/
Tags: почвоведение почвенные исследования экология агрономия журнал почвоведение природные ресурсы
Year: 1978
Text
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
ЖУРНАЛ ОСНОВАН В 1899 г. ВЫХОДИТ 12 РАЗ В ГОД
№ 4, апрель МОСКВА, 1978
СОДЕРЖАНИЕ
Генезис и география почв
Кондратьев К. Я., Васильев О. Б., Федченко П. П. Опыт распознава¬
ния почв по их спектрам отражения 5
Ромашкевич А. И. Соотношение процессов выветривания и почвообразования
в горных почвах Западной Грузии 1В
Химия почв
Колесников М. П. Молекулярно-весовое распределение гуминовых кислот по
данным гельхроматографии на сефадексах 32
Опенлендер И. В. Групповой и фракционный состав гумуса эродированных
черноземов и серых лесных почв ЦЧО 42
Силантьев А. Н., Шкуратова И. Г., Хацкевич Р. Н. Пространственное
распределение цезия-137 в почвах Европейской части СССР 47
Ш а к у р и Б. К. Никель, ванадий, хром и стронций в почвах Нахичеванской АССР 49
Физика почв
Хворов Н. А. Водно-физические свойства каменистых почв южных отрогов
Гиссарского хребта 56
Витязев В. Г., Рабий А. Удельная поверхность луговых почв Тамбовской
области 63
Биология почв
Ефремова Т. Н., Аристовская Т. В. О массовом развитии Metallogenium
в почвах солонцового комплекса 70
Минералогия почв
Травникова Л. С.* Титова Н. А. Состав и распределение глинистых мине¬
ралов по фракциям <5 мк почв солонцового комплекса Калмыцкой степи 74
Мелиорация почв
Цуриков А. Т. Содоустойчивость и ее динамика в черноземно-степных солон¬
цах при их химической мелиорации 87
Ч о у д р и И. А., Попова Т. В. Изменения состава и свойств обыкновенных чер¬
ноземов Суклейского опытного участка под влиянием орошения ... 97
Эрозия почв
Васильев Г. И., Мамаева Г. Г. Влияние ветровой эрозии на свойства чер¬
ноземов Предкавказья 104
Ш и к у л а Н. К., Ломакин М. М. Потери питательных веществ из серых опод-
золенных почв с поверхностным стоком 113
«Почвоведение», 1978 г.
© Издательство «Наукам
1
Дискуссии
Геннадиев А. Н. О почвообразовании под луговой и лесной растительностью
в высокогорье Центрального Кавказа (Приэльбрусье) 122
Методические работы и краткие сообщения
Дуда Г. Г., Егоршин А. А. О некоторых математических методах планиро-
вания эксперимента в почвоведении и агрохимии 132
ЯнчуковичА. Ем Зверев В. В. Определение углерода в почвенно-биологиче¬
ских объектах рентгенорадиометрическим методом 143
Материалы научных собраний
Конференция по теме «Развитие и значение водорослей в почвах Нечерноземной
зоны». И. В. Александрова, Э. А. Штина 143
Юбилейные статьи
Николай Ильич Горбунов (К 70-летию со дня рождения и 45-летию на¬
учной деятельности) 150
Андрей Григорьевич Медведев (К 80-летию со дня рождения) . 152
Николай Иванович Пьявчеико (К 75-летию со дня рождения и 55-ле¬
тию научной, педагогической и общественной деятельности) 154
Лия Григорьевна Еловская (К 60-летию со дня рождения и 35-летию
научной и общественной деятельности) 150
Некрологи
Сергей Илларионович Долгов | 157
ACADEMY OF SCIENCES OF THE USSR
POCHV OVEDENIE
THE JOURNAL IS FOUNDED IN 1899 MOSCOW
№ 4, april 1978
CONTENTS
Genesis and Geography of Soils
Kondratiev K. Ya., Vasiliev О. B., Fedchenko P. P. Identification of
Soils on the Basis of their Reflection Coefficients 5
Romashkevich A. I. Correlation of Weathering and Soil Forming Processes in
Mountain Soils of Western Georgia 18
Chemistry and Biochemistry of Soils
Kolesnikov M. P. Molecular-Weighing Distribution of Humic Acids according
to Gelchromatography on Sephadexes 32
О penlenderl. V. Group and Fractional Composition of Humus of Typical Cher¬
nozem Region 42
SilantievA. N, Shkuratova I. G, Khatzkevich R. N. Spatial Distribu¬
tion of Cesium-137 Reserves in Soils of the European USSR 47
S h а к u г i В. K. Nickel, Vanadium, Chrome and Strontium in Soils of Nakhichevan
ASSR 49
Soil Physics
Khvorov N. A. Water and Physical Properties of Stony Soils of the Gissar Ridge
Southern Spruts 56
VityazevV. G, RabiiA. Specific Surface of Meadow Soils in Tambov Region 63
Soil Biology
