейковую
сеть,  кг/с/м2;  Д.  -  интенсивность  отрыва  или  отло¬
жение  частиц  в  ручейках,  кг/с/м2.
 Для  расчета  смыва  за  каждый  дождь  использу¬
ется  интервал  времени,  равный  продолжительно¬
сти  стока,  определяемой  по  гидрологическому
блоку  модели.  Расчет  приращения  удельного  рас¬
хода  наносов  (dG/dx)  производится  как  минимум
для  100  точек  на  профиле  склона,  и  текущие  зна¬
чения  суммы  отрыва  частиц  и  отложения  наносов
за  все  дожди  используются  для  вычисления  ме¬
сячных,  годовых  и  среднемноголетних  расчетных
значений  смыва.
 Отрыв  частиц  в  межручейковом  пространстве
вычисляется  в  настоящее  время  по  достаточно
простой  зависимости
 А  =  K,I2eGeCeSf, 	(2)
 где  Kj  -  межручейковая  эродируемость,  кг  с/м4;
1е  -  эффективная  интенсивность  дождя  за  время
превышения  интенсивности  осадков  над  инфиль¬
трацией;  Ge,  Се,  и  Sf-  факторы  наземного  покро¬
ва,  проективного  покрытия  и  уклона  соответст¬
венно.  1е  рассчитывается  в  гидрологическом  бло¬
ке  модели  за  период  превышения  интенсивности
дождя  над  инфильтрацией;  Ge  -  функция  степени
покрытия  поверхности  почвы  наземными  частя¬
ми  растений  и  высоты  растительного  покрова;
Се  -  функция  степени  покрытия  поверхности  поч¬
вы  в  межручейковом  пространстве  растительны¬
ми  остатками,  щебнем  и  гравием.  Фактор  уклона
Sf  вычисляется  по  формуле
 Sf  =  1.05  -  0.85  exp  (-4  sin  В), 	(3)
 где  В  -  крутизна  склона  в  межручейковом  прост¬
ранстве  [8].  Эта  функция  удовлетворительно
описывает  данные  ряда  исследователей  [2,  12,  13,
16,  24].  Уравнение  (2)  описывает  процессы  отры¬
ва  частиц,  их  транспорт  и  переотложение  в  меж¬
ручейковом  пространстве.
 Русла  ручейков  являются  основными  каналами,
по  которым  наносы  движутся  вниз  по  склону.  Ру¬
чейки  способны  как  транспортировать  поступаю¬
щие  в  них  наносы,  так  и  срывать  новые  частицы.
Когда  потоки  в  ручейках  нагружаются  наносами,
их  способность  срывать  частицы  и  транспортиро¬
вать  наносы  снижается.  Если  поступление  наносов
в  ручейки  велико,  и  поток  перегружается  ими,  от¬
рыв  новых  частиц  не  происходит,  а  наносы  могут
отлагаться  на  дне  потока.  Одной  из  сильных  сто¬
рон  модели  WEPP  является  возможность  учета
отрыва  частиц  в  ручейках  и/или  их  отложения,
позволяющая  с  исчерпывающей  полнотой  оцени¬
вать  последствия  эрозии  в  местах  ее  проявления  и
за  пределами  областей  размыва.
 В  WEPP  используются  различные  уравнения
для  описания  отрыва  частиц  в  ручейках  и  их  отло¬
жения.  Отрыв  частиц  в  ручейках  происходит  в
том  случае,  если  касательные  напряжения,  испы¬
тываемые  частицами  почвы  на  дне  потоков,  пре¬
вышают  критические  пороговые  значения,  и  ко¬
личество  наносов  в  потоке  не  превышает  его
транспортирующей  способности
 Dr  =  Kr(x-x0)(\-G/Tc), 	(4)
 где  Dr  -  скорость  отрыва  частиц  со  дна  потока,
кг/с/м2;  Кг  -  ручейковая  эродируемость,  с/м;  х  -  ка¬
сательное  напряжение,  Па;  т0  -  критическое  каса¬
тельное  напряжение,  Па;  Тс  -  транспортирующая
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

602
 ФЛАНАГАН,  ЛАФЛЕН
 способность  потока,  кг/с/м.  Транспортирующая
способность  определяется  по  зависимости
 Тс  =  к,т'5, 	(5)
 где  к,  -  коэффициент  транспорта  наносов,
м°.5  с2  кг-о.5  Коэффициент  к,  получен  по  упро¬
щенному  уравнению  Ялина  (Yalin)  [32],  калибро¬
ванному  по  данным  о  количестве  наносов  в  ни¬
жней  части  склона  [3].
 Если  содержание  наносов  превышает  транс¬
портирующую  способность  потока,  то  в  модели
WEPP  используется  следующее  уравнение  для
вычисления  отложения  наносов:
 5r  =  BVeff(Tc-G)q-',
 где  Sr  -  интенсивность  отложения  наносов  в  ру¬
чейке,  кг/с/м2;  В  -  фактор  добавочной  турбулент¬
ности,  возбуждаемой  каплями  дождя  (принят  рав¬
ным  0.5);  Veff  -  эффективная  скорость  оседания  на¬
носов,  м/с;  q  -  удельный  (на  единицу  ширины
склона)  расход  воды,  м2/с.
 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ  БЛОК  WEPP
 Важной  составляющей  любой  физической  мо¬
дели  водной  эрозии  является  прогноз  слоя  и  интен¬
сивности  дождя,  инфильтрации  и  стока.  В  WEPP
для  прогноза  суточных  температур,  солнечной  ра¬
диации,  ветра  и  осадков  используется  климатиче¬
ский  генератор  CLIGEN  [17].  Он  основан  на  моде¬
ли,  использованной  в  программах  EPIC  [27]  и
SWRRB  [28].  В  климатическом  генераторе  ис¬
пользуются  климатические  данные  1000  метео¬
рологических  станций  США  для  получения  стати¬
стических  параметров,  необходимых  для  опреде¬
ления  суточных  климатических  характеристик.
Для  прогноза  выпадения  осадков  используются
цепи  Маркова.  Количество  осадков  определяется
на  основе  месячного  слоя  и  закона  нормального
распределения  со  значительной  асимметрией.
Продолжительность  дождя  находится  в  экспо¬
ненциальной  зависимости  от  средней  месячной
продолжительности  осадков.  Температура  возду¬
ха,  солнечная  радиация  и  точка  росы  рассчитыва¬
лись  как  функции  средних  месячных  значений,  а
также  вероятности  выпадения  осадков.  Суточная
солнечная  радиация  рассчитывалась  с  использо¬
ванием  нормальной  вариации.
 В  модели  CLIGEN  суточная  скорость  ветра  рас¬
считывается  по  среднемесячной  скорости  и  двухпа¬
раметрическому  гамма-распределению.  Направле¬
ние  ветра  определялось  методом  выборки  из  ку-
муляты  распределения  ветров  по  16  румбам,
построенной  по  данным  срочных  наблюдений  за
месяц.
 Полученные  таким  образом  суточные  клима¬
тические  данные  использовались  в  моделях  ин¬
 фильтрации  и  стока.  Инфильтрация  рассчитыва¬
ется  по  уравнению  Грина-Ампта  для  переменной
интенсивности  дождя  [9]  отдельно  до  и  после  об¬
разования  луж.  Важнейшим  параметром  для  оп¬
ределения  инфильтрации  является  гидравличес¬
кая  проводимость,  которая  зависит  от  изменения
плотности  почвы  в  результате  вспашки  и  ее  по¬
следующего  уплотнения.  Также  вводятся  поправ¬
ки  на  растрескивание  обнаженной  поверхности
почвы  и  изменение  микропор  в  необрабатывае¬
мых  почвах.  Вода,  впитавшаяся  в  почву,  распре¬
деляется  в  одном  или  нескольких  почвенных  го¬
ризонтах  и  рассматривается  как  приходная  статья
водного  баланса  почвы.  Эта  влага  может  быть
потеряна  в  результате  эвапотранспирации,  дре¬
нажа  или  просачивания  в  глубокие  горизонты.
 Расчет  интенсивности  стока  производится  лишь
в  тех  случаях,  коща  интенсивность  дождя  превыша¬
ет  скорость  инфильтрации,  а  слой  стока  больше
объема  поверхностного  задержания.  В  модели
WEPP  расчет  гидрографа  стока  проводят,  исходя
из  стекания  воды  сплошной  пеленой.  Однако  эк¬
вивалентный  коэффициент  шероховатости  опреде¬
ляете!  как  взвешенная  по  площади  шероховатость
ложа  ручейков  и  межручейкового  пространства.
Интенсивность  стока  находится  по  уравнению  ки¬
нематической  волны  [7],  причем  сток  воды  рассма¬
тривается  как  квазистационарный  процесс.  Эф¬
фективная  продолжительность  стока  определя¬
ется  путем  деления  величины  его  объема  на
значение  максимальной  интенсивности.  Была  так¬
же  разработана  процедура  расчета  образования
стока  и  его  движения  по  склону,  состоящему  из
различных  элементов  [20].  Наиболее  важными  пе¬
ременными,  рассчитываемыми  в  гидрологическом
блоке,  являются  эффективная  интенсивность  дож¬
дя,  продолжительность  периода,  в  течение  кото¬
рого  интенсивность  дождя  превышала  интенсив¬
ность  инфильтрации,  максимальная  интенсив¬
ность  и  эффективная  продолжительность  стока.
 ЗИМНИЙ  БЛОК  WEPP
 WEPP  будет  использоваться  для  моделирова¬
ния  эрозии  в  самых  разнообразных  районах  и  в
некоторых  из  них  вклад  процессов,  протекающих
зимой,  очень  важен.  Например,  на  тихоокеан¬
ском  северо-западе  США  большая  часть  эрозии
приходится  на  период  снеготаяния.  Зимний  блок
WEPP  моделирует  замерзание  и  оттаивание  почвы,
метелевый  перенос  снега  и  его  таяние.  В  модели
учитывается  влияние  мерзлой  почвы  на  коэффици¬
ент  фильтрации,  а  эродируемость  корректируется  в
зависимости  от  состояния  поверхностного  слоя
почвы  (мерзлая,  оттаявшая).  Промерзание  почвы
моделируется  на  основе  теории  теплового  потока.
На  теплопроводность,  которая  является  функци¬
ей  температуры  воздуха,  скорости  ветра,  плотно¬
сти  снега,  экспозиции  и  шероховатости  поверхно¬
сти  склона,  оказывают  влияние  снежный  покров,
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПРОГНОЗ  ВОДНОЙ  ЭРОЗИИ
 603
 растительные  остатки,  плотность  почвы.  Таяние
снега  определяется  запасом  воды  в  снежном  по¬
крове,  температурой  воздуха,  солнечной  радиа¬
цией,  скоростью  ветра  и  слоем  выпавших  дож¬
девых  осадков.  Талая  вода  приплюсовывается  к
дождевым  осадкам,  если  они  выпадают,  а  в  отсут¬
ствие  дождя  равномерно  распределяется  на  12-ча¬
совой  период.
 ПОЧВЕННЫЙ  БЛОК  WEPP
 Почвенный  блок  включает  коррекцию  важ¬
ных  для  гидрологических  и  эрозионных  процес¬
сов  параметров,  которые  зависят  преимущест¬
венно  от  вспашки  и  последующего  уплотнения
почвы,  а  также  под  влиянием  дождей,  увлажне¬
ния  и  высыхания.  К  их  числу  относятся  шерохова¬
тость,  высота  гребней,  коэффициент  фильтра¬
ции,  эродируемость  и  плотность  почвы.
 Непосредственно  после  вспашки  плотность
почвы,  шероховатость,  высота  гребней  опреде¬
ляются  в  основном  почвообрабатывающем  ору¬
дием.  Для  каждого  орудия  используются  соответ¬
ствующие  данные  для  корректировки  вышеназ¬
ванных  параметров.  Коэффициент  фильтрации
рассчитывается  всякий  раз,  когда  плотность  поч¬
вы  меняется  в  результате  обработки,  а  затем  пе¬
ресчитывается  по  мере  уплотнения  почвы.  Коэф¬
фициент  фильтрации  корректируется  также  при
изменении  количества  пожнивных  остатков,  рас¬
тительного  покрова,  при  образовании  слабопро¬
ницаемых  слоев  в  почве  или  ее  промерзании.
Принято,  что  почвы  на  пастбищах  имеют  равно¬
весную  плотность.
 Для  пахотных  земель  в  качестве  исходных
принимаются  эродируемость  и  критическая  вели¬
чина  касательного  напряжения,  определяемые
непосредственно  после  обработки  почвы.  Для  ка¬
сательного  напряжения  поправка  на  уплотнение
почвы  определяется  как  функция  числа  дней,
прошедших  с  момента  обработки  почвы,  осадков,
выпавших  после  последней  обработки,  и  величи¬
ны  эродируемости  уплотнившейся  почвы.  Меж-
ручейковая  эродируемость  зависит  также  от  со¬
держания  корней  в  верхнем  слое  и  степени  оттаи¬
вания  мерзлой  почвы.  Ручейковая  эродируемость
корректируется  с  учетом  содержания  пожнивных
остатков  в  верхних  слоях  почвы  и  степени  оттаи¬
вания  мерзлой  почвы.  Для  почв  на  пастбищах  за
исходную  принимается  эродируемость  почвы  в
естественном  сложении  без  растительных  остат¬
ков  на  поверхности.  Эродируемость  корректиру¬
ется  только  в  период  оттаивания  почвы.
 Сначала  для  расчета  эродируемости  применя¬
лись  зависимости,  используемые  для  этой  цели  в
USLE.  Затем  были  проведены  обширные  поле¬
вые  исследования  [2],  имевшие  целью  разработку
 новой  модели  расчета  эродируемости  почв  на  па¬
хотных  и  пастбищных  землях  по  ее  свойствам.
 РОСТ  ПОСЕВОВ  И  РАЗЛОЖЕНИЕ
ПОЖНИВНЫХ  ОСТАТКОВ
 Исключительно  важной  составной  частью
WEPP  является  оценка  роста  посевов  и  разложе¬
ния  пожнивных  остатков.  Наиболее  эффектив¬
ные  в  экономическом  отношении  почвозащит¬
ные  меры  включают  защиту  поверхности  почвы
от  эродирующего  воздействия  дождя  и  поверхно¬
стного  стока  растительностью  и  пожнивными  ос¬
татками.  Для  прогноза  развития  посевов  исполь¬
зуется  модель  EPIC,  в  которой  рост  растений  оп¬
ределяется  суммой  температур,  а  в  качестве
исходных  данных  используется  отношение  уро¬
жая  зерна  к  общей  биомассе.  Последняя  рассмат¬
ривается  как  функция  фотосинтетически-актив-
ной  солнечной  радиации,  критического  увлажне¬
ния  и  критических  температур.  Поэтому  WEPP
может  также  использоваться  для  оценки  влияния
удобрений,  пестицидов  и  других  агротехнических
приемов  на  урожай.
 Разложение  пожнивных  остатков  лимитирует¬
ся  температурой  и/или  влажностью.  В  модели
раздельно  оценивается  скорость  разложения  ос¬
татков  текущего  года,  предыдущего  и  всех  ос¬
тальных.  Это  позволяет  использовать  соответст¬
вующие  коэффициенты  разложения.  Такая  же
технология  прогноза  разложения  растительных
остатков  использована  в  моделях  RESMAN  [21]  и
RUSLE  [18].
 ИРРИГАЦИОННАЯ
СОСТАВЛЯЮЩАЯ  WEPP
 Во  многих  районах  необходимым  условием  по¬
лучения  урожая  является  орошение,  которое  ино¬
гда  может  вызвать  значительную  эрозию.  В  про¬
фильной  версии  WEPP  имеется  возможность
имитации  орошения  с  помощью  стационарных
дождевальных  установок  и  бороздкового  полива.
В  день  полива  WEPP  имитирует  подачу  воды,
сток  и  смыв,  а  также  оценивает  влияние  ороше¬
ния  на  сток  воды  и  наносов.
 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  WEPP
ДЛЯ  ОЦЕНКИ  РАЗЛИЧНЫХ  ТЕХНОЛОГИЙ
В  ЗЕМЛЕДЕЛИИ
 Основными  пользователями  модели  WEPP  бу¬
дут  многочисленные  (более  3000)  подразделения
Службы  охраны  почв  Департамента  сельского
хозяйства  США.  Склоновая  версия  WEPP  будет
использоваться  для  оценки  влияния  различных
севооборотов,  технологий  обработки  почвы  на
смыв  почвы  и  вынос  продуктов  эрозии  к  подно¬
жию  склонов.  Если  на  поле  имеются  ложбины,  в
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

604
 ФЛАНАГАН,  ЛАФЛЕН
 которых  концентрируется  сток,  то  будет  исполь¬
зована  водосборная  версия  WEPP,  позволяющая
прогнозировать  смыв  на  склонах  и  размывы  русел
временных  водотоков.  С  помощью  этой  модели
также  может  быть  оценено  влияние  на  эрозию
залуженных  водосборов,  террас  и  застойных  зон.
 В  качестве  примера  можно  привести  результа¬
ты  моделирования  эрозии  за  40-летний  период
для  трех  различных  способов  возделывания  куку¬
рузы  и  сои  в  двупольном  севообороте.  Длина  пря¬
мого  склона  принята  равной  100  м,  а  уклон  -  9%.
Обычная  система  обработки  почвы  включает  от¬
вальную  вспашку  после  уборки  кукурузы  и  дис¬
кование  перед  посевом  сои.  После  уборки  сои
почва  обрабатывается  чизелем  и  дискуется  перед
посевом  кукурузы.  Междурядья  кукурузы  куль¬
тивируются.  Во  втором  варианте  почва  обраба¬
тывается  чизелем  и  дискуется  перед  посевом.
В  третьем  варианте  сплошная  обработка  почвы
не  проводится.  При  среднегодовом  количестве
осадков,  равном  998  мм,  по  вариантам  обработки
сток  составил  соответственно  138,  132  и  26  мм,  а
смыв  -  49.2,  16.8  и  0.6  т/га.
 С  помощью  модели  также  можно  оценить  вли¬
яние  на  сток  и  смыв  дренажа,  орошения,  выпаса  и
сенокошения  на  полях  с  многолетними  травами,
предуборочной  дефолиации  посевов,  культур,
предназначенных  на  силос,  удаления,  сжигания
или  измельчения  пожнивных  остатков,  а  также
поперечной  обработки  почвы  и  полосного  разме¬
щения  культур.
 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  WEPP
ДЛЯ  ОЦЕНКИ  ВЛИЯНИЯ  НАГРУЗОК
ПАСТБИЩЕОБОРОТОВ  И  МЕЛИОРАЦИЙ
НА  СТОК  И  ЭРОЗИЮ
НА  ПАСТБИЩНЫХ  ЗЕМЛЯХ
 Служба  охраны  почв  и  Бюро  использования
земель  намерены  использовать  WEPP  для  оценки
современной  интенсивности  эрозии  на  пастбищ¬
ных  землях,  а  также  для  оценки  влияния  на  эрозию
различных  способов  выпаса  и  мелиорирования
пастбищ.  Основными  мелиоративными  приемами
и  видами  землепользования,  которые  можно  моде¬
лировать  с  помощью  WEPP,  являются  применение
гербицидов,  выжигание  пастбищ  и  пастьба  скота.
Гербициды  и  выжигание  используются  для  борь¬
бы  с  нежелательными  видами  растений.  В  рамках
WEPP  можно  имитировать  пастбищеоборот,  вы¬
пас  различных  видов  животных  и  их  плотность.
 Интенсивная  пастьба  уменьшает  густоту  тра¬
востоя,  увеличивает  сток  и  смыв.  В  то  же  время
умеренный  выпас  незначительно  или  совсем  не
влияет  на  эрозию  [1,  14,22,  25,  26,  31],  что  можно
смоделировать  с  помощью  WEPP.  Поэтому  мо¬
дель  WEPP  может  использоваться  Службой  охра¬
ны  почв  и  Бюро  использования  земель  для  уста¬
 новления  оптимальных  нагрузок  на  пастбища  в
западных  районах  США.
 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  WEPP
НА  ЛЕСНЫХ  ЗЕМЛЯХ
 Лесная  служба  Департамента  сельского  хозяй¬
ства  США  является  одним  из  разработчиков  мо¬
делей  WEPP.  Поскольку  лесные  угодья  коренным
образом  отличаются  от  пахотных  земель  и  паст¬
бищ,  лесная  служба  проводила  полевые  исследо¬
вания  и  непосредственно  участвовала  в  разработ¬
ке  отдельных  блоков  модели  и  специальной  базы
данных,  чтобы  иметь  вариант,  пригодный  для
оценки  смыва  на  лесных  землях.  Ожидается,  что
лесная  служба  будет  использовать  преимущест¬
венно  бассейновую  версию  WEPP.
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 В  рамках  программы  WEPP  разрабатываются
три  версии  компьютерной  модели,  которые  по¬
высят  точность  прогноза  поверхностной  эрозии  и
размывов  концентрированными  потоками  на
пашне,  пастбищах  и  лесных  землях.  Эти  модели
должны  заменить  универсальное  уравнение  эро¬
зии  (USLE)  и  обеспечить  возможность  расчета
отрыва  и  переотложения  частиц  в  пределах  всего
водосбора  и  выноса  наносов  за  его  пределы.
 Модели  WEPP  будут  использоваться  для  оцен¬
ки  альтернативных  вариантов  землепользования,
агротехники  в  отношении  их  влияния  на  эрозию  и
поступление  наносов  в  водоемы.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Blackburn  W.H.,  Knight  R.W.,  Wood  М.К.  Impact  of
grazing  on  watersheds:  A  state  of  knowledge.  Texas  Ag-
ric.  Exp.  Station.  MP1496.  College  Station,  Texas,  1982.
 2. 	Elliot  W.J.,  Leibenow  A.M.,  Laflen  J.M.,  Kohl  K.D.
A  compendium  of  soil  erodibility  data  from  WEPP  crop¬
land  soil  field  erodibility  experiments  1987  and  1988^
NSERL  Report  №  3.  Nat.  Soil  Erosion  Res.  Lab.  USDA^
ARS,  W.  Lafayette,  1989.
 3. 	Finkner  S.C.,  Nearing  M.A.,  Foster  G.R.,  Gilley  J.E.
A  simplified  equation  for  modelling  sediment  transport
capacity  //Trans.  Amer.  Soc.  Agric.  Eng.  1984.  V.  32(5).
P.  1545-1550.
 4. 	Foster  G.R.,  Lane  LJ.  User  Reguirements:  USDA-Wa-
ter  erosion  prediction  project  (WEPP).  NSERL  Report
№  1.  Nat.  Soil  Erosion  Res.  Lab.,  USDA-ARS,  W.
Lafayette,  1987.
 5. 	Foster  G.R.,Lane  LJ.,  Nearing  M.A.  et  al.  Erosion  com¬
ponent  //  USDA-Water  erosion  prediction  project:  hills-
lope  profile  model  documentation.  NSERL  Report  №  2.
USDA-ARS  Nat.  Soil  Erosion  Res.  Lab.,  Pudue  Univer¬
sity.  W.  Lafayette,  1989.  Ch.  10.
 6. 	Jonson  C.W.,  Schumaker  G.A.,  Smith  J.P.  Effects  of
grazing  and  sagebrush  control  on  potential  erosion  //
J.  Range  Manage.  1980.  V.  33.  P.  451-454.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПРОГНОЗ  ВОДНОЙ  ЭРОЗИИ
 605
 7. 	Lane  L.J.,  Shirley  E.D.,  Singh  V.P.  Modeling  erosion  on
hillslopes  //  Modeling  Geomorphic  Systems  /  Ed.  Ander¬
son  M.G.  N.Y.:  John  Wiley  and  Sons,  1988.  Ch.  10.
 8. 	Liebenow  A.M.,  Elliot  W.J.,  Laflen  J  .М.,  Kohl  K.D.  In-
terrill  erodibility:  collection  and  analysis  of  data  from
cropland  soils  I  I  Trans.  Amer.  Soc.  Agric.  Eng.  1990.
V.  33(6).  P.  1882-1888.
 9. 	Mein  R.G.,  Larson  C.L.  Modeling  infiltration  during
a  steady  rain  //  Water  Resources  Res.  1973.  V.  9(2).
P.  384-394.
 10. 	Meyer  L.D.  How  rain  intensity  affects  interril  erosion  I  I
Trans.  Amer.  Soc.  Agric.  Eng.  1981.  V.  24.  P.  1472-1475.
 11. 	Meyer  L.D.,  WischmeierW.H.  Mathematical  simulation
of  the  process  of  soil  erosion  by  water  I  I  Trans.  Amer.
Soc.  Agric.  Eng.  1969.  V.  12.  P.  754-762.
 12. 	Meyer  L.D.,  Harmon  W.C.  Susceptibility  of  agricultural
soils  to  interrill  erosion  I  I  Soil  Sci.  Soc.  Amer.  J.  1984.
V.  48.  P.  1152-1157.
 13. 	Meyer  L.D.,  Harmon  W.C.  How  row-sideslope  lenght
and  steepness  affect  sideslope  erosion  I  I  Trans.  Amer.
Soc.  Agric.  Eng.  1989.  V.  32.  P.  639-644.
 14. 	McGinty  W.A.,  Smeins  F.E.,  Merril  L.B.  Influence  of
soil,  vegetation,  and  grazing  management  on  infiltration
rate  and  sediment  production  of  Edwards  Plateau  renge-
land  //  J.  Range  Manage.  1979.  V.  32.  P.  33-37.
 15. 	Nearing  M.A.,  Lane  L.J.  USDA-Water  erosion  predic¬
tion  project:  hillslope  prifile  model  documentation.
NSERL  Report  №  2.  Nat.  Soil  Erosion  Res.  Lab.,
USDA-ARS,  W.  Lafayette,  1989.
 16. 	Nearing  M.A.,  Foster  G.R.,  Lane  L.J.,  Finkner  S.C.
A  process-based  soil  erosion  model  for  USDA-Water
erosion  prediction  project  technology  //  Trans.  Amer.
Soc.  Agric.  Eng.  1989.  V.  32.  P.  1587-1593.
 17. 	Nicks  A.D.,  Lane  L.J.  Weather  Generator  //  USDA-Wa¬
ter  erosion  prediction  project:  hillslope  profile  model
documentation.  NSERL  Report  №  2.  USDA-ARS  Nat.
Soil  Erosion  Res.  Lab.,  Purdue  Univercity.  W.  Lafay¬
ette,  1989.  Ch.  2.
 18. 	Renard  K.G.,  Foster  G.R.,  Weesies  G.A.,  Porter  J.P.
RUSLE:  Revised  Universal  Soil  Loss  Equation  //  J.  Soil
and  Water  Cons.  1991.  V.  46(1).  P.  30-33.
 19. 	Simanton  J.R.,  Weltz  M.A.,  West  L.T.,  Wingate  G.D.
Rangeland  experiments  for  water  erosion  prediction
project.  Paper  №  87-2545.  Amer.  Soc.  Agric.  Eng.,  St.
Joseph,  1987.
 20. 	Stone  J.J.,  Lane  L.J.,  Shirley  E  D.  Infiltration  and  runoff
simulation  on  a  plane  I  I  Trans.  Amer.  Soc.  Agric.  Eng.
1992.  V.  35(1).  P.  161-170.
 21. 	Stott  D.E.,  Rogers  J.B.  RESMAN:  A  residue  manage¬
ment  decision  support  program.  Public  domain  software.
NSERL  Publication  #5,  266kb.  USDA  Agric.  Res.  Ser¬
vice  National  Soil  Erosion  Res.  Lab.,  W.  Lafayette,
1990.
 22. 	Thurow  T.L.,  Blackburn  W.H.,  Taylor  C.A.  Hydrologic
characteristics  of  vegetation  types  as  affected  by  live¬
stock  grazing  systems.  Edwards  Plateau,  Texas  //
J.  Range  Manage.  1986.  V.  39.  P.  505-509.
 23. 	U.S.  Departament  of  Agriculture.  GREAMS-A  field
scale  model  for  chemicals,  runoff,  and  erosion  from  ag¬
ricultural  management  systems  //  Conserv.  Res.  Report.
1980.  №26.
 24. 	Watson  D.A.,  Laflen  J.M.  Soil  strength,  slope,  and  rain¬
fall  intensity  effects  on  interrill  erosion  //  Trans.  Amer.
Soc.  Agric.  Engr.  1986.  V.  29.  P.  98-102.
 25. 	Weltz  M.A.,  Wood  M.K.  Short  duration  grazing  in  Cen¬
tral  New  Mexico:  Effects  on  infiltration  rates  //J.  Range
Manage.  1986.  V.  39.  P.  365-368.
 26. 	Weltz  M.A.,  Wood  M.K.  Shot  duration  grasing  in  Central
New  Mexico:  Effect  on  sediment  production  //  J.  Soil
Water  Cons.  1986.  V.  41.  P.  262-266.
 27. 	Williams  J.R.,  Jones  C.A.,  Dyke  P.T.  A  modeling  ap¬
proach  to  determining  the  relationship  between  erosion
and  soil  productivity  //  Trans.  Amer.  Soc.  Agric.  Eng.
 1984. 	V.  27(1).  P.  129-144.
 28. 	Williams  J.R.,  Nicks  A.D.f  Arnold  J.G.  Simulator  for  wa¬
ter  resources  in  rural  basins  I  IASCE  Hysraulics  J.  1985.
V.  111(6).  P.  970-986.
 29. 	Wischmeier  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  rainfall  -  ero¬
sion  losses  from  cropland  east  of  the  Rocky  Mountains-
Guide  for  selection  of  practices  for  soil  and  water  con¬
servation  //  Agric.  Handbook.  Washington,  1965.
№  282.
 30. 	Wischmeier  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  rainfall  erosion
losses  I  I  Agric.  Handbook.  №  537.  Washington,  1978.
65  p.
 31. 	Wood  M.K.,  DonartG.B.,  Weltz  MA.  Comparative  infil¬
tration  rates  and  sediment  production  on  fertilized  and
grazed  blue  grama  rangeland  I  I  J.  Range  Manage.  1986.
V.  39.  P.  371-374.
 32. 	Yalin  V.S.  1963.  An  expression  for  bed-load  transporta¬
tion  //J.  Hydraulic  Div.,  Amer.  Soc.  Civil.  Eng.  1963.
V.  89(HY3).  P.  221-250.
 The  USDA  Water  Erosion  Prediction  Project  (WEPP)
 D.  C.  Flanagan  and  J.  M.  Laflen
 The  Water  Erosion  Prediction  Project  (WEPP)  models  are  intended  to  replace  the  Universal  Soil  Loss  Equation
for  predicting  soil  erosion  in  the  United  States.  The  WEPP  programs  are  process-based  models  that  operate  on
a  daily  time  step  to  estimate  soil,  vegetation,  and  surface  residue  conditions  when  a  rainfall  event  occurs.  This
information  is  then  used  to  predict  the  infiltration,  runoff,  erosion,  and  sediment  loss  for  each  individual  event,
and  then  long-term  estimates  are  made  using  summations  of  the  single  event  predictions.  This  paper  describes
the  history  of  the  model  development  and  the  major  components  of  the  WEPP  models  and  provides  brief  ex¬
amples  of  how  they  may  be  applied  by  action  agencies.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с’606-615
 	 ЭРОЗИЯ
 почв
 УДК  631.61.2(73)
 РАЗРАБОТКА  И  ПРИМЕНЕНИЕ
СОВРЕМЕННЫХ  МЕТОДОВ  ПРОГНОЗА  ЭРОЗИИ  -  ОПЫТ
МИНИСТЕРСТВА  СЕЛЬСКОГО  ХОЗЯЙСТВА  США
 ©  1997  г.  JI.  Дж.  Лэйн(1),  К.  Г.  Ренард(2),  Г.  Р.  Фостер(3),  Дж.  М.  Лафлен(4)
 Министерство  сельского  хозяйства  США.  Научно-исследовательская  служба  сельского  хозяйства:
 ^Аризона
 ^Юго-восточный  ирригационный  исследовательский  центр,  Аризона
^Национальная  лаборатория  наносов,  Миннесота
<4)Национальная  научно-исследовательская  лаборатория  эрозии  почв,  Индиана
 Поступила  в  редакцию  23.06.95  г.
 Описан  50-летний  опыт  разработки  и  использования  различных  поколений  модели  эрозии  в  рамках
общенациональных  почвозащитных  и  водоохранных  программ.
 ВВЕДЕНИЕ
 В  сравнении  с  другими  сельскохозяйственны¬
ми  дисциплинами  учение  об  эрозии  почв  очень
молодо.  Почти  все  количественные  исследования
были  выполнены  в  течение  последних  50  лет.  Со¬
временные  методы  изучения  эрозии  включают
множество  технических  новшеств  и  научных  до¬
стижений  в  смежных  областях,  к  числу  которых
относятся  усовершенствованная  или  новая  изме¬
рительная  аппаратура,  электроника,  математика,
компьютеры  и  компьютерное  моделирование.
 Наши  возросшие  возможности  позволили  про¬
водить  тщательно  контролируемые  эксперимен¬
ты,  осуществлять  быстрый  сбор  данных  в  широком
диапазоне  почвенных,  климатических  и  хозяйствен¬
ных  условий,  что  в  конечном  итоге  послужило  сти¬
мулом  для  разработки  новых  и  более  совершенных
методов  анализа,  синтеза  и  обобщения  данных,
а  также  создания  расчетных  методов  оценки
эрозии.
 Возможность  предварительной  оценки  эрозии
при  различных  типах  землепользования  и  агро¬
техники  позволяет  выбрать  наиболее  приемле¬
мые  альтернативы  для  предупреждения  или
уменьшения  эрозии  почв.  Возможность  прогноза
важна  также  потому,  что  существует  множество
противоэрозионных  мер  и  способов  земледелия,
и  для  получения  достоверной  оценки  конкретной
меры  экспериментальным  путем  требуются  годы
или  десятилетия.  Расчетные  методы  оценки  эро¬
зии  могут  быть  использованы  для  обоснования
системы  противоэрозионных  мер.
 В  настоящей  статье  рассматриваются  разрабо¬
танные  и  используемые  в  США  методы  прогноза
эрозии.
 КРАТКАЯ  ИСТОРИЯ  ВОПРОСА
 В  течение  почти  50  лет  универсальное  уравне¬
ние  водной  эрозии  (USLE)  с  пользой  применялось
при  разработке  планов  защиты  почв  от  эрозии  и
водоемов  от  заиления.  Благодаря  своей  доступно¬
сти  и  простоте  оно  широко  использовалось  и  ока¬
залось  очень  полезным  в  деле  охраны  почв  и  ра¬
ционального  использования  земель.
 Основы  USLE  восходят  к  зависимости,  описыва¬
ющей  влияние  уклона  и  длины  склона  на  поверхно¬
стный  смыв  и  ручейковую  эрозию,  впоследствии
дополненной  факторами  климата,  растительности
и  агротехники  [33].  Анализ  и  обобщение  большого
объема  данных,  полученных  на  стоковых  площад¬
ках,  позволили  разработать  и  издать  в  1965  г.  Руко¬
водство  по  оценке  смыва  и  обоснованию  проти¬
воэрозионных  мер  на  пахотных  землях  [39],  кото¬
рое  было  несколько  переработано  в  1978  г.  [40].
USLE  имеет  много  как  сильных  сторон,  так  и  ог¬
раничений.  Один  из  недостатков  кроется  в  форме
уравнения  -  оно  имеет  статистический  характер  и
не  описывает  сущности  процесса.
 Эрозионные  процессы  были  описаны  еще  в
40-х  гг.  [6]  и  представлены  в  виде  уравнений  в
60-х  гг.  [28].  Последующие  достижения  в  гидро¬
логии  и  эрозиоведении  обеспечили  возможность
разработки  усовершенствованной  технологии
оценки  эрозии,  основанной  на  теории  фильтра¬
ции,  гидравлике  склоновых  потоков  и  механизме
поверхностной  и  ручейковой  эрозии.  Одна  из  та¬
ких  технологий  представлена  в  модели  химичес¬
кого  стока  и  смыва  с  сельскохозяйственных  уго¬
дий  CREAMS  [18],  которая  содержит  сложные
компоненты,  основанные  частично  на  USLE,  а
также  на  гидравлике  склоновых  потоков,  процес¬
сах  отрыва  частиц  почвы,  их  транспорта  и  отложе¬
ния.  Эта  модель  позволяет  рассчитывать  также
 606

РАЗРАБОТКА  И  ПРИМЕНЕНИЕ  СОВРЕМЕННЫХ  МЕТОДОВ  ПРОГНОЗА  ЭРОЗИИ
 607
 размыв,  производимый  концентрированными  по¬
токами,  вклад  в  эрозию  крупных  промоин  в  лож¬
бинах,  отложение  наносов  в  нижнем  течении  вре¬
менных  водотоков  и  зонах  застоя  воды.
 В  1985  г.  Министерство  сельского  хозяйства
США  в  сотрудничестве  с  отделом  землепользова¬
ния  и  несколькими  университетами  начали  работу
над  национальным  проектом  по  оценке  водной  эро¬
зии  (WEPP)  с  целью  разработки  нового  поколения
методов  оценки  водной  эрозии  [9].  Поскольку  прак¬
тических  результатов  от  WEPP  не  приходилось
ожидать  ранее  1995  г.,  одновременно  были  начаты
работы  по  усовершенствованию  USLE  [31].
 Перечисленные  выше  технологии  оценки  эро¬
зии  разработаны  для  Министерства  сельского  хо¬
зяйства,  обязанного  заниматься  почвоохранной
деятельностью  в  соответствии  с  такими  законо¬
дательными  актами,  как  законы  об  охране  зе¬
мельных  и  водных  ресурсов  от  1977  г.,  учете  на¬
циональных  ресурсов  и  пастбищных  земель  от
1974  г.,  продовольственном  обеспечении  от  1985  г.
и  воспроизводстве  возобновляемых  ресурсов  от
1978  г.  Этими  законодательными  актами  руко¬
водствуются  в  своей  работе  восемь  агентств  Ми¬
нистерства  сельского  хозяйства.  Следовательно,
должны  быть  приняты  меры,  дающие  уверен¬
ность  в  том,  что  технология  оценки  смыва  будет
доступной  растущему  числу  пользователей  и  бу¬
дет  верно  использована  и  истолкована  ими.
 Концепция  допустимого  смыва  -  другой  важ¬
ный  аспект  проектирования  противоэрозионных
мер,  который  может  быть  пересмотрен  такой  со¬
временной  технологией  оценки  смыва,  как  Про¬
ект  прогноза  водной  эрозии  (WEPP).  Это  в  свою
очередь  может  привести  к  изменению  представ¬
лений  об  эродируемости  почв  и  сильноэродируе-
мых  землях,  что  является  основой  многих  про¬
грамм  различных  служб  Министерства  сельского
хозяйства  США.  Следовательно,  разработки  на¬
учных  основ  технологии  прогноза  эрозии,  ее  ин¬
формационного  обеспечения  и  практического  ис¬
пользования  имеют  большое  практическое  зна¬
чение.
 УНИВЕРСАЛЬНОЕ  УРАВНЕНИЕ
ЭРОЗИИ  ПОЧВ  (USLE)
 Статистически  выведенное  универсальное  урав¬
нение  эрозии  [40]  используется  для  расчета  межру-
чейковой  и  ручейковой  эрозии  как  функции  факто¬
ров,  представляющих  климат,  почву,  топографию  и
использование  земель.  Оно  достаточно  хорошо  из¬
вестно  в  странах  СНГ  и  в  Прибалтике,  поэтому
ниже  приводится  изложение  некоторых  момен¬
тов,  касающихся  в  основном  его  использования  .
 * 	Сокращение  текста  проведено  Г.  А.  Ларионовым.
 USLE  первоначально  предназначалось  толь¬
ко  для  прямых  склонов.  Позже  Фостер  и  Уиш-
мейер  (Foster,  Wischmeier)  [11]  разработали  метод,
основанный  на  уравнении  неразрывности,  позво¬
ляющий  применять  USLE  к  склонам  с  перемен¬
ным  профилем,  с  различными  почвами  и  культу¬
рами.  Однако  и  этот  метод  не  позволяет  исполь¬
зовать  USLE  в  таких  условиях  рельефа,  как
подножье  вогнутого  склона,  где  начинается  отло¬
жение  наносов.  Таким  образом,  USLE  нельзя  ис¬
пользовать  для  расчета  стока  наносов  без  учета  ко¬
эффициентов  доставки  или  без  замены  фактора
эрозионного  потенциала  дождя  и  стока  R  эродиру¬
ющей  способностью  склонового  стока  [35].
 Частные  агроэрозионные  индексы  для  пахот¬
ных  земель  были  выведены  на  основании  боль¬
шого  количества  экспериментально  полученных
данных.  Однако  такой  базы  данных  не  существо¬
вало  для  необрабатываемых  земель,  например,
для  пастбищ.  В  связи  с  отсутствием  данных  для
расчета  эрозионных  коэффициентов  необраба¬
тываемых  земель  был  использован  метод  косвен¬
ных  факторов.  Метод  основан  на  учете  влияния
на  смыв  проективного  и  наземного  покрытия  и
биомассы  в  почве.  Дисмейер  и  Фостер  (Dissmeyer,
Foster)  [3]  распространили  этот  подход  на  нару¬
шенные  лесные  земли.
 Значения  фактора  противоэрозионных  мер  Р
были  получены  путем  сравнения  стока  наносов  с
малых  водосборов  с  названными  противоэрози-
онными  мерами  со  стоком  наносов  с  водосборов
или  стандартных  стоковых  площадок  без  проти¬
воэрозионных  мер,  на  которых  обработка  прово¬
дилась  вдоль  склона.  На  некоторых  водосборах
размыв  во  временных  руслах,  отсутствующий  на
площадках,  давал  больше  наносов,  чем  поверхно¬
стный  и  ручейковый  смыв  [14].
 Поскольку  USLE  первоначально  разрабатыва¬
лось  для  проектирования  почвоохранных  мер  на
пашне,  его  использование  для  других  объектов,
включая  пастбища,  нарушенные  земли,  строи¬
тельные  площадки,  участки  рекультивируемых
открытых  разработок  не  всегда  правомерно  [38].
 Обычно  смыв  рассчитывается  для  нескольких
наборов  мер.  Набор  мер,  обеспечивающий  сни¬
жение  смыва  до  допустимого  для  данной  почвы  и
региона  уровня,  считается  приемлемым.  Допус¬
тимый  уровень  смыва  устанавливается,  исходя  из
таких  почвенных  параметров,  как  гранулометри¬
ческий  состав,  водоудерживающая  способность
почвы  и  ее  мощность,  скорость  почвообразова¬
ния.  При  этом  также  учитываются  потери  пита¬
тельных  веществ  с  продуктами  эрозии,  ущерб  от
продуктов  эрозии  за  пределами  землевладения,
тенденция  к  развитию  оврагов  [34].  Величина  до¬
пустимого  смыва  выбирается  таким  образом,  что¬
бы  плодородие  и  цена  земли  длительное  время  ос¬
тавались  постоянными,  обеспечивая  при  этом
приемлемые  условия  земледелия.  Ежегодные  до¬
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