Efremova T. N., Aristovskaya T. V. On Mass Development of Metalloge-
nium in Soils of Solonetzic Complex 70
Soil mineralogi
Travnikova L. S., Titova N. A. Composition and Distribution of Clay Mine¬
rals in Mechanical Fractions of Kalmyk Steppe Soils 74
Reclamation of Soils
Tzurikov A. T. Soda Salinization Resistance and its Dynamics in Chernozem-
Steppe Solonetzes on Their Reclamation 87
Chouari I. A., Popova T. V. Changes of Moldavian Chernozems under the Ef¬
fect of Irrigation 97
Erosion of Soils
Vasiliev G. I., M a m a e v a G. G. Effect of Wind Erosion on the Ciscaucasian
Chernozems 104
S h i к u 1 a N. K.f Lomakin M. M. Losses of Nutrients from Grey Podzolized
Soils due to Water Erosion 113
Discussion
Gennadiev A. N. Soil Formation under Meadow and Forest Vegetation in High
Mountains of Jhe Central Caucasus (The Efbrus Area) 122
Short Communications and Methods
Dud a G. G., Egorshin A. A. On Some Mathematical Methods for Planning
Experiments in Soil Science and Agrochemistry 132
Yanshukovich A. E.t Zverev V. V. Determination of Carbon in Soil-Biologi¬
cal Systems by the X-ray Radiometric Method 143
Materials from scientific meetings
Conference on the problem: «Development and Importance of Algae in Soils of the
Nonchernozemic Zone». /. V. Alexandrova, E. A. Shtina
148
Anniversary Papers
N. I. Gorbunov /7П1. ^
A. G. Medvedev /л! Birthday Anniversary) 150
N. I. Pyavchenkл /2th Birthday Anniversary) 152
L. G. E 1 о v s к а у a° Д^ь Birthday Anniversary) 154
vWh Birthday Anniversary) 156
157
|s. I. Pol go v|
Obituary
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.4
К. я. КОНДРАТЬЕВ, О. Б. ВАСИЛЬЕВ, П. П. ФЕДЧЕНКО
ОПЫТ РАСПОЗНАВАНИЯ ПОЧВ ПО ИХ СПЕКТРАМ ОТРАЖЕНИЯ
Рассматривается методика измерения спектральных коэффициентов яр¬
кости почв Украины и Молдавии. На основе теории статистического распо¬
знавания образов показана возможность картирования почв по их спек¬
трам отражения. Построена карта поверхностного слоя почв сельскохозяй¬
ственных угодий УССР и МССР по спектрам отражения почв.
Попытки использовать оптические отражательные свойства почв для
целей почвенного картирования ведутся давно. Для решения этой про¬
блемы широко используются цветные и спектрозональные аэроснимки,
качественно характеризующие окраску почв. Использование аэрофото¬
материалов при проведении почвенно-картографических работ значи¬
тельно ускоряет и облегчает составление почвенных карт. Однако, как
известно, аэроснимок не дает достаточно точной количественной инфор¬
мации о цвете почвы, а передает лишь качественно отражательные свой¬
ства почв в широких спектральных интервалах. Поэтому по материалам
аэрофотосъемки не всегда возможно получить результаты с желаемой
достоверностью.
Количественно цвет почвы может быть охарактеризован весьма точно
с помощью спектральных коэффициентов яркости (СКЯ). Картирование
почв на основе измерений СКЯ может быть автоматизировано при ис¬
пользовании методики статистического распознавания образов. Для это¬
го необходимо получить большой экспериментальный материал с по¬
мощью единой аппаратуры и методики с учетом влияния чисто внешних
факторов, нарушающих однородность наблюдательных данных.
В настоящем сообщении рассматриваются результаты изучения воз¬
можности построения карты поверхностного слоя почв сельскохозяйст¬
венных угодий по их спектрам отражения на основе применения теории
статистического распознавания образов.
Методика измерений
Измерения СКЯ почв проводили как в лабораторных, так и в полевых
условиях. Лабораторные измерения осуществляли на спектрофотометре
СФ-10, имеющем границы спектральной чувствительности 400—750 нм,
по методике, описанной в работе Васильева и Федченко [2] и Федчен¬
ко [9].
Самолетные измерения СКЯ почв выполняли в конце июля — начале
августа 1973 г. в период массовой вспашки сельскохозяйственных угодий.
Для исследований была выбрана территория Украины и Молдавии, ко¬
торая довольно подробно изучена и отличается большой плотностью и
разнообразием пахотных земель.
5
Фотометрирование проводили в определенных точках по заранее на¬
меченным маршрутам, нанесенным на рабочую основу, в качестве кото¬
рой служила физико-географическая карта масштаба 1:1000000 или
1:500000. Таким образом, территория Украины и Молдавии была по¬
крыта промерными линиями, удаленными друг от друга на расстояние
30—40 км. Измерения проводили через интервалы, равные 5—10 км.
Высота съемки определялась размерами исследуемого объекта. Сред¬
няя высота полета составляла около 100 ж. С такой высоты полета в поле
зрения прибора попадала площадка размером примерно 38x40 м. Боль¬
шим преимуществом фотометрирования с малых высот является отсут¬
ствие необходимости учета, искажающего влияния атмосферы.
Измерения всегда проводили при безоблачной или частично облачной
погоде, при высотах Солнца не менее 40°. При такой высоте Солнца от¬
падала необходимость во введении поправок на неортотропность приме¬
няемого нами эталона [11].
Фотометрирование выполнено с помощью быстродействующего поле¬
вого спектрометра с дискретной разверткой спектра [5]*. Для работы
прибор устанавливали в верхней части фюзеляжа самолета так, чтобы
его приемное устройство выходило примерно на 50—60 см за обрез фю¬
зеляжа самолета.
Регистрацию интенсивности светового потока, отраженного от объек¬
та или эталона, проводили в виде осциллограмм на светочувствительную
пленку РФ-3.
Переход от осциллограмм к значениям СКЯ профотометрированных
объектов осуществляли путем измерения ординат осциллограмм эталона
и объекта, где началом отсчета служила нулевая линия. Для этого плен¬
ку помещали в фотоувеличитель, выбирали необходимый масштаб и
фиксировали на время измерений. СКЯ объекта определяли из соотно¬
шения
г* = /Х9т-^-Р, (1)
У\,эт
где и ук„—соответственно величины ординат точек на осциллограм¬
мах объекта и эталона на длине волны Я; гк„—коэффициент яркости
эталона на длине волны Я; р — коэффициент, учитывающий различие
чувствительности прибора при измерениях ук, об и ук
При расчете СКЯ исключалась их зависимость от высоты Солнца.
Учет проводили с помощью переводных множителей, полученных из ра¬
боты Федченко [10]. Все СКЯ почв УССР и МССР, полученные по на¬
турным измерениям, которые в дальнейшем использовали для построе¬
ния почвенной карты этих республик, приведены к одной высоте Солн¬
ца — 40°.
Программой работ был предусмотрен выбор эталонных участков почв,
наиболее точно характеризующих каждый из встречающихся типов.почв.
Эти эталонные участки были рассеяны по всему исследуемому району и
занимали в общей сложности 2,4% его площади.
Процедура выбора эталонных участков состояла в следующем. Перед
началом полевых работ был проведен тщательный просмотр крупномас¬
штабной почвенной карты УССР и МССР, что позволило заранее вы¬
явить местонахождение наиболее характерных для картирования почв.
Во время полевых работ на каждом из намеченных участков проводили
посадку самолета для исследования почв на местности. При этом одно¬
временно отбирали пробы почв для их исследований в лабораторных
условиях. Параллельно в данной точке делали прикопку и подробное
морфологическое описание поверхностного слоя почвы контрольного
участка, а также фотометрирование его с воздуха.
* Спектрометр любезно предоставил нам сотрудник лаборатории аэрометодов
В В Кольцов
в
Таким образом, контрольные участки (эталоны) охватывали все раз¬
нообразие почв, встречающихся на пахотных угодьях исследуемого райо¬
на, и содержали всю необходимую информацию об алфавите классов.
Статистическая обработка данных, выбор координатной
системы оптимального описания реализаций и эталонов
Статистическую обработку экспериментального материала решали в
четыре этапа [2, 4].
Задачей первого этапа являлось создание обучающего (эталонного)
массива данных для построения карты поверхностного слоя почв УССР
и МССР. Для этой цели были получены средние значения СКЯ и их вы¬
борочные стандарты для эталонных образцов почв по натурным и лабо¬
раторным исследованиям. Были вычислены также коэффициенты пара¬
болической регрессии СКЯ на X и цветовые коэффициенты и, их средние
значения и выборочные стандарты. Кроме того, в связи с тем что СКЯ
отдельных подтипов почв, полученные по натурным измерениям, стати¬
стически значимо не различались, были найдены поправочные функции
для перехода от лабораторных измерений к натурным [2].
На втором этапе решали задачу выбора координатной системы опти¬
мального описания реализаций признаков и эталонов. Как будет пока¬
зано ниже, оптимальной координатной системой описания реализаций
признаков является набор СКЯ, причем наименьшая ошибка распозна¬
вания получается при числе используемых СКЯ, равном 4.