608
 ЛЭЙН  и  др.
 пустимые  потери  почвы  для  обрабатываемых  зе¬
мель  обычно  составляют  7-11  т/га.  В  отличие  от
самого  USLE,  в  основе  которого  в  качестве  науч¬
ной  базы  лежит  большой  объем  информации,  ве¬
личина  допустимого  смыва  основана  преимуще¬
ственно  на  экспертных  оценках.
 Одним  из  важнейших  применений  USLE  в
70-х  гг.  явилась  оценка  эрозии.  В  течение  послед¬
них  20  лет  несколько  раз  проводился  общенацио¬
нальный  учет  интенсивности  эрозии  и  других  пара¬
метров  с  целью  выявления  их  влияния  на  качество
пахотных  земель  [29].  В  одном  из  обследований
смыв  был  оценен  более  чем  в  1  млн.  точек  опробо¬
вания.  Результаты  этих  обследований  использова¬
лись  Конгрессом  и  другими  государственными
организациями  для  выработки  политики  в  облас¬
ти  охраны  почв.  Обычно  это  сводится  к  выявле¬
нию  земель,  подверженных  сильной  эрозии,  и  вы¬
делению  ресурсов  именно  для  этих  земель.
 Федеральные  законы  от  1985,  а  затем  от  1990  гг.
обусловливают  участие  фермеров  в  различных
сельскохозяйственных  программах  лишь  при  ус¬
ловии  снижения  эрозии  до  определенного  уровня.
USLE  использовалось  для  помощи  фермерам  в
выборе  приемлемых  почвозащитных  мер,  а  госу¬
дарственными  службами  -  для  определения  вы¬
полнения  фермерами  соответствующих  законо¬
дательных  актов.  Некоторые  штаты  имеют  соб¬
ственные  законы  об  охране  почв  и  вод,  в  которых
также  использовалось  USLE  для  реализации  за¬
конодательных  актов.
 МОДЕЛЬ  СТОКА  ВОДЫ,
 ХИМИЧЕСКИХ  ВЕЩЕСТВ  И  СМЫВА
С  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  ЗЕМЕЛЬ
(CREAMS)
 Описание  и  научные  основы.  В  70-е  гг.  главной
заботой  общества  стало  неблагоприятное  воздей¬
ствие  сельского  хозяйства  на  качество  воды.
CREAMS  [18]  была  разработана  как  инструмент
для  оценки  влияния  сельскохозяйственного  произ¬
водства  на  содержание  загрязняющих  веществ  в
поверхностном  стоке  и  в  почвенной  влаге  ниже
корнеобитаемой  зоны.  Поскольку  наносы  являют¬
ся  основным  загрязнителем  и  одновременно  пере¬
носчиком  химических  составляющих  загрязните¬
лей,  CREAMS  включала  и  эрозионную  часть  [13].
Модель  применима  для  полевых  водосборов  пло¬
щадью  менее  40  га,  но  ее  использование  допусти¬
мо  и  на  более  крупных  объектах  (до  400  га),  когда
водосбор  считается  однородным  по  почвенному
покрову,  рельефу  и  сельскохозяйственному  ис¬
пользованию.
 Поскольку  модель  предназначена  для  оценки
качества  воды,  то  вынос  наносов,  а  с  ними  и  дру¬
гих  компонентов  стока  за  пределы  водосбора  яв¬
ляется  главной  эрозионнообусловленной  состав¬
ляющей,  рассчитываемой  CREAMS.  Количество
наносов  поля  ограничивается  или  транспортиру¬
 ющей  способностью  потоков,  или  отрывом  поч¬
венных  частиц.  В  связи  с  этим  в  отличие  от  USLE
и  модифицированного  RUSLE  [35]  в  CREAMS  был
использован  подход,  основанный  на  описании
процесса.  Эрозионно-седиментационный  блок
CREAMS,  совмещенный  с  моделью  непрерывно¬
го  расчета  движения  элементов  питания  и  пести¬
цидов,  использовался  для  определения  смыва  за
отдельные  дожди.  С  целью  уменьшения  времени
компьютерного  счета  для  вычисления  средней
концентрации  наносов  использовались  эрозион¬
ный  индекс  дождя  и  максимальный  расход  стока  за
дождь.  Этот  подход  считался  обоснованным,  так
как  CREAMS  предполагалось  использовать  глав¬
ным  образом  для  определения  относительных
различий  между  разными  способами  возделыва¬
ния  культур  и  противоэрозионными  мерами.
 В  большинстве  случаев  сток  концентрируется
в  нескольких  основных  ложбинах,  прежде  чем
выйти  за  пределы  поля  [8]:  Продольный  профиль
этих  ложбин  часто  вогнутый,  так  что  крупные
промоины  (эфемерные  овраги)  могут  развиваться
в  верхних  частях  ложбин,  и  в  то  же  время  в  нижних
частях  может  происходить  отложение  наносов.
Эрозия  в  промоинах,  не  учитываемая  USLE,  по  ве¬
личине  может  быть  сопоставима  с  поверхностной
и  ручейковой  эрозией.
 Кроме  того,  значительная  часть  пашни  распо¬
ложена  на  вогнутых  склонах,  в  нижних  частях  ко¬
торых  происходит  отложение  (в  первую  очередь
крупных  фракций)  смытого  материала,  что  способ¬
ствует  “обогащению”  стока  тонкими  частицами.
Горизонтальные  террасы  и  террасы  с  продольным
уклоном  также  могут  уменьшать  сток  наносов,  уве¬
личивая  в  то  же  время  долю  мелких  фракций  в  на¬
носах.  Все  эти  моменты  не  учитываются  в  USLE  и
поэтому  оно  не  может  быть  использовано  ни  для
расчета  аккумуляции  продуктов  эрозии,  ни  для
оценки  обогащения  наносов  тонкими  фракциями  в
результате  отложения  крупных  фракций.
 В  CREAMS  были  использованы  элементы  ги¬
дрологии  для  учета  различий  в  рельефе  и  земле¬
делии.  CREAMS  включает  три  гидрологических
элемента  -  поверхностный  сток,  русловой  сток  и
накопление  воды  в  естественных  и  искусствен¬
ных  формах  микрорельефа.  Все  эти  элементы
рассматриваются  в  масштабе  поля.
 Для  описания  перемещения  наносов  склоно¬
выми  пластовыми  и  русловыми  потоками  исполь¬
зовано  уравнение  неразрывности  потока  при  ус¬
тановившемся  движении  [14]
 dG/dx  =  Df  +  Ds, 	(1)
 где  G  -  расход  наносов,  г/м/с;  х  -  расстояние;  Df-  от¬
ложение  и  отрыв  частиц  потоком,  г/м2/с;  Ds  -  боко¬
вой  привнос  наносов,  г/м2/с.  Уравнение  (1)  предназ¬
начено  для  расчета  отрыва  частиц,  их  транспорта
и  отложения  и,  следовательно,  стока  наносов.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

РАЗРАБОТКА  И  ПРИМЕНЕНИЕ  СОВРЕМЕННЫХ  МЕТОДОВ  ПРОГНОЗА  ЭРОЗИИ
 609
 Эрозионный  блок  CREAMS  явился  важным  до¬
стижением  в  описании  эрозии  как  явления,  состо¬
ящего  из  различных  процессов.
 Склоновые  потоки.  Гидравлические  элемен¬
ты  в  CREAMS,  представленные  склоновыми  по¬
токами,  включают  зоны  поверхностного  смыва  и
ручейковой  эрозии.  Гидравлические  параметры
склонового  потока  представлены  в  виде  функции
уклона  и  расстояния  от  верхней  точки  репрезен¬
тативного  профиля.  Форма  этого  профиля  может
быть  прямой,  выпуклой,  вогнутой  и  сложной,  со¬
стоящей  из  комбинации  выпукло-вогнутых  или  во¬
гнуто-выпуклых  отрезков.  Профиль  может  быть
коротким,  как  откос  борозды  на  посевах  хлопчат¬
ника  (до  0.5  м),  или  длинным,  обычно  30-180  м,  на¬
чинающимся  у  водораздела  и  заканчивающимся  в
ложбинах,  концентрирующих  сток.
 Модифицированное  USLE  [12]  используется  в
CREAMS  для  расчета  межручейковой  эрозии,  вы¬
зываемой  преимущественно  ударами  дождевых
капель,  в  отличие  от  ручейковой  эрозии,  вызыва¬
емой  в  основном  потоком  воды.  Значения  факто¬
ров  эрозии  выбираются  из  стандартных  таблиц
USLE.
 При  уменьшении  уклона  содержание  наносов
может  превысить  транспортирующую  способность
потока,  даже  если  он  сконцентрирован  в  ручейки.
В  этом  случае  происходит  отложение  наносов,  ко¬
торое  может  быть  рассчитано  по  зависимости  [4]
 Dp  =  0.5  Vf(Tc  -  G)q~', 	(2)
 где  Dp  -  скорость  отложения  наносов,  г/м2/с;
Тс  -  транспортирующая  способность  мелковод¬
ного  потока,  г/м2/с;  Vj-  гидравлическая  крупность
частиц  (по  классам  гранулометрического  соста¬
ва),  м/с;  q  -  удельный  (на  метр  ширины  склона)
расход  воды,  м2/с.  Коэффициент  0.5  учитывает
влияние  ударов  дождевых  капель  на  взвешивание
наносов  в  мелководных  потоках  [30].  Этот  коэф¬
фициент  принимается  равным  единице  для  скло¬
новых  русловых  потоков,  так  как  считается,  что
удары  дождевых  капель  в  этом  случае  оказывают
незначительное  влияние  на  взвешивание  наносов.
С  помощью  уравнения  (2),  решаемого  для  всех
фракций  гранулометрического  состава,  рассчи¬
тывается  обогащение  наносов  мелкими  фракция¬
ми,  если  в  пределах  полевой  части  водосбора  име¬
ет  место  отложение  продуктов  эрозии.
 Уравнение  Ялина  (Yalin)  [41]  используется  для
расчета  транспортирующей  способности.  Это  урав¬
нение  было  выбрано  потому,  что  предшествующие
исследования  и  оценки,  выполненные  в  процессе
разработки  CREAMS,  показали,  что  оно  является
лучшим  из  известных  уравнений  такого  рода  [1,10].
Уравнение  Ялина  было  модифицировано  для  уче¬
та  до  10  фракций  наносов,  а  также  для  изменения
транспортирующей  способности  по  фракциям,
 когда  транспортирующая  способность  по  одной
фракции  наносов  становилась  больше,  чем  содер¬
жание  этой  фракции  в  потоке,  или  содержание
наносов  какой-либо  фракции  превышало  транс¬
портирующую  способность  потока  той  же  фрак¬
ции  [7].
 Важным  достижением  CREAMS  является  учет
способности  наносов  агрегироваться.  Продукты
эрозии  на  большей  части  пахотных  земель  пред¬
ставляют  собой  смесь  первичных  частиц  и  агрега¬
тов  [16].  Агрегаты  часто  намного  крупнее,  чем
слагающие  их  частицы.  Поэтому  агрегаты  более
склонны  к  отложению,  даже  если  они  содержат
много  глинистых  частиц,  хотя  последние  в  дис¬
персном  состоянии  осаждаются  медленно.  По¬
скольку  адсорбционный  потенциал  наносов  гли¬
нистого  состава  намного  выше,  чем  пыли  и  песка,
состав  стокообразующих  наносов  и  его  утяжеле¬
ние  в  результате  отложения  крупных  фракций
очень  важен  для  расчета  количества  загрязните¬
лей,  переносимых  с  наносами.
 Русловая  составляющая.  Расчет  наносов  в
склоновых  русловых  потоках,  за  исключением
двух  моментов,  производится  таким  же  образом,
как  и  в  склоновых  пластовых  потоках.  В  этом
случае  учитывается  боковой  привнос  наносов
пластовыми  или  русловыми  потоками.  Другое  от¬
личие  заключается  в  том,  что  отрыв  частиц  пото¬
ком  (Df)  рассчитывается  по  зависимости
 Df  =  Kr(xs-xc),
 где  Кг  -  эродируемость  почвы  водным  потоком,
с/м:  tj  -  касательное  напряжение  на  дне  потока,
Па;  хс  -  критическое  касательное  напряжение
почвы  (напряжение  отрыва),  Па.
 Значения  параметров  были  определены  экс¬
периментально  по  ручейковым  размывам  и/или
взяты  из  литературных  источников  [15].  Экспе¬
рименты  показали,  что  отрыв  частиц  потоком
сильно  зависит  от  времени,  прошедшего  с  момен¬
та  обработки  почвы.  Некоторые  почвы  немед¬
ленно  после  обработки  очень  легко  эродируются
потоком,  но  примерно  через  4  мес  эродируемость
значительно  уменьшается.
 Поскольку  необработанная  почва  обычно  на¬
много  более  устойчива  к  размыву  потоком,  чем
вспаханная,  подпахотный  горизонт  часто  служит
бронирующим  слоем  [15].  Когда  размываемое
русло  углубится  до  устойчивого  к  смыву  слоя,  на¬
чинает  преобладать  боковой  размыв  русла,  и  ско¬
рость  эрозии  уменьшается.  Если  сток  продолжа¬
ется  достаточно  длительное  время,  эрозия  может
почти  прекратиться.  Таким  образом,  эрозия  во
временных  руслах  зависит  от  параметров  дождя  и
размеров  русла,  сформированного  во  время  стока
от  предшествующих  ливней.  Было  разработано
уравнение,  учитывающее  эти  моменты.  Уравне¬
ние  для  начальной  стадии,  когда  русло  еще  не
 6  ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

610
 ЛЭЙН  и  др.
 врезалось  до  менее  эродируемых  горизонтов,
описывают  параметры  русла  как  функцию  гид¬
равлики  потока  и  пороговой  величины  касатель¬
ного  напряжения  для  почвы  [15].  Во  второй  ста¬
дии  смыв  считается,  исходя  из  взаимодействия
бортов  русла  и  менее  эродированных  слоев  поч¬
вы  на  дне.  Общая  форма  уравнения  скорости  рус¬
ловой  эрозии,  уменьшающейся  со  временем,  име¬
ет  вид,  аналогичный  функции  распада  органичес¬
кого  вещества  [15].
 Важной  особенностью  CREAMS  является  воз¬
можность  анализа  эффекта  застойных  зон  и  про¬
тивотечений  по  краям  полей.  Такие  препятствия,
как  водопропускные  трубы,  напашные  гребни  во¬
круг  полей  и  густой  растительный  покров  затруд¬
няют  свободный  отток  воды,  вызывая  отложение
до  70%  наносов  в  застойных  зонах  по  краям  по¬
лей  [8].  Пользователь  обследует  пути  транзита
стока  через  границы  поля,  и,  если  возможно  су¬
ществование  застойных  зон,  в  модели  рассчиты¬
вается  уменьшение  уклона  свободной  водной  по¬
верхности  потока,  в  результате  чего  уменьшается
транспортирующая  способность  стекающей  во¬
ды  у  края  поля.
 Блок  водозадержания.  Водозадержание  исполь¬
зуется  в  CREAMS  для  расчета  отложения  наносов
на  горизонтальных  террасах,  сброс  воды  из  кото¬
рых  осуществляется  подземными  дренажными
трубами.  Сброс  воды  с  этих  террас  контролиру¬
ется  сливными  трубами.  Блок  водозадержания
основывается  на  компьютерном  моделировании
и  результатах  измерений  на  горизонтальных  тер¬
расах  [19].
 Применение  CREAMS.  Эрозионный  блок
CREAMS  в  основном  применялся  для  расчета  вы¬
носа  загрязнителей  с  полевых  водосборов.  Одна¬
ко  он  может  быть  использован  и  для  оценки  смы¬
ва,  если  доступны  данные  о  ливнях,  объеме  и  мак¬
симальных  расходах  стока.
 Типичное  использование  в  масштабе  поля  -
оценка  смыва  по  элементам  склоновых  потоков  -
пластовые,  ручейковые  и  русловые.  Он  использу¬
ется  для  расчета  поверхностной  эрозии,  ручейко-
вых  размывов  и  размывов  в  ложбинах,  а  также
отложений  наносов  в  подпорной  зоне  по  грани¬
цам  полей.  Может  быть  дана  оценка  эффектив¬
ности  залужения  водотоков  в  противоэрозион-
ном  плане,  а  также  для  анализа  размывов  водото¬
ков  с  переменным  растительным  покровом.
 С  помощью  эрозионного  блока  CREAMS  поль¬
зователь  может  определить  на  поле  места,  наибо¬
лее  подверженные  эрозии  и  аккумуляции  наносов.
Таким  образом,  пользователь  может  оценить  эф¬
фект  альтернативных  противоэрозионных  при¬
емов  в  местах  интенсивного  проявления  эрозии  и
аккумуляции,  стока  наносов  и  определить  вклад  в
эрозию  различных  элементов  склонового  стока  в
последовательности,  характерной  для  конкрет¬
 ного  поля.  При  помощи  модели  можно  рассчиты¬
вать  коэффициент  обогащения,  который  пред¬
ставляет  отношение  гранулометрического  состава
отложившихся  наносов  к  гранулометрическому
составу  почвы  из  зон  смыва.  Сумма  произведений
коэффициента  обогащения  на  сток  наносов  за  от¬
дельные  дожди  дает  представление  о  загрязняю¬
щем  потенциале  наносов  как  таковых  и  как  пере¬
носчиков  вредных  химических  веществ.
 ПЕРЕРАБОТАННОЕ  УНИВЕРСАЛЬНОЕ
 УРАВНЕНИЕ  ЭРОЗИИ  ПОЧВ  (RUSLE)
 Описание  и  научные  основы.  Сознание  того,
что  новые  данные,  полученные  после  1978  г.,  ког¬
да  был  опубликован  последний  вариант  USLE,
должны  быть  использованы  для  повышения  точ¬
ности  прогноза  эрозии,  послужило  толчком  к  усо¬
вершенствованию  универсального  уравнения  эро¬
зии.  Поэтому  в  апреле  1985  г.  были  начаты  работы
над  RUSLE,  и  теперь  переработанное  универсаль¬
ное  уравнение  эрозии  поступило  в  распоряжение
пользователей.
 Несмотря  на  то,  что  в  RUSLE  все  6  основных
факторов  взяты  из  USLE,  все  формулы,  по  кото¬
рым  рассчитываются  факторы,  были  перерабо¬
таны.  Расчеты  по  модели  RUSLE  компьютезиро-
ваны,  в  связи  с  чем  появилась  возможность  оце¬
нивать  такие  параметры  и  условия,  которые
технически  нельзя  было  учесть  в  USLE.  Напри¬
мер,  почвозащитную  способность  культур,  для
которых  не  было  частных  агроэрозионных  ин¬
дексов,  стало  возможным  оценивать  по  некото¬
рым,  легко  определяемым  параметрам.
 Эрозионный  индекс  осадков  и  талого  стока.
Было  доказано,  что  методика  экстраполяции  зна¬
чений  R  на  западную  часть  США,  основанная  на
использовании  данных  о  6-часовых  дождях
50%-ной  обеспеченности,  дает  неудовлетвори¬
тельные  результаты.  В  RUSLE  для  вычисления  R
использованы  почасовые  данные  о  слое  дождя,
измеряемые  более  чем  1000-ю  осадкомеров  На¬
циональной  службы  погоды.  Продолжитель¬
ность  срока  наблюдений  по  осадкомерам  колеб¬
лется  от  5  до  20  лет  и  более.  Была  использована
линейная  зависимость  для  того,  чтобы  скоррек¬
тировать  данные  часовых  слоев  осадков  по  дан¬
ным  обычных  плювиографов.  Новый  метод  поз¬
волил  более  чем  в  7  раз  увеличить  число  станций
для  расчета  R  по  сравнению  с  теми,  которые  мог¬
ли  быть  использованы  согласно  руководству  по
USLE  [42].
 Для  тихоокеанского  северо-запада  США,  где
большая  часть  смыва  приходится  на  период  сне¬
готаяния,  когда  почва  находится  обычно  в  мерз¬
лом  состоянии,  рассчитан  эквивалент  фактора  R.
 Некоторые  не  столь  значимые  изменения  бы¬
ли  внесены  и  в  отношении  восточной  части  США.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  Ха  5 	1997

РАЗРАБОТКА  И  ПРИМЕНЕНИЕ  СОВРЕМЕННЫХ  МЕТОДОВ  ПРОГНОЗА  ЭРОЗИИ
 611
 Например,  был  разработан  корректирующий  ко¬
эффициент  для  уменьшения  фактора  R  для  райо¬
нов  с  пологими  склонами  и  продолжительными
интенсивными  ливневыми  дождями.  В  этом  слу¬
чае  лужи  и  слой  воды  на  поверхности  почвы
уменьшают  вклад  ударов  дождевых  капель  в  раз¬
витие  эрозии.
 Фактор  эродируемости  почв  К.  В  RUSLE  име¬
ется  номограмма  для  определения  эродируемости
почв.  Если  номограмма  неприменима  для  вычис¬
ления  К,  используется  уравнение,  основным  аргу¬
ментом  которого  является  “средний  диаметр”
почвенных  частиц.  Для  расчета  эродируемости
вулканических  почв,  таких  как  на  Гавайях,  может
использоваться  алгоритм,  включающий  опреде¬
ление  устойчивости  агрегатов.
 Другое  изменение  RUSLE  касается  учета  щеб¬
ня  и  камней  на  поверхности  почвы  и  в  ее  профи¬
ле.  Камни  и  щебень  на  поверхности  почвы  (т.е.
эрозионная  отмостка)  учитываются  как  эффект
мульчи  в  факторе  С,  а  в  фактор  К  в  соответствии
с  номограммой  вводится  поправка  на  влияние
щебня  и  камней  на  водопроницаемость  и  соответ¬
ственно  сток.  Щебень  и  камни  в  профиле  учиты¬
ваются  как  фактор  уменьшения  водопроницае¬
мости  и,  следовательно,  увеличения  стока  и  смы-
ваемости.
 RUSLE  учитывает  сезонные  изменения  К.  Экс¬
периментальные  данные  показывают,  что  фак¬
тор  К  изменяется  по  сезонам  года  и  принимает
максимальные  значения  весной,  когда  под  воз¬
действием  попеременного  замерзания  и  оттаива¬
ния  почва  сильно  разрыхляется.  Минимальные
значения  К  наблюдаются  после  уплотнения  позд¬
неосенними  дождями  и  зимой,  когда  почва  мерз¬
лая.  Сезонные  изменения  эродируемости  почвы
взвешиваются  по  величине  эрозионного  потенци¬
ала  осадков  за  15-дневные  интервалы.  Рассчитан¬
ная  таким  образом  величина  К  относится  к  безмо¬
розному  периоду  и  годовой  величине  фактора  R.
 Топографические  факторы  LuS.  В  RUSLE  ис¬
пользуются  три  зависимости,  связывающие  дли¬
ну  и  крутизну  склонов:  а)  функция  уклона,  как  и  в
USLE,  б)  функция,  отражающая  относительную
податливость  почвы  к  ручейковой  и  межручейко-
вой  эрозии,  в)  зависимость  для  определения  влия¬
ния  длины  склона  на  смыв  применительно  к  округу
Палаус  на  тихоокеанском  северо-западе.  Указания
в  компьютерной  программе  помогают  пользовате¬
лю  выбрать  соответствующее  уравнение  приме¬
нительно  к  конкретным  условиям.
 В  RUSLE  для  определения  фактора  уклона  ис¬
пользуется  зависимость,  более  близкая  к  линей¬
ной,  чем  USLE.  RUSLE  и  USLE  дают  близкие  зна¬
чения  смыва  для  уклонов  менее  20%,  однако  на
крутых  склонах  смыв,  рассчитанный  по  RUSLE,
значительно  ниже.  Использование  в  USLE  квад¬
ратической  зависимости  для  фактора  уклона  при
 его  значении  более  20%  не  подкрепляется  экспе¬
риментальными  данными  и  полевыми  наблюде¬
ниями.  В  RUSLE  приводится  также  зависимость
для  определения  фактора  уклона  на  коротких
склонах,  подверженных  преимущественно  по¬
верхностному  (межручейковому)  смыву,  кото¬
рый  наблюдается  на  спланированных  полях  и
придорожных  откосах.
 Фактор  раситетльного  покрова  и  агротех¬
ники  С.  Как  и  в  USLE,  частный  агроэрозионный
индекс,  используемый  для  расчета  фактора  С,
возможно,  является  наиболее  важным  компонен¬
том  RUSLE,  потому  что  он  описывает  условия,
которые  легко  можно  контролировать  в  целях
уменьшения  смыва.  Кроме  того,  в  RUSLE  величи¬
на  С  может  изменяться  от  значений,  близких  к  0,
до  1.5  для  тщательно  обработанной  поверхности
с  бороздками,  которые,  способствуя  образова¬
нию  большого  поверхностного  стока,  подверга¬
ют  почву  риску  интенсивной  ручейковой  эрозии.
 Фактор  С  в  RUSLE  рассчитывается  как  сред¬
невзвешенные  по  внутригодовому  распределе¬
нию  эрозионного  индекса  осадков  R  частные  аг-
роэрозионные  индексы  за  15-дневные  периоды.
 В  RUSLE  частные  агроэрозионные  индексы
определяются  как  функция  5  переменных:  пред¬
шествующее  использование  (или  предшествую¬
щая  культура),  проективное  покрытие,  напочвен¬
ный  покров,  шероховатость  поверхности  и  влаж¬
ность  почвы.  Одна  из  причин  выбора  именно
такого  метода  определения  частных  агроэрозион-
ных  индексов  -  сделать  возможным  использова¬
ние  RUSLE  в  условиях,  для  которых  нет  экспери¬
ментально  определенных  частных  агроэрозион-
ных  индексов.
 Фактор  противоэрозионных  мер  Р.  Из  всех
факторов  USLE  значения  фактора  противоэрози¬
онных  мер  наименее  достоверны.  Фактор  Р  в  ос¬
новном  отражает  влияние  поверхности  на  форми¬
рование  временной  русловой  сети  и  гидравлику
склоновых  потоков.  Например,  положительный
эффект  обработки  почв  по  горизонталям  прояв¬
ляется  в  стекании  поверхностного  стока  по  рус¬
лам  с  уклоном  намного  меньше  угла  падения
склона.  Однако  незначительные  изменения  в  ук¬
лоне  могут  резко  повлиять  на  эродирующую  спо¬
собность  стока.  В  экспериментальных  полевых
исследованиях  небольшие  изменения  таких  пара¬
метров,  как  уклон  рядков  и  его  влияние  на  смыв
трудно  оценить  из-за  существенного  разброса  ре¬
зультатов  измерений.  Например,  эффективность
контурной  обработки  по  данным  полевых  иссле¬
дований  изменяется  от  0  до  90%.  Вследствие  это¬
го  фактор  Р  в  USLE  отражает  влияние  такого
важнейшего  противоэрозионного  приема,  как
контурная  обработка,  лишь  в  самом  общем  виде.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997
 6*

612
 ЛЭЙН  и  др.
 Для  уточнения  эффективности  контурной  об¬
работки  при  разработке  RUSLE  были  проанали¬
зированы  многочисленные  экспериментальные
данные  и  проведено  моделирование  с  использова¬
нием  CREAMS  [18].  В  результате  получена  функ¬
циональная  зависимость  Р  от  высоты  гребней
(гряд),  уклона  борозд  и  эрозионного  потенциала
осадков.  Предложены  новые  значения  фактора  Р,
учитывающие  продольный  уклон  террас,  расши¬
рен  диапазон  оценки  использования  полосного
размещения  посевов.
 Наконец,  в  RUSLE  была  также  разработана
оценка  фактора  Р  для  противоэрозионных  мер  на
пастбищах  с  учетом  шероховатости  поверхности
и  снижения  стока.
 Использование  RUSLE.  Модели  RUSLE  прису¬
щи  те  же  структурные  ограничения  в  виде  произ¬
ведения  6-ти  факторов,  что  и  USLE,  однако  урав¬
нения,  используемые  в  них  для  определения  от¬
дельных  факторов,  существенно  различаются.
 Наиболее  важно  то,  что  фактор  С  в  RUSLE
может  быть  рассчитан  для  культур,  агротехники
и  систем  обработки  почв,  для  которых  отсутству¬
ют  частные  агроэрозионные  индексы.  Благодаря
этому  пользователи  могут  собрать  данные  о  рас¬
тительности  применительно  к  их  конкретным  ус¬
ловиям  и  рассчитать  частные  агроэрозионные
индексы  и  фактор  С  для  любой  культуры.  Новые
сельскохозяйственные  машины  также  могут
быть  учтены  при  новых  технологиях  обработки
почвы.
 Таким  образом,  возможность  расчета  фактора  R
при  недостатке  стандартных  для  этого  плювио-
метрических  данных,  изменяющийся  во  времени
фактор  К,  новые  уравнения  для  топографическо¬
го  фактора  и  новая  методика  оценки  противоэро¬
зионных  мер  очень  сильно  расширили  возможно¬
сти  RUSLE  и  позволяют  использовать  его  приме¬
нительно  к  новым  системам  земледелия  на  врей
территории  США.  Эта  технология  также  может
быть  использована  и  в  других  частях  мира,  вклю¬
чая  развивающиеся  страны.
 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ  ВОДНОЙ
ЭРОЗИИ  -  ПРОЕКТ  МСХ  США  (WEPP)
 Описание  и  научные  основы.  Решение  о  реали¬
зации  проекта  WEPP  было  принято  в  1985  г.  на
рабочем  совещании  в  г.  Лафайет  (штат  Индиана).
Было  решено  разработать  технологию,  основан¬
ную  на  описании  частных  процессов  прогнозиро¬
вания  смыва  с  использованием  существующих
моделей  и  ряда  хорошо  спланированных  исследо¬
ваний.  Впоследствии  с  целью  определения  требо¬
ваний  к  такой  технологии  и  составления  плана  ра¬
бот  был  проведен  ряд  совещаний  с  различными
пользователями.  Эти  требования  и  планы  были
воплощены  в  Требованиях  пользователей  [9].
 WEPP  моделирует  предшествующие  эрозии
процессы  с  временным  шагом  в  один  день  и  осно¬
вывается  на  концепции  межручейковой  и  ручей¬
ковой  эрозии  [7].  Модель  WEPP  описывает  про¬
цессы,  которые  протекают  на  ограниченных  уча¬
стках  склона  с  определенным  состоянием  почвы,
растений  и  их  остатков,  а  также  содержанием
влаги.  Состояние  этих  элементов  реагирует  на
такие  явления,  как  дождь,  снег,  снеготаяние  или
промерзание.
 Модель  WEPP  предлагается  использовать  в
любых  ситуациях,  где  может  иметь  место  эрозия,
включая  эрозию  от  стока  дождевых  и  талых  вод,
а  также  ирригационную  эрозию.  Однако  модель
ограничивается  прогнозом  лишь  поверхностной,
ручейковой,  а  также  эфемерной  овражной  (раз¬
мыв  в  ложбинах)  эрозией.  Размывы  в  крупных
оврагах  и  постоянных  водотоках,  как  и  размыв
речных  берегов  и  абразия,  в  модели  не  рассмат¬
риваются.  Модель  может  быть  использована  на
пашне,  искусственных  и  естественных  пастби¬
щах,  лесных  землях  и  землях,  нарушенных  при
строительстве  или  добыче  полезных  ископае¬
мых.
 Основными  целями  проекта  в  80-е  гг.  являлась
разработка  технического  задания  [2],  плана  работ
[5,22,  23]  и  подготовка  одной  из  версий  WEPP  для
полевой  проверки  в  августе  1989  г.  [29].
 Использование  WEPP.  Модель  WEPP  может
использоваться  для  тех  же  целей,  что  и  USLE,  а
также  для  многих  других,  которые  лежат  за  пре¬
делами  возможности  USLE.  К  числу  некоторых
целей  относятся:  а)  выявление  зон  отрыва  частиц
почвы  на  склоне  как  при  отдельном  дожде,  так  и
за  многолетний  период;  б)  комплексная  оценка
влияния  противоэрозионных  мер  и  технологий,
включая  террасы,  системы  обработки  почвы  и
способов  земледелия  на  смыв  на  всех  элементах
склона,  вынос  наносов  за  пределы  поля  и  за  гра¬
ницы  хозяйства;  в)  оценка  влияния  использова¬
ния  пастбищ  и  ухода  за  ними  на  эрозию  и  поступ¬
ление  наносов  с  пастбищных  земель;  г)  оценка
влияния  проектирования  и  строительства  лесных
дорог  на  сток  наносов  с  лесных  земель;  д)  оценка
влияния  высоты  гребней  на  поступление  наносов
с  полей;  е)  оценка  надежности  залуженных  водо¬
сбросов;  ж)  оценка  поступления  наносов  с  пашни
в  масштабах  ферм  и  отдельных  пахотных  участ¬
ков  в  рамках  программы  Инвентаризации  нацио¬
нальных  ресурсов;  з)  использование  участков  NRI
для  оценки  стока  наносов  на  уровне  округов  или
штатов  в  периоды  с  конкретными  погодными  ус¬
ловиями;  и)  влияние  стерни  на  задержание  снега  и
эрозию  при  различных  технологиях  земледелия.
 Как  отмечается  в  работе  Лафлена  с  соавтора¬
ми  [21],  “WEPP  способна  дать  ответы  на  прежние
 * 	Описание  модели  приводится  в  статье  Д.К.  Фланагана  и
Дж.М.  Лафлена,  публикуемой  в  этом  же  номере  журнала.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

РАЗРАБОТКА  И  ПРИМЕНЕНИЕ  СОВРЕМЕННЫХ  МЕТОДОВ  ПРОГНОЗА  ЭРОЗИИ
 613
 и  новые  вопросы  в  области  охраны  природных
ресурсов.  Она  будет  обеспечивать  фермеров  и
специалистов  по  охране  почв  более  качественной
информацией  о  местах  размещения  противоэро¬
зионных  мер  в  условиях  конкретного  поля  для  до¬
стижения  одной  или  нескольких  целей.  Этими  це¬
лями  могут  быть  снижение  эрозии  или  уменьше¬
ние  отложения  наносов  у  подножия  склона”.
 Кроме  того,  предоставляя  возможность  опре¬
делять  источники  наносов,  выносимых  к  основа¬
нию  склонов  или  к  устьевым  створам  водосборов,
а  также  рассчитывать  гранулометрический  со¬
став  этих  наносов,  модель  может  очень  широко
использоваться  для  оценки  влияния  землепользо-  ■
вания  на  окружающую  среду,  для  прогноза  транс¬
порта  наносов  по  рекам  и  расчета  потерь  химика¬
тов  с  полей  при  анализе  загрязнения  водоемов.
 ПРОГНОЗЫ  НА  БУДУЩЕЕ
 Вышеприведенные  материалы  описывают  про¬
шлое  и  современное  развитие  и  использование
технологий  прогноза  эрозии  Департаментом  сель¬
ского  хозяйства  США  и  его  службами.  Теперь  мы
кратко  коснемся  возможностей  использования  со¬
временных  методов  прогноза  эрозии  в  будущем  в
программах  США  по  охране  и  возобновлению
природных  ресурсов.
 Использование  компьютерных  технологий
прогноза.  Продвижение  от  USLE  к  современным
технологиям  прогноза  эрозии  требует  использо¬
вания  компьютеров  для  внедрения  таких  моде¬
лей,  как  CREAMS,  RUSLE  и  WEPP.  Это  в  свою
очередь  вызывает  необходимость  новых  подхо¬
дов  и  методов  работы  как  со  стороны  разработ¬
чиков,  так  и  пользователей  технологий.
 Отдельные  лица  и  организации,  разрабатыва¬
ющие  технологии  прогноза  эрозии,  нуждаются  в
освоении  современых  методов  разработки  моде¬
лей,  составления  компьютерных  программ,  обос¬
нования,  верификации  и  оформления  новых  мо¬
делей.  Организации,  разрабатывающие  новые
технологии,  должны  распределять  материальные
и  финансовые  ресурсы  для  их  поддержания  и  мо¬
дификации  в  продолжении  всего  периода  их  ис¬
пользования.  Они  также  должны  осваивать  мето¬
ды  использования  новых  моделей,  приобретать
навыки  правильного  использования  новых  техно¬
логий.  Более  того,  программы  технического  обес¬
печения  и  обучения  должны  допускать  необходи¬
мость  использования  компьютерных  технологий  и
включать  план  внедрения  компьютеров  в  прогно¬
зирование  эрозии.
 И  разработчики,  и  пользователи  должны  быть
непосредственно  вовлечены  во  все  этапы  работы
от  создания  концепции  до  внедрения  и  оконча¬
тельной  замены  старой  технологии  новой.
 Значение  национальной  базы  данных.  Лица  и
организации,  использующие  технологию  на  лю¬
бом  уровне  (от  локального  до  общенационально¬
го),  должны  иметь  свободный  доступ  к  информа¬
ции  и  базам  данных,  включающих  климат,  почвы,
рельеф,  землепользование,  экономику  и  законо¬
дательные  акты,  которые  имеют  отношение  к
эрозии.  Эта  всеобщая  доступность  информации
вместе  с  общенациональной  единой  методикой
позволит  пользователям  на  всех  уровнях  провес¬
ти,  проверить  и  перепроверить  прогноз  эрозии.
Если  прогнозы  эрозии  могут  быть  повторены  и
документально  оформлены,  они  будут  научно  до¬
стоверными.
 Применение  единых  руководств  в  прошлом
обеспечило  пользователям  воспроизводимость
результатов  и  их  научную  объективность.  Обще¬
национальная  база  данных  и  единая  для  всей  стра¬
ны  технология  прогноза  водной  эрозии  обеспе¬
чит  аналогичную  воспроизводимость  и  научную
объективность  компьютерным  прогнозам  эрозии.
 Использование  прогноза  стока  наносов.  В  про¬
шлом  USLE  использовалась  для  прогноза  эрозии
в  той  части  ландшафта,  где  эрозия  имела  место.
Позже  мы  назвали  ее  “местной  эрозией”.  Это  да¬
ло  в  руки  специалистов  по  эрозии  и  проектантов
мощное  оружие  для  оценки  альтернативных  ва¬
риантов  землепользования,  противоэрозионных
мер  и  агротехнических  приемов  применительно  к
“местной  эрозии”.  Но  положение  в  ландшафте
мест  отложения  наносов  не  могло  быть  точно  оп¬
ределено  при  помощи  модели  USLE.  Она  также
не  позволяла  получить  информацию  об  объеме  и
свойствах  наносов,  поступающих  в  водоток  с  эро¬
дируемой  части  водосбора.  Хотя  модель  RUSLE
улучшена  во  многих  отношениях  по  сравнению  с
USLE,  она  все  же  не  избавлена  от  этих  недо¬
статков.
 Технологии  CREAMS  и  WEPP  разработаны
для  учета  отрыва  частиц,  их  транспорта  и  аккуму¬
ляции.  Таким  образом,  они  специально  предназ¬
начены  для  учета  местной  эрозии  с  последующи¬
ми  процессами  транспорта  и  аккумуляции  и,  сле¬
довательно,  для  расчета  стока  наносов.  Это
позволяет  давать  прогноз  наносов  как  в  местах
смыва  (как  USLE),  так  и  за  пределами  зоны  эро¬
зии,  учитывая  отложение  и  транспорт  наносов  на
пути  к  водотоку.
 Технология,  позволяющая  определять  локаль¬
ную  эрозию,  транспорт  продуктов  эрозии  и  сток
наносов,  обладает  более  широкими  возможнос¬
тями  для  прогноза  эрозии,  разработки  противо¬
эрозионных  мер,  проведения  землеустройства,
инвентаризации  и  охраны  природных  ресурсов.
Эти  более  широкие  возможности  позволяют  дать
комплексную  оценку  ущерба  от  эрозии  и  эффек¬
тивности  почвозащитных  мер  на  пашне  и  для  во¬
досбора  в  целом,  с  учетом  возможных  отрица¬
тельных  последствий,  за  пределами  зоны  эрозии.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