На третьем этапе на основе использования теории статистического
распознавания образов выполняли строгий отбор оптимального набора
длин волн СКЯ, и, наконец, на четвертом этапе с помощью численного
эксперимента находили наилучшее решающее правило.
В данной работе обсужден второй, третий и четвертый этапы стати¬
стической обработки (описание первого этапа работы опубликовано ра¬
нее [2]).
Распознавание почв по их спектральной отражательной способности
может быть выполнено по общей схеме решения задачи распознавания
образов [1J. Задача состоит в том, чтобы на основе наблюдений ряда ха¬
рактеристик (признаков) почв отнести их к одному из конечных наборов
классов (подклассов), к которым они могут принадлежать. Признаками
для распознавания в нашем случае служат спектральные коэффициенты
яркости (СКЯ) различных классов (подклассов) почй, измерения кото¬
рых были выполнены на сельскохозяйственных угодьях Украины и Мол¬
давии.
Таким образом, алфавит классов {А,} состоял из четырех классов
или девяти подклассов: чернозема (мощного, обыкновенного, южного),
каштановых почв, серых лесных почв (светло- и темно-серых), дерново-
подзолистых почв (слабо-, средне- и сильноподзолистых).
Существует две методики статистического распознавания: с обучаю¬
щим массивом и по методу самообучения. Последняя схема в нашем
случае неприменима, так как результаты распознавания должны быть
представлены в виде карты с общепринятым подразделением почв на
классы и подклассы, а не так, как их разделит машина.
Результаты измерений СКЯ почв Украины и Молдавии, необходимые
для построения обучающего массива, были опубликованы и проанали¬
зированы ранее [2]. Показано, что для распознавания почв на три класса
(каштановые почвы объединялись с черноземом) могут быть применены
натурные измерения СКЯ контрольных участков. Распознавание же
почв на девять указанных подклассов возможно лишь при построении
обучающего массива на основе лабораторных измерений СКЯ собран¬
ных образцов почв, исправленных по методике, предложенной Василье¬
вым и Федченко [2].
7
На первом этапе решается задача отыскания оптимальной коорди¬
натной системы, в качестве которой использовали:
а) различное количество СКЯ (1—2—3—4—6—11);
б) различное количество коэффициентов параболической регрессии
гпоХ (1—2—3) из представления:
г (А.) = &о Ч- bi (А. К) ^о)1 2 * * * * *. (2)
где в расчетах было принято Л0=800 нм\
в) два набора по три цветовых коэффициента хь х2 и х3; х2, х4 и х5,
полученные по формулам
Xi — г (А, = 670)/r (X = 800); х2 = г (А, = 670)/г (А- = 550);
х$ = г (А, =* 800), (3)
х4 = г (А, = 800)/(А, = 400), xe = г (А, =* 800)/r (X = 550).
В качестве метода распознавания везде использовали оценку по ме¬
тоду максимального правдоподобия. Функция правдоподобия или со¬
вместное распределение выборочных значений признаков {а,} классов
{Ад
W,- (ах а,) =
(2п),/го1Г
_ (агац)»
< 2<Ji/
(2я)//2а1;, ..., а,/
®/ («1» • • •. Я/)>
In (а1( .... Я/) = — In [(2л)//2ох/, ..., о,.) -
(4)
+ In Wf (aL, ...,' at) = C — У,
1
К — at/)8
2ai/
(5)
Так как a„ практически не зависит от номера подкласса почв, то С —
постоянная для всех классов (подклассов) почв. Максимум правдопо¬
добия имеет место при максимуме ш}, равной
х (а»-а«Л*
или при минимуме
I \ ач
(6)
(7)
Вероятность отнесения известного набора признаков {а,} к /-му под¬
классу дается W, при условии нормировки
1- (8)
/
Метод максимального правдоподобия хорош тем, что для него не
нужны никакие априорные сведения о вероятности встречаемости под¬
классов.
В других случаях такая информация необходима. Поэтому при ис¬
пользовании других методик задача должна решаться либо методом по¬
следовательных приближений, либо необходимая априорная информа¬
ция должна быть получена независимым способом. Таким способом как
раз и может быть метод максимального правдоподобия, а следовательно,
результаты описанного распознавания могут быть использованы в каче¬
стве априорной информации для реализации других методик распозна¬
вания.