614
 ЛЭЙН  и  др.
 Непосредственный  и  косвенный  ущерб  от  эро¬
зии  требует  расширения  концепции  допустимой
эрозии  на  поле  и  допустимого  уровня  стока  нано¬
сов.  Концепция  допустимых  потерь  почвы,  непо¬
средственно  связанная  с  локальным  смывом  и  ис¬
пользованием  USLE,  не  может  далее  использо¬
ваться  при  определении  допустимого  уровня
смыва  на  склоне.  Концепция  допустимого  смыва
должна  быть  расширена  или  заменена  другой,
учитывающей  как  местную  эрозию,  так  и  вынос
наносов  за  пределы  поля.
 Использование  прогноза  эрозии  при  приня¬
тии  многоцелевых  решений.  При  землеустройст¬
ве  и  проектировании  систем  земледелия  в  будущем
будет  увеличиваться  их  многофункциональность.
Рассмотрение  эрозии  и  мер  по  ее  предупреждению
будет  увязываться  с  решением  проблем  водоснаб¬
жения,  качества  поверхностных  и  грунтовых  вод,
местных  экономических  факторов  и  экономичес¬
кой  ситуации  в  более  крупных  регионах,  сохране¬
нием  разнообразия  биологических  видов,  условий
жизнеобитания  диких  животных,  зон  отдыха,  Эс¬
тетических  аспектов  ландшафта  и  т.д.
 Если  долговременные  цели  охраны  почв  и  со¬
хранения  их  как  сельскохозяйственного  ресурса
получат  признание  в  рамках  такого  многофунк¬
ционального  подхода,  то  тогда  концепция  допус¬
тимого  смыва  должна  быть  расширена  и  отнесе¬
на,  с  одной  стороны,  к  зонам  эрозии  на  склонах,  а
с  другой  -  связана  с  выносом  наносов  за  пределы
территорий  землепользования.
 Таким  образом,  такие  усовершенствованные
технологии,  как  CREAMS  и  WEPP,  должны  в  кон¬
це  концов  заменить  USLE  и  RUSLE  в  программах
и  планах  Департамента  сельского  хозяйства  США.
Лишь  усовершенствованная  технология  может
быть  совместима  с  концепцией  местной  эрозии  и
стока  наносов,  которая  приведет  к  замене  совре¬
менной  трактовки  допустимого  смыва  или  к  ее
расширению.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Alonso  C.V.,  Neibling  W.H.,  Foster  G.R.  Estimating  se¬
diment  transport  in  watershed  modeling  //  Trans.  Am.
Soc.  Agr.  Eng.  1981.  V.  24.  P.  1211-1220,  1226.
 2. 	Cohen  W.L.,  Hug  A.W.,  Tadesse  A.,  Cook  К  A.  FACTA
1990:  Conservation  and  environmental  highlights  I  I
J.  Soil  and  Water  Cons.  1991.  V.  46.  P.  20-22.
 3. 	Dissmeyer  G.E.,  Foster  G.R.  Estimating  the  cover-man-
agement  factor  (C)  in  the  universal  soli  loss  equation  for
forest  conditions  //  J.  Soil  and  Water  Cons.  1981.  V.  36.
P.  235-240.
 4. 	Einstein  H.A.  Deposition  of  suspended  particles  in  a
gravel  bed  I  I  J.  Hydraulics  Div.  ASCE.  1968.  V.  94.
P.  1197-1205.
 5. 	Elliot  W.J.,  Leibenow  A.M.,  Kohl  K.D.  A  compendium
of  soil  erodibility  data  from  WEPP  cropland  soil  field  er-
obility  experiments  1987  and  1988  //  National  Soil  Ero¬
 sion  Res.  Laboratory  Report.  1989.  №  3.  (USDA-ARS,
W.  Lafayette).
 6. 	Ellison  W.D.  Soil  erosion  studies  I  I  Ag.  Eng.  1947.
V.  28.  P.  145-146,197-201,248-250,297-300,349-351,
402-405,  442-444.
 7. 	Foster  G.R.  Modeling  the  soil  erosion  process  //  Hydro¬
logic  “Modeling  of  Small  Watersheds”  /  Eds  Jonson  C.T.,
Drakenaiek  D.L.  ASAE  Monograph.  1982.  №  5.
P.*297-382.  (ASAE,  St.  Joseph).
 8. 	Foster  G.R.  Understanding  ephemeral  gully  erosion  //
Soil  Conservation:  Assessing  the  National  Resources  In¬
ventory.  1986.  V.  2.  P.  90-125.  (National  Academy
Press:  Washington,  DC.)
 9. 	Foster  G.R.  User  Requirements:  USDAWater  Erosion
Prediction  Project  (WEPP)  //  National  Soil  Erosion  Res.
Laboratory  Report.  1987.  JM°  1.  (USDA-ARS,  W.  Lafay¬
ette).
 10. 	Foster  G.R.,  Meyer  L.D.  Transport  of  soil  particles  by
shallow  flow  //  Trans.  Am.  Soc.  Agr.  Eng.  1972.  V.  15.
P.  99-102.
 11. 	Foster  G.R.,  Wischmeier  W.H.  Evaluating  irregular
slopes  for  soil  loss  prediction  I  I  Trans.  Am.  Soc.  Agr.
Eng.  1974.  V.  17.  P.  305-309.
 12. 	Foster  G.R.,  Meyer  L.D.,  Ostad  С  A.  An  erosion  equa¬
tion  derived  from  basic  erosion  principles  I  I  Trans.  Am.
Soc.  Agr.  Eng.  1977.  V.  20.  P.  683-687.
 13. 	Foster  G.R.,  Lane  L.J.,  Mowlin  J.D.,  Laflen  J.M.,
Young  R.A.  Estimating  erosionand  sediment  yield  on¬
field-sized  areas  //  Trans.  Am.  Soc.  Agr.  Eng.  1981.
V.  24.  P.  1253-1262.
 14. 	Foster  G.R.,  Ferreira  V.A.  Deposition  in  uniform  grade
terrace  channels  I  I  Crop  Production  with  Conservation  in
the  80’s\  1981.  P.  185-197.  (ASCE,  St.  Joseph).
 15. 	Foster  G.R.,  Lane  L.J.  Erosion  by  concentrated  flow  in
farm  fields  //  Proc.  of  the  D.B.  Simons  Symposium  on
Erosion  and  Sedimentation’.  Colorado  State  University:
St.  Collins,  1983.  P.  9.65-9.82.
 16. 	Foster  G.R.,  Young  R.A.,  Neibling  W.H.  Sediment  com¬
position  for  nonpoint  source  pollution  analyses  I  I  Trans.
Am.  Soc.  Agr.  Eng.  1985.  V.  28.  P.  133-139,  146.
 17. 	Gilley  J.E.,  Kottwitz  E.R.,  Simanton  J.R.  Hydraulic  cha¬
racteristics  of  rills  //  Trans.  Am.  Soc.  Agr.  Eng.  1990.
V.  33.  P.  190-196.
 18. 	Knisel  W.G.  CREAMS:  A  field-scale  model  for  chemi¬
cals,  runoff  and  erosion  from  agricultural  management
systems  I  I  USDA  Conservation  Res.  Report.  1980.
№  26.  640  p.  (USDA-ARS:  Washington,  DC.)
 19. 	Laflen  J.M.,  Jonson  H.P.,  Reeve  R.C.  Soil  loss  from  tile
outlet  terraces  I  I  J.  Soil  and  Water  Cons.  1972.  V.  27.
P.  74-77.
 20. 	Laflen  J.M.,  Jonson  H.P.,  Hartwig  R.O.  Sedimentation
modeling  of  impoundment  terraces  //  Trans.  Am.  Soc.
Agr.  Eng.  1978.  V.21.P.  1113-1115.
 21. 	Laflen  J.M.,  Lane  L.J.,  Foster  G.R.  WEPP  A  new  gene¬
ration  of  erosion  prediction  technology  //J.  Soil  and  Wa¬
ter  Cons.  1991.  V.  46.  P.  34-38.
 22. 	Lane  L.J.,  Scherts  D.L.,  Alberts  E.E.  et  al.  The  US  Na¬
tional  Project  to  Develop  Improved  Erosion  Prediction
Technology  to  Replace  the  USLE.  Proc  IAHS  Interna¬
tional  Symposium  on  Sediment  Budgets,  Porto  Alegre,
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

РАЗРАБОТКА  И  ПРИМЕНЕНИЕ  СОВРЕМЕННЫХ  МЕТОДОВ  ПРОГНОЗА  ЭРОЗИИ
 615
 Brasil,  11-15  Dec.  1988.  P.  473-481.  IAHS  Publication,
 1988. 	№  174.
 23. 	Lane  L.J.,  Nearing  M.A.  (eds).  USDA-Water  Erosion
Prediction  Project:  Hillslope  profile  model  documenta¬
tion  //  National  Soil  Erosion  Res.  Laboratory  Report.
 1989. 	№  2.  (USDA-ARS,  W.  Laffayette).
 24. 	Lane  L.J.,  Nicks  A.D.,  Laflen  J.M.  et  al.  The  Water  Ero¬
sion  Prediction  Project:  Model  Overview.  Proc.  ASCE
Nat.  Water  Conf.,  July  18-20,  1989.  P.  487^94.
(ASCE,  St.  Joseph).
 25. 	McCool  D.K.,  Brown  L.C.,  Foster  G.R.  et  al.  Revised
slope  steepness  factor  for  the  Universal  Soil  Loss
Equation  //  Trans.  Am.  Soc.  Agr.  Eng.  1987.  V.  30.
P.  1387-1396.
 26. 	McCormack  D.E.,  Young  K.K.  Technical  and  societal
implications  of  soil  loss  tolerance  //  Soil  Cjnservation:
Problems  and  Prospects.  NY:  John  Wiley  and  Sons,
 1981. 	P.  365-376.
 27. 	Meyer  L.D.,  McCune  D.L.  Rainfall  Simulation  for  runoff
plots  //  Ag.  Eng.  1958.  V.  39.  P.  644-648.
 28. 	Meyer  L.D.,  Wischmeier  W.H.  Mathematical  simulation
of  the  process  of  soil  erosion  by  water//Trans.  Am.  Soc.
Agr.  Eng.  1969.  V.  12.  P.  754-758.
 29. 	National  Research  Council.  Soil  Conservation:  Assess¬
ing  the  National  Resources  Inventory.  1986.  V.  1.  (Na¬
tional  Academi  Press:  Washington,  DC.)
 30. 	Renard  K.G.,  Foster  G.R.  Soil  Conservation:  principles
of  erosion  by  water  //  Dryland  Agriculture.  Agronomy
Monograph.  1983.  V.  23.  P.  155-176.  (Am.  Soc.  of
Agronomy,  Madison).
 31. 	Renard  K.G.,  Foster  G.R.,  Weesies  GA.,  Porter  J.P.
RUSLE  Revised  universal  soil  loss  equation  //  J.  Soil
and  CoNs.  1991.  V.  46.  P.  30-33.
 32. 	Simanton  J.R.,  WestL.T.,  Weltz  M.A.  Rangeland  experi¬
ments  for  the  water  erosion  prediction  project.  1987.  Pa¬
per  No.  97-2545.  (ASCE,  St.  Joseph).
 33. 	Smith  D.D.,  Whitt  D.M.  Estimationg  soil  losses  from
field  areas  of  claypan  soil  //  Soil  Sci.  of  Amer.  Proc.
1957.V.  12.  P.  485-490.
 34. 	Soil  Loss  Tolerance  Workshop.  Informal  notes  from  the
soil  loss  tolerance  workshop  held  at  Purdue  University.
Available  from  the  National  Soil  Erosion  Res.  Laborato¬
ry.  1956.  (USDA-ARS,  W.  Lafayette).
 35. 	Williams  J.R.  Sediment-yield  prediction  with  universal
equation  using  runoff  energy  factor  //  Present  and  Prospec¬
tive  Technology  for  Predicting  Sediment  Yields  and  Sour¬
ces.  Washington,  DC:  (USDA-ARS,  1975.  P.  244-253.
 36. 	Williams  J.R.,  Renard  K.G.,  and  Dyke  P.T.  A  new  meth¬
od  for  assessing  the  effect  of  erosion  on  productivity.
The  EPIC  model  //  J.  of  Soil  and  Water  Cons.  1983.
V.  38.  P.  381-383.
 37. 	Wischmeier  W.H.  Estimating  the  soil  loss  equation’s
cover  and  management  factor  for  undisturbed  land  //
Present  and  Prospective  Technology  for  Predicting  Sed¬
iment  Yield  and  Souces.  Washington,  DC:  USDA-ARS,
1975.  P.  118-125.
 38. 	Wischmeier  W.H.  Use  and  misuse  of  universal  soil  loss
equation  //  J.  Soil  and  Water  Cons.  1976.  V.  31.  P.  5-9.
 39. 	Wischmeier  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  rainfall-ero-
sion  losses  from  cropland  east  of  Rocky  Mountains  //
Agriculture  Handbook.  №  282.  Washington,  1965.
 40. 	Wischmeier  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  rainfall  erosion
losses  //  Agriculture  Handbook.  JM®  537.  Washington,
1978.  65  p.
 41. 	Yalin  Y.S.  An  expression  for  bed-load  transportation  //  J.
Hydraulic  Div.  ASCE.  1963.  V.  89.  P.  221-250.
 42. 	Zingg  R.W.  Degree  and  length  of  land  slope  as  it  affects
soil  loss  in  runoff  //  Ag.  Eng.  1940.  V.  21.  P.  59-64.
 Development  and  Application  of  Modern  Soil  Erosion  Prediction  Technology:
The  USDA  Experience
 L.  J.  Lane,  K.  G.  Renard,  G.  R.  Foster,  and  J.  M.  Laflen
 Erosion  prediction  efforts  are  described  to  provide  a  synopsis  of  the  USDA’s  experience  in  developing  and  ap¬
plying  soil  erosion  prediction  technology  in  its  research  and  development  activities  and  its  soil  conservation
programs.  For  almost  five  decades,  equations  to  predict  soil  erosion  by  water  have  been  useful  in  developing
plans  for  controlling  soil  erosion  and  sedimentation.  The  Universal  Soil  Loss  Equation  (USLE)  is  the  most
widely  known  and  used  of  the  erosion  prediction  equations.  The  USLE  presents  a  simply  understood  and  easily
applied  technology  that  has  been  of  incalculable  benefit  to  soil  conservation  and  land  management.  The  Chem¬
icals,  Runoff,  and  Erosion  from  Agricultural  Management  Systems  Model  (CREAMS)  contains  a  sophisticated
erosion  component  based,  in  part,  on  the  USLE  and  on  flow  hydraulics  and  the  processes  of  sediment  detach¬
ment,  transport,  and  deposition.  In  1985,  the  USDA  in  cooperation  with  the  Bureau  of  Land  Management
(BLM)  and  several  universities  initiated  a  national  project  called  the  Water  Erosion  Prediction  Project  (WEPP)
to  develop  a  next  generation  water  erosion  prediction  technology.  The  Revised  Universal  Soil  Loss  Equation
(RUSLE)  is  an  update  of  the  USLE  to  improve  erosion  prediction  in  the  interim  before  WEPP  is  adopted  and
to  provide  an  adjunct  technology  thereafter.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  616-624
 	 ЭРОЗИЯ
 почв
 УДК  631.4:631.61.2
 ГИДРОФИЗИЧЕСКАЯ  КОНЦЕПЦИЯ  ЭРОЗИИ  ПОЧВ*
 ©  1997  г.  Г.  А.  Ларионов,  С.  Ф.  Краснов
 Географический  факультет  МГУ  им.  М.В.  Ломоносова
Поступила  в  редакцию  23.06.95  г.
 Известно  много  различных  эмпирических  зависимостей  и  теоретических  моделей,  предназначен¬
ных  для  описания  связи  между  смывом  почвы  и  основными  факторами  эрозии,  но  все  они  не  охва¬
тывают  многочисленные,  порой  весьма  противоречивые,  полевые  и  экспериментальные  данные.
Предлагаемая  гидрофизическая  концепция  эрозии,  включающая  также  и  транспорт  наносов,  осно¬
вывается  на  трех  вполне  очевидных  постулатах.  Следствия  из  этих  постулатов  объясняют  все  мно¬
гообразие  ранее  полученных  данных.  Они  также  подтверждаются  специально  проведенными  для
этой  цели  экспериментами.  Предлагаемая  концепция  может  быть  использована  для  разработки  фи¬
зически  обоснованной  модели  эрозии  и  транспорта  наносов  склоновыми  потоками.
 ВВЕДЕНИЕ
 Общепризнанно,  что  рельеф  является  веду¬
щим  фактором  эрозии  [12].  Во  все  статистичес¬
кие  уравнения  эрозии  уклон  и  длина  склона
включены  в  качестве  важнейших  аргументов.
Если  исходить  из  того,  что  рельеф  сообщает  по¬
тенциальную  энергию  невпитавшейся  в  почву
части  атмосферных  осадков,  которая,  превраща¬
ясь  в  кинетическую  энергию  поверхностного  сто¬
ка,  частично  расходуется  на  эрозионную  работу
склоновых  потоков,  то  фактор  рельефа  (Р)  дол¬
жен  выражаться  в  виде
 Р  =  /(0.5Lsina), 	(1)
 где  L  -  длина  склона;  a  -  крутизна  склона.
 В  частности,  в  таком  виде  представлен  фактор
рельефа  в  модели  эрозии  Иванова  [5].  Однако  в
большинстве  статистических  уравнений  показа¬
тели  степени  при  длине  и  крутизне  склона  отлич¬
ны  от  единицы.  Согласно  сводке  Швебса  [13],  по¬
казатель  степени  при  уклоне  в  эмпирических
уравнениях  изменяется  в  достаточно  широких
пределах  и  может  быть  как  несколько  меньше  1,
так  и  значительно  больше.  Обработка  данных,
полученных  на  опытной  станции  Карагпур,  пока¬
зала,  что  показатель  степени  при  уклоне  может
снижаться  до  0.59  при  крутизне  склонов  от  2  до
5%  [9].  Показатель  степени  при  длине  склона,  со¬
гласно  той  же  сводке  Швебса,  <1  (0.35-0.6).  В  пе¬
реработанном  универсальном  уравнении  эрозии
(1978  г.)  показатель  степени  при  длине  склона  увя¬
зан  с  уклоном,  и  при  уклонах  <2%  рекомендуется
принимать  его  равным  0.2  [21].  Вместе  с  тем  име¬
ются  данные,  что  смыв,  вызываемый  стоком  талых
вод  на  склонах  протяженностью  до  200-300  м,  про¬
порционален  длине  в  степени  >1  [9].
 * 	Работа  выполнена  при  финансовой  поддержке  РФФИ.
 Исследование  смыва  и  транспортирующей
способности  потока  в  контролируемых  условиях
(лотки,  борозды  и  т.д.)  также  дает  неоднозначные
результаты.  При  этом  в  качестве  фактора,  опреде¬
ляющего  интенсивность  процесса,  использовались
скорость  (и),  мощность  потока  (со)  или  касатель¬
ное  напряжение  (т)  на  его  ложе.  Все  эти  параме¬
тры  связаны  между  собой  следующим  образом:
 М3  ос  со  ос  ос  х1'5, 	(2)
 где  q  -  удельный  расход  воды  на  единицу  ширины
склона  (лотка);  /  -уклон.
 Если  как  и  в  первом  случае  исходить  из  того,
что  часть  энергии  потока  тратится  на  смыв  и
транспорт  исследуемого  образца  почвы  или  грун¬
та,  то  смыв  должен  быть  пропорционален  вели¬
чине  скорости  потока  в  третьей  степени.  Однако
в  зависимостях  расхода  наносов  (qT)  от  скорости
потока  вида
 р
 qToc  и
 показатель  степени  (р)  при  скорости  (и)  может
быть  как  меньше  3,  так  и  больше  [1,  8].  В  экспе¬
риментах  Архангельского  с  соавт.  [1]  для  моно-
зернистого  песка  получены  очень  высокие  пока¬
затели  степени  при  скорости  -  до  30.  В  ряде  зару¬
бежных  исследований  [19]  транспортирующая
способность  потока  представлена  в  виде  зависи¬
мости  расхода  наносов  от  мощности  потока.  При
этом  показатель  степени  при  мощности  потока  в
различных  экспериментах  изменялся  от  1  до  4,
что  соответствует  показателю  степени  при  ско¬
рости  потока,  равному  3-12.  Согласно  данным,
полученным  при  размыве  поливных  борозд  [18],
интенсивность  смыва  пропорциональна  величине
касательного  напряжения  в  третьей  степени  или
скорости  в  шестой  степени.
 616

ГИДРОФИЗИЧЕСКАЯ  КОНЦЕПЦИЯ  ЭРОЗИИ  ПОЧВ
 617
 Bagnold  [15],  обработавший  многочисленные
результаты  исследований  транспорта  донных  на¬
носов  (преимущественно  песка),  предложил  зави¬
симость,  согласно  которой  транспорт  наносов
пропорционален  мощности  потока.  Однако  в  пре¬
обладающем  большинстве  случаев  хорошее  сов¬
падение  расчетных  данных  с  экспериментальны¬
ми  получено  лишь  для  области  высоких  значений
мощности  потока.  Таким  образом,  в  рамках  эмпи¬
рических  зависимостей  общего  решения  пробле¬
мы  не  найдено.
 Известные  теоретические  модели  также  не
объясняют  всего  многообразия  эксперименталь¬
ных  данных.  Одним  из  первых  гидромеханичес¬
кое  описание  процесса  эрозии  предложил  Мирц-
хулава  [11].  В  его  модели  ложе  потока  представ¬
ляется  сложенным  однородными  шаровидными
агрегатами,  связанными  между  собой  силами
сцепления.  Отрыв  агрегатов  происходит  под  вли¬
янием  динамических  нагрузок  в  результате  уста¬
лостного  нарушения  связей  между  агрегатами.
Число  отрываемых  в  единицу  времени  с  единицы
ширины  склона  частиц  (N)  пропорционально  вы¬
ражению
 N~(ul/ul0-1), 	(3)
 где  Ид,  -  донная  скорость  в  створе,  удаленном  на  *
метров  от  вершины  склона;  мд0  -  донная  допусти¬
мая  скорость.  Принято  также,  что  транспортиру¬
ющая  способность  потока  не  является  лимитирую¬
щим  фактором  для  развития  эрозии.  Из  зависимос¬
ти  (3)  следует,  что  если  Ид,  >  мд0,  то  интенсивность
отрыва  частиц  и  соответственно  скорость  эрозии
пропорциональны  квадрату  скорости  потока  или
крутизне  и  длине  склона  в  степени  0.666.  Такой
же  результат  получается,  если  рассчитанные  по
рекомендациям  [10]  значения  смыва  аппроксими¬
ровать  эмпирической  зависимостью  смыва  от
длины  и  крутизны  склона,  что  не  согласуется  ни  с
натурными  наблюдениями,  ни  с  эксперименталь¬
ными  исследованиями.
 В  моделях  эрозии  CREAMS  и  WEPP  интенсив¬
ность  отрыва  частиц  почвы  рассматривается  как
величина,  пропорциональная  разности  между  ве¬
личиной  касательного  напряжения  на  ложе  пото¬
ка  и  его  пороговым  значением.  В  первом  случае
показатель  степени  при  упомянутой  выше  разно¬
сти  принят  равным  1.05  [16],  во  втором  -  1  [17].
В  соответствии  с  приведенными  выше  соотноше¬
ниями  между  скоростью  потока  и  другими  его  ха¬
рактеристиками  смыв  пропорционален  скорости
потока  в  степени,  значительно  выше  2  при  не¬
большом  различии  между  касательным  напряже¬
нием  и  его  пороговой  величиной,  но  с  увеличени¬
ем  этого  различия  показатель  степени  при  скоро¬
сти  асимптотически  приближается  к  2.  Между
тем  многочисленные  экспериментальные  данные
свидетельствуют  об  обратном.  В  докритической
области  (и  <  и0;  х  <  т0)  смыв  пропорционален  ско¬
 рости  в  степени  значительно  меньшей,  чем  в  за-
критической,  где  он  приближается  к  3  [8].
 Лучше  изучена  транспортирующая  способ¬
ность  потоков.  Предложено  много  различных
уравнений  для  описания  зависимости  между
транспортирующей  способностью  потока  и  его
параметрами,  включая  скорость,  касательное  на¬
пряжение  и  мощность.  Алонсо,  Нейблинг  и  Фос¬
тер  (Alonso  et  al.)  [14]  провели  анализ  10  наиболее
известных  уравнений  транспорта  наносов,  кото¬
рый  показал,  что  наилучшие  результаты  дает
уравнение  Ялина  (Yalin)  [22],  хотя  отношение
расчетных  значений  к  измеренным  изменяется  в
широких  пределах  (от  0.68  до  3.11),  а  в  интервал
от  0.5  до  2  укладывается  от  46  до  100%  экспери¬
ментальных  данных  различных  авторов  при  об¬
щем  количестве  измерений  свыше  700.  Уравне¬
ние  Ялина  сводится  к  простой  зависимости  транс¬
портирующей  способности  потока  от  величины
касательного  напряжения  в  степени  1.5  [22],  т.е.
пропорционально  мощности  потока  и,  следова¬
тельно,  оно,  как  и  уравнение  Багнольда  (Bagnold),
дает  завышенные  значения  транспортирующей
способности  потока  в  области  пороговых  значе¬
ний  касательного  напряжения.
 Таким  образом,  ни  статистические  уравнения,  ни
теоретические  модели  не  дают  адекватного  описа¬
ния  зависимости  между  интенсивностью  смыва  и
энергетическими  факторами  эрозии.  Уравнения
транспорта  наносов  дают  лучшие  результаты,  но
относится  это  преимущественно  к  закритической
области.
 ЦЕЛЬ  РАБОТЫ
 Целью  настоящей  статьи  является  объяснение
всего  многообразия  связей  между  смывом  и
транспортирующей  способностью  потока,  с  од¬
ной  стороны,  и  энергией  поверхностного  стока  -
с  другой,  исходя  из  основных  законов  физики  в
приложении  к  рассматриваемым  процессам.  Для
этого  исследуем  влияние  рельефа  на  смыв  почвы,
основываясь  на  трех  вполне  очевидных  постула¬
тах:  1)  отрыв  и  транспорт  частиц  в  процессе  эрозии
есть  работа  в  физическом  смысле,  на  совершение
которой  затрачивается  энергия  потока;  2)  отрыв
^частиц  происходит  лишь  при  условии,  что  сила
воздействия  потока  на  частицу  превосходит  ее
массу  и  сцепление  с  ложем  потока;  3)  в  точках  ка¬
сания  частиц  наносов  ложа  потоков  отрыв  новых
частиц  не  происходит.  Как  следствие  из  последне¬
го  постулата  вытекает  необходимость  дополнения
понятия  “транспортирующая  способность  потока”
следующим,  также  вполне  очевидным  положени¬
ем:  состояние  предельного  насыщения  потока  на¬
носами,  соответствующее  его  транспортирую¬
щей  способности,  определяется  динамическим
равновесием  между  срывом  и  отложением  частиц
наносов.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

618
 ЛАРИОНОВ,  КРАСНОВ
 СИЛЫ,  ВЫЗЫВАЮЩИЕ  ОТРЫВ
И  ТРАНСПОРТ  ЧАСТИЦ  ВОДНЫМИ
ПОТОКАМИ
 Рассмотрим  силы,  вызывающие  отрыв  и  пере¬
мещение  частиц.  В  англоязычной  литературе  бы¬
тует  представление  о  том,  что  отрыв  частиц  про¬
изводится  силами  касательного  напряжения  (т),
оказываемого  -потоком  на  дно  и  стенки  русла.
Они  являются  результатом  вязкого  трения  при
движении  жидкости  по  твердой  поверхности  и
складываются  из  собственно  ньютоновского  тре¬
ния,  соответствующего  ламинарному  движению,
и  дополнительного  напряжения  от  пульсаций  ско¬
рости  при  турбулентном  движении  [3]
 т  =  n(dux/dy)  +  pl2(dux/dy)2, 	(4)
 где  х  -  полное  касательное  напряжение;  ц  -  дина-
мическая  вязкость;  их  -  продольная  скорость  те¬
чения  жидкости;  у  -  расстояние  между  слоями
жидкости  или  от  ложа  потока;  р  -  плотность  жид¬
кости;  /  -  длина  пути  перемешивания.  Из  форму¬
лы  следует,  что  при  турбулентном  режиме  движе¬
ния  касательное  напряжение  пропорционально
квадрату  скорости.  В  отечественной  литературе
отрыв  частиц  грунта  связывают  с  лобовым  давле¬
нием  и  подъемной  силой  [11],  исходя  из  того,  что
частицы  почвы,  возвышающиеся  над  средним
уровнем  поверхности  ложа  потока,  выступают  за
пределы  как  ламинарного  подслоя,  так  и  всего
переходного  слоя.  В  действительности  как  и  на
тело,  движущееся  в  жидкости,  на  частицы  (ко¬
мочки)  почвы,  выходящие  за  пределы  переходного
слоя,  воздействуют  силы  трения  и  силы  давления,
сумма  которых  численно  равна  сопротивлению,
которое  частицы  и  комочки  почвы  оказывают  дви¬
жению  потока.  Сопротивление  движению  воды,
оказываемое  омываемыми  потоком  выступающи¬
ми  над  средним  уровнем  поверхности  ложа  части¬
цами  и  комочками  почвы,  аналогично  сопротив¬
лению  движущегося  в  жидкости  тела  [1],  можно
записать  в  виде
 F  =  p/V/(p,  /,  ц,  a,  g,  а), 	(5)
 где  F  -  сопротивление  движению  потока,  /  -  дли¬
на  пути  перемешивания;  р  -  плотность  жидкости;
и  -  скорость  движения  жидкости;  |1  -  коэффици¬
ент  вязкости  жидкости;  а  -  коэффициент  поверх¬
ностного  натяжения;  g  -  ускорение  свободного
падения;  а  -  скорость  звука  в  жидкости;  /-  неко¬
торая  функция  перечисленных  величин.  В  фор¬
муле  левая  часть  имеет  размерность  силы,  выра¬
жение  ри2  также  имеет  размерность  силы,  следо¬
вательно,  размерность  функции  /  должна  быть
нулевой.  Из  величин,  записанных  в  скобках,  мо¬
жет  быть  составлен  ряд  безразмерных  комбина¬
ций,  являющихся  числами  Рейнольдса,  Фруда,  Ма¬
ха  и  К  (р  1и2/а).  Число  Рейнольдса  характеризует
зависимость  сопротивления  от  вязкости  жидкос¬
ти,  число  Фруда  -  от  волнообразования,  число
 Маха  -  от  сжимаемости  жидкости  и  число  К  -  от
поверхностного  натяжения.  Число  Маха  можно
опустить,  поверхностное  же  натяжение  при  ма¬
лых  глубинах  потока  может  иметь  существенное
значение.  Формула  (5)  может  быть  переписана  в
следующем  виде:
 F  =  c'pSu2, 	(6)
 где  S  -  некоторая  площадь,  характеризующая  ве¬
личину  частицы  или  комочка  почвы;  с'  -  безраз¬
мерный  коэффициент,  называемый  коэффици¬
ентом  сопротивления  [1]  и  зависящий  от  формы
тела,  чисел  Рейнольдса,  Фруда  и  К.  В  соответст¬
вии  с  принципом  действия  и  противодействия,
очевидно,  частицы  и  комочки  почвы  на  ложе  по¬
тока  испытывают  воздействие  силы,  равной  со¬
противлению,  оказываемому  ими  движению  во¬
ды,  но  противоположной  по  направлению.
 Таким  образом,  на  частицы  .почвы,  лежащие
на  поверхности  ложа  потока  или  возвышающиеся
над  ним,  действует  сила,  складывающаяся  из  сил
трения  и  давления.  В  турбулентном  потоке,
вследствие  пульсаций  скорости  силы  как  трения,
так  и  давления  изменяются  около  некоторого
среднего  значения.  Соотношение  между  силами
трения  и  давления  изменяется  в  широких  преде¬
лах  и  зависит  от  режима  движения  воды  и  коэффи¬
циента  сопротивления.  При  низких  скоростях  по¬
тока  и  слабой  турбулентности  преобладают  силы
трения,  при  большой  скорости  и  развитой  турбу¬
лентности  -  силы  давления.  Согласно  исследовани¬
ям  Неринга  (Nearing)  [20],  лишь  максимальные  зна¬
чения  пульсаций  касательного  напряжения  пере¬
крывают  небольшую  область  в  левой  части
распределения  сил  сцепления  между  частицами
почвы.  Исходя  из  этого,  можно  предположить,
что  ведущая  роль  в  отрыве  частиц  почвы  принад¬
лежит  силам  давления,  но  если  принять  во  внима¬
ние  принцип  усталостного  разрушения  связи
между  частицами  [11],  что  не  противоречит  физи¬
ческим  представлениям  о  разрушении  твердых
тел,  то  вклад  сил  касательного  напряжения  мо¬
жет  быть  значительно  выше.  Однако  это,  по
крайней  мере  на  данном  этапе  развития  эрозиове-
дения,  не  имеет  принципиального  значения,  так
как  и  коэффициент  сопротивления,  и  отрыв  час¬
тиц  почвы  потоком  определяются  эксперимен¬
тально.  Подъемная  сила,  конечно,  также  участву¬
ет  в  процессе  эрозии  и  транспорта  наносов,  но
проявляется  она  в  момент  отрыва  частицы,  про¬
исходящего  с  поворотом  вокруг  горизонтальной
оси,  смещенной  к  ее  нижней  по  течению  части.
В  результате  образования  зазора  между  ложем
потока  и  частицей  возникает  подъемная  сила,
обусловленная  разностью  скоростей  над  части¬
цей  и  под  ней.  Сила  направлена  вверх  по  оси,  пер¬
пендикулярной  к  ложу  потока.  В  этом  же  направ¬
лении  движется  сорванная  частица.  Действие  подъ¬
емной  силы  кратковременно.  Она  исчезает,  как
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ГИДРОФИЗИЧЕСКАЯ  КОНЦЕПЦИЯ  ЭРОЗИИ  ПОЧВ
 619
 только  частица  выходит  за  пределы  пограничного
слоя,  где  дифференциация  скорости  по  вертикали
мала.  Получив  первоначальный  импульс,  части¬
ца,  двигаясь  по  инерции,  проходит  некоторое  рас¬
стояние  в  вертикальном  направлении  и  в  это  же
время  под  воздействием  сил  жидкостного  трения
и  давления  приобретает  параллельную  ложу  по¬
тока  составляющую,  близкую  к  скорости  потока,
и  одновременно  частица  опускается  на  дно,  если
ее  скорость  оседания  (гидравлическая  крупность)
меньше  вертикальной  составляющей  скорости
потока.
 СЛЕДСТВИЯ,  ВЫТЕКАЮЩИЕ
ИЗ  ПРИНЯТЫХ  ПОСТУЛАТОВ
И  НЕКОТОРЫЕ  НОВЫЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ  ДАННЫЕ,
ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ  ИХ
 Вернемся  к  первому  постулату.  Представим
прямой  склон  с  уклоном  /.  Почва  склона  однород¬
на  по  своим  водно-физическим  и  другим  свойст¬
вам.  Допустим,  что  вода  поступает  на  весь  склон
равномерно,  но  не  в  виде  дождя  постоянной  ин¬
тенсивности  (0,  а  каким-то  иным  способом,  и  по¬
этому  в  процессе  отрыва  частиц  почвы  и  последу¬
ющем  их  транспорте  энергия  дождя  участия  не  при¬
нимает.  Примем  также,  что  водоотдача  на  склоне
постоянна  во  времени  и  пространстве.  В  этом  слу¬
чае  удельный  расход  (q)  в  створе,  удаленном  на  рас¬
стоянии  L  от  вершины  склона,  выразится  как
 q  =  (i-K)L. 	(7)
 Воспользовавшись  уравнениями  неразрывности
и  Шези,  выразим  среднюю  скорость  (и)  плоского
потока  через  удельный  расход  и  крутизну  склона  (/)
 и  —  С  q  /  , 	(8)
 где  С  -  коэффициент  Шези.
 Подставив  полученное  значение  скорости  в
уравнение  (6)  и  приняв,  что  S  есть  площадная  ха¬
рактеристика  частицы  или  комочка  почвы,  полу¬
чим  выражение  для  силы,  с  которой  поток  воз¬
действует  на  них
 Г 	2/3  Iю 	/П\
 F  =  с  рSC  q  1 	(9)
 Следует  заметить,  что  форма  уравнения  не  зависит
от  того,  в  каком  состоянии  (отрыв,  подъем  или
движение  вдоль  оси  потока)  находится  частица  или
комочек  почвы.  Может  изменяться  лишь  коэффи¬
циент  сопротивления  в  зависимости  от  фазы  дви¬
жения  частицы  (комочка),  поэтому  работа  по  от¬
рыву  и  транспорту  частицы  может  быть  выраже¬
на  как
 А  ос  FL, 	(10)
 где  L  -  длина  пути,  на  протяжении  которого  ско¬
рость  частицы  увеличивается  от  0  (начало  отры¬
ва)  до  величины,  близкой  к  скорости  потока,  ко¬
торый  затрачивает  на  это  определенное  количе¬
 ство  энергии.  Поскольку  расчет  длины  этого
пути  -  задача  сложная,  то  определим  работу,  вы¬
полняемую  потоком  по  отрыву  и  транспорту  час¬
тиц,  по  величине  энергии,  которую  приобретают
частицы  к  моменту  достижения  ими  скорости,
близкой  к  скорости  потока.  Эта  энергия  и,  следо¬
вательно,  работа  потока  применительно  к  одной
частице  выразится  как
 А  =  Е°с  0.5/им2, 	(11)
 где  т  -  масса  частицы;  и  -  скорость  потока.  Знак
равенства  в  уравнении  заменен  на  знак  пропорцио¬
нальности,  так  как  скорость  в  придонном  слое
потока,  где  происходят  события,  не  равна  сред¬
ней  скорости,  но  связана  с  ней  функционально.
Мощность  потока,  затрачиваемая  на  эрозионную
работу,  очевидно,  будет  равна  произведению  чис¬
ла  частиц,  срываемых  в  единицу  времени,  на  ве¬
личину  приобретаемой  ими  энергии  (11).  Если
среднее  расстояние  между  сорванными  частица¬
ми  принять  равным  /,  то  через  единицу  ширины
потока  в  единицу  времени  будет  проходить  коли¬
чество  частиц,  равное
 п  =  ul  =  п'и, 	(12)
 где  п  -  число  частиц,  проходящих  в  единицу  вре¬
мени  через  единицу  ширины  потока;  /  -  среднее
расстояние  между  частицами  по  длине  потока,
п'  -  количество  сорванных  частиц,  приходящихся
на  единицу  площади  потока.
 Пользуясь  уравнениями  (8),  (9),  (И)  и  (12),  за¬
пишем  зависимость  мощности  потока  N,  требую¬
щейся  для  отрыва  и  транспорта  частиц  с  единич¬
ной  площади  в  виде
 N  ос  rimc'pSC2(i  -  K)LI. 	(13)
 Чтобы  получить  выражение  для  средней  мощно¬
сти  /V,  затрачиваемой  потоком  на  эрозионную  ра¬
боту  по  всей  длине  склона,  допустим,  что  смыв
начинается  с  его  вершины.  Тогда,  проинтегриро¬
вав  выражение  (13)  от  0  до  L  и  разделив  результат
на  L,  имеем
 N'  ос  0.5n'mc'pSC2(i  -  К)LI. 	(14)
 Для  того,  чтобы  перейти  к  средней  интенсивнос¬
ти  смыва  на  склоне,  очевидно,  надо  правую  и  ле¬
вую  части  уравнения  (14)  разделить  на  количест¬
во  энергии,  необходимой  для  отрыва  единичной
массы  почвы  и  придания  ей  скорости,  близкой  к
скорости  потока
 W'  ос  kc'pSC2(i-K)LI. 	(15)
 Из  уравнения  (15)  видно,  что  приведенные  вы¬
ше  построения  согласуются  с  первым  постула¬
том.  Это  уравнение  можно  записать  также  в  виде
 Wockc'pSu, 	(16)
 где  W  -  средняя  интенсивность  смыва  на  склоне;
и  -  средняя  скорость  потока;  к  -  эродируемость
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