8
Использование результатов натурных измерений для построения обу¬
чающего массива, как уже было указано, не привело к успеху, так как
из-за большого разброса СКЯ, вызванного различными варьирующими
факторами, доверительные интервалы средних характеристик подтипов
почв перекрывались и ошибка распознавания была больше 60%. Поэто¬
му было решено выполнить распознавание почв по натурным эталонам
только по трем классам (дерново-подзолистые, серые лесные, чернозем+
+ каштановые); для построения обучающего массива данных использо¬
вать лабораторные измерения, исправленные с помощью коррекционных
функций которые были вычислены по методу наименьших квадра¬
тов для трех выше указанных классов почв [2].
При распознавании на девять подклассов ошибка распознавания для
образцов обучающего массива уменьшилась при оптимальном наборе
признаков до 2%.
С помощью двух упомянутых обучающих массивов было произведено
распознавание всего массива данных. При этом в случае трех классов
доля расходящихся результатов при оптимальном наборе признаков ока¬
залась около 3%, а в случае девяти подклассов со СКЯ эталонов, ис¬
правленных по лабораторным измерениям, около 0,4%. Здесь расходя¬
щиеся результаты означают отнесение к классу, не совпадающему с
наиболее вероятным классом по результатам распознавания со всеми
использованными наборами СКЯ.
В эксперименте проводили отбор признаков по их вкладу в точность
распознавания. Оптимальным числом признаков является N=4. Наи¬
меньшая ошибка распознавания получилась у набора из четырех при¬
знаков СКЯ: г(А,=400), г(Я=550), г(Л,=670), г(А.=800) (длины волн
выбраны в обшем произвольно на основе ранних публикаций [3]).
Выбор оптимального набора длин волн
Распознавание класса (подкласса) почв по их спектрам отражения
заключается в отнесении конкретного образца почвы к одному из конеч¬
ного набора заранее установленных классов на основании сравнения по
определенному правилу описания объекта с эталонами, характеризую¬
щими заданные классы. Итак, объектами распознавания в нашем случае
служат различные классы (подклассы) почв: черноземы (мощный, обык¬
новенный, южный), каштановые почвы, светло- и темно-серые лесные
почвы и дерново-подзолистые почвы (слабо-, средне- и сильноподзолис¬
тые) , которые образуют алфавит классов
{Л/} =Аи Аг, ..., Ai,
где / — индекс класса, /— число классов (в нашем случае 1=9).
Каждый класс А, характеризуется упорядоченным набором призна¬
ков, в качестве которых в нашем случае использованы СКЯ почвы
{flj} — fl|, (lit • • • > О» •••> Я/,
где i — индекс признака, /— число признаков.
Распознавание в нашем случае, как всегда, проводится при наличии
помех (случайные ошибки измерения СКЯ, случайный характер самих
измеряемых образцов и т. д.).
Поэтому схема распознавания должна быть оптимизирована со мно¬
гих позиций. Как указано в ранее опубликованной работе [2] и выше в
настоящей статье, была найдена оптимальная координатная система
реализаций признаков. Выбор оптимального набора длин волн СКЯ и их
оптимального числа может быть сделан на основе вычисления энтропии
решения Н(А, а), среднего количества информации, содержащегося во
множестве реализаций признаков относительно множества классов рас¬
9
познавания (информационная мера Шеннона), I (А, а), вероятности
ошибки распознавания р(е) либо надежности распознавания S, а также
их средних величин по всем эталонным спектрам, где
где i — длина волны, k — номер эталонного спектра, / — номер класса.
Рм—вероятность отнесения 6-го образца к /-му классу вычисляется
по формуле
Усреднение проводили по всем эталонам, т. е. по индексу 6, и находи¬
ли значения Я<(Л, a), It(A, a),pt(e),Si и т. д.
Кроме того, ошибку распознавания усредняли по классам, т. е. вы¬
числяли
где К,— число образцов в /-ом классе, а также вычисляли средневзвешен¬
ное значение ошибки
Вычисляли также количество информации при отнесении 6-го объек¬
та к /-му классу, I (А,), количество информации отнесения 6-го объекта
ко всем остальным классам, а также дивергенцию а, и их средне¬
взвешенные значения, вычисляемые по формулам, аналогичным фор¬
муле (17):
Нki {А, я) в — Рkj logj Рkjt
(9)
Pkj = Wkj,
(10)
i
где Whi— функция правдоподобия.
(И)
(12)
(13)
/
где р(Л,) — априорная вероятность встречаемости классов
Pkt(e)= 1 — maxPfc/,,
(14)
(15)
(16)
Р(е) = 2 Р И/) Pf/(*)•
(17)
(18)
а, = I(A,) +1 (А,),
где К — общее число образцов.
(19)
(20)
Расчеты по приведенным формулам с использованием обучающего
массива данных показали, что выбор длин волн можно успешно прово¬
дить по параметрам #<(Л, а),_/<(Л, a),pi(e) и pi(e).
Величины же S, 1{А}), I(Aj) и а} оказалось неудобным использовать
для этой цели, так как они имели большую случайную дисперсию.
Выбор оптимального набора длин волн выполняли следующим обра¬
зом: вначале распознавание проводили по СКЯ в одной длине волны,
причем перебирали все имеющиеся в рас¬
поряжении СКЯ. По результатам этих вы¬
числений выбирали оптимальную длину
волны и вычисление всех параметров
проводили заново с двумя СКЯ — на дли¬
не волны Л, и на всех остальных длинах
волн. Находилась оптимальная пара длин
волн Xi и %г- Далее снова проводили вы¬
числение трех СКЯ — на длинах волн Я,,
Л2 и всех остальных. Находили оптималь¬
ную тройку длин волн А1( Яг, Я3 и т. д.
Выбор длин волн СКЯ по обучающе¬
му массиву данных показан в таблице. На
каждом этапе выбора длины волны опти¬
мальная Я подчеркнута (при выборе опти¬
мальных длин волн учитывалось, что ин¬
тервал корреляции СКЯ почв не менее
100 нм).
Отбор длин волн далее Я,, Я2, Я3 и Я4
нет смысла проводить, так как в на¬
стоящей работе, а также в [4] было показано, что оптимальным числом
СКЯ является 4 (это будет подтверждено результатами настоящего па¬
раграфа). _
Расчет энтропии Я,- при использовании одной длины волны дает оцен¬
ку относительных весов отдельных СКЯ в их выбранном наборе: рв50 =
= 5,2, р75о = 1,1, р45о=1.4, Peso = 1,0; примерно такая же оценка весов полу¬
чается при использовании ошибок распознавания.
Первоначально казалось непонятным, почему рв50 имеет столь боль¬
шой вес. Однако при внимательном рассмотрении кривых СКЯ оказа¬
лось, что, во-первых, на Я=650 нм минимальная ошибка в определении
СКЯ почв; во-вторых, кривые СКЯ почв имеют небольшой изгиб в райо¬
не Я=600 нм. Кроме того, в этом районе длин волн сказывается, по-ви¬
димому, наибольшая относительная дисперсия различий СКЯ отдельных
классов относительно среднего значения СКЯ- Сказанное можно проил¬
люстрировать рис. 1, на котором изображены энтропия Н (а) обобщен¬
ных признаков и информационная мера признаков относительно классов
1(а,А)~Н(а)-Н(а,А), (21)
где Н(% А) — средняя энтропия признаков.
Из рис. 1 видно, что обе эти величины возрастают с увеличением дли¬
ны волны, поэтому веса признаков СКЯ должны расти с увеличением X.
Истинные веса признаков определяют совместным влиянием их ин¬
формационной меры и ошибки определения, причем, как показывает
опыт, в нашем случае второе оказалось более существенным:
Выбор оптимального решающего правила
Решающая схема, согласно Барабашу с соавт. [1], представляет собой
алгоритм, по которому на основании анализа значений признаков каж¬
дого объекта делается вывод о том, к какому классу принадлежит кон¬
кретный обоазец. Существует много способов построения решающего
Н(а),1(а/А)
3.5I-
3,0 \-
2,5
го
/
/
/
I 1 I I L
500 700 900
Н(а,А)
Рис. 1. Зависимость энтропии об¬
общенных признаков (/) и инфор¬
мационной меры признаков (2) от¬
носительно классов
И
Выбор наиболее информативных признаков пи ооучающему массиву данных
1 скя
на X;
2 СКЯ, Х,=
=650 и Х^
X, нм
_
_
я
/
Р (е)
Р (е)
Я
/
Р (е)
Pie)
400
0,022
2,56
0,043
. 0,030
0,015
2,67
0,004
0,005
450
0,044
3,64
0,012
0,006
0,017
2,66
0,005
0,006
500
0,027
2,66
0,004
0,003
0,021
2,66
0,008
0,009
550
0,038
2,64
0,008
0,018
0,032
2,65
0,010
0,015
600
0,068
2,61
0,032
0,055
0,009
2,67
0,002
0,002 '
650
0,012
2,67
0,002
0,003
Не
опр.
0,002
700
0,030
2,65
0,05
0,011
0,005
2,68
0,001
750
0,055
2,63
0,012
0,023
0,006
2,68
0,001
0,001
800
0,048
2,64
0,012
0,026
0,006
2,68
0,001
0,001
850
0,062
2,62
0,012
0,015
0,007
2,68
0,001
0,001
900
0,080
2,50
0,090
0,048
0,003
2,68
0,022
0,043
3 1
СКЯ. Х,=650, Х2=750 и
Х|
4 СКЯ, Х^ббО, X
2=750, Х3=450 и X/
X, нм
_
я
/
Pie)
Pie)
Я
7
Pie)
Pie)
400
0,006
2,68
0,001
0,001
0,014
2,67
0,003
0,004
450
0,001
2,68
0
0
Не
опр.