620
 ЛАРИОНОВ,  КРАСНОВ
 Интенсивность  отрыва
 Скорость  потока
 Рис.  1.  Зависимость  интенсивности  отрыва  частиц  от
скорости  потока  с  учетом  и  без  учета  пульсаций  ско¬
рости.
 почвы,  имеющая  размерность:  масса/энергия/пло¬
щадь/время.
 Из  уравнения  (15)  следует,  что  смыв  пропор¬
ционален  длине  и  крутизне  склона  в  первой  сте¬
пени,  что  не  соответствует  натурным  данным.
Для  объяснения  этого  противоречия  воспользу¬
емся  сначала  вторым,  а  затем  третьим  постула¬
том.  Очевидно,  что  отрыв  частицы  почвы  может
произойти  лишь  в  том  случае,  если  сопротивле¬
ние  (Fc),  которое  она  оказывает  движению  воды,
больше,  чем  ее  масса  и  сила  сцепления  (FT  с)  с  дру¬
гими  частицами.  Поскольку  в  любой  точке  турбу¬
лентного  потока  скорость  изменяется  в  некото¬
ром  диапазоне  около  среднего  значения,  то  впол¬
не  очевидно,  что  в  области  скоростей,  близких  к
пороговым,  условие  Fc  >  FTC  выполняется  в  тех
случаях,  когда  мгновенная  (пульсационная)  ско¬
рость  в  какой-либо  точке  у  дна  потока  будет  пре¬
вышать  пороговую  величину.  Вероятность  или
доля  пульсационных  значений  скорости,  превы¬
шающих  пороговую  величину,  приближенно  мо¬
жет  быть  определена  по  уравнению  логистичес¬
кой  кривой  вида
 />.[1  +  10,“‘*ч,Г‘. 	(17)
 где  и  -  средняя  скорость  потока;  м0  -  пороговая
скорость.  Уравнение  должно  отвечать  следую¬
щим  условиям,  вытекающим  из  нормального  рас¬
пределения  величин  пульсационных  скоростей:
 1) 	при  и!щ  =  1  Р  =  0.5;  2)  при  и/и0  <  1-1.5К  Р  —►  0;
и  3)  при  и/и0  >  1  +  1.5ЛГ  Р  —►  1.
 Здесь  К  -  коэффициент  Кармана.  Согласно
данным  Мирцхулавы  [11],  для  потоков  с  повы¬
шенной  шероховатостью  русла,  характерной  для
временных  потоков,  отношение  максимальных
скоростей  пульсаций  к  средней  равно  1.6  и,  следо¬
вательно,  минимальной  к  средней  -  0.4.  Распола¬
 гая  этими  данными,  легко  рассчитать  коэффици¬
енты  в  уравнении  (17).  Чтобы  удовлетворялось
первое  условие,  коэффициенты  а  и  Ь  должны
быть  равны,  а  их  абсолютное  значение  определя¬
ется  2-м  и  3-м  условиями  и  приближенно  равняет¬
ся  4.  Таким  образом,  этот  коэффициент  зависит
от  амплитуды  пульсации  скоростей  (от  коэффи¬
циента  Кармана).  Для  гладкого  русла  он  будет
больше,  для  шероховатого  -  меньше.  Зависи¬
мость  (17)  после  определения  коэффициента  при¬
мет  вид
 Р  =  [1  +  Ю40'"^]'1. 	(18)
 С  учетом  этого  формула  (16)  запишется  в  виде
 lV««’[l+104(‘-'-Y'. 	(19)
 Графики,  построенные  по  зависимостям  (16)  и  (19),
существенно  различаются  в  области  пороговых  и
близких  к  ним  скоростей.  Отсюда  следует,  что  ес¬
ли  экспериментальные  данные  обрабатывать
статистическими  методами,  то  в  зависимости
смыва  от  скорости  потока  показатель  степени
при  скорости  может  изменяться  в  широких  преде¬
лах.  В  случае,  приведенном  на  рис.  1,  при  измене¬
нии  скорости  от  0.8  до  1.12  от  пороговой
величины  смыв  пропорционален  скорости  в  сте¬
пени  12.  Согласно  данным  Архангельского  [2],
показатель  степени  при  скорости  возрастает
вплоть  до  30,  если  эксперимент  проводить  с  моно-
зернистым  песком  в  лотке  с  гладкими  дном  и
стенками.  Согласно  рис.  1,  в  допороговой  области
показатель  степени  при  скорости  существенно
меньше  3,  а  в  запороговой  приближается  к  3.  Это
подтверждается  экспериментами  Кузнецова  [8]
на  поливных  бороздах.
 Если  почва  состоит  из  частиц  разного  размера
и  силы  сцепления  между  ними  неодинаковы,  то,
очевидно,  в  переходной  области  (от  околопорого-
вых  скоростей  до  запороговых)  показатель  сте¬
пени  в  зависимости  смыва  от  скорости  потока  бу¬
дет  ниже,  а  формула  (19)  примет  вид
 Woe  и3Х{ру[  1  +  io4<l-“/^)]-1}, 	(20)
 где  р{9  ...,  pj  -  доли  частиц,  пороговые  скорости
которых  равны  м01,  ...,  u0j.  Соответственно  кри¬
вая  зависимости  смыва  от  скорости  в  околопоро-
говой  области  выположится.  Это  подтверждается
экспериментальными  данными.  Так,  согласно  ис¬
следованиям  Косцова  [7],  показатель  степени  при
скорости  для  легкоэродируемых  каштановых
почв,  состоящих  преимущественно  из  более  мел¬
ких  агрегатов  по  сравнению  с  более  эрозионно¬
стойкими  черноземами,  равен  4.53,  а  для  чернозе¬
ма  -  3.36.  Поскольку  касательное  напряжение
пропорционально  квадрату  скорости,  а  уклон  и
энергия  -  кубу  скорости,  то  в  уравнениях,  связы¬
вающих  смыв  с  этими  параметрами,  показатель
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ГИДРОФИЗИЧЕСКАЯ  КОНЦЕПЦИЯ  ЭРОЗИИ  ПОЧВ
 621
 Интенсивность  срыва
частиц  и  транспорта  наносов
(относительно  максимальной)
1
 0.9
 0.8
 0.7
 0.6
 0.5
 0.4
 0.3
 0.2
0.1
 о  1
•2
 0
 0.8
 0.2 	0.4 	0.6
 Скорость  потока
(относительно  максимальной)
 Рис.  2  Зависимость  интенсивности  срыва  зерен  песка
(J)  и  транспортирующей  способности  потока  (2)  от
его  скорости.
 степени  при  них  будет  зависеть  от  того,  к  какой
области  скоростей  относятся  экспериментальные
данные:  к  допороговой,  околопороговой  или  за-
пороговой.  Этим  объясняются  различия  в  резуль¬
татах  при  обработке  их  традиционными  метода¬
ми.  Если  в  эксперименте  охвачен  большой  диапа¬
зон  скоростей,  то  на  графике  зависимости  смыва
от  скорости  отчетливо  проявляются  три  назван¬
ные  выше  области  (рис.  2).  График,  приведенный
на  рис.  2,  построен  по  данным,  полученным  на  ги¬
дравлическом  лотке  шириной  12  см  и  длиной  3  м.
Дно  лотка  было  оклеено  песком  с  диаметром  зе¬
 рен  0.21-1  мм.  В  нижней  части  лотка  имелся  по¬
рог  со  скошенным  краем,  обращенным  против
течения.  Высота  порога  2  см,  длина  10  см.  Песок
укладывался  на  дно  лотка  слоем  толщиной  2  см
(вровень  с  порогом),  длина  засыпки  изменялась
ступенчато  от  0.3  до  2.1-2.2  м.  Средняя  скорость
потока  изменялась  в  интервале  от  0.42  до  0.89  м/с,
число  Рейнольдса  -  от  9000  до  14000,  а  число
Фруда  -  от  12  до  19.  Во  всех  сериях  эксперимента
поддерживалась  постоянная  глубина  потока,  рав¬
ная  1  см.  На  рис.  2  показаны  интенсивность  сры¬
ва  частиц  со  дна  лотка  при  малой  длине  засыпки
(30  см)  и  содержание  наносов  при  максимальной
длине  засыпки,  что  соответствует  транспортиру¬
ющей  способности  потока,  так  как  приращение
расхода  наносов  прекращалось  к  концу  лотка  во
всех  сериях  экспериментов  (рис.  3).  Точки  легли
достаточно  близко,  чтобы  быть  описанными  од¬
ной  кривой.  На  ней  выделяются  допороговая,
околопороговая  и  запороговая  области,  и,  таким
образом,  можно  допустить,  что  срыв  частиц  пес¬
ка  и  транспорт  влекомых  наносов  можно  рассма¬
тривать  как  явления,  сходные  по  физической  су¬
ти,  и  поэтому  выводы,  относящиеся  к  отрыву  ча¬
стиц,  приложимы  и  к  транспорту  влекомых
наносов,  а  возможно,  и  взвешенных.
 Результаты  эксперимента  с  переменной  дли¬
ной  образца  подтверждают  также  справедли¬
вость  четвертого  постулата.  Из  рис.  3  следует,
что  чем  больше  в  потоке  наносов,  тем  меньше  его
способность  к  отрыву  новых  частиц.  Пропорцио¬
нальность  отрыва  частиц  кубу  скорости  потока
подтверждается  также  и  для  образцов  связного
грунта  (рис.  4).  Образцы  лёссовидного  покровно¬
го  суглинка  были  отобраны  на  правом  борту  до¬
лины  р.  Протвы  в  районе  с.  Сатино  (Боровский
 Интенсивность  срыва
и  транспорта,  отн.  ед.
 Длина  засыпки
(размываемой  части),  м
 Рис.  3.  Приращение  расхода  наносов  по  длине  лотка
при  скорости  потока:  1  -  0.43;  2  -  0.86  м/с.
 Интенсивность  размыва
 Куб  скорости  потока
 Рис.  4.  Связь  между  интенсивностью  размыва  лёссо¬
видного  покровного  суглинка  (г  м2/с)  и  кубом  средней
скорости  потока  (м3/с  )  в  запороговой  области.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

622
 ЛАРИОНОВ,  КРАСНОВ
 район  Калужской  обл.)  с  глубины  1.5  м  в  тонко¬
стенные  цилиндры  высотой  57.7  мм  и  внутренним
диаметром  56.3  мм.  Цилиндры  устанавливали  в
нижней  части  описанного  выше  лотка  в  специ¬
альную  обойму.  По  мере  размыва  образец  выдав¬
ливался  устройством  с  микрометренным  винтом.
В  процессе  размыва  поверхность  образца  по  воз¬
можности  поддерживали  на  уровне  дна  лотка.
 Поскольку  расход  воды  в  склоновых  потоках
увеличивается  по  мере  удаления  от  водораздела,
а  вместе  с  ним  растет  и  скорость  потока,  то,  со¬
гласно  второму  постулату,  на  части  склона,  где
скорости  приближаются  к  пороговым  значениям,
показатель  степени  при  длине  склона  в  зависимо¬
сти  смыва  от  длины  последнего  должен  быть  >1.
Непосредственных  указаний  на  это  в  литературе
не  найдено,  но  анализ  зависимостей,  предложен¬
ных  Бобровицкой  [4,  6]  для  расчета  смыва  по  ру¬
чьям  первого,  второго  и  третьего  порядков  и
представление  их  в  форме,  содержащей  длину
склона  в  явном  виде,  свидетельствует  о  том,  что
при  снеготаянии  для  склонов  длиной  до  200  м  по¬
казатель  степени  при  длине  может  принимать
значения  >1  -  вплоть  до  4.26  [9].  В  формулах  для
определения  смыва  от  стока  дождевых  вод  пока¬
затель  степени  при  длине  склона  всегда  <1  даже
для  площадок,  длина  которых  измеряется  1-2  м,
редко  больше.  Это  объясняется  тем,  что  капли
дождя  производят  большую  работу  по  отрыву  ча¬
стиц  почвы  и  поток  уже  от  истока  достаточно  на¬
гружен  наносами,  поэтому  дальнейший  отрыв  на¬
носов  происходит  с  замедлением.  Об  этом  свиде¬
тельствуют  результаты  опытов  с  переменной
длиной  образцов  песка.  Чтобы  показать  в  анали¬
тической  форме  следствия,  вытекающие  из  тре¬
тьего  постулата,  примем,  что  срыв  частиц  на  от¬
резке  склона  равен  разности  между  количеством
частиц,  которое  может  сорвать  чистый  (без  нано¬
сов)  поток,  и  количеством  влекомых  наносов,  на¬
ходящихся  на  рассматриваемом  отрезке  склона.
При  движении  по  склону  агрегаты  и  комочки
почвы  истираются  до  исходных  минеральных  ча¬
стиц  и  переходят  во  взвешенное  состояние.  Для
упрощения  расчетов  примем,  что  частицы,  со¬
рванные  на  одном  из  любых  отрезков,  истирают¬
ся  лишь  на  последующих.  Уравнение  (15)  запи¬
шем  в  виде
 W  ос  pL, 	(21)
 где  р  -  коэффициент,  учитывающий  влияние  про¬
чих  факторов.  Смыв  с  участка  склона  единичной
ширины  и  длиной  L,  очевидно,  выразится  как
 W  «  PL2  =  р*2/2, 	(22)
 где  к  -  число  равновеликих  отрезков  склона  дли¬
ной  /и  L  =  kl.  Смыв  с  к-го  отрезка  Wk  выразится
 в  виде
 wk  =  Wu-w{k.iv  =  р/2[*2-(*-1)2]  =
 =  р/2(2*-1),
 где  Wu  и 	- 	смыв 	со 	склонов  единичной  ши¬
 рины  длиной,  соответственно  равной  kl  и  (к  -  1)1.
Разделив  это  выражение  на  /,  получим  модуль
смыва  для  отрезка  склона
 К  =  Wkl/l  =  р/(2*-1). 	(24)
 Теперь  реализуем  третий  постулат  в  виде  зави¬
симости  для  расчета  смыва  на  к-ом  участке  с  уче¬
том  истирания  агрегатов  и  комочков  почвы.  Исти¬
рание  представим  в  виде  коэффициента  у,  численно
равного  доле  истершихся  на  данном  отрезке  час¬
тиц  из  числа  поступивших  на  него  с  вышележа¬
щей  части  склона.  В  этом  случае  на  втором  отрез¬
ке  склона  отрыв  выразится  как
 Щ  =  рЗ/-р/(1-у),
 где  (3/(1  -  j)  -  количество  наносов,  поступивших  с
первого  отрезка  на  второй  за  вычетом  истерших¬
ся  на  нем.  На  третий  отрезок  поступят  частицы,
сорванные  на  втором,  и  часть  сохранившихся  на¬
носов  с  первого
 [рЗ/  -  р/(1  -  у)]  +  р/(1  -  j)  =  рЗ/.
 С  учетом  истирания  на  третьем  отрезке  количе¬
ство  поступивших  на  него  наносов  выразится  как
рЗ/(1  -  Д  а  отрыв  соответственно  запишется  в  виде
 W\  =  р5/-рЗ/(1-;)
 и  т.д.  Тогда  на  к-ом  отрезке  склона  отрыв  частиц
запишется  в  виде
 К  =  W*-WVi)(l-j)  =  Р(2  +  2kj  -3j).  (25)
 Расчет  распределения  относительной  интен¬
сивности  смыва  по  длине  склона  по  полученной
формуле  с  последующим  преобразованием  полу¬
ченных  результатов  в  зависимость  типа
 W  ос  Р  ьр
 показывает,  что  показатель  степени  при  длине
склона  зависит  от  истираемости  почвенных  агре¬
гатов  и  комочков  почвы  и  уменьшается  с  длиной
склона.  При  истираемости  j  =  0.2;  0.1  и  0.005  на
склоне,  состоящем  из  11  отрезков,  показатель
степени  принимал  соответственно  следующие
значения:  0.56;  0.44  и  0.3.  Значения  истираемости,
принятые  в  расчетах,  в  целом  близки  к  величи¬
нам,  приведенным  Швебсом  [13].  Характер  изме¬
нения  показателя  степени  с  длиной  склона  и  в  за¬
висимости  от  истираемости,  которую,  очевидно,
можно  рассматривать  как  функцию  водопрочно-
сти  агрегатов,  близок  к  результатам,  полученным
при  модификации  уравнения  Бобровицкой  [6].  Для
черноземов,  отличающихся  наиболее  высокой  во-
допрочностью  агрегатов,  показатели  степени  при
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ГИДРОФИЗИЧЕСКАЯ  КОНЦЕПЦИЯ  ЭРОЗИИ  ПОЧВ
 623
 длине  составляют  0.15-0.51  при  изменении  сред¬
ней  величины  смыва  в  диапазоне  от  5.5  до  1.5  т/га.
Для  каштановых  почв  соответствующие  величины
равны  0.40-0.55  и  23.2-1.5  т/га.  Некоторое  завыше¬
ние  показателей  степени  при  длине  склона,  полу¬
ченных  из  последнего  постулата,  по  сравнению  с
вышеприведенными  в  значительной  степени  свя¬
зано  с  тем,  что  при  наших  расчетах  предполагал¬
ся  приток  по  длине  склона  чистой  воды,  между
тем  вода,  поступающая  в  крупные  ручейки  из  бо¬
лее  мелких,  всегда  содержит  какое-то  количество
наносов.  В  пользу  этого  свидетельствует  то  об¬
стоятельство,  что  при  большем  смыве,  т.е.  при
большем  содержании  наносов  в  склоновых  пото¬
ках  любых  размеров  показатель  степени  при  зна¬
чениях  длины  уменьшается.
 Таким  образом,  анализ  третьего  постулата  по¬
казывает,  что  показатель  степени  при  значениях
длины  в  статистических  уравнениях  эрозии  дол¬
жен  уменьшаться  с  длиной  и  зависеть  от  свойств
почвы,  определяющих  истирание  агрегатов  и  ко¬
мочков  почвы  в  процессе  их  перемещения  по
склону  с  потоками  воды.
 Из  последнего  постулата  также  следует,  что
эродирующая  способность  потока,  содержащего
влекомые  наносы,  должна  зависеть  от  крутизны
склона  несколько  больше,  чем  было  показано
выше,  поскольку  длина  пути,  проходимого  части¬
цей  донных  наносов,  возрастает  с  увеличением
уклона.  При  этом  вследствие  уменьшения  степе¬
ни  покрытия  поверхности  ложа  потока  возмож¬
ность  отрыва  новых  частиц  возрастает.  В  связи  с
этим  анализ  дальности  полета  частицы  после
срыва  ее  с  поверхности  и  до  следующего  касания
дна  представляет  определенный  интерес  для  объ¬
яснения  механизма  отрыва  частиц  потоком,  со¬
держащим  влекомые  наносы.
 Из  приближенного  анализа  падения  частицы
влекомых  наносов  от  максимальной  отметки  тра¬
ектории  до  ложа  потока  была  получена  зависи¬
мость  дальности  полета  х  частицы  от  уклона  и  ее
гидравлического  размера,  которая  имеет  вид
 х  ~  ku[u(Wcosa)~l  +  tga], 	(26)
 где  a  -  крутизна  склона;  W  -  гидравлическая
крупность  влекомых  наносов;  и  -  средняя  ско¬
рость  потока.
 Расчеты,  выполненные  по  этой  формуле,  по¬
казывают,  что  длина  траектории  сальтирующих
частиц  растет  по  мере  увеличения  уклона  поверх¬
ности.  Существует  область  резкого  увеличения
дальности  полета  частицы,  практически  перехода
ее  во  взвешенное  состояние.  В  этой  области  срыв
частиц  со  дна  ограничивается  лишь  эродирующей
способностью  потока,  их  массой  и  силой  сцепле¬
ния  с  ложем.  Здесь  должно  происходить  резкое
увеличение  скорости  отрыва  частиц  несвязного
материала,  однако  экспериментального  под¬
тверждения  существования  такого  явления  неиз¬
вестно.
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 В  рамках  изложенного  выше  подхода,  осно¬
ванного  на  элементарных  законах  физики  и  ос¬
новных  положениях  гидравлики  и  гидродинами¬
ки,  удовлетворительное  объяснение  находит  все
разнообразие  связей  между  эрозией  и  определяю¬
щими  ее  развитие  энергетическим  и  динамичес¬
ким  факторами.  Результаты  многочисленных
полевых  и  экспериментальных  исследований,  а
также  эмпирических  обобщений  этих  данных  хо¬
рошо  согласуются  с  изложенными  выше  основны¬
ми  следствиями,  вытекающими  из  предложенных
принципиальных  положений.  Вместе  с  тем  имеют¬
ся  и  такие  следствия,  которые  не  подтверждаются
опытом  предыдущих  исследователей.
 Зависимость,  описывающая  связь  между  смы¬
вом  и  скоростью  (или  мощностью)  потока,  благо¬
даря  сомножителю,  учитывающему  долю  пульса¬
ционных  скоростей,  превышающих  пороговые
значения,  может  быть  использована  в  широком
диапазоне  скоростей,  перекрывающем  область
реальных  для  склоновых  потоков  значений.  В  ра¬
боте  также  показано  единство  процессов  отрыва
частиц  и  транспорта  наносов,  что  представляется
реализацией  известного  принципа  единства  эро-
зионно-аккумулятивных  процессов.  Основные
положения  работы,  вероятно,  могут  быть  полез¬
ны  при  разработке  физически  обоснованной  мо¬
дели  эрозии,  пригодной  для  решения  широкого
круга  задач  -  от  охраны  почв  до  предупреждения
деградации  речных  систем  и  ухудшения  качества
поверхностных  вод.  Использование  в  этих  целях
настоящей  работы  целесообразно  также  потому,
что  она  предполагает  использование  имеющихся
к  настоящему  времени  многочисленных  данных
по  размывающим  скоростям  и  эродируемости
почв  и,  кроме  того,  позволяет  сократить  трудоем¬
кость  определения  названных  параметров.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Александров  В  Л.  Техническая  гидромеханика.  М.  ;
Л.:  ОГИЗ,  1946.  431  с.
 2. 	Архангельский  М.М.  и  др.  О  вероятной  схеме  дви¬
жения  наносов  в  придонной  области  турбулентно¬
го  потока  //  Взаимодействие  поверхностного  и
подземного  стока.  М.,  1974.  Вып.  2.  С.  121-130.
 3. 	Богомолов  А.М.,  Михайлов  К.А.  Гидравлика.  М.:
Стройиздат,  1972.  648  с.
 4. 	Бобровицкая  Н.Н.  Эмпирический  метод  расчета
смыва  почвы  со  склонов  //  Сток  наносов,  его  изу¬
чение  и  географическое  распределение.  Л.,  1977.
С.  202-211.
 5. 	Иванов  В.Д.,Лопырев  М.И.  Об  установлении  кате¬
гории  эрозионноопасных  земель  по  интенсивности
смыва  почв  талыми  водами  //  Почвоведение.  1979.
№4.  С.  89-91.
 6. 	Инструкция  по  определению  расчетных  гидроло¬
гических  характеристик  при  проектировании  про¬
тивоэрозионных  мероприятий  на  европейской  тер¬
ритории  СССР.  Л.,  1979.  49  с.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

624
 ЛАРИОНОВ,  КРАСНОВ
 7. 	Косцов  Г.В.  О  закономерностях  эродирующего
воздействия  скорости  стекания  воды  на  подстила¬
ющую  почвенную  поверхность  //  Закономерности
проявления  эрозионных  и  русловых  процессов  в
различных  условиях:  Тез.  4-й  Всесоюз.  науч.  кон¬
ференции.  М.,  1987.  С.  97-98.
 8. 	Кузнецов  М.С.  Противоэрозионная  стойкость
почв.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,  1981.  123  с.
 9. 	Ларионов  Г.А.  Эрозия  и  дефляция  почв.  М.:  Изд-во
Моск.  ун-та,  1993.  200  с.
 10. 	Методические  рекомендации  по  оценке  водной
(дождевой)  эрозии  /  Составитель  Мирцхулава  Ц.Е.
М.,  1978.  61  с.
 И.  Мирцхулава  Ц.Е.  Инженерные  методы  прогноза  и
расчета  водной  эрозии.  М.,  1970.  239  с.
 12. 	Соболев  С.С.  Развитие  эрозионных  процессов  на
территории  европейской  части  СССР  и  борьба  с
ними.  М.,  1948.  Т.  1.  307  с.
 13. 	Швебс  Г.И.  Формирование  водной  эрозии,  стока
наносов  и  их  оценка  (на  примере  Украины  и  Мол¬
давии).  Л.,  1974.  183  с.
 14. 	Alonso  C.V.,Neibling  W.H.,  Foster  G.R.  Estimating  sed¬
iment  transport  capacity  in  watershed  modeling  //Trans,
of  the  ASAE.  1981.  V.  24.  №5.  P.  1211-1220.
 15. 	Bagnold  R.A.  An  approach  to  the  sediment  transport
problem  from  general  physics.  U.S.  Geological  survey
professional  paper  422-1.  1966.  37  p.
 16. 	CREAMS:  A  field  scale  model  for  chemical  runoff  and
erosion  from  agricultural  management  systems.  Wash¬
ington:  USDA,  1980.  X.  653  p.
 17. 	Foster  G.R.,  Lane  L.J.,  Nearing  M.A.,  Finkner  S.C.,
Flanagan  D.C.  Erosion  component  //  USDA  -  Water
erosion  prediction  project:  hillslope  profile  model  docu¬
mentation.  Report  №  2.  W.  Lafaette,  1989.
 18. 	Kemper  W.D.,  Trout  T.J.,  Brown  M.J.,  Rosenau  R.C.
Furrow  erosion  and  water  and  soil  management  //  Trans,
of  the  ASAE.  1985.  V.  28.  №  5.  P.  1564-1572.
 19. 	Kramer  L.A.,  Meyer  L.D.  Small  amounts  of  surface
mulch  reduce  soil  erosion  and  runoff  velocity  //  Trans,  of
the  ASAE.  1969.  V.  12.  №  5.  P.  638-641.
 20. 	Nearing  M.A.  A  probabilistic  model  of  soil  detachment
by  shallow  turbulent  flow  //  Trans,  of  the  ASAE.  1991.
V.  34.  JM®  2.  P.  81-85.
 21. 	Wischmeier  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  soil  erosion
losses  //  Agric.  Handbook,  JM®  537.  Washington,  1978.
65  p.
 22. 	Yalin  M.S.  An  expression  for  bed-load  transportation  //  Hy¬
draulic  Div.  ASCE.  1963.  V.  89.  P.  221-250.
 Hydrophysical  Concept  of  Soil  Erosion
 G. 	A.  Larionov  and  S.  F.  Krasnov
 A  large  namber  of  various  empirical  correlation  and  theoretical  models  have  been  suggested  to  describe  the  de¬
pendence  between  soil  loss  and  basic  erosion  factors.  No  one  of  them,  however,  can  explain  the  entire  spectrum
of  numerous  (and  at  times  contradictory)  experimental  and  field  data.  A  hydrophysical  concept  of  soil  erosion
and  sediment  transport  suggested  by  the  authors  is  based  on  three  postulates.  The  corollaries  from  these  postu¬
lates  can  explain  the  whole  diversity  of  data  obtained  earlier.  The  correctness  of  the  postulates  is  also  confirmed
by  specially  designed  experiments.  The  suggested  concept  can  be  used  for  physical  validation  of  the  models  of
erosion  and  sediment  transport  by  hillslope  water  flows.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  М  5,  с.  625-628
 	 ЭРОЗИЯ
 почв
 УДК  631.44
 КРИТИЧЕСКИЕ  СКОРОСТИ  И  КАСАТЕЛЬНЫЕ  НАПРЯЖЕНИЯ
ПОТОКОВ  ТАЛЫХ  ВОД  ДЛЯ  ОСНОВНЫХ  ПОЧВ
ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКИХ  ТЕРРИТОРИЙ  РОССИИ*
 ©  1997  г.  М.  С.  Кузнецов(1),  В.  М.  Гендугов(2)
 {1)Факулътет  почвоведения  МГУ  им.  М.В.  Ломоносова
Механико-математический  факультет  МГУ  им.  М.В.  Ломоносова
Поступила  в  редакцию  06.05.96  г.
 Приведены  значения  размывающих  скоростей  и  соответствующие  им  критические  величины  каса¬
тельных  напряжений  потоков  талых  вод  для  почв  разного  генетического  типа  под  зябью,  озимыми
и  травами  при  глубине  потоков  1  см.  Предложен  метод  пересчета  этих  величин  на  потоки  другой
глубины.
 Рассмотрение  экспериментально-теоретичес¬
ких  уравнений  смыва  почв  и  грунтов  показывает,
что  важнейшим  аргументом  в  них  является  соот¬
ношение  двух  величин:  скорости  движения  воды  и
критической  для  данной  почвы  скорости  [1,  12]
либо  касательного  напряжения  потока  и  критиче¬
ского  касательного  напряжения  [16.17].  Касатель¬
ное  напряжение  (т,  Н/м2)  связано  с  донной  скоро¬
стью  потока  (vA,  м/с)  функциональной  зависимос¬
тью  [8]
 х  =  0.02р0^д, 	(1)
 где  р  -  плотность  жидкости,  кг/м3.
 В  уравнениях  Гончарова  [1]  и  Мирцхулавы  [12]
в  качестве  критической  для  грунтов  скорости  по¬
тока  используется  так  называемая  “неразмываю¬
щая”  скорость,  т.е.  максимальная  скорость  потока,
при  которой  еще  не  наблюдается  перемещения  ча¬
стиц.  Для  несвязных  грунтов  (крупнообломочных
и  песчаных)  она  определяется  визуально.  Для
связных  грунтов  экспериментально  определяется
(также  визуально)  другая  критическая  скорость  -
размывающая  (vp),  а  неразмывающая  (vH)  рассчи¬
тывается  по  соотношению
 vH  =  vp/l.Al. 	(2)
 За  размывающую  скорость  потока  для  связ¬
ных  грунтов  принимается  минимальная  скорость,
при  которой  “начинается  сплошной,  неостанав-
ливающийся  отрыв  частиц  (отдельностей,  агрега¬
тов),  приводящий  к  разрушению  грунта”  [11].  Для
почв  и  связных  грунтов  невысокой  прочности  по¬
нятие  “неразмывающая  скорость”  вообще  не
имеет  физического  смысла,  так  как  при  любой,
даже  самой  малой  скорости  потока  перемещение
частиц  все  же  наблюдается  вследствие  потери
 * 	Работа  выполнена  при  финансовой  поддержке  РФФИ.
 ими  связи  с  основной  массой  почвы  или  грунта
при  их  набухании.  Поэтому  за  критическую  для
почв  скорость  потока  принимается  размываю¬
щая  скорость,  под  которой  понимается  та  мини¬
мальная  скорость  потока,  при  которой  вторая
производная  от  интенсивности  смыва  по  скорости
движения  воды  начинает  расти  при  увеличении
скорости  потока  [6].  Вследствие  указанных  выше
причин  коэффициент  в  уравнении  (2)  также  теря¬
ет  физический  смысл  и  становится  просто  коэф¬
фициентом  запаса  прочности.
 Литература  по  критическим  для  почв  скоро¬
стям  потока  сравнительно  невелика.  В  норматив¬
ных  документах,  используемых  в  строительстве,
даются  сведения  о  неразмывающих  скоростях  для
грунтов  в  зависимости  от  их  гранулометрического
состава  и  сцепления,  а  также  глубины  потока  [13].
Однако  в  приведенных  документах  отсутствуют
величины  этого  показателя  для  почв.  При  проек¬
тировании  противоэрозионных  гидротехничес¬
ких  сооружений  используется  указание  Костяко-
ва  [3]  о  том,  что  для  пахотных  горизонтов  макси¬
мальная  скорость  стекания  воды,  не  вызывающая
эрозии,  заключена  в  пределах  0.1-0.2  м/с.
 Более  детально  вопрос  о  критических  скоро¬
стях  потока  разработан  в  составленных  Мирцху-
лавой  “Методических  рекомендациях  по  прогно¬
зу  водной  (дождевой)  эрозии  почв”  [9],  а  также  в
статье  Срибного  [14].  Однако  в  этих  работах  не
учтено  состояние  почвогрунтов  при  весеннем
снеготаянии.
 Проведенный  анализ  имеющихся  в  литературе
данных  показывает,  что  вопрос  о  критических
для  почв  скоростях  потоков  талых  вод  до  сих  пор
не  решен.  Это  в  значительной  мере  сдерживает
прогресс  в  областях  моделирования  эрозионных
процессов  и  использования  уже  имеющихся  моде¬
лей  в  практических  целях.  В  связи  с  этим  была
 7  ПОЧВОВЕДЕНИЕ  Ха  5 	1997

626
 КУЗНЕЦОВ,  ГЕНДУГОВ
 проведена  работа  по  обобщению  имеющихся  в
литературе  материалов  с  целью  дать  достаточно
обоснованные  и  разработанные  применительно  к
различным  почвенным  и  хозяйственным  услови¬
ям  величины  критических  скоростей  потока  в  ве¬
сенний  период.
 Исходным  материалом  для  этой  работы  по¬
служили  величины  средних  по  глубине  потока
размывающих  скоростей  при  толщине  слоя  воды
1  см  для  почв  разного  генезиса  и  гранулометриче¬
ского  состава,  приведенные  в  работе  [7],  а  также
данные  других  авторов.  Выбор  глубины  потока
 1 	см  обусловлен  удобством  нахождения  коэффици¬
ента  перехода  приводимых  данных  по  размываю¬
щим  скоростям  на  другие  глубины:  при  глубине  по¬
тока  более  1  см  он  равен  корню  шестой  степени  из
глубины  (в  сантиметрах),  менее  1  см  -  корню  чет¬
вертой  степени.
 На  основании  этих  данных  ранее  была  разра¬
ботана  классификация  почв  по  противоэрозион-
ной  стойкости  [7],  причем  рыхлые  пахотные  го¬
ризонты  при  плотности  сложения  менее  1.2  г/см3
всех  исследованных  почв  от  дерново-подзолис¬
тых  до  сероземов,  включая  черноземы,  попали  в
две  категории:  очень  низкой  и  низкой  противо-
эрозионной  стойкости  (размывающие  скорости
соответственно  менее  15  и  15-20  см/с).  Примерно
в  таком  состоянии  почва  взаимодействует  с  пото¬
ком  воды  на  свежевспаханной  зяби.  Опыты  Косо-
ножкина  [4],  проведенные  на  темно-серой  лесной
тяжелосуглинистой  почве,  показали,  что  к  позд¬
неосеннему  периоду  зябь  уплотняется  (плотность
сложения  увеличивается  до  1.26-1.32  г/см3),  водо-
прочность  ее  структуры  повышается  в  1.2-1.3  раза.
Вследствие  этого  величина  размывающей  скоро¬
сти  к  позднеосеннему  периоду  также  повышается.
После  замерзания  почвы  ее  противоэрозионная
стойкость  определяется  содержанием  влаги.  По
данным  Косоножкина  [4],  при  влажности  мерзлых
почв  более  80%  от  наименьшей  влагоемкосги  они
не  подвергаются  смыву  в  мерзлом  состоянии  при
скорости  потока  до  2  м/с.  Однако  в  весенний  пери¬
од  в  результате  чередования  процессов  промерза¬
ния  и  оттаивания  почва  разуплотняется,  и  водо-
прочность  ее  структуры  уменьшается.  В  резуль¬
тате  этого  оттаявшая  почва  имеет  низкую
противоэрозионную  стойкость.  Пересчет  донных
размывающих  скоростей  потока  для  таких  почв,
полученных  Косоножкиным  [4]  в  эрозионном
лотке,  на  средние  при  глубине  потока  1  см  для  ес¬
тественных  условий  показал,  что  зябь  в  этот  пе¬
риод  по  величине  размывающей  скорости  потока
практически  не  отличается  от  свежевспаханной
почвы.  Действительно,  размывающая  скорость
потока  для  несмытой,  средне-  и  сильносмытой
темно-серой  лесной  почвы  на  свежевспаханной
зяби  составляет  соответственно  14,18  и  19  см/с,  а
весной  после  замерзания  и  оттаивания  -  13,  17  и
19  см/с.  Это  обстоятельство  позволило  взять  за
основу  при  назначении  размывающих  скоростей
 потока  для  зяби  в  весенний  период  данные,  полу¬
ченные  ранее  для  рыхлых  пахотных  горизонтов  [7].
Они  были  приведены  к  одному  и  тому  же  грану¬
лометрическому  составу  (тяжелосуглинистому)
путем  увеличения  размывающих  скоростей  пото¬
ка  для  легко-  и  среднесуглинистых  почв  в  1.06  ра¬
за.  Этот  коэффициент  получили,  исходя  из  срав¬
нения  немногочисленных  данных  по  размываю¬
щим  скоростям  дерново-подзолистых  и  светло-
каштановых  почв  разного  гранулометрического
состава  [7].
 Почва  под  озимыми  оказывается  несколько
более  плотной,  чем  на  зяби.  Если  плотность  сло¬
жения  почвы  на  зяби  принять  в  среднем  равной
 1.2 	г/см3,  то  под  озимыми  она  составит  1.3  г/см3.
Содержание  тонких  корней  озимых  культур  в
почве  весной  составляет  первые  сотые  доли  про¬
цента.  Для  этих  условий  соотношение  величин
размывающих  скоростей  потока  для  почв  под
озимыми  и  на  зяби  составляет  примерно  1.4.  По
данным  Сурмача  [15],  травы  1-го  года  пользова¬
ния  близки  по  противоэрозионной  эффективности
к  озимым,  для  них  можно  принять  ту  же  величину
указанного  соотношения.  Травы  последующих  лет
пользования  развивают  мощную  корневую  систе¬
му,  а  почва  оказывается  уплотненной  в  весенний
период  до  1.4  г/см3,  что  приводит  к  значительно¬
му  увеличению  по  сравнению  с  зябью  размываю¬
щей  скорости  потока  -  в  среднем  в  2  раза.  Приве¬
денные  выше  соображения  позволяют  рекомен¬
довать  следующие  значения  размывающих
скоростей  потока  (таблица).
 При  использовании  полученных  результатов  в
практике  проектирования  противоэрозионных
мероприятий  следует  иметь  в  виду,  что  величина
так  называемой  “допустимой”  скорости  потока,
лежащей  в  основе  расчетов,  берется  в  зависимос¬
ти  от  величины  размывающей  скорости.  Можно
предполагать,  что  эта  зависимость  не  постоянна  и
имеет  вероятностный  характер.  Следовательно,
для  определения  значения  коэффициента  перехо¬
да  от  размывающей  скорости  потока  к  допусти¬
мой  имеет  смысл  использовать  статистический
подход.  Опыты  свидетельствуют,  что  смыв  поч¬
вы  практически  не  наблюдается  при  скоростях
потока,  не  превышающих  1/3  величины  размыва¬
ющей  скорости,  хотя  некоторое  перемещение  ча¬
стиц  почвы,  не  фиксируемое  обычными  метода¬
ми,  имеет  место  и  при  меньших  скоростях  потока.
Далее,  на  основании  правила  трех  сигм  можно  ут¬
верждать,  что  среднеквадратическое  отклонение
величины  размывающей  скорости  потока  для  од¬
ного  и  того  же  варианта  почвы  (а)  примерно  рав¬
но  трети  разности  между  средней  и  минимальной
возможной  величинами  размывающей  скорости
 (3)
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

КРИТИЧЕСКИЕ  СКОРОСТИ  И  КАСАТЕЛЬНЫЕ  НАПРЯЖЕНИЯ  ПОТОКОВ
 627
 Средние  по  глубине  потока  (при  Н  =  1  см)  размывающие  скорости,  выступы  шероховатости  русла  (А),  донные
размывающие  скорости  (vAp)  и  критические  касательные  напряжения  потока  (ткр)  для  пахотных  горизонтов  тя¬
желосуглинистых  почв  при  весеннем  снеготаянии
 Угодье.  Почва
 vp,  м/с
 А,  мм
 Удр,м/с
 ^кр»  Н/м
 Зябь.  Дерново-подзолистая
 на  моренном  суглинке
 0.19
 0.6
 0.12
 0.29
 на  лёссовидном  суглинке
 0.16
 0.5
 0.10
 0.20
 Серая  лесная
 0.17
 0.7
 0.11
 0.24
 Темно-серая  лесная
 0.17
 0.8
 0.11
 0.24
 Чернозем
 мощный
 0.19
 1.1
 0.14
 0.39
 обыкновенный
 0.19
 0.9
 0.13
 0.34
 предкавказский
 0.17
 0.6
 0.11
 0.24
 Каштановая
 0.17
 0.4
 0.10
 0.20
 Светло-каштановая
 0.15
 0.4
 0.09
 0.16
 Озимые  и  травы  1-го  года  пользования
 0.21-0.27
 0.6-1.3
 0.13-0.20
 0.34-0.80
 Травы  последующих  лет  пользования
 0.23-0.54
 0.9-1.5
 0.16-0.42
 0.51-3.53
 Тогда  допустимая  скорость  (удоп),  принимае¬
мая  нами  равной  нижней  границе  размывающей
скорости  с  вероятностью  превышения  Р,  опреде¬
ляется  стандартно  [2]
 ^доп  ~ 	—  tpG  1 	(4)
 где  tP  -  критерий  Стьюдента.
 При  вероятности  превышения  0.25,  принимае¬
мой  для  расчета  агротехнических  и  лесомелиора¬
тивных  противоэрозионных  мероприятий  в  весен¬
ний  период  [10],  tp  =  1.15  при  п  =  «>.  В  этом  случае
vBon  =  0.74  vp.  При  Р  =  0.10,  используемой  при  про¬
ектировании  гидротехнических  сооружений  V-ro
класса  [3],  tP  =  1.64  и  удоп  =  0.64ур.
 Коэффициент  перехода  от  размывающей  ско¬
рости  потока  к  так  называемой  неразмывающей,
равной  1/1.41,  соответствует  некоторой  промежу¬
точной  вероятности,  примерно  равной  0.20.
 Для  расчета  критических  значений  касательно¬
го  напряжения  потока  (ткр),  соответствующих  раз¬
мывающим  скоростям,  использовалась  форму¬
ла  (1).  Донные  скорости  потока  (уд)  рассчитыва¬
лись  по  формуле  Гончарова
 .  ,.25w(lgyp) 	(5)
 где  v-  средняя  по  глубине  потока  скорость:  Н-  глу¬
бина  потока:  Д-  высота  выступов  шероховатости
русла.
 Из  работы  [6]  для  свежевспаханной  зяби  были
взяты  следующие  значения  Д  (мм):
 дерново-подзолистые  почвы  0.9,  серая  лесная  1.1,
темно-серая  лесная  1.3,  чернозем  мощный  1.9,
чернозем  обыкновенный  1.5,  чернозем  предкав-
 казский  1.0,  каштановая  почва  0.7,  светло-капгга-
новая  0.6.  Учитывая,  что  водопрочность  структуры
почвы,  определяющая  высоту  выступов  шерохова¬
тости  русла,  уменьшается  после  замерзания  и  отта¬
ивания  почвы  в  среднем  в  1.6  раза  [4],  для  расчета  в
весенний  период  были  взяты  приведенные  выше
значения,  умноженные  на  коэффициент  0.6.  Рас¬
четы  показали,  что  критические  для  зяби  величи¬
ны  касательных  напряжений  потока  изменяются
в  пределах  0.16-0.39  Н/м2  в  соответствии  с  коле¬
баниями  размывающей  для  почв  скорости  пото¬
ка.  Для  озимых  и  трав  1-го  года  пользования  они
несколько  выше  и  значительно  выше  для  трав  по¬
следующих  лет  пользования  (до  3.5  Н/м2).
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Гончаров  В.Н.  Основы  динамики  русловых  пото¬
ков.  JI.:  Гидрометеоиздат,  1954.  451  с.
 2. 	Дмитриев  Е.А.  Математическая  статистика  в  поч¬
воведении.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,  1995.  319  с.
 3. 	Инструкция  по  определению  расчетных  гидроло¬
гических  характеристик  при  проектировании  про¬
тивоэрозионных  мероприятий  на  европейской  тер¬
ритории  СССР.  JI.,  1979.  62  с.
 4. 	Косоножкин  В.И.  Моделирование  процессов  эро¬
зии  почв  при  стоке  талдо  вод:  Автореф.  дис.  ...
канд.  с.-х.  наук/Почв.  ин-т  им.  В.В.  Докучаева.  М.,
1992.  25  с.
 5. 	Костяков  А.Н.  Основы  мелиорации.  М.:  Россель-
хозиздат,  1960.  622  с.
 6. 	Кузнецов  М.С.  Противоэрозионная  стойкость
почв.  М.:  Изд-во  Моск.  ун-та.  1981.  135  с.
 7. 	Кузнецов  М.С.  Понятие  “противоэрозионная  стой¬
кость  почв”  и  классификация  почв  по  противоэро-
зионной  стойкости  //  Эрозия  почв  и  русловые  про¬
цессы.  1981.  Вып.  8.  С.  54-66.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997
 7*

628
 КУЗНЕЦОВ,  ГЕНДУГОВ
 8. 	Кузнецов  М.С.,  Гендугов  В.М.  Критические  для
почв  скорости  и  касательные  напряжения  водных
потоков  //  Вестн.  Моск.  ун-та.  Сер.  17.  Почвоведе¬
ние.  1996.  №  1.С.  43-49.
 9. 	Методические  рекомендации  по  прогнозу  водной
(дождевой)  эрозии  почв.  М.,  1978.  61  с.
 10. 	Методические  рекомендации  по  составлению  про¬
ектов  внутрихозяйственного  землеустройства  с
комплексом  противоэрозионных  мероприятий  на
расчетной  основе.  М.,  1987.  68  с.
 11. 	Мирцхулава  Ц.Е.  Физико-технические  показатели
сопротивляемости  связных  грунтов  размыву  //Тр.
ГрузНИИГиМ.  1958.  Вып.  20.  С.  300-312.
 12. 	Мирцхулава  Ц.Е.  Инженерные  методы  расчета  и
прогноза  водной  эрозии.  М.:  Колос,  1970.  239  с.
 13. 	Сооружение  мелиоративных  систем.  Нормы  про¬
ектирования.  М.:  Госстройиздат,  1974.  136  с.
 14. 	Срибный  И.К.  О  неразмывающих  скоростях  воды
для  грунтов  на  поверхности  склонов  //  Почвоведе¬
ние.  1981.  №5.  С.  130-132.
 15. 	Сурман  Г.П.  Рельефообразование,  формирование
лесостепи,  современная  эрозия  и  противоэрозион-
ные  мероприятия.  Волгоград,  1992.  174  с.
 16. 	Foster  G.R.  Modelling  the  erosion  process.  Hydrologie
modelling  of  small  watersheds  //  Amer.  Soc.  Agric.  Eng.
Monogr.  5.  St.  Joseph,  1982.  P.  297-360.
 17. 	Nearing  M.A.,  Foster  G.R.,  Lane  L.J.,  Finkner  S.C.
A  process-based  soil  erosion  model  for  USDA-Water
erosion  prediction  project  technology  //  Trans,  of  the
Amer.  Soc.  Agric.  Eng.  1989.  V.  32.  P.  1587-1593.
 Critical  Velocities  and  Tangential  Stresses
of  Snowmelt  Streams  for  Main  Soil  Types
 M.  S.  Kuznetsov  and  V.  M.  Gendugov
 Values  of  eroding  velocities  and  corresponding  critical  values  of  tangential  stresses  of  snowmelt  streams  are
derived  at  a  stream  depth  of  1  cm  for  arable  soils  of  different  genetic  types  with  fall  tillage,  winter  crops,  and
grasses.  A  method  of  converting  these  values  for  other  stream  depths  is  suggested.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  629-633
 ЭРОЗИЯ
 почв
 УДК  631.4:631.61.2
 МЕХАНИКА  ОТРЫВА  ЧАСТИЦ  ПОЧВЫ  КАПЛЯМИ  ДОЖДЯ
И  СКЛОНОВЫМИ  ПОТОКАМИ
 ©  1997  г.  М.  А.  Неринг
 Министерство  сельского  хозяйства  США.
 Национальная  научно-исследовательская  лаборатория  эрозии  почв,  Индиана
 Поступила  в  редакцию  23.06.95  г.
 Процесс  отрыва  почвенных  частиц  склоновыми  потоками  рассматривается  как  следствие  сочета¬
ния  пульсационного  характера  касательных  напряжений,  оказываемых  на  дно  турбулентными  по¬
токами,  и  нормального  распределения  сил  сцепления  между  частицами  почвы.  Из  этого  следует  не¬
линейность  и  неоднозначность  связей  между  скоростью  отрыва  частиц  и  такими  параметрами,  как
уклон  поверхности  и  глубина  потока.  Отрыв  частиц  почвы  при  падений  дождевых  капель  рассмат¬
ривается  как  следствие  ударных  волн,  возникающих  в  скелете  почвы  и  воде  порового  пространства.
Ударные  волны  образуют  кратер  в  почве,  а  затем,  вследствие  уменьшения  давления  от  центра  к  пе¬
риферии  кратера,  происходит  боковой  выброс  воды  и  частиц  почвы.
 ВВЕДЕНИЕ
 Эрозия  почвы  вызывается  силами  различного
происхождения:  одна  из  них  связана  с  ударами
дождевых  капель,  другая  -  с  движением  склоно¬
вых  потоков.  Ударное  воздействие  капель  велико.
Мгновенное  ударное  давление  на  почву  капель
дождя  достигает  порядка  сотен  килопаскалей.  Это
высокое  давление  в  процессе  взаимодействия  кап¬
ли  с  поверхностью  почвы  трансформируется  в  вы¬
сокоскоростные  латеральные  струи  воды,  кото¬
рые  выбрасывают  почвенные  частицы  в  воздух.
Ударные  напряжения  от  капель  проникают  на  не¬
значительную  глубину,  поэтому  дождевые  капли
способны  вызывать  эрозию  лишь  очень  тонкого
поверхностного  слоя  почвы.
 Стекание  воды  по  склону  также  может  вызвать
эрозию.  Силы,  необходимые  для  транспорта  час¬
тиц  почв  вниз  по  склону,  значительно  меньше  тех,
которые  необходимы  для  их  отрыва  от  почвенной
массы.  Поэтому  даже  тонкая  пелена  воды  склоно¬
вого  стока  способна  транспортировать  наносы  на
короткие  расстояния  вниз  по  склону.  Однако  глу¬
бина  потоков  воды  на  склонах  никогда  не  бывает
равномерной.  Обычно  поверхностный  сток  кон¬
центрируется  в  мелких  руслах,  где  глубина  пото¬
ков  больше,  чем  в  целом  на  склоне.
 Эти  мелкие  русла  обозначаются  термином
“ручей”.  Ручьи  выступают  в  качестве  основного
агента,  осуществляющего  транспорт  частиц,  со¬
рванных  в  межручейковом  пространстве.  Когда
касательные  напряжения  на  дне  ручья  становятся
достаточно  большими  и  начинают  превышать  си¬
лы  сцепления  в  почве,  происходит  отрыв  частиц
почвы  потоком.  Ручейковая  эрозия  может  вызы¬
вать  врезание  русел  наиболее  развитых  ручейков
и  соответственно  значительную  склоновую  эро¬
 зию.  Когда  ливень  вызывает  сильную  эрозию  на
склоне,  ее  основная  часть  обычно  приходится  на
ручейковый  смыв.  И  напротив,  если  ручейковая
эрозия  не  развивается,  смыв  обычно  не  бывает
большим.  В  связи  со  сравнительно  большой  глу¬
биной  потоков  в  ручейках  удары  дождевых  ка¬
пель  не  рассматриваются  как  существенный  фак¬
тор  ручейковой  эрозии.  Поверхность  склона
между  ручейками  называется  межручейковым
пространством.
 Таким  образом,  эрозия  в  концептуальном  от¬
ношении  делится  на  два  типа  -  ручейковую  и
межручейковую.  Межручейковая  эрозия  разви¬
вается  на  части  склона,  занятой  мелководными
пластовыми  потоками.  Удары  дождевых  капель-
основная  причина  отрыва  почвенных  частиц  в
межручейковом  пространстве.  Транспорт  частиц
в  межручейковом  пространстве  осуществляется
мелководными  потоками,  способными  перено¬
сить  наносы  на  сравнительно  короткие  расстоя¬
ния  в  ручейки  с  более  глубокими  потоками.  Та¬
ким  образом  межручейковые  пространства  пита¬
ют  ручейки  наносами.
 ОТРЫВ  ЧАСТИЦ  ПОЧВЫ
 Признано,  что  процесс  отрыва  частиц  потоком
не  является  простой  функцией  касательного  на¬
пряжения  или  мощности  потока.  Grass  (Грасс)  [7]
показал,  что  закономерности  начала  движения
мелкого  песка  в  потоке  могут  быть  объяснены
частичным  перекрытием  плотности  распределе¬
ния  мгновенных  донных  касательных  напряже¬
ний  и  сопротивления  отдельных  песчинок  срыву
со  дна  потока,  который  имеет  вероятностный  ха¬
рактер  [4].
 629

630
 НЕРИНГ
 Вероятностная  плотность
 или  сила  отрыва
 Рис.  1.  Перекрытие  двух  функций  вероятностной
плотности:  У  -  мгновенных  касательных  напряжений
на  дне  потока;  2  -  локального  сопротивления  почвен¬
ных  частиц  отрыву.
 Скорость  отрыва  частиц,  г/м2/с
 Рис.  2.  Измеренная  и  расчетная  скорости  отрыва  час¬
тиц  почвы  Полдинг  (агрегаты  размером  1-2  мм)  как
функция  средней  величины  касательного  напряже¬
ния  на  дне  потока.  1  -  уклон  дна  1%;  2  -  глубина  пото¬
ка  1  см;  3  -  измеренное;  4  -  расчетное.
 Исходя  из  концептуальных  положений  меха¬
ники  отрыва  частиц,  Nearing  (Неринг)  [11]  пред¬
ложил  вероятностную  модель  отрыва  почвенных
частиц  в  виде
 * 	=  FPM,
 (1)
 Raudkivi,  Tan  [  12],  а  временная  частота  (ft)  отрывов
взята  по  Gordon  [6].  Перемножение  пространст¬
венной  и  временной  частот  дает  функциональную
зависимость  для  F  в  формуле  (1)  в  виде
 F  =  4  х  lOsCg(hlf2/a,
 (2)
 где  С  -  коэффициент  Шези;  о  -  толщина  погра¬
ничного  турбулентного  слоя;  /  -уклон;  h  -  глуби¬
на  склонового  потока.
 Уравнение  (2)  показывает  фундаментальные
различия  между  турбулентностью  в  мелких  скло¬
новых  и  более  глубоководных  речных  потоках.
Исходя  из  вышеизложенного,  для  мелководных
потоков  мы  приняли  допущение,  что  толщина  по¬
граничного  слоя  (а)  равна  глубине  склонового  по¬
тока  (А)  и,  следовательно,  частота  турбулентных
пульсаций  (F)  может  быть  аппроксимирована  как
 F  =  КхСкт1Ш,
 (3)
 где  Кх  -  линейный  коэффициент  в  зависимости
между  h  и  /,  а  о  заменена  на  h.
 Если  касательное  напряжение  в  момент  турбу¬
лентного  импульса  и  сила  сопротивления  отрыву
частицы  почвы  в  точке  турбулентного  импульса
описываются  вероятностными  функциями,  то  их
наложение  даст  вероятность  события  отрыва  ча¬
стицы  почвы  (рис.  1).  Для  случаев  нормального
или  логнормального  распределения  область  пе¬
рекрытия,  или  вероятность  отрыва,  может  быть
легко  вычислена.  Для  случая  нормального  рас¬
пределения  вероятность  отрыва  (Р)  равна
 Р  =  1/2  -  q>(T-xh)/(s(T)2  -  .у(т)2),
 (4)
 где  F  -  частота  турбулентных  пульсаций  во  вре¬
мени  и  пространстве,  1/с  м2;  Р  -  вероятность  пуль¬
саций  касательного  напряжения,  превышающих
местное  сопротивление  отрыва  частицы  и  вызы¬
вающих  разрыв  связей,  кг/см2;  М  -  средняя  масса
почвы,  приходящейся  на  единичное  событие  отры¬
ва  частицы,  кг;  е  -  удельная  (на  единицу  поверхнос¬
ти  почвы)  интенсивность  отрыва  частиц,  кг/м2/с.
Частота  пульсаций  (F)  рассчитывается  для  одно¬
родного  потока  на  ровном  склоне  с  использовани¬
ем  опубликованных  зависимостей.  Расчеты  прост¬
ранственных  частот  пульсаций  взяты  из  работы
 где  ф  -  интегральная  функция  вероятности  вари¬
анты  нормального  распределения;  Т  -  среднее  зна¬
чение  варианты,  которая  в  нашем  случае  -  сопро¬
тивление  отрыву  частиц;  хь  -  величина  касатель¬
ного  напряжения,  вызывающего  срыв  частицы;
s(T),  s(t)  -  стандартные  отклонения  сопротивле¬
ния  отрыву  частиц  почвы  и  касательного  напря¬
жения.
 Уравнение  (1)  для  отрыва  частиц  мелковод¬
ным  склоновым  потоком  с  учетом  изложенного
выше  может  быть  переписано  в  виде
 * 	=  KCPhmIv2, 	(5)
 где  AT  -  коэффициент,  включающий  Кх  из  уравне¬
ния  (3);  М  -  из  уравнения  (1);  Р  -  функция  Т,  хь,
s(T)  и  s(t),  представленная  зависимостью  (4).
 Вероятностная  модель,  рассматриваемая  в  на¬
стоящей  статье,  была  испытана  на  гидравличес¬
ком  лотке  [11].  Скорость  отрыва  измерялась  на
небольшом  образце  связной  почвы.  Серия  опы¬
тов  охватывала  значительный  интервал  глубин
потока  и  уклонов.  В  качестве  примера  приведены
результаты  на  рис.  2.  Модель  достаточно  точно
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

МЕХАНИКА  ОТРЫВА  ЧАСТИЦ  ПОЧВЫ  КАПЛЯМИ  ДОЖДЯ
 631
 соответствует  экспериментальным  результатам
по  нескольким  направлениям.  Расчеты  по  модели
показывают,  что,  во-первых,  зависимость  между
интенсивностью  отрыва  частиц  и  касательным  на¬
пряжением  квазиэкспоненциальная.  Это  обуслов¬
лено  в  основном  интегральной  вероятностной
функцией,  описываемой  зависимостью  (4).  Во-вто-
рых,  скорость  отрыва  более  чувствительна  к  изме¬
нению  уклона,  чем  глубины  (уравнение  (5)).  Ис¬
пользуемые  в  настоящее  время  зависимости  для
расчета  отрыва  обычно  представляют  собой
функцию  касательного  напряжения  или  мощнос¬
ти  потока.  Эти  результаты  показывают,  что  от¬
рыв  частиц  не  описывается  функцией  какой-либо
одной  переменной,  так  как  и  касательное  напря¬
жение,  и  мощность  потока  одинаково  чувстви¬
тельны  к  глубине  и  уклону.
 Вероятностная  модель  объясняет  также  оче¬
видное  несоответствие  в  различиях  между  поряд¬
ком  величин  сил  сцепления  почвенных  частиц  и
касательных  напряжений  на  дне  потока.  Силы
сцепления  обычно  измеряются  в  килопаскалях,  а
касательные  напряжения  -  в  паскалях.  Согласно
исследованиям  [11],  касательные  напряжения  на
дне  потока  изменяются  от  0.5  до  2.0  Па,  в  то  вре¬
мя  как  напряжение  отрыва  колеблется  от  1.0  до
2.0  кПа,  т.е.  различие  достигает  порядка  1000  раз.
Предложенная  модель  помогает  понять,  каким
образом  проявляется  эрозия  при  столь  большом
различии  между  силами  сцепления  и  касательны¬
ми  напряжениями  на  ложе  потока.  Часть  ответа
заключается  в  том,  что  локальные  касательные
напряжения,  связанные  с  турбулентными  пульса¬
циями,  значительно  выше,  чем  средние  касатель¬
ные  напряжения.  Другая  часть  ответа  состоит  в
том,  что  скорость  отрыва  частиц  почвы  опреде¬
ляют  не  средние  значения  касательных  напряже¬
ний  и  сцепления  почвы,  а  соответственно  конеч¬
ные  и  начальные  области  кривых  распределения.
Отрыв  частицы  происходит  не  при  любой  турбу¬
лентной  пульсации,  а  лишь  в  тех  случаях,  когда
касательные  напряжения  превосходят  силы  сцеп¬
ления,  которые  составляют  малую  часть  (Р)  об¬
щего  числа  турбулентных  пульсаций,  с  которыми
связана  пульсация  касательных  напряжений.
 УДАРЫ  ДОЖДЕВОЙ  КАПЛИ
 Для  гомогенного  твердого  тела  давление,  ока¬
зываемое  ударом  жидкости  (Pw),  есть  функция
плотности  и  скорости  ударной  волны  в  двух  сре¬
дах  [1,  15]
 Pw  =  pwCwv/(l+pwCJp,Ut), 	(6)
 где  Cw  -  скорость  ударной  волны  в  воде;  v-  отно¬
сительная  скорость  двух  соударяющихся  сред  в
момент  контакта;  pw  -  плотность  воды;  р,  -  плот¬
 ность  твердого  тела;  Ut-  скорость  ударной  волны
в  твердом  теле.
 Уравнение  (6)  детально  разработано  Шприн¬
гером  (Springer)  [15].  Для  низкоскоростных  соуда¬
рений,  к  числу  которых  относится  столкновение
капли  дождя  с  неподвижной  мишенью,  скорость
ударной  волны  в  воде  равна  скорости  звука  в  во¬
де.  В  случае  твердой  сплошной  среды  р,(/,  >  рWCW
давление  (Pw)  принимает  значения,  равные  давле¬
нию  гидравлического  удара  (Ph)  [1]
 Ph  =  Р  wCwv. 	(7)
 Численное  моделирование  и  лабораторные  экс¬
перименты  с  каплями  и  струями,  падающими  на
существенно  твердую  поверхность  (т.е.  выполня¬
лось  условие  р,U,  §>  рWCW),  показали,  что  давление
ударных  волн  было  близко  к  значениям,  вычис¬
ленным  по  зависимости  (7)  [9,  10,  15,  16].
 Почва  -  среда  негомогенная,  поэтому  при  уда¬
ре  жидкости  о  почву  возникают  две  ударные  вол¬
ны  -  волна  в  скелетной  части  почвы  и  в  ее  жидкой
фазе  (3).  Волна  в  твердой  фазе  связана  преиму¬
щественно  со  скелетом  почвы,  а  волна  в  жидкой
фазе  -  с  влагой  в  порах  почвы,  но  вместе  с  тем
имеет  место  движение  твердой  и  жидкой  фаз,  вы¬
званное  обеими  волнами.  Поэтому  при  изучении
проблемы  вклада  дождевых  капель  в  эрозию  надо
учитывать  ударные  волны  в  скелете  почвы  и  в  ее
жидкой  фазе,  когда  она  покрыта  пеленой  воды.
 Уравнения  для  одномерной  ударной  волны,
вызванной  падением  капли  на  поверхность  поч¬
вы,  могут  быть  получены  путем  учета  разности
давлений  вдоль  ударной  волны,  которая  проходит
через  поровую,  твердую  и  жидкую  фазы  почвы.
От  удара  возникают  три  ударных  волны:  одна  в  во¬
де,  покрывающей  поверхность  почвы,  другая  -  в
скелете  почвы  и  третья  -  в  воде  порового  прост¬
ранства.  Уравнение  разности  давлений  в  ударной
волне  может  быть  получено  из  состояния  прыжка,
описанного  в  механике  сплошных  сред  [5]
 Pw  =  PwCw(v-uw), 	(8)
 Рр  =  ppUpup, 	(9)
 Pf  =  pfUfuf, 	(Ю)
 где  Pw-  разность  давлений  в  ударной  волне,  возни¬
кающей  в  воде  под  влиянием  удара  капли;  Рр  -  раз¬
ность  давлений  в  волне  в  поровой  жидкости;  Pf  -
разность  давлений  в  волне  в  скелетной  части  поч¬
вы;  рр  -  плотность  материала,  перемещаемого
волной  в  поровой  жидкости;  Ру-  плотность  мате¬
риала,  перемещаемого  волной  в  скелетной  части
почвы;  Up  -  скорость  волны  в  жидкости;  Uf-  ско¬
рость  волны  в  скелете  почвы;  uw  -  скорость  пере¬
мещения  вещества  под  воздействием  ударной
волны  в  воде  на  поверхности  почвы;  upvmf-  ско¬
рость  перемещения  вещества  соответственно  в
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

632
 НЕРИНГ
 Рис.  3.  Ударные  волны,  образующиеся  в  почве  и  в  во¬
де  в  результате  вертикального  удара  воды  по  поверх¬
ности  почвы.
 поровой  влаге  и  скелете  почвы;  v-  скорость  дви¬
жения  капли  или  струи  непосредственно  перед
столкновением  с  мишенью  (рис.  3).
 В  соответствии  с  законом  неразрывности  коли¬
чество  материала,  проносимого  через  поверхность
раздела  вода-почва,  может  быть  записано  как
 uw  =  ир  =  uf  =  и, 	(11)
 где  и  -  скорость  на  границе  поверхности  раздела
сред.  Кроме  того,  силы  на  поверхности  раздела
должны  быть  одинаковыми.  Так,  если  $f-  часть
почвы,  в  которую  проникает  волна  по  твердой
фазе  почвы,  и  -  часть  почвы,  в  которую  прони¬
кает  волна  по  поровой  жидкости,  то
 Pw  =  MV+MV 	<12>
 После  замены  uw,  ир,  uf,  Рр  и  Pw  соответствую¬
щими  выражениями  (формулы  (8>—(10))  и  решая
уравнение  (12)  относительно  Pf,  получаем
 pf  =  Ри,СиЛР/  +  $р(рри  p/pfu  f)  +
 +  (pwCJpfUf)].
 Pf-  обусловленное  ударом  давление  преимущест¬
венно  на  скелетной  поверхности  почвы.
 Уравнение  (13)  аналогично  уравнению  (6),  но  в
отличие  от  последнего  учитывает  неоднородность
среды  и  соответствующее  разнообразие  ударных
волн.
 Таким  же  образом  аналогичное  уравнение  мо¬
жет  быть  выведено  для  давления,  возникающего
на  поверхности  почвенных  пор  и  связанного  с
ударной  волной  в  жидкости.  Оно  имеет  вид
 Рр  =  pwCJ[$p  +  $t(PfUf/ppUp)  +
 +  (PwCJPpUp)].
 Сила  деформации  почвенной  массы  может
быть  оценена  как  функция  полного  давления  на
почвенный  скелет  или  как  функция  эффективно¬
го  давления,  равного  разности  между  полным
давлением  и  давлением  поровой  влаги.  В  случае
соударения  воды  с  почвой  Pf-  полное  давление  на
почвенный  скелет  и  Рр  -  давление  в  поровой  вла¬
ге.  Таким  образом,  для  механики  процесса  полез¬
но  определить  вертикальное  эффективное  давле¬
ние  (Ре)  для  случая  соударения  воды  с  почвой.
Оно  выразится  как
 Ре  =  Р,-Рр. 	(15)
 Приложение  уравнений  (13)—(15)  к  почвам  об¬
наруживает  несколько  зависимостей  между  поч¬
венными  характеристиками  и  силой  удара.  Давле¬
ние  поровой  влаги,  обусловленное  ударами  дож¬
девых  капель,  значительно  выше  при  высокой
насыщенности  почвы  водой.  Расчеты  показыва¬
ют,  что  отрицательное  эффективное  давление,
являющееся  условием  разжижения  почвы,  веро¬
ятно,  лежит  в  области  влажности  почвы,  близкой
к  насыщению.  Это  может  служить  объяснением
очень  неустойчивого  состояния  поверхности  и
высокой  податливости  к  отрыву  частиц  почвы
водой,  выбрасываемой  в  стороны  от  места  паде¬
ния  капли,  что  имеет  место  при  разбрызгивании
воды  с  поверхности  почвы.  Расчеты  также  пока¬
зывают,  что  чем  выше  плотность  почвы  и  выше
сорбционно-капиллярное  давление,  тем  выше
полное  давление,  возникающее  при  ударе  жидко¬
сти  по  поверхности  почвы.
 Nearing  et  al.  [11]  измеряли  вертикальное  дав¬
ление  удара  капли  о  поверхность  почвы  при  помо¬
щи  специально  разработанного  и  откалиброванно¬
го  пьезоэлектрического  датчика  диаметром  1  мм  и
частотой  10  МГц.  Этот  датчик,  размером  с  песчин¬
ку,  был  помещен  на  поверхность  почвы  и  подвер¬
гался  ударам  дождевых  капель  диаметром  5.6  мм,
падавших  с  высоты  14  м.  Измерения  производили
таким  образом,  чтобы  получить  зависимость
между  ударным  давлением  и  расстоянием  от  цен¬
тра  падения  капли  (рис.  4).  Пик  давления  был  за¬
фиксирован  в  кольце  с  центром  в  точке  падения
капли.  Этот  результат  подобен  распределению
давления  при  соударении  жидкости  и  твердого  те¬
ла  [1].  Максимальные  значения  были  существен¬
но  ниже  рассчитанных  по  формуле  для  твердого
тела,  как  это  вытекает  из  изложенной  выше  тео¬
рии.  Также  в  соответствии  с  теорией  более  высо¬
кое  давление  было  получено  для  почв  с  высокой
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

МЕХАНИКА  ОТРЫВА  ЧАСТИЦ  ПОЧВЫ  КАПЛЯМИ  ДОЖДЯ
 633
 Максимальное  давление,  кПа
500  г
 400
 300
 200
 100
 .  Л
 _| 	I 	I  ♦  ♦  I 	It 	I
 0 	1 	2 	3 	4 	5 	6
 Расстояние  от  центра  капли,  мм
 Рис.  4.  Максимальные  давления  удара  капель  воды  по
поверхности  почвы  как  функция  расстояния  от  цент¬
ра  падения  капли.  Почва  -  пылеватый  суглинок  Ида
плотностью  1200  кг/м3  и  капиллярносорбционным
потенциалом  2.5  кПа.
 плотностью  и  высоким  сорбционно-капилляр-
ным  давлением.  Максимальные  значения  верти¬
кального  давления,  измеренные  этим  методом,
достигали  величины  порядка  400  кПа.  Давление
гидравлического  удара  должно  было  составлять
14000  кПа  для  капель,  использованных  в  экспе¬
рименте.
 После  удара  дождевой  капли  вокруг  центра
падения  образуется  выпуклость  [2,  8],  а  затем
происходит  латеральный  выброс  воды.  Чем  ниже
сцепление  почвы,  тем  больше  выпуклость  и
больше  угол  выброса  капель.  Отрыв  почвенных
частиц  при  падении  капель  есть  результат  сово¬
купного  влияния  высокого  давления  воды  в  поч¬
венных  порах,  образования  выпуклости  и  высо¬
кой  скорости  латерального  выброса  воды.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Adler  W.F.  The  mechanics  of  liquid  impact  //  Treatise  on
material  science  and  technology.  1979.  V.  16.  P.  127-183.
 2. 	Al-Durrah  M.M.,  Bradford  J.M.  The  mechanism  of  rain¬
drop  splash  on  soil  surfaces  //  Soil  Sci.  Soc.  Amer.  J.
 1982. 	V.  46.  P.  1086-1090.
 3. 	Biot  M.A.  Theory  of  propagation  of  elastic  waves  in
a  fluid  saturated  porous  solid.  I.  Low  frequency  range  //
J.  Acoustical  Soc.  Amer.  1956.  V.  28.  P.  168-178.
 4. 	Christensen  В  A.  On  the  stochastic  nature  of  scour  initi¬
ation  //  Proc.  16th  Congr.  of  the  Intern.  Association  for
Hydraulic  Research.  S.  Paulo,  Brasil,  1975.  P.  65-72.
 5. 	Eringin  A.C.  Mechanics  of  Continua.  N.Y.:  John  Wiley
Publ,  1967.
 6. 	Gordon  C.M.  Period  between  bursts  at  high  Reynold’s
number//The  Physics  of  Fluids.  1975.  V.  18.  P.  141-143.
 7. 	Grass  AJ.  Initial  instability  of  fine  bed  sand  //  Hydraulics
Div.  Amer.  Soc.  Civil  Eng.  1970.  V.  96.  P.  619-632.
 8. 	Huang  C.,  Bradford  J.M.,  Cushman  J.H.  A  numerical
study  of  raindrop  impact  phenomena:  the  elastic  defor¬
mation  case  //  Soil  Sci.  Soc.  Amer.  J.  1983.  V.  47.
P.  855-861.
 9. 	Hwang  J.B.G.,  Hammitt  F.G.  High-speed  impact  be¬
tween  curved  liquid  surface  and  riged  flat  surface  //
J.  Fluids  Engineering.  1977.  V.  99.  P.  346-404.
 10. 	Johnson  W.,  Vickers  G.W.  Transient  stress  distribution
caused  by  water  jet  impact  //J.  Mechanical  Engineering.
Sci.  1973.  V.  15.  P.  302-310.
 11. 	Nearing  MA.,  Bradford  J.M.,  Parker  S.C.  Soil  detach¬
ment  by  shallow  flow  at  low  slopes  //  Soil  Sci.  Soc.  Am¬
er.  J.  1991.  V.  55.  P.  339-344.
 12. 	Raudkivi  A.J.,  Tan  S.K.  1984.  Erosion  of  cohesive
soils  //J.  Hydraulic  Res.  1984.  V.  22.  P.  217-233.
 13. 	Rochester  M.C.,  Brunton  J.H.  Surface  pressure  distribu¬
tion  during  drop  impingement  //  Proc.  of  the  fourth
Meersburg  conf.  on  rain  erosion  and  related  phenomena.
Neues  Schloss,  Meersburg,  Germany,  1974.  Bd.  1.
 14. 	Rosenblatt  М.,  Ito  Y.M.,  Perry  F.f  Eggum  G.E.  Analysis
of  Water  drop  erosion  mechanisms  in  infrared  transpar¬
ent  materials  using  microphysical  fracture  models  //  Air
Force  Mat.  Lab.  AFML-TR-77-219.  US  Govt.  Printing
Of.  Washington,  1977.
 15. 	Springer  G.S.  Erosion  by  liquid  impact.  Washington:
Scripta  Publ.,  1976.
 The  Mechanics  of  Soil  Detachment  by  Raindrops  and  Runoff
 M.  A.  Nearing
 Soil  erosion  encompasses  detachment,  transport,  and  deposition  of  soil  particles  by  the  erosive  forces  of  rain¬
drops  and  surface  flow  of  water.  Average  shear  stresses  of  flowing  water  are  on  the  order  of  Pa.  They  are  much
less  than  the  shear  strength  of  soils,  which  even  for  the  case  of  tensile  failure  are  on  the  order  of  kPa.  This  dis¬
crepancy  is  explained  in  terms  of  the  coherent  structure  of  turbulent  flow,  whereby  transient  shear  stresses  on
the  bed  are  much  greater  than  the  average  flow  shear  stresses.  A  microscale  probabilistic  model,  E  =  FPM,  is
constructed,  which  describes  the  probability  P  that  the  instantaneous  shear  stresses  of  turbulent  flow,  which  oc¬
cur  at  a  spatial  and  temporal  frequency,  F,  exceed  the  local  resistant  strength  of  the  soil  particles  and  cause  a
mass  M  to  be  detached.  Raindrops  impart  dynamic,  transitory  stresses  to  the  soil  that  are  on  the  order  of  hun¬
dreds  of  kPa.  The  pressures  generated  upon  impact  of  a  raindrop  are  dependent  upon  the  velocity  of  the  drop
and  the  velocities  of  the  compressional  waves  that  move  through  the  two-phase  soil  material.  Uneven  pressures
under  the  drop  impact  cause  a  crater  to  be  formed,  and  lateral  jetting  of  water  across  the  bulge  of  the  crater  caus¬
es  the  soil  to  be  detached.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  634-641
 	 ЭРОЗИЯ
 почв
 УДК  631.4:631.61.2
 ДОПУСТИМЫЙ  СМЫВ  И  САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ  ПОЧВ
 ©  1997  г.  3.  В.  Пацукевич,  А.  Н.  Геннадиев,  М.  И.  Герасимова
 Географический  факультет  МГУ  им.  М.В.  Ломоносова
Поступила  в  редакцию  27.12.96  г.
 Рассмотрены  методы  оценки  допустимого  смыва  почв,  используемого  в  качестве  количественного
стандарта  при  определении  степени  эрозионной  опасности  земель.  Существующие  методы  ориен¬
тированы  как  на  представления  о  природных  процессах  -  нормальной  эрозии,  так  и  на  эколого-эко-
номические  соображения.  При  этом  наиболее  корректной,  но  трудно  реализуемой,  признана  оценка
допустимого  смыва  по  скорости  почвообразования.  В  качестве  альтернативы  существующим  мето¬
дам  предлагается  метод  “равновесного  профиля”,  основанный  на  оценке  интенсивности  эрозии  в
склоновой  зоне,  где  темпы  смыва  равны  темпам  почвообразования.
 Устойчивость  природных  и  сельскохозяйст¬
венных  экосистем,  их  продуктивность  в  значи¬
тельной  мере  зависят  от  степени  сохранности
почвенного  покрова  и  во  многом  определяются
интенсивностью  эрозионных  процессов.  В  качест¬
ве  одной  из  оценок  “веса”  эрозии  почв  в  глобаль¬
ных  деградационных  процессах  можно  привести
результаты  недавних  подсчетов  Oldeman  et  al.  [22],
согласно  которым  площади  почв,  затронутых
водной  эрозией,  составляют  55.6%  от  всех  терри¬
торий,  фактически  подверженных  деградации.
Как  известно,  оценки  масштабов  эрозии  почв,  в
том  числе  и  картографические,  основываются  на
определении  интенсивности  смыва  или  доли  смы¬
тых  почв  в  почвенном  покрове  [2,9].  При  анализе
степени  эрозионной  деградации  почвенного  по¬
крова  возникает  необходимость  оценить  показа¬
тели  интенсивности  смыва  почв  с  точки  зрения
основных  критериев  рационального  землеполь¬
зования:  определенного  уровня  плодородия  почв;
оптимальной  мощности  корнеобитаемого  слоя,
необходимой  для  нормального  роста  и  развития
растений;  минимизации  развития  процессов  ли¬
нейной  эрозии  на  полях.  При  этом  необходимо
также  учитывать  влияние  последствий  смыва
почв  на  экологическую  ситуацию.  В  качестве  ко¬
личественного  стандарта  для  этих  целей  исполь¬
зуется  величина,  определяемая  термином  “допус¬
тимый  смыв”  (ДС).  Эта  величина  появилась  в
США  в  30-е  гг.  [19]  и  относится  к  числу  базовых  в
эрозиоведении.
 Допустимый  смыв  был  первоначально  опреде¬
лен  как  максимальные  эрозионные  потери,  при
которых  сохраняется  неограниченно  долго  высо¬
кий,  экономически  целесообразный  уровень  пло¬
дородия  [19].  По  мере  развития  почвенно-эрозион¬
ных  исследований  и  генетического  почвоведения,
а  также  их  взаимодействия  понятие  “допустимый
смыв”  трансформировалось,  и  к  настоящему  вре¬
 мени  существует  несколько  его  определений  и  со¬
ответственно  способов  оценки.
 Поддержание  исходного  уровня  плодородия
почв  при  протекании  эрозии  на  сельскохозяйст¬
венных  землях  в  принципе  может  обеспечиваться
компенсацией  потери  почвенного  объема  и  каче¬
ства  почвенной  массы  в  результате  самовосстанов¬
ления  почв  -  естественного  почвообразовательно¬
го  процесса.  Исходя  из  этого,  ДС  -  это  такая  ин¬
тенсивность  эрозии  почв,  которая  соизмерима
(или  равна)  с  интенсивностью  почвообразования  в
данной  почве.  В  таком  контексте  понятие  ДС  пред¬
ставляет  значительный  интерес  для  целей  прогноз¬
но-оценочного  почвенного  картографирования  и
решения  ряда  теоретических  и  прикладных  вопро¬
сов  почвоведения  и  эрозиоведения.  Являясь  при¬
родной  количественной  мерой  эрозионной  опас¬
ности,  этот  показатель  имеет  отношение  и  к
проблемам  фундаментального  знания  о  почвах:
скорости  эволюции  почв  и  ее  варьированию  в
географическом  пространстве,  происхождению
структуры  почвенного  покрова,  к  классифика¬
ции  почв,  вопросам  взаимодействия  факторов
почвообразования.
 Существующие  методы  оценки  допустимого
смыва  ориентированы  как  на  представления  о
природных  процессах  -  нормальной  эрозии,  так  и
на  эколого-экономические  соображения  (схема).
 Основной  предпосылкой  оценки  допустимого
смыва  почв  в  США  служило  априорное  предпо¬
ложение  о  том,  что  в  естественных  условиях  при
хорошем  развитии  растительного  покрова  для
восстановления  2.5  см  почвы  потребуется  от  300
до  1000  лет  [21].  При  этом  предполагалось,  что
скорость  почвообразования  в  условиях  интенсив¬
ного  сельскохозяйственного  использования  зна¬
чительно  выше,  чем  в  естественных.  Так,  было
установлено  [21],  что  на  рыхлых  породах  в  куку¬
рузном  поясе  США,  т.е.  в  ареале  почв  прерий,
при  оптимальной  агротехнике  за  год  формируется
 634

ДОПУСТИМЫЙ  СМЫВ  И  САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ  ПОЧВ
 635
 По  минимальной
 По  скорости
почвообразования
 Экономический
 эффективной  мощности
профиля
 Расчетный
 По  затратам
на
 восстановле¬
ние  почв
 Г  ипотетический
 В  натурных  наблюдениях
 1  1
 *
 По  минималь¬
ной  эффек¬
тивной
мощности
профиля
 По  возрасту
почв
 По  мощности
гумусового
горизонта
 По  погребен¬
ным  почвам
 На  датиро¬
ванных
поверхностях
 По  площадям
смытых
почв
 По  равновес¬
ному
профилю
 Методы  оценки  допустимого  смыва  почв.
 0.8  мм  почвы,  или  2.4  см  за  30  лет.  Другими  слова¬
ми,  при  плотности  1.4  г/см3  ежегодно  “прибавля¬
ется”  около  11  т/га  почвенной  массы.  Такого  рода
наблюдения  определили  верхний  предел  допусти¬
мых  ежегодных  потерь  почвы.  В  дальнейшем  они
были  дифференцированы  в  зависимости  от  мощ¬
ности  корнеобитаемого  слоя:  от  2.2  до  11.2  т/га  в
интервале  мощностей  от  25  до  150  см.
 Мирцхулава  [14]  для  приближенной  количест¬
венной  оценки  использовал  такие  показатели,  как
“срок  службы  почвы”  и  “эффективная  мощность
почвенного  покрова”  (разница  между  полной  пер¬
воначальной  мощностью  почвенного  профиля  и
предельно  допустимой).  При  этом  предельно  допу¬
стимой  считается  мощность,  достаточная  для  со¬
здания  нормальных  условий  произрастания  рас¬
тений  и  работы  сельскохозяйственных  машин.
Практически  “эффективная  мощность  почвенно¬
го  покрова”  соответствует  мощности  корнеоби¬
таемого  слоя,  предложенной  американскими  ис¬
следователями.
 Многие  исследователи  предлагали  величину
допустимого  смыва  почв  считать  категорией
экономической  и  уровень  ее  определять  эконо¬
мической  целесообразностью  снижения  смыва  в
конкретных  условиях  [2].  При  этом  не  учиты¬
вался  косвенный  ущерб  (нарушение  экологичес¬
кой  стабильности  ландшафта),  который  может  по
своим  негативным  последствиям  значительно
превосходить  прямой.
 В  качестве  возможного  варианта  оценки  вели¬
чины  допустимого  смыва  почв  был  также  пред¬
ложен  метод,  который  условно  можно  назвать
сравнительно-эрозионным  [3].  Он  основан  на  со¬
поставлении  общего  количества  смытых  земель
на  данной  территории  с  количеством  почв  со  смы¬
вом,  превышающим  разные  пороговые  уровни
(например,  до  0.5,  1.0,  1.5,  2.0,  2.5  т/га  в  год  и  т.д.).
Метод  был  опробован  на  территории  централь¬
ной  части  бассейна  р.  Дон,  где  распространены  в
основном  черноземные  и  серые  лесные  почвы,
хорошо  изученные  в  эрозионном  отношении:  де¬
тальное  полевое  обследование  сочеталось  с  коли¬
чественной  оценкой  интенсивности  смыва.  В  ре¬
 зультате  было  установлено,  что  площади  эроди¬
рованных  почв  наиболее  близки  к  площади
земель  с  величиной  смыва  выше  2.5  т/га.  Эта  ве¬
личина  и  была  принята  в  качестве  допустимой.
 Нами  для  оценки  допустимого  смыва  почв  пред¬
ложен  метод,  основанный  на  понимании  “нормаль¬
ной  эрозии”  как  естественного  для  склоновых  зе¬
мель  явления  и  названный  “методом  равновесного
профиля”  [7].  В  принципе  допустимый  смыв  можно
рассматривать  как  “нормальную”  эрозию  -  посто¬
янный  спутник  склонового  почвообразования,  есте¬
ственный  процесс  на  склоновых  землях.  В  природ¬
ных  условиях  на  таких  землях  -  приводораздельных
пространствах  и  слабопологих,  прилегающих  к
ним  склонах  -  формируются  почвы  с  полноразви¬
тым  профилем.  Если  такие  почвы  сохранили  ис¬
ходный  профиль  при  распашке  в  течение  всего
земледельческого  периода  и  определенной  антро¬
погенной  нагрузке,  то  темпы  эрозии  здесь  не  пре¬
вышали  скорость  почвообразования.  Интенсив¬
ность  смыва  может  быть  оценена  теми  же  метода¬
ми,  которые  используются  для  расчета  скорости
антропогенной  или  ускоренной  эрозии.
 Метод  основан  на  количественной  оценке  ин¬
тенсивности  эрозии  в  склоновой  зоне  равновесия,
где  темпы  смыва  равны  темпам  почвообразова¬
ния.  Суть  его  заключается  в  поисках  в  природных
условиях  на  пахотных  землях  в  пределах  почвен¬
но-эрозионной  катены  участка  с  нормально  раз¬
витым  (несмытым)  почвенным  профилем,  распо¬
ложенного  в  приводораздельной  части  склона.
Этот  участок  катены  назван  равновесным  по  со¬
отношению  темпов  смыва  и  почвообразования,  а
заложенный  в  таких  условиях  почвенный  про¬
филь  -  “равновесным  профилем”.  Интенсивность
смыва  рассчитывается  для  прилегающего  к  поч¬
венному  профилю  участка  склона  (рис.  1).
 Почвенно-эрозионные  катены  закладываются
на  модельных  склонах,  которые  должны  отве¬
чать  следующим  условиям:  примыкать  к  доста¬
точно  широким  водоразделам,  где  меньше  веро¬
ятность  проявления  механической  эрозии;  обяза¬
тельно  наличие  на  местности  и  на  карте
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