500
0,003
2,68
0
0
0,007
2,68
0,001
0,002
550
0,019
2,66
0,004
0,005
0,009
2,67
0,002
0,002
600
0,004
2,68
0,001
0,001
0,001
2,68
0
0
650
Не
опр.
Не
опр.
700
0,014 |
1 2,67 |
| 0,004 |
| 0,010
0
| 2,68
1 0 |
1 0
750
Не
опр.
Не
опр.
800
0,025
2,66
0,007
0,011
0
2,67
0
0
850
0,025
2,66
0,007
0,011
0
2,68
0
0
900
0,017
2,67
0,068
0,065
0
2268
0,064
0,059
правила для распознавания образцов. Для решения поставленной нами
задачи были испробованы следующие способы распознавания.
По расстоянию от средних значений призн а ков. Рас¬
познавание в данном случае осуществляется определением расстояния
между а.ц для эталонов и всеми точками в выбранном наборе длин волн:
at h, Ог, н, Оз, к, й4, k■ Мера близости вычисляется по формуле
Rtk = («л — a, if. (22)
Отнесение к /-классу осуществляется по минимуму Rjk.
По методу максимального правдоподобия. Метод мак¬
симального правдоподобия в задаче распознавания связан с исследова¬
нием так называемой функции правдоподобия, которая в случае нор¬
мально распределенной случайной величины вычисляется по формуле
(11). Отнесение к /-му классу осуществляется по максимуму Wlh или Pjh.
Если при распознавании по расстоянию от средних значений призна¬
ков не учитывается дисперсия (что может привести к значительным
ошибкам, то в методике максимального правдоподобия этот учет прово¬
дится, но зато предполагается, что величины априорных вероятностей
встречаемости классов равны для всех классов р^= 1//.
По максимуму апостериорной вероятности (байе¬
совская схема). Вероятность гипотезы о принадлежности конкрет¬
ного образца к какому-либо из классов вычисляется по формуле
Vjk — Р/Wfn,
(23)
П jk = vik/yiv,k,
(24)
/
где pi— априорная вероятность встречаемости классов.
12
Преимущество этого метода над первыми двумя заключается в том,
что он учитывает дисперсию и величину априорных вероятностей встре¬
чаемости классов р3. Однако pj для всей территории Украины и Молдавии
плохо характеризует отдельные районы (большой пространственный ин¬
тервал корреляции).
Распознавание может быть выполнено с использо¬
ванием критерия Неймана — Пирсона «С». При этом рас¬
познавание не проводится (отказ), если
pikuакс—<С (25)
Pjk предмакс
Во всех случаях распознавания могут использоваться веса СКЯ, опре¬
деленные выше. Таким образом, рассматривалось по сути дела восемь
вариантов решающих правил.
Расчеты достоверности обучающего массива данных с последующим
увеличением числа СКЯ в порядке, указанном в предыдущем параграфе
(к четырем указанным длинам волн добавляли последовательно 550, 700,
Рис. 2. Зависимость веро¬
ятности распознавания Е
от количества признаков
N для различных решаю¬
щих правил
/—3—5 — соответственно по
максимуму правдоподобия,
байесовской схеме, расстоя¬
нию от средних значений
признаков, с введением весов
для отдельных признаков;
2—4—6 — соответственно по
максимуму правдоподобия,
байесовской схеме, расстоя¬
нию от средних значений
признаков, без введения ве¬
сов для отдельных призна¬
ков. £, % — вероятность рас¬
познавания, N — число при-
' знаков
I I
5 10 N
600 нм и т. д.), показаны на рис. 2. Анализ рисунка показывает, что ми¬
нимальная ошибка распознавания при числе признаков, равном 4.
При использовании решающего правила по минимуму расстояния от
средних ошибка, как было указано, максимальна. Это происходит пото¬
му, что в этом методе не учитывается дисперсия признаков. Байесовская
оценка дает худшие результаты по сравнению с методом максимального
правдоподобия потому, что р, плохо характеризует отдельные районы.
Введение гесов признаков во всех случаях, как видно из рис. 2, умень¬
шило ошибку распознавания. Это, по-видимому, означает, что учет дис¬
персии признаков не делает их равновесными.
Таким образом, в рассмотренном случае наилучшие результаты дает
применение решающего правила по максимуму правдоподобия с учетом
весов отдельных признаков.