636
 ПАЦУКЕВИЧ  и  др.
 конкретнее  -  участок,  граничащий  с  зоной  не-
компенсируемого  смыва,  на  котором  и  заклады¬
вается  равновесный  почвенный  профиль.  Грани¬
цы  между  зонами  устанавливаются  в  поле  по  об¬
щепринятым  методикам  -  диагностике  почв  по
наличию  генетических  горизонтов  и  их  мощнос¬
тям,  для  чего  по  всей  катене  закладываются  раз¬
резы  и  прикопки  с  короткими  интервалами,  опре¬
деляемыми  общей  длиной  склонов  и  их  строени¬
ем.  При  частом  заложении  разрезов  граница
несмытых  почв  на  относительно  ровном  склоне
может  быть  установлена  достаточно  точно.
 Равновесный  почвенный  профиль  привязыва¬
ют  к  водоразделу  или  рубежу  стока  (лесополосе,
дороге,  хозяйственным  постройкам  и  т.д.).  Опре¬
деляют  уклон  и  длину  равновесного  отрезка
склона  и  для  этого  участка  рассчитывают  интен¬
сивность  смыва  по  универсальному  уравнению
смыва  [24]  и  модели  1ТИ  [10]  в  модификации  науч-
но-исследовательской  лаборатории  эрозии  почв  и
русловых  процессов  МГУ  [12].  Полученные  вели¬
чины  будут  соответствовать  допустимому  смыву.
Этот  метод  можно  использовать  на  старопахот¬
ных  землях  с  длительностью  земледельческого
освоения  не  менее  100  лет.  Проверка  метода  в  на¬
турных  условиях  проводились  в  ареалах  распро¬
странения  черноземов  типичных,  обыкновенных,
южных  и  предкавказских  в  Воронежской,  Сара¬
товской  и  Оренбургской  областях  и  в  Ставро¬
польском  крае  (табл.  1).
 Все  значения  ДС,  рассчитанные  по  методу
равновесного  профиля  для  разных  почв,  лежат  в
пределах  1.5-6.0  т/га  в  год,  т.е.  примерно  в  тех  же
границах,  которые  определены  для  допустимого
смыва  большинством  отечественных  исследова¬
телей  другими  методами.  Различия  в  величинах
допустимого  смыва  разных  почв  представляются
вполне  логичными  с  учетом  условий  почвообра¬
зования.  Так,  в  благоприятных  условиях  почвооб¬
разования  (Предкавказье)  скорость  приращения
 Таблица  1.  Значения  допустимого  смыва  для  черноземных  почв,  полученные  разными  методами,  т/га  в  год
 Метод  оценки  и  источник
 Чернозем
 типичный
 обыкно¬
 венный
 предкав-
 казский
 южный
 Равновесного  профиля  [7,15]
 4.7
 1.5-2.5
 6.0
 1.5
 Минимальной  эффективной  мощности  почвенного  профиля  [14]*
 4.9
 2.0-3.5
 2.9
 2.1
 Датированных  поверхностей  [7]
 5.0-5.5
 4.5-5.0
 5.0-6.0
 2.5-4.0
 По  возрасту  почв  [4]
 3.6
 По  мощности  гумусового  горизонта  [18]
 4.0
 6.0
 3.0
 По  погребенным  почвам  [16]
 3.5
 Сурмач  [17]
 2.0
 *  Расчеты  выполнены  авторами  по  методу  Мирцхулавы  [14].  За  “эффективную  мощность”  принята  мощность  гумусовых  го¬
ризонтов  почв;  плотность  сложения  почвы  1.4  г/см3;  срок  службы  почвы  1000  лет.
 Зона
 несмытых
 Зона
 компенси¬
 руемого
 смыва
 почв
П>Э  'Э  =  П1
 Зона
 некомпенсируемого
 смыва
 Э>П
 Зона
 аккумуляции
 А  >  Э
 Равновесный
 профиль
 31  П  2  А
 Рис.  1.  Положение  равновесного  профиля  в  катене.
Процес  с:  1  -  эрозия;  2  -  почвообразование;
3  -  аккумуляция.
 Интенсивность  смыва  почв;  4  -  слабая;
5  -  средняя;  6  -  сильная.
 фиксируемых  ориентиров  для  привязки  профиля;
склоны  (разной  длины)  должны  быть  предпочти¬
тельно  прямыми  или  слабовыпуклыми.  На  каж¬
дом  склоне  в  пределах  одной-двух  почвенно-эро¬
зионных  катен  с  помощью  разрезов  или  прико¬
пок  выделяются  зоны  различной  интенсивности
эрозионных  процессов:  несмытых  (полноразви¬
тых)  почв  водоразделов;  несмытых  почв  на  при¬
мыкающих  к  водоразделам  пологих  или  слабопо¬
катых  склонах  -  зона  компенсируемого  смыва
(или  равновесного  профиля),  где  скорости  смыва
и  почвообразования  примерно  одинаковы,  а  мощ¬
ность  почвенного  профиля  относительно  ста¬
бильна;  некомпенсируемого  смыва  или  смытых
почв  склонов;  аккумуляции  -  в  нижней  части
склонов  и  у  их  подножий  (рис.  1).  Наибольший  ин¬
терес  с  точки  зрения  оценки  допустимого  смыва
представляет  зона  компенсируемого  смыва,  а
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ДОПУСТИМЫЙ  СМЫВ  И  САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ  ПОЧВ
 637
 мощностей  горизонтов  выше,  следовательно,  вы¬
ше  и  допустимые  нормы  смыва.  Порядок  расчет¬
ных  величин  для  типичных  и  предкавказских  чер¬
ноземов  ближе  всего  к  значениям,  соответствую¬
щим  темпам  почвообразования.  Что  касается
черноземов  южных  и  предкавказских,  то  темпы
почвообразования  в  условиях  недостаточной  ув¬
лажненности  и  на  бедных  (и  в  особенности  плот¬
ных)  почвообразующих  породах  значительно  ниже.
 К  безусловно  положительным  моментам  ме¬
тода  равновесного  профиля  относится  также  воз¬
можность  оценки  допустимого  смыва  и  темпов
эрозии  в  разных  ситуациях  идентичными  метода¬
ми,  что  исключает  влияние  точности  метода  на
конечный  результат.
 Особого  внимания  заслуживает  проблема  вза¬
имовлияния  эрозионных  и  частных  почвообразо¬
вательных  процессов,  с  чем  связана  оценка  допу¬
стимого  смыва  почв  по  скорости  почвообразова¬
ния.  В  этой  проблеме  есть  ряд  принципиальных
вопросов,  которые  должны  быть  решены.  Прежде
всего  необходимо  выяснить,  какие  именно  процес¬
сы  почвообразования  в  наибольшей  степени  про¬
тивостоят  эрозионному  смыву  почв.  Можно  ут¬
верждать,  что  совокупность  аккумулятивных  поч¬
вообразовательных  процессов,  приводящих  к
консолидации  почвенной  массы  и/или  обогаще¬
нию  ее  элементами-структорами  в  целом  повы¬
шает  эрозионную  устойчивость  почв,  тогда  как
совокупность  элювиальных  процессов,  вызываю¬
щих  дезинтеграцию  почвенной  массы,  уменьше¬
ние  ее  агрегированности  понижает  сопротивляе¬
мость  почвенного  профиля  эрозионным  явлениям.
Однако  эта  общая  закономерность  не  вполне
однозначна.  Например,  с  элювиальными  процес¬
сами  связано  облегчение  гранулометрического  со¬
става  почв,  что  в  ряде  случаев  оказывается  поло¬
жительным  противоэрозионным  фактором;  с
другой  стороны,  при  аккумулятивных  процессах
возможно  утяжеление  гранулометрического  со¬
става  и,  как  следствие,  появление  предпосылок
развития  эрозии.  Следует  признать,  что  на  совре¬
менном  уровне  развития  эрозиоведения  и  почво¬
ведения  еще  не  .установлено  достаточно  жестких
корреляций  между  многообразием  почвообразо¬
вательных  процессов  и  интенсивностью  эрозион¬
ного  смыва  почв,  которые  могли  бы  послужить
основой  географических  обобщений.  Поэтому
для  решения  остростоящих  вопросов,  связанных  с
определением  допустимых  норм  эрозии,  пока
правомерно  использовать  некоторые  упрощен¬
ные,  но  однозначно  трактуемые  представления  о
сущности  почвообразовательного  процесса.
 В  этой  связи  наиболее  конструктивным  реше¬
нием  в  настоящее  время  представляется  отожде¬
ствление  понятий  “почвенный  профиль”  и  “гуму¬
совый  профиль”,  “темп  почвообразования”  и
“темп  гумусообразования”  [9].  Гумусовые  веще¬
 ства  почвы  -  действительно  важнейший  элемент
почвенного  плодородия,  в  них  сосредоточена  ос¬
новная  масса  биофильных  элементов  в  доступной
растениям  форме.  С  другой  стороны,  почвенный
гумус  -  существенный  фактор  структурообразо-
вания  и  противоэрозионного  упрочнения  почвен¬
ной  массы,  т.е.  указанная  аналогия  вполне  допус¬
тима.
 В  почвоведении  известен  ряд  методов  опреде¬
ления  скорости  формирования  гумусового  про¬
филя  почв,  каждый  из  которых  имеет  свои  поло¬
жительные  и  отрицательные  стороны.
 Некоторые  расчеты  строились  на  гипотетиче¬
ских  допущениях  о  возрасте  гумусового  горизон¬
та  почв.  Допускалось,  например,  что  время  вос¬
становления  гор.  А1  может  быть  принято  равным
1000  лет.  Причем  эта  величина  принималась  оди¬
наковой  и  для  дерново-подзолистых  почв,  и  для
черноземов,  и  для  светло-каштановых  почв  [18].
В  настоящее  время  такие  допущения  представля¬
ются  методически  неправомерными,  так  как  гу¬
мусовые  горизонты  различных  почв  имеют  раз¬
ное  характерное  время,  т.е.  время  формирова¬
ния.  Наши  исследования  показали,  что  за  1000  лет
различные  почвы  и  их  гумусовые  горизонты
восстанавливаются  в  существенно  разной  степе¬
ни  (рис.  2)  [6].
 Скорость  гумусонакопления  определялась  пу¬
тем  сопоставления  мощностей  гумусовых  гори¬
зонтов  современных  дневных  почв  и  почв,  погре¬
бенных  под  рыхлыми  датированными  наносами
главным  образом  антропогенными:  древними
курганами,  валами  и  т.п.  Положительной  сторо¬
ной  такого  подхода  является  сопоставление  со¬
временной  фоновой  почвы  именно  с  той  почвой,
из  которой  первая  образовалась.  Трудности  при
реализации  подхода  заключаются  в  выявлении  и
учете  диагенетических  изменений  погребенных
почв,  т.е.  превращений,  которые  произошли  в
них  после  захоронения.  Немаловажное  значение
также  имеет  правильный  выбор  разницы  в  возра¬
сте  между  погребенной  и  современной  почвой  и
учет  возможных  различий  в  биоклиматических
условиях  прошлого.
 В  ряде  случаев  скорость  гумусонакопления  оп¬
ределялась  путем  исследования  почв,  сформиро¬
вавшихся  на  очень  молодых  датированных  пре¬
имущественно  техногенных  наносах.  Обычно
возраст  почв  в  таких  ситуациях  находится  в  пре¬
делах  первых  десятков  лет,  когда  скорость  гуму¬
сонакопления  весьма  высока,  и  при  вычислении
скорости  формирования  почвенного  профиля
зрелых  почв  она  оказывается  существенно  ниже
реальной.  Например,  по  данным  исследований  в
Приэльбрусье,  на  молодых  ледниковых  отложе¬
ниях  скорость  формирования  гумусового  гори¬
зонта  составляет  1-2  мм/год,  тогда  как  в  почвах
примерно  1000-летнего  возраста  она  снижается
до  0.6-0.7  мм/год  [5].
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

638 	ПАЦУКЕВИЧ 	и 	др.
 Таблица  2.  Скорость  формирования  гумусового  горизонта  почв
 Почвы
 Скорость,  мм/год
 Горно-луговые,  горные  лесо-луговые,  лугово-каштановые,  луговые
 0.80-1.00
 Перегнойно-глеевые,  торфяно-глеевые,  болотно-подзолистые
 0.50-0.80
 Буроземы,  дерново-карбонатные  оподзоленные  и  выщелоченные,  глее-подзолистые
 0.45-0.50
 Черноземы  оподзоленные,  выщелоченные,  типичные
 0.40-0.45
 Серые  лесные,  черноземы  обыкновенные
 0.35-0.40
 Рендзины
 0.30-0.35
 Черноземы  мицелярно-карбонатные  и  южные,  темно-каштановые,  дерново-подзолистые
 0.20-0.30
 Подзолы  и  типичные  подзолистые
 0.10-0.20
 Солонцы,  светло-каштановые
 <0.10
 Нам  представляется,  что  искомая  скорость  поч¬
вообразования  может  быть  рассчитана  только  с
учетом  реального  характерного  времени  профи¬
лей  (гумусовых  профилей)  различных  типов
почв,  т.е.  времени  формирования  зрелого  гумусово¬
го  профиля.  Принимая  во  внимание  это  обстоятель¬
ство  и  обобщая  собственный  и  литературный  мате¬
риал  [6],  мы  установили  характерные  времена  гуму¬
совых  профилей  различных  почв.
 Представляется,  что  для  расчета  скорости  поч¬
вообразования  правомерно  использование  данных
о  почвах  на  субстратах  следующих  возрастов:  1)  для
черноземов  и  темно-каштановых  почв  -  не  менее
2500-3000  лет;  2)  для  светло-каштановых  почв  и
солонцов  -  порядка  1000,  но  не  более  2000  лет;
3)  для  дерново-подзолистых,  серых  лесных,  бу¬
рых  лесных  почв  -  800-1000  лет;  4)  для  дерново¬
карбонатных,  торфяно-глеевых,  горно-луговых,
лугово-каштановых  почв  -  порядка  500-800  лет.
 За  вертикальную  мощность  гумусового  про¬
филя  почв  принималась  совокупная  мощность
гор.  Ад,  А1  и,  кроме  того,  в  случае  заметной  гу-
мусированности  переходного  гор.  А1В  -  1/2  мощ¬
ности  последнего.
 Приводя  в  единую  систему  полученные  ре¬
зультаты  расчетов  и  осуществляя  некоторые  экс¬
траполяции  и  интерполяции,  можно  расположить
основные  генетические  типы  (и  подтипы)  почв
Русской  равнины  и  северного  склона  Большого
Кавказа  в  определенном  порядке  -  по  степени
уменьшения  скорости  почвообразования  (форми¬
рования  гумусового  профиля)  (табл.  2).
 Очевидно,  распространение  этих  данных  в  ши¬
роком  территориальном  аспекте  будет  носить  в
определенной  степени  приближенный  характер.
Несомненно  также,  что  в  дальнейшем,  по  мере
накопления  педохронологической  информации,
эти  значения  будут  уточняться.  Однако  преиму¬
щество  приведенных  в  табл.  2  результатов  за¬
ключается  в  том,  что  большинство  из  них  получе¬
но  на  основе  единых  теоретического  и  методиче¬
ского  подходов.
 Приведенная  педохронологическая  информа¬
ция  характеризует  темпы  естественного  почвооб¬
разования.  Для  получения  представления  о  педо-
генной  компенсации  эрозионного  смыва  в  агро¬
ландшафтах  необходимо,  как  отмечалось  выше,
знать  соотношение  темпов  природных  и  антропо-
генно-трансформированных  почвенных  процес¬
сов.  Сложность  учета  подобных  различий  опре¬
деляется  двумя  группами  проблем.
 Первая  группа  связана  с  неопределенностью
взглядов  на  сущность  почвенных  процессов  в  аг¬
роландшафтах.  Обычно  считается,  что  антропо¬
генно-измененные  почвы  формируются  теми  же
процессами,  что  и  соответствующие  им  естест¬
венные,  но  при  ином  их  соотношении.  Так,  в  осво¬
енных  лесных  почвах  преобладающим  становится
гумусоаккумулятивный,  или  “дерновый”  процесс.
Степень  его  развития  прямо  пропорциональна
интенсивности  окультуривания  почв,  что  отраже¬
но  в  многочисленных  классификациях.  Однако
скорости  почвообразования  в  агроландшафтах
могут  сильно  колебаться  в  зависимости  от  агро¬
техники,  в  частности,  от  количества  вносимых
удобрений.  Активное  гумусонакопление  может
осуществляться  лишь  в  условиях  интенсивного
земледелия  при  высокой  обеспеченности  органи¬
ческими  и  минеральными  удобрениями,  не  толь¬
ко  возмещающими  потери  элементов  питания  с
урожаем,  но  и  способствующими  прогрессивному
росту  плодородия  почв  [13].
 Наиболее  разносторонне  эти  вопросы  обсуж¬
даются  для  дерново-подзолистых  почв,  однако
единого  мнения  о  путях  их  антропогенной  эволю¬
ции  не  сложилось.  Наряду  с  представлением  о  росте
плодородия  окультуренных,  точнее  культурных,
почв  подзолистого  типа  существует  гипотеза  об
усилении  оподзоливания-элювиирования  в  слабо-
окультуренных  разностях  [1,  11].  Одним  из  аргу¬
ментов  в  пользу  последнего  предположения  слу¬
жит  анализ  группового  состава  гумуса:  возраста¬
ние  доли  фульвокислот  в  пахотных  почвах  по
сравнению  с  целинными  лесными  [1].
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ДОПУСТИМЫЙ  СМЫВ  И  САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ  ПОЧВ 	639
 Таблица  3.  Морфометрические  характеристики  горизонтов  дерново-подзолистых  лесных  и  пахотных  почв
 Статистичес¬
 кий
 показатель
 Лесные
 Пахотные
 А1
 А1А2
 А2
 А2В
 В1
 А1  +...+  А2В
 Апах
 А2
 А2В
 В1
 Апах
 Владимирская  обл.
 п
 44
 36
 19
 31
 45
 42
 38
 38
 13
 35
 57
 X
 8
 13
 10
 11
 31
 31
 13
 13
 29
 О
 2.9
 3.7
 3.9
 3.7
 5.5
 7.8
 5.6
 5.3
 6.2
 v,%
 14
 29
 40
 23
 17
 25
 42
 43
 19
 Ярославская  обл.
 п
 18
 18
 18
 18
 17
 50
 24
 24
 21
 22
 62
 X
 6
 12
 16
 16
 25
 27
 17
 18
 28
 о
 1.5
 3.1
 3.0
 4.1
 3.5
 4.1
 5.5
 3.7
 4.5
 v,%
 25
 26
 19
 16
 14
 15
 31
 21
 16
 Калужская  обл.
 п
 122
 85
 75
 100
 127
 53
 17
 17
 11
 26
 56
 X
 10
 11
 13
 19
 34
 22
 12
 22
 34
 О
 4.2
 4.2
 5.0
 9.0
 13.2
 5.7
 7.2
 9.1
 10.1
 v,%
 41
 37
 39
 48
 39
 26
 58
 42
 23
 Примечание,  п  -  объем  выборки;  X  -  среднее  арифметическое  (мощность,  см);  а  -  стандартное  отклонение;  V-  коэффициент
вариации  (%).
 Близкие  результаты,  но  другим  методом,  бы¬
ли  получены  нами  для  дерново-подзолистых  почв
центра  Русской  равнины.  Массовые  полевые  опи¬
сания  почв  (около  300  разрезов),  выполненные  по
единой  методике,  статистически  обработаны:  по
группам  лесных  и  пахотных  почв  рассчитаны  сред¬
ние  мощности  генетических  горизонтов  (табл.  3).
Суммарная  мощность  элювиальной  толщи,  т.е.
сумма  гор.  Al,  А1А2,  А2,  А2В  целинных  лесных
почв  и  Апах,  А2,  А2В  пахотных  почв  принята  в
качестве  показателя  интенсивности  элювиирова-
ния.  Она  оказывается  значительно  большей  в  па¬
хотных  почвах  по  сравнению  с  лесными  для  каж¬
дой  региональной  “пары”.  Усиление  элювиирова-
ния  объясняется  не  только  изменениями  баланса
и  состава  органического  вещества,  но  и  более
контрастным  гидротермическим  режимом,  спо¬
собствующим  развитию  поверхностного  оглеения,
ухудшению  водно-физических  характеристик  поч¬
вы,  т.е.  иными  условиями  водопроницаемости  и
рядом  других  причин  частного  порядка.  Одновре¬
менно  обнаружено  и  увеличение  мощности  верх¬
него  иллювиального  подгоризонта  в  пахотных
почвах  по  сравнению  с  лесными.  Отсюда  следует
вывод  о  том,  что  в  почвах  агроландшафтов  элюви-
ально-иллювиальные  процессы  протекают  быст¬
ро  и  активно.  Возраст  земледелия  в  изучавшихся
почвах  не  превышает  200  лет,  достоверное  прира¬
щение  мощности  гор.  В1  составило  2-3  см.  Таким
образом,  минимальная  скорость  антропогенного
почвообразования  элювиально-иллювиального
 типа  по  самым  низким  оценкам  составила
0.1-0.15  мм/год.  На  самом  деле  она  должна  быть
еще  больше,  поскольку  период  интенсивного  ос¬
воения  значительно  короче  (50-100  лет?).
 1
 2
 АоГ
 А2
 BhFe
 BFe
 3
 Ао
 Af
 ^А2/
 я
 BtFe
 ул
 BFe
 Ahf
 Afh
 Afh
 АН*
 А1А2
 ВСса
 Btm
 Bth
 Dca
 В
 Вт
 Вса
 Afg
 A2g.
 BtFe
 ВС
 ,Ah‘
 Afh
 AhfBnr
 7Z
 B(t)m
 //1
 Bca
 9
 T7
 'Ah/
 V/
 Afh
A1B,
у  /
 Bca
 10  11  12
~7~~7
 'Afh'
 iZa
 Af
 %
 Bca
 Bcs
 Ahf
 AfB
 Bca
 Al
 BhFe
 Bm
 Bt
 Рис.  2.  Результаты  почвообразования  за  1000  лет.  На
фоне  полноразвитых  почвенных  профилей  штрихов¬
кой  показаны  горизонты,  которые  успевают  сформи¬
роваться  за  1000  лет.
 Почвы:  1  -  торфяно-глеевые  и  торфяные;  2  -  под¬
золы;  3  -  дерново-подзолистые;  4  -  буроземы  лесси-
вированные;  5  -  серые  лесные;  6  -  дерново-карбонат¬
ные;  7  -  глее-элювиальные;  8  -  черноземы  выщело¬
ченные  и  оподзоленные;  9  -  черноземы  типичные  и
обыкновенные;  10  -  светло-каштановые;  11  -  лугово-
каштановые;  12  -  горно-луговые  субальпийские.
Горизонт  ы:А  -  гумусовые  (о  -  грубо,  f-  фульват-
ные,  h  -  гуматные);  Т  -  торфяные;  А2  -  элювиальные;
Вт  -  метаморфические;  В  -  иллювиальные  (t  -  текстур¬
ные,  h  -  гумусовые,  Fe  -  железистые,  са  -  карбонатные,
Na
 cs  -  гипсовые,  tCa  -  солонцеватые),  G,  g  -  глеевые.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

640
 ПАЦУКЕВИЧ  и  др.
 Согласно  другой  позиции  почвообразование  в
антропогенных  условиях  весьма  специфично  [8,11]:
в  пахотных  почвах  развиваются  процессы,  не  свой¬
ственные  почвам  под  естественной  растительнос¬
тью.  Таков,  например,  процесс  плаггенизации,  фор¬
мирующий  пахотные  горизонты  любых  почв  [8].
Пахотный  горизонт,  как  показывают  многие  дан¬
ные  по  тем  же  дерново-подзолистым  почвам,  с
его  устойчивым  и  определенным  комплексом
признаков  образуется  за  несколько  лет  или  деся¬
тилетий,  что  на  два  порядка  быстрее,  чем  его
“природный  аналог”  -  гор.  А1  или  А2.  Подобное
ускорение  обеспечивается  еще  и  характером  ис¬
ходного  субстрата:  пахотный  горизонт  формиру¬
ется  из  материала  (соответствующих  горизонтов
лесных  почв),  уже  переработанного  педогенезом,
как  бы  предварительно  “подготовленного”.
 Вторая  группа  проблем  касается  географичес¬
ких  различий  в  соотношении  темпов  антропоген¬
ного  и  естественного  почвообразования.  Так,  в
полупустынной  и  пустынной  зонах  оно  во  много
раз  выше,  чем  в  лесостепной  и  степной,  где  усло¬
вия  естественного  развития  почв  близки  к  опти¬
мальным  и,  следовательно,  лимитирующие  фак¬
торы  земледелия  минимальны.  Бельгибаевым  и
Долгилевичем  [4]  принят  “поправочный  коэффи¬
циент”  скорости  при  переходе  от  естественного
почвообразования  к  культурному,  равный  3  :  2,
что  представляет  собой  первую  попытку  оценки
такого  соотношения.  Но  вряд  ли  эта  величина
приемлема  для  всех  почв,  независимо  от  их  зо¬
нальной  принадлежности.  Исходя  из  общих  гео-
графо-генетических  представлений,  можно  допус¬
тить,  что  значение  поправочного  коэффициента
будет  тем  выше,  чем  больше  контраст  между  есте¬
ственным  и  антропогенным  педогенезом  (в  первую
очередь  гумусонакоплением)  и  чем  сочетания
факторов  почвообразования  дальше  от  опти¬
мальных  для  культурных  растений.  Вместе  с  тем
антропогенный  поправочный  коэффициент  тем¬
пов  почвообразования  для  зональных  почв  дол¬
жен  различаться  также  в  зависимости  от  степени
их  окультуренности.
 Конкретное  решение  подобной  задачи  весьма
трудоемко  и  сложно  с  методической  точки  зре¬
ния,  однако  оно  должно  быть  осуществлено  в
ближайшее  время,  так  как  имеет  большое  теоре¬
тическое  и  практическое  значение.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Александрова  Л.Н.,  Коротков  А.А.,  Найдено¬
ва  О  А.  О  составе  гумуса  в  лесных  луговых  и  па¬
хотных  дерново-подзолистых  почвах  европейской
части  СССР  //  Зап.  ЛСХИ.  1962.  Вып.  84.  С.  85-92.
 2. 	Белоцерковский  М.Ю.  Допустимая  величина  смыва
как  экономическая  категория  //  Закономерности
 проявления  эрозионных  и  русловых  процессов  в  раз¬
личных  природных  условиях.  М.,  1987.  С.  191-193.
 3. 	Белоцерковский  М.Ю.,  Докудовская  О.Г.,  Кирю-
хина  3.П.^Ларионов  Г.А.,  Миргородская  Н.Н.  Ко¬
личественная  оценка  эрозионноопасных  земель
бассейна  Дона  //  Эрозия  почв  и  русловые  процес¬
сы.  1983.  Вып.  9.  С.  23-40.
 4. 	Бельгибаев  М.Е.,  Долгилевин  М.И.  О  предельно
допустимой  величине  эрозии  почв  //Тр.  ВНИИ  аг-
ролесомелиор.  1970.  Вып.  1(61).  С.  239-258.
 5. 	Геннадиев  А.Н.  Изучение  почвообразования  мето¬
дом  хронорядов  (на  примере  Приэльбрусья)  //  Поч¬
воведение.  1978.  №  12.  С.  33-43.
 6. 	Геннадиев  А.Н.  Почвы  и  время:  модели  развития.
М.:  Изд-во  Моск.  ун-та,  1990.  220  с.
 7. 	Геннадиев  А.Н.,  Герасимова  М.И.,  Пацукевин  З.В.
Скорость  почвообразования  и  допустимые  нормы
эрозии  почв  //  Вестн.  Моск.  ун-та.  Сер.  5.  Геогр.
1987.  №3.  С.  31-36.
 8. 	Герасимов  И.П.  Учение  В.В.  Докучаева  и  совре¬
менность.  М.:  Мысль,  1986.  120  с.
 9. 	Заславский  М.Н.  Эрозиоведение.  М.:  Высш.  шк.,
 1983. 	320  с.
 10. 	Инструкция  по  определению  расчетных  гидроло¬
гических  характеристик  при  проектировании  про¬
тивоэрозионных  мероприятий  на  европейской  тер¬
ритории  СССР.  Л.,  1979.  49  с.
 11. 	Караваева  Н.А.,  Жариков  С.Н.,  Кончин  А.Е.  Па¬
хотные  почвы  Нечерноземья:  процессно-эволю¬
ционный  подход  к  изучению//  Почвоведение.  1985.
№11.  С.  114-125.
 12. 	Ларионов  Г.А.  Расчет  смыва  по  равновесным  от¬
резкам  склона  //  Земледелие.  1987.  №  2.  С.  52.
 13. 	Левин  Ф.И.  Культура  сельскохозяйственных  рас¬
тений  как  фактор  воспроизводства  почвенного
плодородия  //  Докл.  VII  съезда  ВОП.  Ташкент,
1985.  Т.  6.  С,  127-150.
 14. 	Мирцхулава  Ц.Е.  Предельно  допустимая  интен¬
сивность  эрозии  //  Докл.  ВАСХНИЛ.  1989.  №  2.
С.  32-34.
 15. 	Пацукевич  З.В.  Допустимый  смыв  почв  и  методы
его  определения  //  Вестн.  Моск.  ун-та.  Сер.  5.  Геогр.
1996.  №  2.  С.  25-30.
 16. 	Полуэктов  Е.В.  О  предельно  допустимых  размерах
смыва  почв  //  Почвоведение.  1981.  N°  11.  С.  151-156.
 17. 	Сурмач  Г.П.  О  допустимых  нормах  эрозии  и  клас¬
сификации  почв  по  смытости  //  Почвоведение.
1985.  №7.  С.  103-111.
 18. 	Шикула  Н.К.,  Рожков  А.Г.,  Трегубое  П.С.  К  вопро¬
су  картирования  территории  по  интенсивности
эрозионных  процессов  //  Оценка  и  картографиро¬
вание  эрозионноопасных  и  дефляционноопасных
земель.  М.,  1973.  С.  30-34.
 19. 	Bennett  Н.Н.  Elements  of  soil  conservation.  2-nd  ed.  N.  Y.,
1955.411  p.
 20. 	Hall  J.F.,  Logan  T.J.,  Young  K.K.  Criteria  for  determina¬
tion  tolerable  erosion  rates  //  Soil  Erosion  and  Crop  Pro¬
ductivity.  1984.  P.  481-503.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ДОПУСТИМЫЙ  СМЫВ  И  САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ  ПОЧВ
 641
 21. 	McCormack  D.E.,  Yong  К.К.  Technical  and  sciental  im¬
plication  of  soil  loss  tolerance  //  S.  Conserv.  Problem
and  Proc.  Int.  Conf.,  1981.  P.  365-376.
 22. 	Oldeman  L.R.,  Hakkeling  R.T.A.,  Sombroek  W.G.  World
map  of  the  status  of  the  human-induced  soil  degradation.
ISRIC-UNEP,  1991.  35  p.
 23. 	Shumm  S.A.,  Harvey  M.  Natural  erosion  in  the  USA  //
Determination  soil  loss  tolerance.  1982.  №  2.  P.  15-22.
 24. 	Wischmeir  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  erosion  losses  -
a  guide  to  conservation  planning  //  Agric.  Handbook.
№  537.  Washington,  1978.  65  p.
 Soil  Loss  Tolerance  and  Self-Rehabilitation  of  Soils
 Z.  V.  Patsukevich,  A.  N.  Gennadiev,  and  М.  I.  Gerasimova
 The  methods  of  assessing  soil  loss  tolerance  as  a  quantitative  standard  for  evaluating  the  erosion  hazard  are  con¬
sidered.  The  majority  of  methods  take  into  account  natural  processes  (normal  erosion)  as  well  as  economical
and  environmental  considerations.  The  most  accurate,  although  not  easily  realizable,  approach  is  the  evaluation
of  permissible  soil  loss  by  the  rate  of  soil  formation.  The  method  of  “equilibrium  profile”  is  proposed  as  an
alternative  to  the  existing  approaches.  This  method  is  based  on  the  assumption  that  there  is  a  zone  on  the  slope
where  the  rate  of  erosion  is  equal  to  the  rate  of  pedogenesis.  Thus,  soil  loss  tolerance  can  be  assessed  by  mea¬
suring  the  erosion  truncation  in  this  zone.
 8  ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  641-646
 ЭРОЗИЯ
 почв
 УДК  631.4:631.61.22(73)
 СОПОСТАВЛЕНИЕ  ФАКТИЧЕСКОГО  СМЫВА  СИЛЬНЫМИ  ЛИВНЯМИ
СО  ЗНАЧЕНИЯМИ,  РАССЧИТАННЫМИ  ПО  МОДЕЛИ  WEPP
 ©  1997  г.  Е.  Е.  Альберте,  Ф.  Гидей
 Министерство  сельского  хозяйства  США.  Научно-исследовательская  станция
“Система  земледелия  и  качество  воды",  Колумбия,  Миссури
Колумбийский  университет,  факультет  почвоведения,  Миссури
Поступила  в  редакцию  23.06.95  г.
 Рассчитанные  по  модели  WEPP  потери  почв  за  8  ливней  высокой  обеспеченности  сопоставляются  с
фактическими  данными.  Смыв  за  очень  сильные  ливни  в  одном  случае  был  значительно  больше
расчетных  значений,  а  в  остальных  -  меньше.  Средние  за  10  лет  расчетные  и  фактические  значения
смыва  близки  между  собой.
 ВВЕДЕНИЕ
 В  кукурузном  поясе  на  среднем  западе  США
производится  более  80%  зерна,  выращиваемого  в
стране.  Интенсивное  использование  земель  воз¬
можно  благодаря  уникальному  сочетанию  плодо¬
родных  почв,  благоприятных  климатических  и
экономических  возможностей,  что  позволяет  фер¬
мерам  использовать  высокомеханизированное  обо¬
рудование  и  современные  технологии.  Тем  не  менее
на  площади  10  млн.  га  пахотных  земель  зернового
пояса  наблюдается  значительная  эрозия  со  средне¬
годовой  расчетной  интенсивностью  5  кг/м2  [1].
 Эрозия  -  серьезная  проблема  в  этом  регионе
по  ряду  причин.  Во-первых,  интенсивные  грозо¬
вые  ливни  часто  наблюдаются  в  60-дневный  пе¬
риод  с  середины  апреля  до  середины  июня,  когда
почва  только  что  перепахана  и  посеяны  кукуруза
и  другие  культуры.  Некоторые  из  них  непродол¬
жительные,  но  очень  интенсивные,  с  высокими
пиковыми  значениями  интенсивности  и  большим
слоем  воды.  Во-вторых,  многие  почвы  зернового
пояса  сформировались  на  лёссовых  породах,
склонных  к  заплыванию  и  образованию  плохо  во¬
допроницаемой  корочки,  что  значительно  умень¬
шает  их  инфильтрационную  способность.
 Сочетание  этих  двух  факторов  способствует
высокому  коэффициенту  поверхностного  стока.
Сток  редко  движется  в  виде  пластового  потока.
Обычно  он  концентрируется  в  неровностях  паш¬
ни,  разъемных  бороздах  и  следах  сельскохозяйст¬
венной  техники.  Темпы  эрозии,  вызываемой  кон¬
центрированными  потоками,  зависят  от  уклона  и
гидравлических  характеристик  потока.  Объем
смыва  также  зависит  от  сопротивления  почв
ударному  воздействию  капель  и  отрыву  частиц
потоком.  Вспашка  с  оборотом  пласта  приводит  к
наиболее  серьезным  эрозионным  проблемам,  по¬
скольку  при  обороте  пласта  запахиваются  по¬
жнивные  остатки,  что  существенно  уменьшает
 шероховатость  поверхности  почвы.  Повторные
обработки,  выравнивая  ее  поверхность,  способст¬
вуют  дальнейшему  уменьшению  ее  шероховатос¬
ти  и  усилению  эрозии.
 Исследования  обработки  почвы  с  оборотом
пласта  показали,  что  за  длительный  период  на¬
блюдений  (10  лет  и  более)  отмечено  только  не¬
сколько  случаев,  которые  привели  к  значительно¬
му  смыву.  Edwards,  Owens  (Эдвардс,  Оуэнс)  [2]  про¬
анализировали  смыв  с  девяти  водосборов  на
востоке  кукурузного  пояса  в  штате  Огайо  (размеры
водосборов  от  0.26  до  0.79  га,  средний  уклон  7-14%).
Использование  водосборов  было  различным:
один  постоянно  распахивался,  другие  использова¬
лись  в  кукурузном  севообороте  с  многолетними
травами.  За  28-летний  период  (1942-1969  гг.)  пять
наиболее  значительных  по  интенсивности  смыва
событий  на  девяти  водосборах  дали  от  31  до  85%
(в  среднем  66%)  суммарной  величины  смыва.  Если
расположить  эти  случаи  в  порядке  убывания  смы¬
ва,  то  смыв  может  быть  представлен  в  виде  нараста¬
ющего  итога  следующим  рядом:  54,69,80,83  и  85%
от  суммарной  эрозии.  На  западе  зернового  пояса
(Айова)  [4]  только  3%  случаев  смыва  дали  более
50%  суммарной  эрозии  на  водосборе  площадью
33.5  га.  Wischmeier  (Уишмейер)  [7]  показал,  что
несколько  сильных  дождей  дали  86%  смыва  за
весь  период  наблюдений  на  стоковых  площадках
в  Джорджии.
 В  универсальном  уравнении  почвенных  потерь
(USLE),  разработанном  Wischmeier,  Smith  (Уишмей¬
ер,  Смит)  [8,9],  влияние  очень  крупных  эрозион¬
ных  событий  на  предсказание  потерь  почвы  учи¬
тывается  преимущественно  через  фактор  эроди¬
руемости  почвы,  которая  определяется  путем
деления  среднегодовых  потерь  почвы  с  площа¬
док,  содержащихся  по  системе  бессменного  пара,
на  среднегодовое  значение  эрозионного  индекса
дождя.  Таким  образом,  эродируемость  может
 642

СОПОСТАВЛЕНИЕ  ФАКТИЧЕСКОГО  СМЫВА  СИЛЬНЫМИ  ЛИВНЯМИ
 643
 быть  представлена  тангенсом  угла  наклона  линии
в  линейном  уравнении  регрессии  зависимости
смыва  от  эрозионного  индекса  осадков.  Обычно  в
таких  зависимостях  доминируют  несколько  лет  с
сильной  эрозией,  тогда  как  средние  по  величине
события  сильно  отклоняются  от  корреляционной
прямой.  Это  был  приемлемый  подход  для  универ¬
сального  уравнения  почвенной  эрозии,  предназ¬
наченного  для  определения  среднемноголетних
потерь  почвы  от  эрозии.  Современные  модели
базируются  на  компьютерной  технологии  и  фун¬
даментальном  знании  основных  гидрологических
и  эрозионных  процессов  и  должны  давать  точный
прогноз  стока  воды  и  наносов  при  выпадении
очень  сильных  ливней,  если  исходные  параметры
были  заданы  верно.
 Одна  из  таких  моделей  была  разработана  в
Министерстве  сельского  хозяйства  США.  Разра¬
ботка  модели  началась  в  1985  г.  в  рамках  Проекта
прогноза  водной  эрозии  (WEPP).  Цель  WEPP  -  раз¬
работать  новую  технологию  прогнозирования  эро¬
зии,  базирующуюся  на  фундаментальном  знании
процессов  фильтрации,  склоновой  гидрологии  и
эрозии  [3,  5].  Склоновая  модель  WEPP  заменит
USLE  при  планировании  противоэрозионных  меро¬
приятий.  Первая  версия  WEPP  была  реализована  в
1989  г.  [6].  Начиная  с  1989  г.,  модель  последова¬
тельно  улучшалась,  последняя  версия  завершена  в
марте  1993  г.  Объектом  данных  исследований
было  сравнение  вычисленного  с  помощью  скло¬
новой  версии  модели  WEPP  смыва  для  очень
сильных  ливней  с  измеренными  значениями  по¬
терь  почвы  в  кукурузном  севообороте  с  регуляр¬
ной  обработкой  плугом  с  оборотом  пласта  и  дис¬
кованием  перед  посевом.
 МАТЕРИАЛЫ  И  МЕТОДЫ
 Исследования  проводились  на  Центральной  экс¬
периментальной  ферме  Клайнен  (ранее  называв¬
шейся  Эрозионной  станцией  Маккреди),  располо¬
женной  на  юге  кукурузного  пояса  около  г.  Колум¬
бия,  штат  Миссури.  40  стоковых  площадок  были
сооружены  в  1941  г.,  наблюдения  на  них  продолжа¬
ются  до  сих  пор.  Каждая  площадка  имеет  ширину
 3.2 	м  и  длину  27.4  м.  Площадки  расположены  в  два
ряда:  26  в  верхнем  и  14  в  нижем.  Почвы  -  мекси¬
канский  суглинок  (тонкий  монтмориллонитовый)
на  склонах  с  уклоном  3-3.5%.
 Каждая  площадка  оборудована  двумя  емкос¬
тями  для  сбора  воды.  Сток  с  каждой  площадки
движется  по  коллектору  шириной  3.2  м,  который
связан  с  первой  емкостью  трубой  длиною  125  мм.
Как  только  объем  стока  в  первой  емкости  превы¬
сит  величину,  эквивалентную  6.4  мм  стока  с  пло¬
щадки,  сток  и  наносы  начинают  проходить  через
делитель  с  9  отверстиями,  который  связан  со  вто¬
рой  емкостью.  1/9  часть  стока  поступает  во  вто¬
 рую  емкость.  Общий  полезный  объем  емкостей
эквивалентен  150  мм  стока  с  площадки.
 После  дождей,  давших  сток,  измеряется  мощ¬
ность  слоя  воды  в  емкостях.  Отложения  взмучи¬
ваются  с  помощью  специальных  мешалок.  Для
определения  мутности  из  каждой  емкости  отби¬
раются  две  пробы.  Эти  данные  используются  для
тарировки  емкостей  при  расчете  стока  воды  и  на¬
носов.  Когда  случаи  стока  и  смыва  повторяются  с
небольшим  интервалом,  не  позволяющим  провести
отбор  проб  и  очистку  емкостей,  то  используются
суммарные  данные  по  стоку  и  смыву.  Метеостанция
располагается  около  эрозионных  площадок.  Осад¬
ки  измеряются  при  помощи  плювиографа.  Плю-
виограммы  позволяют  определить  такие  харак¬
теристики  дождя,  как  собственно  случай  выпаде¬
ния  осадков,  продолжительность  дождя,  пиковую
интёнсивность  и  время,  на  которое  пришелся  пик
интенсивности.  Ежесуточно  определяются  мак¬
симум  и  минимум  температуры  воздуха,  испаре¬
ние  с  поверхности  и  средняя  скорость  ветра.
 Данное  исследование,  оценивающее  влияние
семи  систем  обработки  на  сток  и  смыв,  было  на¬
чато  в  1982  г.  Цель  эксперимента  состояла  в  пол¬
ной  увязке  4-х  блоков  модели.  Кукурузный  сево¬
оборот  с  регулярной  отвальной  обработкой  поч¬
вы  -  один  из  7  вариантов  обработок,  изучаемых  с
1983  по  1992  г.  В  этой  работе  дается  сравнение
рассчитанных  по  модели  WEPP  значений  стока  и
смыва  с  фактическими  данными  за  8  наиболее
сильных  ливней,  выпавших  за  этот  период.
 Склоновая  модель  WEPP  требует  4-х  парамет¬
ров  на  входе  (климат,  почва,  топография  и  систе¬
ма  обработки  почвы  с  севооборотом)  [6].  Изме¬
ренные  суточные  осадки  были  использованы  в
ряду  других  измеренных  климатических  парамет¬
ров.  Фактические  даты  обработки  почвы  и  уборки
урожая  включались  в  файл  “система  обработки
почв  и  севооборот”.  Первый  день  расчетов  по  мо¬
дели  -  1  января  1982  г.,  что  позволило  просчитать
все  параметры  за  17  мес.  до  первого  случая  стока  и
смыва,  использованного  в  настоящей  работе.
 РЕЗУЛЬТАТЫ  И  ОБСУЖДЕНИЕ
 За  исключением  ливней  30.04.  1983  г.  и  15.09.
1991  г.,  все  случаи  стока  и  смыва  наблюдались  по¬
сле  посева,  когда  почва  наиболее  подвержена
эрозии  (табл.  1).  Ливень  30  апреля  выпал  вскоре
после  вспашки  с  оборотом  пласта  перед  повтор¬
ной  обработкой  и  посевом,  а  15  сентября  -  вскоре
после  уборки  урожая.
 Дожди.  Суммарный  слой  осадков  за  8  ливней
составил  648  мм  (табл.  1).  Три  ливня  дали  слой
осадков  менее  50  мм,  два  -  более  50  мм,  но  менее
100  мм,  два  ливня  -  более  100  мм,  но  менее  150  мм,
и  один  ливень  образовал  слой  осадков  более  150  мм.
 Сток.  Суммарный  измеренный  сток  за  8  лив¬
ней  составил  409  мм  или  27%  от  суммарного
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997
 8*

644
 АЛЬБЕРТС,  ГИДЕЙ
 Таблица  1.  Осадки,  сток  и  смыв  за  8  дождей,  выпав¬
ших  в  1983-1992  гг.
 Дата
 выпадения
 дождей
 Осадки,
 мм
 Сток
 Смыв
 М
 а
 cv,
 %
 М
 а
 cv,
%
 мм
 кг/м2
 30.04.1983
 123.2
 78.4
 9.8
 12.5
 2.14
 0.29
 13.6
 21.05.1983
 57.7
 29.5
 3.9
 13.2
 0.42
 0.06
 14.3
 05.06.1983
 19.8
 10.3
 0.5
 4.8
 0.22
 0.02
 9.1
 17.06.1985
 48.5
 30.8
 1.8
 5.8
 0.55
 0.05
 9.1
 15.05.1990
 129.0
 98.4
 22.7
 23.1
 1.94
 0.19
 9.8
 06.06.1990
 188.0
 132.3
 16.0
 12.1
 6.51
 0.78
 12.0
 08.06.1990
 19.3
 13.2
 1.6
 12.1
 0.49
 0.11
 22.4
 15.09.1991
 63.0
 16.5
 0.1
 0.6
 0.27
 0.02
 7.4
 Таблица  2.  Рассчитанные  по  модели  WEPP  сток  и  смыв
 Дата
 выпадения
 дождей
 Сток,
 мм
 Отличия  от
фактического
 Смыв,
 кг/м2
 Отличия  от
фактического
 мм
 %
 кг/м2
 %
 30.04.1983
 96.4
 18.0
 23.0
 4.31
 2.17
 101.4
 21.05.1983
 34.6
 5.1
 17.3
 1.22
 0.80
 190.5
 05.06.1983
 12.3
 2.0
 19.4
 0.25
 0.03
 13.6
 17.06.1985
 33.0
 2.2
 7.1
 0.62
 0.07
 12.7
 15.05.1990
 103.0
 4.6
 4.7
 2.25
 0.31
 16.0
 06.06.1990
 166.3
 34.0
 25.7
 3.36
 -3.15
 -48.4
 08.06.1990
 10.7
 -2.5
 -18.9
 0.13
 -0.36
 -73.5
 15.09.1991
 51.8
 35.3
 213.9
 0.24
 -0.03
 -11.1
 измеренного  стока  за  все  случаи  стока  в  тече¬
ние  10  лет.  Суммарный  сток,  рассчитанный  по
модели  за  8  ливней,  составил  508.1  мм,  что  на  24%
выше  измеренного.  Модель  WEPP  предсказала
сток  более  высокий,  чем  фактически  наблюдае¬
мый  в  7  случаях  из  8.  Превышение  составляло  5-
26%  для  первых  6  ливней  (табл.  2).  В  7-м  случае
вычисленная  величина  стока  была  меньше  факти¬
ческой  на  19%.  Максимальная  ошибка  в  сторону
завышения  (214%)  имела  место  для  случая  стока
 15 	сентября  1991  г.  Максимальное  превышение  рас¬
четного  значения  стока  за  один  ливень  (35.3  мм)  со¬
ставило  36%  от  суммарного  превышения  расчет¬
ного  стока  (99.1  мм)  над  фактическим.  Этот  ли¬
вень  выпал  вскоре  после  уборки  кукурузы
комбайном,  поэтому  почва  имела  80-90%-ное  по¬
крытие  стерней  в  сравнении  с  3-5%  для  других
случаев.  Пористость  почвы  была  также  ниже  в  это
время  по  сравнению  с  ее  состоянием  в  мае  и  июне,
так  как  увлажнение  и  высыхание  почвы  уплотняют
ее  в  послепосевной  период.  Однако  удовлетвори¬
тельного  объяснения  того,  почему  модель  WEPP
 дала  превышение  стока  на  200%  для  данного  лив¬
ня,  не  может  быть  найдено.  Рис.  1  иллюстрирует
связь  измеренного  и  вычисленного  стоков  -  коэф¬
фициент  корреляции  составляет  0.97  (при  1%-ном
уровне  вероятности).  Большинство  точек  распола¬
гается  в  непосредственной  близости  от  линии  45°,
но  в  основном,  как  отмечалось  ранее,  отклоняет¬
ся  вверх.
 Смыв.  Суммарный  измеренный  смыв  за  8  лив¬
ней  составил  12.54  кг/м2  или  88%  от  суммарного
измеренного  смыва  для  рассматриваемой  систе¬
мы  обработки  почвы  за  10-летний  период.  Сум¬
марный  рассчитанный  по  модели  смыв  за  8  лив¬
ней  составил  12.38  кг/м2,  что  на  1.3%  меньше,  чем
было  измерено.  Модель  WEPP  завысила  смыв  по
сравнению  с  измеренным  для  5  из  8  ливней.  Уро¬
вень  завышения  находится  в  пределах  13-190%
для  первых  пяти  ливней  (табл.  2).  Смыв  для  трех
ливней  был  занижен  на  11-74%.
 Случай  с  максимальной  разницей  (3.15  кг/м2)
между  измеренным  и  расчетным  смывом  (табл.  2)
приходится  на  ливень,  выпавший  6  июня  1990  г.
14  мая  почву  продисковали  и  провели  посев.  15  мая
выпал  дождь,  образовавший  слой  воды  129  мм  и
давший  98.4  мм  стока  и  смыв  в  1.94  кг/м2  (табл.  1).
Этот  интенсивный  ливень,  который  выпал  на  су¬
хую  почву,  привел  к  разрушению  агрегатов  и  об¬
разованию  слоя  толстой  и  плотной  почвенной
корки.  6  июня  1990  г.  был  зафиксирован  ливень
со  слоем  осадков  в  188  мм,  который  дал  132.3  мм
стока  и  вызвал  смыв  в  6.51  кг/м  .  Расчетные  зна¬
чения  составили  166.3  мм  и  3.36  кг/м2  соответст¬
венно.
 Следовательно,  средняя  мутность  была  зани¬
жена  на  59%  по  сравнению  с  измеренной.  В  моде¬
ли  WEPP  рассчитывается  отрыв  частиц  почвы
каплями  дождя  и  стоком  отдельно.  Уравнение  для
отрыва  частиц  каплями  имеет  вид
 D,  =  KfshCeGe, 	(1)
 где  Dj  -  интенсивность  отрыва  частиц  почвы,
кг/с/м2;  Kj  -  межручейковая  смываемость  почвы,
кг/с/м4;  Sh  -  фактор  уклона;  Ce,Ge-  коэффициен¬
ты,  учитывающие  влияние  проективного  покры¬
тия  почвы  надземными  частями  растений  и  стер¬
ни  на  межручейковый  смыв.
 Отрыв  частиц  почвы  в  ручейках  описывается
зависимостью
 Dr  =  Кг(х  -  тс), 	(2)
 где  Dr  -  интенсивность  отрыва  частиц,  кг/с/м2;
Кг  -  смываемость  почв  в  ручье,  с/м;  t  -  касатель¬
ное  напряжение  на  дне  потока,  Н/м2;  тс  -  порого¬
вая  величина  касательного  напряжения,  Н/м2.
 Возможных  причин  занижения  интенсивнос¬
ти  смыва  за  ливень  6  июня  несколько.  Одна  из
них  связана  с  уравнением  отрыва  частиц  почвы
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

СОПОСТАВЛЕНИЕ  ФАКТИЧЕСКОГО  СМЫВА  СИЛЬНЫМИ  ЛИВНЯМИ
 645
 каплями  дождя.  Этот  процесс,  вероятно,  находит¬
ся  в  сложной  зависимости  от  интенсивности  дож¬
дя,  стока  и  параметров  склона,  однако  эти  момен¬
ты  отсутствуют  в  этом  уравнении  и  в  модели  в  це¬
лом.  Другое  возможное  объяснение  относится  к
уравнению  отрыва  и  в  ручейках,  где  или  величина
касательного  напряжения  была  занижена,  или  его
критическая  величина  была  завышена.  Еще  одно
возможное  объяснение  состоит  в  том,  что  соотно¬
шение  между  отрывом  частиц  почвы  концентри¬
рованным  потоком  и  касательным  напряжением,
скорее,  нелинейное,  чем  линейное.  Использование
нелинейной  зависимости  приведет  к  увеличению
отрыва  частиц  при  очень  сильных  ливнях  и
уменьшению  при  ливнях  средней  величины.
 Случай  со  второй  по  величине  разницей  между
расчетным  и  измеренным  смывом  (2.17  кг/м  ,
табл.  2)  имел  место  30  апреля  1983  г.  Шерохова¬
тость  поверхности  почвы  в  этом  случае  была  выше,
так  как  ливень  выпал  после  отвальной  вспашки
площадки,  но  до  дискования.  В  USLE  такой  агро¬
фон  называется  грубой  вспашкой,  и  агроэрозион-
ный  индекс  в  этот  период  на  44%  ниже,  чем  в  пери¬
од  посева,  который  начинается  с  момента  предпо¬
севной  обработки.  Поскольку  объем  стока  воды
в  вычислениях  был  завышен,  то  и  величина  смы¬
ва  была  сильно  завышена.  В  уравнении  отрыва
частиц  каплями  дождя  нет  параметра,  непосред¬
ственно  оценивающего  влияние  шероховатости
поверхности  почв  на  межручейковую  эрозию,  а
такой  параметр,  возможно,  необходим.  Более  де¬
тальная  оценка  результатов  моделирования  для
периода  грубой  вспашки  может  выявить  степень
необходимости  учета  шероховатости  поверхнос¬
ти  почв  в  уравнении  (1).  Рис.  2  показывает  соот¬
ношение  наблюденных  значений  смыва  и  расчи-
танных  по  модели  WEPP,  коэффициент  корреля¬
ции  между  которыми  составил  0.72  (для  5%-ного
уровня  значимости).
 Модель  WEPP  (версия  93.0)  представляется  до¬
статочно  комплексной,  способной  описывать  веро¬
ятностный  характер  ливней  редкой  повторяемости.
8  рассмотренных  ливней,  выпавших  за  10-летний
период,  дали  88%  смыва  с  площадок,  на  которых
возделывалась  кукуруза.  На  ливни,  расположен¬
ные  в  порядке  убывания  смыва,  в  сумме  прихо¬
дится  соответственно  46,61,75,78,82,85  и  88%  от
общего  смыва  за  рассматриваемый  период.
 Стоит  отметить,  что  три  крупнейших  ливня  да¬
ли  75%  смыва.  Роль  особо  сильных  ливней  в  мо¬
делировании  эрозии  очень  важна,  поэтому  эрозия
при  их  выпадении  должна  быть  рассчитана  весь¬
ма  точно.  Столь  же  важен  точный  прогноз  влия¬
ния  растений,  стерни  и  свойств  почвы  на  основ¬
ные  параметры  (водопроницаемость,  сток  и  смы-
ваемость  почвы),  которые  в  конце  концов
определяют  отрыв  и  транспорт  частиц  при  выпа¬
дении  дождя.  Общее  число  дней,  имитированных
в  данном  исследовании,  3650,  из  которых  только
13  использовались  для  расчета  эрозии.
 Расчетный  сток,  мм
 Фактический  сток,  мм
 Рис.  1.  Расчетный  и  фактический  сток  на  стоковых  пло¬
щадках  около  г.  Колумбия,  штат  Миссури.
 Расчетный  смыв,  кг/м2
 Фактический  смыв,  кг/м2
 Рис.  2.  Расчетный  и  фактический  смыв  со  стоковых  пло¬
щадок  около  г.  Колумбия,  штат  Миссури.
 Даже  несмотря  на  то,  что  суммарная  рассчитан¬
ная  эрозия  (12.38  кг/м2)  хорошо  согласуется  с  фак¬
тически  наблюденной  (12.54  кг/м2),  различия  для
каждого  ливня  очень  существенны.  Смыв  от  силь¬
нейшего  зафиксированного  ливня  (06.06.1990  г.)
был  занижен  на  3.15  кг/м2  (на  48%  меньше  факти¬
ческого).  Для  второго  и  третьего  сильнейших  лив¬
ней  (30.04.1983  г.  и  15.05.1990  г.)  смыв  был  завы¬
шен  на  2.48  кг/м2  (на  61%  больше  фактического).
Смыв  от  шестого  по  величине  дождя  (21.05.1983  г.)
был  завышен  на  0.80  кг/м2  (на  190%  больше  фак¬
тического).  Данный  анализ  показал,  что  завыше¬
ние  смыва  для  более  малых  по  количеству  выпав¬
ших  осадков  ливней  существенно  компенсировало
занижение  смыва  от  ливня  06.06.1990  г.  Требуют¬
ся  дополнительные  исследования  для  выяснения
того,  насколько  расчетный  смыв  отклоняется  от
фактического  для  еще  более  значительных  по
слою  осадков  и  интенсивности  ливней.  Базируясь
на  данном  и  другом  исследовании  [2],  мы  пришли
к  выводу,  что  рассматриваемая  модель  занижает
смыв,  вызванный  ливнями  редкой  обеспеченнос¬
ти,  примерно  на  50%.  Но  смыв  за  многолетний  пе¬
риод  по  модели  рассчитывается  с  большей  точно¬
стью  благодаря  завышению  смыва  от  ливней  с
невысокой  интенсивностью.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

646
 АЛЬБЕРТС,  ГИДЕЙ
 Обширные  данные  по  смыву,  полученные  в
различных  регионах  США,  подлежат  сбору  для
оценки  точности  модели.  Этот  анализ  дает  пер¬
вое  представление  о  точности  склоновой  версии
модели  WEPP  применительно  к  ливням  редкой
обеспеченности.  Данное  исследование  -  часть  бо¬
лее  крупного,  основанного  на  сравнении  резуль¬
татов  наблюденных  и  имитированных  ливней  за
10-летний  период.  На  этой  станции  собраны  дан¬
ные  более  чем  за  2000  площадко-лет.  Большую
работу  по  тестированию  модели  предстоит  про¬
вести  по  данным  для  многочисленных  комбина¬
ций  сельскохозяйственных  культур  и  систем  об¬
работки,  имеющихся  на  этой  и  других  эрозион¬
ных  станциях  США.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Committee  on  Conservation  Needs  and  Oppotunities.
Scope  and  content  of  the  1982  NRI  //  Soil  Conservation:
Essessing  the  Nat  Resouces  Inventory.  Washington  D.C.:
National  Academy  Press.  1986.  V.  1.  P.  1-18.
 2. 	Edwards  W.M.,  Owens  L.B.  Large  storm  effects  on  total
soil  erosion//J.  Soil  Water  Conserv.  1991.  V.  46.  P.  75-78.
 3. 	Foster  G.R.,  Lane  LJ.  User  requirements:  USDAWater
Erosion  Prediction  Project  (WEPP)  //  NSERL  Report
№  1.  Nat.  Soil  Erosion  Res.  Lab.  W.  Lafayette.  In.  1987.
 4. 	Hjelmfelt  A.T.,  Kramer  L.A.,  Spomer  R.G.  Role  of  large
events  in  average  soil  loss  //  Proc.  Fourth  Fed.  Interagen¬
cy  Sedimentation  Conf.  1986.  V.  1.  U.S.  Geol.  Suev.,
Denver.  CO.  P.  3-9.
 5. 	Laflen  J.N.,  Lane  LJ.,  Foster  G.R.  WEPP-A  new  gene¬
ration  of  erosion  prediction  technology  //  J.  Soil  Water
Conserv.  1991.  V.  46.  P.  34-38.
 6. 	USDA-water  erosion  prediction  project:  Hillslope  pro¬
file  model  documentation/Eds.  Lane  L.J.,  Nearing  M.A.
NSERL  Report  №  2.  Nat.  Soil  Erosion  Res.  Lab.  W.  Lafey-
ette,  1989.
 7. 	Wischmeier  W.H.  Storms  and  soil  conservation  //  J.  Soil
and  Water  Cons.  1962.  V.  17.  P.  55-59.
 8. 	Wischmeier  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  rainfall  erosion
losses  from  cropland  east  of  the  Rocky  Mountains  //  Ag¬
ric.  Handbook.  №  282.  Washington,  1965.
 9. 	Wischmeier  W.H.,  Smith  D.D.  Predicting  rainfall  erosion
losses,  a  guide  to  conservation  planning  //  Agric.  Hand¬
book.  №  537.  Washington,  1978.  65  p.
 Comparison  of  WEPP  Model  Predictions
to  Measured  Erosion  Losses  for  Large  Events
E.  E.  Alberts  and  F.  Ghidey
 The  approach  to  soil  conservation  planning  in  the  United  States  is  rapidly  changing,  because  recent  advances
in  computer  technology  have  made  it  possible  for  soil  conservationists  to  use  complex  hydrologic  and  erosion
models  in  the  field  setting.  In  1985,  the  U.S.  Department  of  Agriculture’s  Agricultural  Research  Service  initi¬
ated  the  Water  Erosion  Prediction  Project  (WEPP)  to  develop  three  erosion  models  (Grid,  Watershed,  and  Hill¬
slope)  based  on  specific  requirements  and  knowledge  of  fundamental  hydrologic  and  erosion  processes.  Once
completed,  each  model  will  have  a  unique  set  of  applications  based  on  differing  spatial  scales  and  user  needs.
The  principal  application  of  the  WEPP  Hillslope  model  will  be  to  develop  soil  conservation  plans  at  the  field
scale  to  minimize  the  negative  impact  of  erosion  on  soil  productivity.  Erosion  is  a  serious  problem  in  the  Com
Belt  region  of  the  United  States,  because  most  of  the  area  is  intensively  row  cropped.  Prior  research  had  shown
that  much  of  the  measured  erosion  occurs  from  a  few  events  with  low  return  frequencies.  For  WEPP  to  be  suc¬
cessful,  the  Hillslope  model  must  accurately  predict  soil  erosion  from  these  large  events.  The  objective  of  this
study  was  to  compare  runoff  and  erosion  predictions  from  the  WEPP  Hillslope  model  to  measured  losses  for
eight  large  erosion  events  that  occurred  over  a  10-year  period  (1983-1992)  in  the  southern  Com  Belt.  Data  from
continuous  com  (Zea  mays  L.)  cropping  using  conventional  seedbed  preparation  techniques  of  moldboard
plowing  and  disking  were  used  in  the  analysis.  Total  predicted  and  measured  runoff  losses  from  the  eight  events
were  508  and  409  mm,  respectively,  representing  a  24%  overprediction.  The  difference  of  99  mm  resulted  from
overprediction  of  seven  events.  For  six  events,  overprediction  was  less  than  26%.  The  event  was  overpredicted
by  214%.  Total  predicted  and  measured  erosion  losses  were  12.38  and  12.54  kg  m“2,  respectively,  representing
a  1.3%  underprediction.  The  difference  of  0.16  kg  m-2  resulted  from  overprediction  of  five  events  and  under¬
prediction  of  three  events.  The  largest  measured  erosion  event  was  underpredicted  by  48%,  while  the  second
largest  event  was  overpredicted  by  101%.  Erosion  was  underpredicted  by  11%  for  the  event  where  runoff  was
overpredicted  by  214%.  While  these  results  indicate  that  the  current  version  of  the  WEPP  Hillslope  model  is
predicting  erosion  from  large  events  reasonably  well,  more  modification  and  validation  is  needed  before  the
model  is  completed  in  early  1995.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  647-652
 ИСТОРИЯ
НАУКИ
 УДК  630.114:631.48
 ПОЧВЕННО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ  ИССЛЕДОВАНИЯ
В  БРЯНСКОМ  ОПЫТНОМ  ЛЕСНИЧЕСТВЕ
(К  90-ЛЕТИЮ  ОБРАЗОВАНИЯ)
 ©  1997  г.  JI.  А.  Соколов,  М.  В.  Стефуришин
 Брянская  государственная  инженерно-технологическая  академия
Поступила  в  редакцию  21.03.96  г.
 С  начала  XX  в.  прослеживается  история  изучения  почвенно-геологических  тел  и  почвенного  покро¬
ва  Брянского  лесного  массива.  На  примере  исследований  в  Опытном  лесничестве  показана  преем¬
ственность  школы  генетического  почвоведения,  основным  направлением  которой  является  изуче¬
ние  лесорастительных  свойств  почв  и  экологии  почвообразования.
 Первые  сведения  о  верхней  почвенно-геоло¬
гической  толще  Брянского  лесного  массива  (БЛМ)
приведены  в  работах  В.М.  Севергина  (1809),
Г.П.  Гельмерсона  (1850),  К.С.  Веселовского  (1851),
В.И.  Чаславского(1879),  И.К.  Фрейберг(1905)идр.
Однако  начало  системного  изучения  почвенно¬
геологических  тел  (ПГТ)  в  лесном  массиве  связа¬
но  с  именем  В.В.  Докучаева.  Отмечая  его  деятель¬
ность  по  созданию  особой  экспедиции  лесного  де¬
партамента,  основатель  русской  лесоводсгвенной
науки  Г.Ф.  Морозов  назвал  В.В.  Докучаева  “не¬
вольным  основателем  лесного  опытного  дела  в
России”  [11].  Влияние  идей  Докучаева  о  почве,  а
также  личные  контакты  с  ним  нашли  отражение  в
созданном  Г.Ф.  Морозовым  учении  о  лесе  и  осо¬
бенно  в  учении  о  типах  насаждений.  Считая  поч¬
венно-геологические  исследования  важной  час¬
тью  опытных  работ,  Морозов  [11]  включил  рабо¬
ты  по  изучению  почв  в  программу  исследований
Брянского  опытного  лесничества  [10].  На  основа¬
нии  собственных  наблюдений  Г.Ф.  Морозов  на
примере  Брянского  опытного  лесничества  пока¬
зал  закономерную  смену  сосны  елью  в  зависимо¬
сти  от  свойств  почв  и  состава  почвогрунтов  [11].
 Первые  описания  лесных  почв  Брянского
опытного  лесничества  и  БЛМ,  их  взаимосвязь  с
рельефом  и  геологическим  строением  местности
провел  ученик  В.В.  Докучаева  П.А.  Земятчен-
ский.  В  зависимости  от  различной  степени  увлаж¬
нения,  которое  в  свою  очередь  зависит  “при  одина¬
ковых  метеорологических  условиях  а)  от  рельефа
местности,  Ь)  от  характера  и  близости  водоупор¬
ного  горизонта  и  с)  от  растительного  покрова”  он
выделил  почвы  “с  весьма  слабым  развитием
оподзоливания  по  дюнным  холмам,  2)  различные
по  степени  оподзоливания  и  мощности  песчанис¬
тые  почвы  подзолистого  типа,  3)  торфянисто¬
подзолистые  почвы”  [4].
 Первое  комплексное  исследование  насажде¬
ний  и  почв  БЛМ,  включая  Брянское  опытное  лес¬
 ничество,  проведено  в  1903-1904  гг.  В.Н.  Сукаче¬
вым.  Являясь  одним  из  талантливых  последовате¬
лей  Г.Ф.  Морозова,  он  наиболее  глубоко  для  того
времени  показал,  что  разнообразие  видового  со¬
става  и  смена  лесных  формаций  БЛМ  зависят  “от
почвенно-грунтовых  условий,  определяющихся  в
свою  очередь  главным  образом  геологическим
строением  и  рельефом.  Среди  почвенно-грунто-
вых  условий  наибольшее  значение  в  исследован¬
ном  районе  имеют  два  фактора:  1)  характер  мате¬
ринской  породы,  как-то:  меловые  рухляки,  пески  с
фосфоритами,  пески  без  них  и  т.п.  и  2)  влажность
почвы.  Первый  фактор,  являясь  первичным,  опре¬
деляет  распределение  целых  групп  формаций,  свя¬
занных  с  гео-орографическими  областями  БЛМ.
В  пределах  же  этих  гео-орографических  облас¬
тей  распределение  отдельных  формаций  обуслав¬
ливается  влажностью  почвы”  [18].  Для  каждой  из
 16 	выделенных  лесных  формаций  он  описал  рель¬
еф,  геологические  особенности  местности,  почву,
живой  напочвенный  покров,  подлесок,  подрост  и
древостой.
 Результаты  исследований  П.А.  Земятченского
и  В.Н.  Сукачева  позволили  в  дальнейшем  работ¬
никам  Опытного  лесничества  самостоятельно
провести  исследования  почв  на  части  территории
при  проведении  лесоустроительных  и  опытных
работ  [1].  Однако  первую  систематизацию  и  ис¬
следования  почв  на  всей  территории  лесничества
осуществил  в  1914-1915  гг.  И.В.  Тюрин.  Еще  бу¬
дучи  студентом  Петровской  (ныне  Тимирязев¬
ской)  академии,  под  руководством  профессора
В.Р.  Вильямса  он  выполнил  одну  из  первых  своих
исследовательских  работ  и  составил  почвенный
план  Опытного  лесничества,  на  котором  выделил
 11 	почвенных  разновидностей  (типов  по  И.В.  Тю¬
рину)  [20].
 До  образования  Брянского  лесохозяйственного
института  исследования  почв  проводились  “исклю¬
чительно  морфолого-географическим  методом  и
 647

648
 СОКОЛОВ,  СТЕФУРИШИН
 не  могли  дать  представление  о  плодородии  лесных
почв,  их  лесорастительных  свойствах,  путях  повы¬
шения  их  эффективного  плодородия”  [12].  Новый
этап  в  изучении  почв  и  лесов  БЛМ  начался  с  появ¬
лением  на  организованной  в  1931  г.  П.С.  Погребня¬
ком  кафедре  почвоведения  Н.П.  Ремезова.  Рабо¬
тая  на  кафедре  с  сентября  1933  г.  по  сентябрь
1938  г.,  проф.  Н.П.  Ремезов  создал  новое  направ¬
ление  в  науке  -  исследование  лесорастительных
свойств  почв.  Учитывая  “резкое  отставание  в  де¬
ле  изучения  физических,  физико-химических  и
биохимических  свойств  почв”  [12],  под  руковод¬
ством  проф.  Н.П.  Ремезова  доцент  кафедры  поч¬
воведения  С.  А.  Ковригин  на  профилях,  охватыва¬
ющих  основные  формы  мезорельефа,  провел  со¬
пряженные  исследования  почв  и  лесной
растительности  Опытного  лесничества.  На  основа¬
нии  детального  изучения  лесных  почв  различной
оподзоленносги  и  заболоченности  С.А.  Ковригин
сделал  вывод  1)  о  соответствии  определенных  ря¬
дов  типов  леса  (по  Б.Д.  Жилкину)  с  девятью  глав¬
нейшими  почвенными  разностями,  т.е.  о  ведущей
роли  почвы  “в  формировании  типов  леса,  рассе¬
лении  древесных  пород  и  их  производительности;
 2) 	расселение  ели,  ольхи,  сосны,  березы,  а  также
производительность  этих  пород  связана  со  степе¬
нью  окисленности  органического  вещества  поч¬
вы”  [6].  Н.П.  Ремезов  изучил  химический  состав  ор¬
ганического  вещества  наиболее  типичных  для  лес¬
ничества  пяти  почвенных  разностей  по  специально
разработанному  для  этого  методу  [13].  В  связи  с  вы¬
соким  содержанием  битумов  в  органическом  ве¬
ществе  этих  почв  он  высказал  предположение,
что  на  этих  почвах  растительность  развивается
преимущественно  в  условиях  аммонийного  пита¬
ния.  Более  детальные  исследования  динамики  со¬
держания  гумуса,  битумов,  аммонийной  и  нитрифи-
кационной  способности,  проведенные  Н.П.  Ремезо-
вым  для  шести  типов  леса  Опытного  лесничества,
подтвердили  этот  вывод  [14]  и  позволили  предло¬
жить  оригинальный  механизм  подзолистого  про¬
цесса  [15].
 Начиная  с  сентября  1938  г.  исследования  почв
Опытного  лесничества  продолжались  под  руко¬
водством  А.  А.  Роде.  Считая  почвенно-грунтовые
воды  (ПГВ)  одним  из  факторов  почвообразова¬
ния,  А.  А.  Роде  расширил  программу  работ  по  ис¬
следованию  динамики  уровней  ПГВ,  механичес¬
ких,  физических  и  водно-физических  свойств  почв
лесничества.  На  основании  результатов  этих  ра¬
бот  и  многолетних  наблюдений  за  режимом  поч¬
венно-фунтовых  вод  А.А.  Роде  выявил  законо¬
мерности  формирования  уровней  ПГВ  на  разных
элементах  мезорельефа.  Он  сделал  вывод,  что
ПГВ  при  близком  залегании  от  поверхности  не¬
посредственно  участвуют  в  почвообразовании,
“во  всех  остальных  случаях  характер  почвенного
покрова  определяется  составом  древесной  расти¬
тельности  -  в  частности,  участием  в  насаждении
широколиственных  пород.  Присутствие  послед¬
 них  зависит  как  от  доступности  почвенно-грунто¬
вых  вод,  так  и,  главным  образом,  от  доступности
для  корневых  систем  глауконитовой  толщи”  [16].
 Наряду  с  режимными  исследованиями  ПГВ  до¬
цент  кафедры  лесоводства  М.И.  Сахаров  в  Опыт¬
ном  лесничестве  изучал  температурный  режим
лесных  почв.  По  его  данным,  глубина  промерза¬
ния  лесных  почв  зависит  от  влияния  состава  дре¬
востоя  и  мощности  лесной  подстилки  [18].
 В  послевоенные  годы,  продолжая  работы
 Н.П.  Ремезова,  проф.  В.П.  Корнев  исследовал  фор¬
мирование,  разложение  и  строение  лесных  подсти¬
лок  сосновых  насаждений.  Эти  исследования  вы¬
явили  ряд  характерных  для  них  черт:  значительную
емкость  обмена  (60  мг-экв/100  г  почвы),  низкую
обогащенность  азотом  (С/N  составляет  48-22),  гу-
матно-фульватный  тип  гумуса  (Сгк/Сфк  =  1.1-1.7),
довольно  высокую  биохимическую  активность,
значительное  количество  кислых  продуктов  (в  ос¬
новном  водорастворимых),  изменение  зольности
лесных  подстилок  по  типам  леса.  На  основании
изучения  роли  лесных  подстилок  в  биологичес¬
ком  круговороте  он  предложил  метод  оценки
влияния  различных  лесообразующих  пород  на
почву  [7].
 В  связи  с  лесоустройством  Учебно-опытного
лесхоза  в  1963-1964  гг.  доцентами  Г.М.  Орлов¬
ским  и  Е.М.  Остроумовым  был  заново  составлен
почвенный  план  лесничества.  В  результате  работ
по  картографированию  почв  выделено  большое
количество  почвенных  разновидностей,  относя¬
щихся  к  автоморфным  (типы:  подзолистые,  дер¬
ново-подзолистые,  дерновые),  полугидроморф-
ным  (два  ряда  заболачивания  атмосферными  и
грунтовыми  водами)  и  болотным  (верхового,  пе¬
реходного  и  низинного  болота)  почвам.  Генера¬
лизация  выделенных  почв  в  пределах  контуров,
выполненная  по  преобладающей  почве,  позволи¬
ла  выделить  40  почвенных  контуров.  Фрагмент
уточненного  нами  и  приведенного  в  соответствие
с  первоначальными  названиями  почв  на  почвен¬
ной  карте  И.В.  Тюрина  списка'  почв  Брянского
Опытного  лесничества  приводится  в  табл.  1.  Систе¬
матический  список  почв  составлен  в  соответствии  с
разработанной  А.А.  Роде  классификацией  подзо¬
листых  и  болотно-подзолистых  почв  с  сохранени¬
ем  нетрадиционных  названий  “темноцветность”  и
“со  следами  оглеения”.  Сохранение  преемствен¬
ности  в  исследованиях  почв  Опытного  лесничест¬
ва  позволило  не  только  целенаправленно  уточ¬
нять  гранулометрические,  минералого-петротро-
графические  и  режимные  компоненты  почв,  но  и
выявить  их  динамику.  В  основном  изменения  поч¬
венного  покрова  Опытного  лесничества  косну¬
лись  автоморфносги-гидроморфносги  почв.  Для
практического  использования  результатов  карто¬
графирования  все  многообразие  почв  Г.М.  Орлов¬
ский  и  Е.М.  Остроумов  объединили  в  14  хозяйст¬
венно-генетических  групп  с  однородным  лесорас¬
тительным  эффектом.  При  объединении  почв  в
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВЕННО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ  ИССЛЕДОВАНИЯ
 Таблица  1.  Список  почв  Брянского  опытного  лесничества
 649
 Номер  и  название  почв  на  карте
И.В.  Тюрина  (1915)
 Номер  и  название  почв  на  карте  Г.М.  Орловского  и  др.  (1964,  1985)
 1.  Подзолистая  слабодерновая  песчаная
 5,  6,  27.  Средне-  и  сильноподзолистая  песчаная  на  ФКП,  подстилаемая
КГП
 7.  Средне-  и  сильноподзолистые  со  следами  оглеения  песчаные  на  ФКП
 4.  Дерново-подзолистые  (слабоподзоли¬
стые)  песчаные  (слабоглинистые)  с  гла-
уконитово-фосфоритовой  или  суглини¬
стой  подпочвой
 28. 	Средне-  и  сильноподзолистая  песчаная  на  двучленных  отложениях  ФКП
и  КГП
 29. 	Среднеподзолистая  песчаная  на  ФКП,  подстилаемая  АСС
 30,31.  Слабо-,  средне-  и  сильноподзолистая  песчаная  на  двучленных  отло¬
жениях  ФКП  и  АСС
 2.  Торфянисто-  и  слаботорфянисто-под-
золистая  песчаная  на  водоразделе
 8,9.  Слабо-,  средне-,  сильноподзолистая  и  торфянисто-подзолистая  глеева-
тые  песчаные  на  ФКП
 5а.  Между  2-м  и  4-м  типами
 14.  Темноцветно-подзолистая  со  следами  оглеения  песчаная  на  ФКП
 32,33.  Средне-  и  сильноподзолистая  со  следами  оглеения  песчаная  на  ФКП,
подстилаемая  КГП,  и  на  двучленных  отложениях  ФКП  и  КГП
 56.  Между  3-м  и  4-м  типами
 11,15.  Торфянисто-темноцветно-подзолистая  глееватая  песчаная  на  ФКП
 35. 	Средне-  и  сильноподзолистая  глееватая  песчаная  на  двучленных  отло¬
жениях  ФКП  и  КГП
 36. 	Сильноподзолистая  глееватая  песчаная  на  ФКП,  подстилаемая  КГП
 37. 	Средне-  и  сильноподзолистая  глееватая  песчаная  на  двучленных  отло¬
жениях  КГП  и  АСС
 7.  Между  4-м  и  5-м  типами
 43,34.  Торфянисто-  и  слабоподзолистая  глееватая  песчаная  на  двучленных
отложениях  ФКП  и  КГП
 6.  Дерново-  и  слабодерново-подзолис¬
тая  песчаная  нижней  части  склонов  с
иловато-торфянистым  дерновым  го¬
ризонтом
 17.  Торфянисто-перегнойно-подзолистая  глееватая  песчаная  на  ФКП
 39,40.  Темноцветно-подзолистые  глееватые  песчаные  на  ФКП,  подстилае¬
мые  КГП,  и  на  двучленных  отложениях  ФКП  и  КГП
 42.  Перегнойно-подзолистая  глееватая  песчаная  на  ФКП,  подстилаемая
КГП
 44.  Торфянисто-перегнойно-глеевая  песчаная  на  ФКП,  подстилаемая  КГП
 8.  Дерновая  иловато-песчаная
 2.  Дерново-луговая  глееватая  песчаная  на  ФКП
 16,18.  Темноцветно-  и  перегнойно-подзолистые  глееватые  и  глеевые  пес¬
чаные  на  ФКП
 21.  Перегнойно-глеевая  песчаная  на  двучленных  отложениях  ФКП  и  мело¬
вого  рухляка
 24.  Торфянисто-  и  торфяно-перегнойно-глеевая  песчаная  на  ФКП
 41.  Темноцветно-подзолистая  глееватая  песчаная  на  КГП
 48.  Комплекс  перегнойно-глеевых  и  торфянисто-перегнойно-глеевых  по
западинам  на  двучленных  отложениях  ФКП  и  КГП
 9.  Иловато-торфянистопесчаная  при¬
террасного  болота  (и  речки)  с  отложе¬
ниями  охры,  ортштейна  и  вивианита
 19.  Темноцветно-железисто-глееватая  песчаная  на  древнеаллювиальных
песках
 20,23.  Перегнойно-  и  перегнойно-железисто-глеевые  песчаные  на  ФКП
 10.  Дерновая  иловато-песчаная  кочко¬
ватого  болота
 22.  Перегнойно-глеевая  песчаная  кочковатого  болота  на  древнеаллювиаль¬
ных  песках
 13.  Торфяник  верховой
 3.  Торфяная  сфагнового  соснового  бора
на  водоразделе
 11.  Травяно-моховые  болота  (зараста¬
ющие,  очень  мелкие,  пересыхающие
озерки)
 25.  Торфяники  низинные  и  переходные  маломощные  и  среднемощные
 Примечание.  ФКП  -  флювиогляциальные  кварцевые  пески;  КГП  -  кварцево-глауконитовые  пески;  АСС  -  альбские  слюди¬
стые  суглинки.
 9  ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

650 	' 	СОКОЛОВ, 	СГЕФУРИШИН
 Таблица  2.  Изменчивость  горизонтов  подзолистых  почв  Брянского  опытного  лесничества
 Параметры  горизонтов
 Почвы
 на  мощных  флювиогляци-
альных  кварцевых  песках
 на  двучленных  отложениях
 профильно-оглеенные
 мощность
 глубина  залегания
 X
 V
 X
 V
 X
 У
 О
 0.82
 28.0
 3.87
 42.46
 5.94
 53.33
 А
 8.75
 48.43
 6.73
 36.58
 6.4
 60.88
 Е
 28.05
 40.36
 27.57
 45.15
 19.56
 48.64
 Е
 41.68
 25.69
 38.29
 30.97
 32.87
 35.65
 Примечание.  X  -  среднее  значение  параметра  горизонта,  см;  V  -  коэффициент  вариации,  %.
 группы  учитывали  генезис  почв,  состав  почвооб¬
разующих  горных  пород,  примесь,  гнезд  и  про¬
слойки  морены  и  коренных  горных  пород  в  флю-
виогляциальных  и  аллювиальных  песках;  при¬
уроченность  к  определенной  форме  рельефа;
глубину  залегания,  проточность  и  минерализа¬
цию  ПГВ;  степень  развития  процессов  оглеения.
Однородность  лесорастительного  эффекта  уста¬
навливалась  на  основании  бонитировки  почв  по
методу,  разработанному  Корневым  [8]  с  исполь¬
зованием  материалов  массовой  таксации  и  изме¬
рительной  таксации  на  постоянных  пробных  пло¬
щадях.
 Изучение  лесорастительных  свойств  почв  тес¬
но  связано  с  изучением  их  генезиса.  В  связи  с  этим
в  последние  годы  нами  было  уделено  особое  вни¬
мание  изучению  экологических  условий  почвооб¬
разования  в  Опытном  лесничестве.  Наши  иссле¬
дования  в  увязке  с  фондовыми  материалами
Брянской  геологоразведочной  партии  позволили
уточнить  геоморфологическое  и  геологическое
строение  территории,  занимаемой  Опытным  лес¬
ничеством.  Вместо  предлагаемых  ранее  пяти  [9]  и
четырех  [6]  террас  выделены  три  террасы  р.  Дес¬
ны,  а  бывшие  “цокольные”  четвертые  и  пятые
террасы  отнесены  к  водораздельной  поверхности
времени  отступления  днепровского  ледника.
Водораздельная  поверхность  и  третья  терраса
р.  Десны  представляют  собой  третий  и  четвертый
“сверху”  денудационно-аккумулятивный  уровень
поверхности  выравнивания  долины  р.  Десны.  Об¬
разование  их  связано  еще  с  деятельностью  Пра-
Десны  [3].  В  современном  виде  эти  поверхности
сформированы  днепровским  ледником  и  перекры¬
ты  разными  по  мощности  (от  0.2  до  6-7  м)  флюви-
огляциальными  кварцевыми  песками  (ФКП).  Ли¬
тологически  они  менее  однородны,  чем  древнеал¬
лювиальные  отложения  первой  и  второй  террас
р.  Десны.  В  наиболее  возвышенной  части  водораз¬
дела  в  толще  ФКП  на  глубине  более  130  см  залега¬
ют  с  преобладанием  фракций  крупного  (17-41%)  и
среднего  (43—46%)  песка  песчаные  отложения,  а  в
остальных  случаях  ФКП  представлены  песчаны¬
 ми  отложениями  с  преобладанием  фракции  мел¬
кого  песка  (43-77%).  На  водораздельной  поверх¬
ности  (ВП)  и  третьей  террасе  ФКП,  как  правило,
содержат  примесь,  гнезда  и  прослойки  морены,
глауконитового  мела,  кварцево-глауконитовых  пе¬
сков  и  вместе  с  коренными  породами  мелового  пе¬
риода  -  кварцево-глауконитовыми  песками  (КГП)
и  альбскими  слюдистыми  суглинками  (АСС)  не¬
редко  образуют  двучленные  и  многочленные  от¬
ложения.  Исследования  на  ключевых  участках
(100  х  100  м)  выявили  наибольшую  изменчивость
мощности  и  глубины  подстилания  подзолистого
горизонта  для  почв  с  двучленным  строением  поч¬
венного  профиля.  Как  видно  из  табл.  2,  вариа¬
бельность  этих  показателей  возрастает  от  подзо¬
листых  почв,  сформированных  на  мощных  ФКП,
к  почвам  на  двучленных  отложениях  и  далее  к
почвам  профильно-оглееным.  Таким  образом,
уровень  варьирования  подзолистого  горизонта
почв  лесничества  можно  рассматривать  как  диа¬
гностический  признак  при  выделении  таксономи¬
ческих  единиц  почвенного  покрова.
 Анализ  данных  многолетних  наблюдений
(1912-1918,  1925-1929,  1937-1939,  1965-1976,
1989  гг.  -  по  настоящее  время)  за  уровнями  ПГВ,
приведенных  в  табл.  3,  показал  их  различную  ва¬
риабельность  в  почвах,  сформированных  на  раз¬
личных  почвообразующих  породах.  В  почвах  на
двучленных  отложениях  размах  варьирования  в
течение  года  среднемноголетних  месячных  уров¬
ней  (19.6-64.8%)  значительно  выше,  чем  в  почвах
на  мощных  ФКП  (4.3-9.2%).  Наши  исследования
показали,  что  литологическая  неоднородность
верхней  толщи  почв  Опытного  лесничества  опре¬
деляет  изменчивость  не  только  уровня  ПГВ,  но  и
их  химического  состава  и  является  в  совокупнос¬
ти  с  ними  наиболее  важным  фактором  диффе¬
ренциации  почв  и  почвенного  покрова.
 Уровень  ПГВ  во  многом  определяется  формой
и  положением  на  поперечном  профиле  почвен¬
но-геологических  тел  (ПГТ)  лесничества  и  в  осо¬
бенности  на  изолированных  склоновых  поверх¬
ностях.  Однако  решающую  роль  в  формировании
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВЕННО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ  ИССЛЕДОВАНИЯ
 Таблица  3.  Характеристика  смотровых  колодцев  (СК)  Брянского  опытного  лесничества
 651
 Местоположение
 Глубина,  см.  Ха¬
рактер  сложения
почвенно-геоло¬
гических  тел
 Среднемноголетние
 N  СК
 по  мезорельефу
 форма  поверхности
 Абс.  от¬
метка,  м
 УПГВ,  см
 амплиту¬
 за  год
 за  веге¬
тацию
 ды  за  ве¬
гетацию
 1*
 Водораздельная
поверхность  (ВП)
 Вершина  дюны
 190.0
 0-470  ФКП
470...  КГП
 543.6
 529.3
 62.0
 2
 Склон  3-й  террасы
 Слабопологая,  подножие
 175.7
 0-145  ФКП
145...КГП
 99.7
 83.9
 73.9
 5
 То  же
 Пологая,  выпуклая
 173.1
 0-110  ФКП
110...КГП
 143.6
 148.2
 39.0
 6*
 ВП
 Слабовогнутая  вдолькилевая
 180.0
 0-80  ФКП
80...КГП
 183.9
 153.5
 75.7
 8*
 ВП
 Очень  пологая  слабовогнутая
 186.0
 0-90  ФКП
90...КГП
 87.4
 70.0
 75.5
 9*
 ВП
 Очень  пологая  вдольгребневая
 188.0
 0-170  ФКП
170...КГП
 174.7
 152.5
 52.4
 9
 ВП
 Очень  пологая  вдольгребневая
 187.5
 0-140  ФКП
140...КГП
 96.6
 91.0
 67.3
 11
 ВП
 Очень  пологая  слабовогнутая
 186.0
 0-120  ФКП
120...  КГП
 143.1
 132.8
 64.2
 14
 ВП
 Очень  пологая  вдольгребневая
 185.3
 0-65  ФКП
65...КГП
 88.6
 80.5
 114.3
 15
 ВП
 Очень  пологая  слабовогнутая
 184.1
 0-110  ФКП
110...КГП
 100.2
 96.7
 129.8
 16
 ВП
 Пологая  вдольгребневая
 183.3
 0-100  ФКП
100..  .КГП
 151.8
 141.6
 112.0
 18
 3-я  терраса
 Покатая  выпуклая
 172.1
 0-55  ФКП
55...КГП
 92.6
 100.1
 103.8
 21
 ВП
 Пологая  вдольгребневая
 181.2
 0-100  ФКП
100...  КГП
 135.8
 122.7
 124.3
 22
 ВП
 Пологая  выпуклая
 180.5
 0-150  ФКП
150...КГП
 127.1
 122.3
 92.9
 24
 3-я  терраса
 Вогнутая  вдолькилевая
 172.3
 0-110  ФКП
110...КГП
 143.6
 137.1
 93.1
 25
 3-я  терраса
 Пологая  выпуклая
 175.6
 0-180  ФКП
180...  АСС
 143.6
 148.2
 39.0
 30
 3-я  терраса
 Пологая  выпуклая
 175.8
 0-125  ФКП
125...КГП
 249.5
 232.7
 97.7
 31
 3-я  терраса
 Пологая  выпуклая
 173.5
 0-170  ФКП
170...  КГП
 221.2
 214.2
 85.5
 *  Данные  С.  А.  Ковригина.
 наблюдаемых  уровней  играет  мощность  флюви-
огляциальной  толщи  ПГТ.  Наблюдается  тесная
линейная  связь  между  уровнями  ПГВ  как  за  год,
так  и  за  вегетацию,  и  мощностью  ФГП  (R  =  0.90  и
 0.91).  Величина  коэффициента  детерминации  ли¬
нейной  модели  показывает,  что  на  81.2-81.4%  ва¬
рьирование  уровней  ПГВ  исследуемой  террито¬
рии  можно  объяснить  изменением  мощности
ФКП,  18.6-18.8%  -  различиями  в  их  минералоги¬
ческом  составе  (примесь  КГП),  особенностям
сложения  ПГТ,  породным  составом  растительнос¬
ти.  В  большей  степени  недоучет  этих  факторов
 сказывается  на  снижении  связи  амплитуд  уровней
ПГВ  от  мощности  ФКП  (R  =  -0.46).  С  увеличени¬
ем  их  мощности  амплитуда  колебания  ПГВ
уменьшается  за  счет  более  высокой  водоотдачи
ФКП  по  сравнению  КГП.  Следовательно,  участ¬
ки  с  близким  залеганием  КГП  характеризуются  и
большей  амплитудой  колебаний  уровня  ПГВ.
Особенности  сложения  почвенно-геологических
тел  влияют  на  тесноту  связи  амплитуды  колеба¬
ния  от  уровней  ПГВ  (R  =  -0.39).  При  близком  сто¬
янии  уровней  почвенно-грунтовых  вод  в  хорошо
дренированной  толще  ФКП  просматривается
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

652
 СОКОЛОВ,  СТЕФУРИШИН
 тенденция  к  увеличению  амплитуды  колебания
уровней  ПГВ.  При  прочих  равных  условиях  в  по¬
нижениях  микрорельефа  амплитуда  колебания
уровней  ПГВ  больше.  Под  возвышенными  фор¬
мами  микрорельефа  ход  изменения  уровней  бо¬
лее  спокойный.
 Особенности  почвообразующих  пород  и  режи¬
ма  почвенно-грунтовых  вод  учтены  нами  при  раз¬
работке  классификации  типов  лесорастительных
условий  [20],  использованную  при  текущем  лесо¬
устройстве  Опытного  лесничества.
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 На  территории  Брянского  опытного  лесниче¬
ства  основоположниками  научных  направлений
и  школ  -  Г.Ф.  Морозовым,  В.Н.  Сукачевым,
И.В.  Тюриным,  П.С.  Погребняком,  Н.П.  Ремезо-
вым,  А.  А.  Роде  -  проведены  исследования,  относя¬
щиеся  к  истокам  зарождения  лесного  почвоведе¬
ния  и  ставшие  классическими  в  изучении  взаимо¬
связи  леса  и  почв,  генезиса  и  лесорастительных
свойств  почв.  В  дальнейших  исследованиях  сохра¬
нена  преемственность  школы  генетического  лес¬
ного  почвоведения.  В  условиях  радиоактивного
загрязнения  лесных  почв  на  Брянщине  после  ава¬
рии  на  Чернобыльской  АЭС  изучение  и  сохране¬
ние  почв  эталонных  участков  Брянского  опытно¬
го  лесничества,  по  мнению  лесных  почвоведов
России  [5],  является  важной  государственной  за¬
дачей.
 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ
 1. 	Агафонов  М.В.  Лес  и  лесное  хозяйство  в  Брянском
массиве  //  Тр.  по  лесн.  опыт,  делу  в  России.  1908.
Вып.  12.  С.  1-108.
 2. 	Высоцкий  Т.Н.  О  почвенно-геологических  иссле¬
дованиях  проф.  Земятченского  в  Брянских  лесах  //
Лесн.  журн.  1908.  №  6.  С.  782-791.
 3. 	Горецкий  Г.И.  Аллювиальная  летопись  великого
Пра-Днепра.  М.:  Наука,  1970.  490  с.
 4. 	Земятченский  П.А.  Отчет  по  исследованию  гео¬
логии  и  почв  в  Брянском  лесном  массиве  //  Тр.  по
лесн.  опыт,  делу  в  России.  1907.  Вып.  6.  С.  1-46.
 5. 	Карпачевский  Л.ОХолопова  Л.Б.  Всесоюз.  со-
вещ.  по  лесному  почвоведению  //  Лесоведение.
1991.  №3.  С.  79-80.
 6. 	Ковригин  С.А.  Почвы  Брянского  лесного  масси¬
ва  //Тр.  Брян.  лесн.  ин-та.  1940.  Т.  2-3.  С.  17-43.
 7. 	Корнев  В.П.  Лесная  подстилка,  ее  строение,  фор¬
мирование  и  роль  в  биологическом  круговороте
зольного  питания  и  азота  в  сосняках  Центральной
части  подзоны  широколиственных  лесов:  Авто-
реф.  дис....  д-ра  с.-х.  наук.  М.,  1966.  32  с.
 8.  Корнев  В.П.,  Орловский  Г.М.,  Остроумов  Е.М.
Продуктивность  лесных  насаждений  в  связи  с  ка¬
чественной  оценкой  почв  //  Лесн.  геоботаника  и
биология  древесных  растений.  Брянск,  1974.  Вып.  2.
С.  48-57.
 9. 	Миллер  Н.С.  Геоморфологическое  строение  Брян¬
ской  области.  Смоленск.:  НГПИ,  1971.  Т.  6.  С.  62-74.
 10. 	Морозов  Г.Ф.  К  вопросу  об  образовании  опытного
лесничества  в  Брянских  лесах  //  Лесн.  журн.  1906.
№  3.  С.  283-293.
 11. 	Морозов  Г.Ф.  Учение  о  типах  насаждений  //  Избран¬
ные  труды.  М.:  Сельхозгиз,  1971.  Т.  2.  С.  174-187.
 12. 	Ремезов  Н.П.  Обзор  результатов  научно-исследо¬
вательской  работы  кафедры  почвоведения  Брян¬
ского  лесного  института  за  5  лет  //  Почвоведение.
1938.  №7-8.  С.  1069-1076.
 13. 	Ремезов  Н.П.  Химический  состав  органического
вещества  лесных  почв  //  Сб.  работ  по  лесн.  хозяй¬
ству.  М.:  Гослестехиздат,  1938.  С.  3-49.
 14. 	Ремезов  Н.П.  Условия  азотного  питания  в  сосня¬
ках  //  Сов.  ботаника.  1938.  №  6.  С.  3-49.
 15. 	Ремезов  Н.П.  К  теории  подзолообразовательного
процесса:  Из  работ  каф.  почвоведения  Брян.  лесн.
ин-та  //  Почвоведение.  1941.  №  8.  С.  1139-1159.
 16. 	Роде  А.А.  Режим  почвенно-грунтовых  вод  Брян¬
ского  учебно-опытного  лесничества  и  его  связь  с
почвообразованием  и  насаждениями.  Брян.  лесн.
ин.-т,  1940.  48  с.  (рукопись).
 17. 	Роде  А.  А.,  Смирнов  В.Н.  Почвоведение.  М.:  Высш.
шк.,  1972.  480  с.
 18. 	Сахаров  М.И.  Зависимость  температурного  режи¬
ма  почвы  от  характера  лесного  покрова  //  Почво¬
ведение.  1948.  №  3.  С.  157-166.
 19. 	Сукачев  В.Н.  Лесные  формации  и  их  взаимоотно¬
шения  в  Брянских  лесах  //  Тр.  по  лесн.  опыт,  делу  в
России.  1908.  Вып.  9.  С.  1-61.
 20. 	Тюрин  И.В.  План  почв  Учебно-Опытной  лесной
дачи  масштаба  1  :  10000.  Брянск,  1915.
 21.  Шошин  В.И.,  Соколов  Л.А.,  Стефуришин  М.В.
Классификация  типов  лесорастительных  условий
Брянского  лесного  массива  //  Информ.  листок.
Брян.  ЦНТИ.  1994.  №  2-94.
 Soil  and  Geological  Research  in  Bryansk  Experimental  Forestry
 L.  A.  Sokolov  and  М.  V.  Stefurishin
 The  history  of  the  investigation  of  soil  and  geological  bodies  and  soil  cover  of  the  Bryansk  forest  area  is  traced
from  the  beginning  of  the  20th  century.  It  is  shown  that  all  the  investigations  in  the  experimental  forestry  have
been  based  on  the  principles  of  genetic  forest  soil  science,  whose  main  challenge  is  to  study  soil  properties  fa¬
vorable  for  forest  growth  and  to  determine  ecological  conditions  of  soil  formation.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №  5,  с.  653-654
 РЕЦЕНЗИИ
 УДК  631.48
 НОВАЯ  МОНОГРАФИЯ  О  ГЕНЕЗИСЕ  ПОЧВ
И  ПОЧВЕННОГО  ПОКРОВА  СЕВЕРО-ЗАПАДА  РОССИИ
 ©  1997  г.  С.  В.  Зонн
 Институт  географии  РАН
Поступила  в  редакцию  25.12.96  г.
 Новой  мы  называем  эту  монографию1  по  двум
причинам:  во-первых,  потому  что  она  вышла  в
свет  более  чем  50  лет  спустя  после  порайонных
исследований  почв,  проведенных  под  руководст¬
вом  H.JI.  Благовидова  и  давно  не  отражающих
тех  изменений,  которые  произошли  в  понимании
генезиса  и  географии  почв  Северо-Запада  Рос¬
сии;  во-вторых,  потому  что  она  отражает  совре¬
менные  подходы  к  классификации  (систематике)
почв,  современное  понимание  закономерностей
их  распространения,  районирования,  структуры
распределения  ресурсных  показателей  и  возмож¬
ностей  их  перспективного  использования.
 Монография  посвящена  территории  трех  обла¬
стей:  Ленинградской,  Псковской  и  Новгородской.
В  прошлом  это  малонаселенные  сельскохозяйст¬
венные  области,  природные  ресурсы  которых
сильно  пострадали  во  вторую  мировую  войну.
Сейчас  это  области  с  хорошо  развитой  промыш¬
ленностью  и  слабым  аграрным  производством.
Учитывая  сказанное,  полагаем,  что  рецензируе¬
мая  монография  не  только  своевременна,  но  и  необ¬
ходима  как  руководство  по  рациональному  исполь¬
зованию  почв,  коренной  мелиорации  заболочен¬
ных  земель  и  восстановлению  лесов,  сильно
пострадавших  от  антропогенного  воздействия.
 Ценность  монографии  заключается  и  в  том,
что  авторы  ее  пошли  не  по  проторенному  пути  в
понимании  генезиса  и  географо-производствен-
ного  освоения  почв,  а  руководствовались  собст¬
венными  взглядами  и  убеждениями,  широко  ис¬
пользуя  при  этом  новейшие  подходы,  методы  ис¬
следования,  систематики  (классификации)  почв.
В  этом  заключается  научная  ценность  книги.  Чи¬
тается  она  с  большим  интересом,  который  вызы¬
вают  не  только  фактические  материалы,  карты,
профили,  но  и  их  интерпретация,  выполненная  на
базе  элементарных  почвенных  процессов,  что
позволило  дать  оригинальную  трактовку  генези¬
са,  новую  номенклатуру  и  классификацию  почв.
В  основу  понимания  генезиса  почв  положено  раз¬
нообразие  почвообразующих  пород  по  физичес¬
 1 	Э.И.  Гагарина,  Н.Н.  Матинян,  Л.С.  Счастная,  Г.А.  Касат¬
кина.  Почвы  и  почвенный  покров  Северо-Запада  России.
СПб.:  Изд-во  СПб.  ун-та,  1996.  234  с.  Вклейки  -  карты
почвообразующих  пород.
 ким,  физико-химическим  и  другим  характеристи¬
кам  и  их  отражение  в  почвах.
 Монография  состоит  из  6  глав.  1.  Условия  поч¬
вообразования.  2.  История  исследования  почв  Се-
веро-Запада.  Основные  процессы  почвообразо¬
вания.  Классификация  почв.  3.  Характеристика
почв  на  различных  породах.  4.  Почвенно-геогра-
фическое  районирование  и  структура  почвенного
покрова.  5.  Эволюция  почв  и  почвенного  покрова
Северо-Запада  России  (в  позднем  плейстоцене  и
голоцене).  6.  Почвенные  ресурсы  Северо-Запада
России  и  потенциальная  возможность  их  исполь¬
зования.  Монография  сопровождается  предисло¬
вием  и  библиографией  из  247  названий.
 Перечень  глав  указывает  на  оригинальность  и
фундаментальность  монографии.  Остановимся  на
наиболее  значимых  и  новых  направлениях.  Основу
оригинальности  составляет  то,  что  авторы  большое
значение  придают  почвообразующим  породам,  с
которыми  связывают  различия  в  формировании
(развитии)  основных  почвообразовательных  про¬
цессов,  а  вернее,  элементарных  почвенных  про¬
цессов  в  понимании  И.П.  Герасимова  и  С.В.  Зон-
на.  Они  использованы  для  установления  вводи¬
мых  классификационных  почвенных  таксонов  и
номенклатуры  выделяемых  почв.  В  результате  ав¬
торы  обосновывают  необходимость  выделения
значительно  большего  количества  характеризуе¬
мых  почв  различного  таксономического  уровня.
Использование  в  качестве  показателей  особенно¬
стей  рельефа  и  связанного  с  ними  распределения
почв  существенно  уточняет  и  детализирует  райо¬
нирование  и  структуру  почвенного  покрова.
 Если  в  большинстве  современных  работ  систе¬
матика  и  номенклатура  почв  базируется  на  клас¬
сификации  1977  г.,  то  в  монографии  используется
много  нового,  разработанного  в  области  генезиса,
систематики  и  номенклатуры  почв.  Это  новое  стало
внедряться  в  современном  почвоведении  20-30  лет
тому  назад  и  дало  положительные  результаты.
Так,  в  генетическом  плане  авторы  обосновали
целесообразность  выделения  таких  типов  почв,
как  подбуры,  бурые  лесные,  псевдоглеевые  (элю-
виально-глеевые),  глееземы,  поддубицы  (аналог
бурых  лесных),  ферраллитовые,  Al-Fe-гумусо-
вые  и  др.  При  этом  сохранены  и  коррелируются
 653

654
 зонн
 традиционно  классические  типы  почв:  дерново¬
карбонатные,  дерново-подзолистые,  болотные
и  др.  Систематика  почв  основана  на  учете  роли
почвообразующих  пород  главным  образом  по
степени  карбонатности,  происхождению  и  грану¬
лометрическому  составу.  Нам  представляется,  что
и  в  этом  направлении  авторы  справедливо  ставят
на  должную  таксономическую  высоту  (подтип,
разновидность)  минеральные  почвообразующие
породы.  Часто  они  своим  сложением,  происхож¬
дением,  минеральным  составом  определяют  диф¬
ференцированное  воздействие  биоты,  климата  и
рельефа.
 Правомерно  и  прогрессивно  выделение  групп
или  классов  автоморфных  и  полугидроморфных
почв.  Что  касается  группы  гидроморфных  почв,
то  в  ней  породы  могут  не  иметь  существенного
значения,  если  почва  развивается  на  торфяной  за¬
лежи  или  развита  на  смешанном  органо-мине-
ральном  почвообразующем  субстрате.  В  система¬
тике  авторов  монографии  гидроморфные  почвы
по  характеру  пород  не  подразделяются.
 Все  выделенные  почвы  достаточно  убедитель¬
но  охарактеризованы  по  строению,  составу  и  свой¬
ствам  на  основании  анализов,  включающих  мине¬
ралогию,  изучение  групп  и  форм  оксидов  железа
и  др.  Иными  словами,  выделение  типов  и  подтипов
почв  обосновывается  их  свойствами  и  составом,  а
не  только  морфологическими  показателями.
 От  характеристики  почв  авторы  весьма  логично
переходят  к  почвенно-географическому  райониро¬
ванию  и  структуре  почвенного  покрова.  Это  боль¬
шая  по  объему  и  насыщенности  фактическими  дан¬
ными  глава.  Районирование  основано  на  выделении
зон,  подзон,  округов  и  районов  по  закономернос¬
тям  формирования  почв  и  их  сочетаний  в  зависи¬
мости  от  рельефа  и  почвообразующих  пород.
Особое  значение  приобретает  выделение  окру¬
гов  и  районов,  а  в  их  пределах  -  анализ  структуры
почвенного  покрова.  Авторы  приводят  новые  ма¬
териалы,  необходимые  для  реального  научного
обоснования  освоения  отдельных  территорий  в
целом,  а  в  отношении  отдельных  форм  и  сочета¬
ний  форм  рельефа  -  конкретных  направлений  аг¬
рарного  производства.  Именно  в  этой  главе  изло¬
жены  те  материалы,  описаны  те  закономерности
распределения  почв  по  площадям,  на  основе  ко¬
торых  производство  может  составить  реальные
планы  освоения  и  мелиорации  почвенных  ресур¬
 сов.  Весьма  кратко  описаны  ландшафты  и  типы
организации  почв  разного  возраста.
 В  заключительной  главе  освещены  потенци¬
альные  возможности  использования  почвенных
ресурсов.  Авторы  совершенно  справедливо  на
первый  план  выдвигают  необходимость  диффе¬
ренцированного  установления  соотношения  сель¬
скохозяйственных  угодий  и  различного  рода  насе¬
ленных  конгломераций:  городских,  промышлен¬
ных,  лесных  и  курортных,  охранительных  и  др.  При
высокой  доле  заболоченных  почв  и  территорий
их  научное  освоение  приобретает  особое  значе¬
ние.  Учитывая  большое  количество  мегаполисов,
промышленных  конгломераций,  особого  внима¬
ния  заслуживает  охрана  почв  и  территорий  от  за¬
грязнения,  нерационального  антропогенного  ос¬
воения.  Обоснована  необходимость  сохранения
зон  отдыха  и  курортов.
 В  целом,  как  отмечалось  нами,  монография  за¬
служивает  самого  пристального  внимания  по
многим  причинам  и  она  должна  быть  доведена  до
широкого  круга  читателей.  В  переживаемое  вре¬
мя  это  самое  главное,  так  как  в  нашей  стране  на¬
рушены  многие  принципы  научно  обоснованных
подходов  к  освоению  природных  ресурсов.
 Из  вопросов,  которые  хотелось  бы  выделить
для  дальнейшей  проработки,  в  первую  очередь
могут  быть  названы  следующие:
 1. 	Более  объективными  и  логичными  по  сути
должны  быть  выбор  и  внедрение  новой  номенк¬
латуры  почв.  Новая  номенклатура  нужна,  но  при
этом  следует  раскрывать  русское  понятие  и  опре¬
деление.  Я  имею  в  виду  неясные  названия  ферр-
сиаллитных  или  альферитных  почв.  Следовало
бы  всегда  говорить  и  писать  о  силикатном  железе
и  его  состояниях.
 2. 	Заслуживает  большего  внимания  разделе¬
ние  почв,  развитых  на  карбонатных  породах,  и  их
более  детальное  разделение  на  подтипы.
 3. 	Неудачны  формулировка  и  изложение  гла¬
вы  “Почвы”.  В  ее  заглавии  указаны  породы,  на
которых  развиты  почвы,  а  само  название  почв
можно  узнать  только  из  текста.
 То  же  можно  сказать  и  о  подзаголовках.  Одна¬
ко  сделанные  замечания,  скорее,  носят  дискусси¬
онный  характер.  В  целом  же  мне  хотелось  бы  по¬
здравить  авторов  с  выходом  ценной  и  нужной  мо¬
нографии  и  пожелать  им  дальнейших  успехов.
 ПОЧВОВЕДЕНИЕ  №  5 	1997

ПОЧВОВЕДЕНИЕ,  1997,  №5,  с.  655-656
 РЕЦЕНЗИИ
 УДК  631.421.3
 ИЗУЧЕНИЕ  ПОЧВЕННЫХ  ПРОЦЕССОВ.
РЕЦЕНЗИЯ  НА  УЧЕБНОЕ  ПОСОБИЕ:  И.С.  КАУРИЧЕВ,  И.М.  ЯШИН,
В.А.  ЧЕРНИКОВ.  “ТЕОРИЯ  И  ПРАКТИКА  ЛИЗИМЕТРИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ”.  М.:  ИЗД-ВО  MCXA,  1996.  144  С.
 ©  1997  г.  JI.  О.  Карпачевский
 Факультет  почвоведения  МГУ  им.  М.В.  Ломоносова
Поступила  в  редакцию  14.01.97  г.
 В  известной  триаде  И.П.  Герасимова:  факто-
ры-процессы-почвы  слабое  место  -  процессы.
Несмотря  на  то,  что  изучение  почвенных  процес¬
сов  восходит  еще  к  П.  А.  Костычеву  и  его  последо¬
вателям  (П.С.  Коссович,  К.К.  Гедройц,  А.А.  Роде),
которыми  была  создана  стройная  теория  почвен¬
ных  процессов,  изучение  их  пока  велось  и  ведется
в  основном  на  модельных  опытах,  результаты  ко¬
торых  с  большой  осторожностью  следует  перено¬
сить  в  природу.  В  последнее  время  увеличилось  ко¬
личество  натурных  исследований  -  опытов,  в  кото¬
рых  прослеживается  изменение  почв  или  грунтов
под  влиянием  искусственных  насаждений  или  ес¬
тественной  растительности  (долголетние  планта¬
ции,  отвалы  карьеров),  что  позволяет  оценить
влияние  тех  или  иных  растений  и  почвенных  жи¬
вотных  на  свойства  почв.  Но  и  в  этом  случае  о
сущности  процессов  судят  по  конечному  резуль¬
тату  -  свойству  почв.  Динамика  процесса,  его  ме¬
ханизм  и  в  этом  случае  остаются  неизвестными.
 Одна  из  возможностей  оценки  процессов,  иду¬
щих  в  почве,  -  лизиметрический  метод  исследова¬
ния.  Его  используют  в  течение  почти  двух  веков,
начиная  с  Д.  Дальтона,  при  исследовании  природ¬
ных  процессов.  Самых  разных  конструкций  и  раз¬
меров  лизиметры  призваны  выявить  состав  и  по
возможности  количество  поступающих  в  раствор
веществ.  Но  обсуждения  результатов  лизиметри¬
ческих  исследований  в  нашей  стране  уже  давно  не
проводили.  Последнее  совещание  по  этой  про¬
блеме  состоялось  в  Ленинграде  (С.-Петербурге)  в
60-х  гг.,  а  работа  Дараселия,  посвященная  лизи¬
метрическим  исследованиям,  вышла  еще  раньше.
Но  лизиметрические  исследования  достаточно
широко  распространены  и  обсуждение  их  мето¬
дов  -  насущное  требование  времени.
 Вышедшее  в  издательстве  МСХА  учебное  по¬
собие  И.С.  Кауричева,  И.  М.  Яшина  и  В.А.  Черни¬
кова  восполняет  пробел  в  этой  области  почвоведе¬
ния.  В  ней  дана  краткая  история  лизиметрических
исследований  в  основном  в  России.  В.Р.  Вильямс  и
 П.Ф.  Бараков,  безусловно,  пионеры  этого  метода
в  России.  Следует  отметить,  что  лизиметры  Ви¬
льямса  до  сих  пор  работают  в  МСХА,  а  лизимет¬
ры  Баракова  -  в  Пулавах  (Польша),  в  бывшем
Ново-Александрийском  институте.  Главной  це¬
лью  авторы  пособия  считают  изучение  миграции
водорастворимого  органического  вещества
(ВОВ).  Пособие  нацелено  на  исследование  этого
органического  компонента  почвенной  массы.
Первая  глава  книги  посвящена  именно  ВОВ  в
почве,  его  роли  в  почвенных  и  биосферных  про¬
цессах.
 Во  второй  главе  описаны  типы  лизиметров,  а
также  история  их  применения.  Однако  авторы
почему-то  обходят  стороной  дискуссию  Е.И.  Ши¬
ловой  и  В.В.  Пономаревой  о  типах  лизиметров.
По  наблюдениям  Шиловой,  в  лизиметрах  проис¬
ходит  окисление  ВОВ  до  бикарбонатов  и  интен¬
сивность  этого  процесса  зависит  от  конструкции
лизиметра.
 Третья  глава  -  центральная  в  книге:  в  ней  об¬
суждаются  сорбционные  лизиметры,  принцип
действия  которых  основан  на  поглощении  разны¬
ми  сорбентами  ионов  (соединений)  из  растворов,
проходящих  сквозь  лизиметры.  Надо  сразу  отме¬
тить,  что  сама  идея  этих  лизиметров  и  разработка
метода  их  применения  -  целиком  заслуга  авторов,
в  первую  очередь  И.С.  Кауричева.  Он  вместе  с
Е.М.  Ноздруновой  в  конце  50-х  гг.  начал  разраба¬
тывать  метод  работы  с  сорбционными  лизимет¬
рами,  который  оказался  весьма  плодотворным.
Целый  ряд  ставших  уже  классическими  работ
раскрыл  нам  форму  соединений  Fe,  Al,  мигриру¬
ющих  в  почве.  В  главе  подробно  обсуждается
конструкция  сорбционных  лизиметров,  рекомен¬
дуются  наиболее  перспективные  сорбенты,  при¬
водятся  формулы  расчета  и  пересчета  количества
веществ,  проходящих  сквозь  лизиметры  и  сорби¬
руемых  на  ионитах.  Возможно,  что  в  формулу  (14)
вкралась  опечатка:  она  должна  читаться  как
V  =  и  х  1/1  +  h.  В  формуле  (5)  Кмоб  измеряется  в
 655

656
 КАРПАЧЕВСКИЙ
 частях,  а  на  с.  36  -  в  процентах  (тогда  величины,
получаемые  по  формуле,  надо  умножить  на  100).
 В  четвертой  главе  даны  примеры  и  показана
методика  применения  сорбционных  исследований
в  почвоведении  и  агрохимии.  Показаны  распреде¬
ление  ВОВ  по  горизонтам,  вынос  их  из  разных  ор¬
ганических  субстратов,  влияние  на  их  распределе¬
ние  парцеллярной  структуры  биогеоценоза  (БГЦ),
растворение  извести  и  закрепление  фосфорогип-
сов  в  почвах.  В  лесных  БГЦ  миграция  ВОВ  под
проекцией  кроны  ели  и  в  окнах  существенно  раз¬
личается.  Авторы  вычленяют  одну  из  очень  важ¬
ных  функций  ВОВ  -  влияние  его  на  тяжелые  ме¬
таллы,  и  показывают  методологический  аспект
этого  явления:  возможность  оценки  последствий
загрязнения  почв  с  помощью  сорбционных  лизи¬
метров.  Эти  и  другие  проблемы,  изложенные  в
книге,  безусловно,  привлекут  внимание  читателя.
Книга  очень  полезна,  поскольку  это  первое  за
много  лет  обобщение  данных  по  лизиметричес¬
ким  методам  исследования,  хотя  последняя  глава
больше  похожа  на  монографию,  чем  на  пособие.
 Хотелось  бы  коснуться  некоторых  дискусси¬
онных  моментов  самого  лизиметрического  мето¬
да.  Нет  уверенности,  особенно  для  лизиметров
глубинных,  что  они  не  дренируют  вышележащую
толщу  почвы  и  не  собирают  воды  больше,  чем  на
самом  деле  фильтруется  через  почву.  Второе  со¬
мнение:  в  летний  период  в  наших  почвах  редко
наблюдается  сквозное  промачивание.  И  лизимет¬
ры  часто  показывают  такое  же  изменение  в  кон¬
центрации  элементов  по  горизонтам,  какое  ха¬
рактерно  для  валового  состава  почвы.  Не  отра¬
жает  ли  химизм  почвенных  вод  в  летние  месяцы
квазиравновесное  состояние  твердой  фазы  почвы
и  раствора?  В  этом  случае  нельзя  говорить  ни  о  пе¬
реносе  веществ,  ни  об  их  закреплении  в  почве.
Аналогичная  картина  встречается  у  самых  раз¬
ных  авторов  (И.Н.  Скрынникова;  Т.И.  Евдокимо¬
ва,  Н.Е.  Первова  и  др.).  Обычно  различия  в  кон¬
 центрации  веществ  в  лизиметрических  водах  по
горизонтам  трактуются  как  результат  поглоще¬
ния  их  почвой.  На  основании  того,  что  концент¬
рация  Са  и  Fe  в  лизиметрических  водах  из-под
гор.  А2(Е)  меньше,  чем  в  водах  из-под  гор.  А1  и
В1,  И.Н.  Скрынникова  в  статье,  опубликованной
в  сборнике  “Современные  процессы  в  почвах  лес¬
ной  зоны”,  вышедшей  в  1962  г.,  сделала  вывод  о
том,  что  подзолообразование  в  подзоне  южной
тайги  затухает.  Однако  исследования  показали,
что  поглощение  этих  элементов  в  гор.  А2  не  про¬
исходит,  там  не  возрастает  содержание  ни  вало¬
вых,  ни  подвижных  форм  соединений  Са  и  Fe.
Очевидно,  что  снижение  концентрации  отражает
лишь  низкое  содержание  этих  веществ  в  матери¬
але  гор.  А2.
 Скорость  диффузии,  вызываемой  сорбентами,
в  летние  месяцы  может  сравниться  с  возможной
скоростью  движения  раствора.  Иными  словами,
сорбенты  ускорят  диффузию  веществ  в  лизиметр
из  почвы  без  движения  почвенного  раствора.  Но
в  зимне-весенний  период  вертикальный  водный
поток,  безусловно,  преобладает  в  почве,  и  в  это
время  данные  лизиметров  могут  показывать  при-
держки  выноса  (миграции)  веществ  в  почвах.  Ка¬
чественные  изменения,  которые  исследовали  ав¬
торы,  вполне  достоверны  (вынос  и  закрепление
кальция  и  сульфатов  из  мелиорантов,  состав
ВОВ,  их  распределение  по  анионитам  и  катиони¬
там  и  пр.).
 В  заключение  можно  отметить,  что  почвове¬
ды  получили  очень  нужную,  необходимую  книгу,
которая  позволяет  по-новому  исследовать  почвы,
почвенные  процессы  и  оценить  полученные  дан¬
ные.  Жаль,  что  в  современных  условиях  тираж
книги  не  поступает  в  магазины,  а  накапливается  в
руках  авторов.  Поэтому  единственный  способ
приобрести  книгу  -  обратиться  на  кафедру  поч¬
воведения  МСХА  им.  К.А.  Тимирязева.
 Сдано  в  набор  23.01.97  г. 	Подписано 	к 	печати 	20.03.97 	г. 	Формат 	бумаги 	60х 	88Vg
 Офсетная  печать  Уел.  печ.  л.  16.5 	Уел. 	кр.-отт. 	12.0 	тыс. 	Уч.-изд. 	л. 	16.0 	Бум. 	л. 	8.0
 Тираж  705  экз. 	Зак. 	1549
 Отпечатано  в  Московской  типографии  №  2  РАН,  121099,  Москва,  Г-99,  Шубинский  пер.,  6