Дальнейший анализ результатов картирования почв показал, что най¬
денное решающее правило должно использоваться с применением кри¬
терия Неймана — Пирсона, причем эмпирически было установлено, что
значение С=1,05 хорошо выделяет участки территории УССР и МССР,
13
которые имеют почвы, отличающиеся от введенных нами эталонных
классов (бурые почвы, торфяно-болотные и т. д.). Значение критерия
Неймана — Пирсона «С», очевидно, может быть существенно повышено
при использовании ассоциативной схемы распознавания.
Составление карты поверхностного слоя почв
сельскохозяйственных угодий УССР и МССР
и дальнейшее развитие методики картирования почв по их СКЯ
Одним из основных этапов настоящей работы была попытка построе¬
ния карты поверхностного слоя почв сельскохозяйственных угодий УССР
и МССР. Эта попытка имела целью, во-первых, показать возможность
использования СКЯ почв для их картирования и, во-вторых, оценить
степень достоверности карты, построенной по найденной методике. По¬
следнее возможно сделать на основании сравнения карты, полученной
на основе СКЯ, с общепринятой, построенной традиционными методами
почвоведения Отметим, что карта, построенная по спектрам отражения,
имеет принципиальное различие с общепринятой почвенной картой. Это
различие заключается, с одной стороны, в том, что на нее нанесены толь¬
ко те почвы, которые используются для сельскохозяйственного произ¬
водства, а с другой — почвы распознаны только на уровне типоц и под¬
типов, заключенных в обучающий массив.
Технически составление карты поверхностного слоя почв осуществля¬
лось следующим образом. Весь расчетный материал наносился на копию
(выполненную на кальке) физико-географической карты масштаба
1 :1500000, кэ которой помимо главных населенных пунктов и границ
областей были нанесены также точки и их цифровые обозначения, в ко¬
торых проводили измерения.
В эти точки определенным цветом или определенной условной штри¬
ховкой наносили распознанную почву. Всю остальную площадь, распо¬
ложенную между точками, условно делили пополам и заполняли под¬
классами соседних двух точек.
После того как вся информация была нанесена на карту, проводили
границы почвенных массивов и составляли общий список (легенду) всех
отмеченных на карте почв.
Для построения карты поверхностного слоя почв использовали ра¬
бочую основу, масштаб которой определялся плотностью расположения
сельскохозяйственных угодий. При современной их плотности на терри¬
тории УССР и МССР для составления карты поверхностного слоя почв
в масштабе 1:1 500 000 вполне приемлема рабочая основа масштаба
1 : 1000000— 1 : 500 000. Применение масштаба рабочих основ крупнее
1 :500 000, по-видимому, нецелесообразно, так как излишняя ее деталь¬
ность только усложнит работу.
В силу больших размеров листа, на котором построена наша карта,
поместить ее в настоящую работу не представилось возможным. Поэто¬
му на рис. 3 приведена ее копия в уменьшенном масштабе.
Последним этапом работ по составлению карты поверхностного слоя
почв сельскохозяйственных угодий являлось определение ее достоверно¬
сти. Прежде чем говорить о точности карты, построенной по спектрам
отражения, необходимо отметить, что, так как на нашу карту нанесены
не все почвы, встречающиеся на Украине и в Молдавии, то и сравнивать
ее необходимо с картой, имеющей такую же информацию (разумеется,
того же масштаба). Однако общепринятых таких карт не существует.
Поэтому было решено для сравнения построить копию общепринятой
почвенной карты [8], но наносить на нее только те почвы, которые были
выбраны нами для классификации (т. е. девять вышеуказанных клас¬
сов). Следует заметить, что процент занимаемой ими площади настолько
велик (около 95%), что если бы мы даже сравнивали свою карту с поч-
14
Рис. 3. Картосхема поверхностного слоя сельскохозяйственных угодий УССР и МССР,
построенная по спектрам отражения почв
Почвы: / — дерново-сильноподзолистые, 2 — дерново-среднеподзолистые, 3 — дерново-слабоподзоли-
стые, 4 — светло-серые лесные, 5 — темно-серые лесные, 6 — каштановые, 7 — чернозем южный, 8 —
чернозем обыкновенный, 9 — чернозем мощный, /0 — разбитые пески, // — нераспаханные почвы
венной картой, имеющей всю информацию о почвах УССР и МССР, то
большой бы ошибки при этом не было.
Таким образом, процент совпадения между нашей картой и копией
почвенной карты УССР и МССР (за исключением района Карпат и се¬
вера Полессксй зоны, на которых не были проведены эталонные изме¬
рения), разбитой на девять подклассов, составил 94,3%. Что же касается
района Карпат и Полесской зоны, ЭВМ не смогла распознать почвы этой
территории и дала «отказ» по критерию Неймана — Пирсона (нулевой
класс). Относительно точности нанесения почвенных контуров следует
отметить, что по предлагаемой методике «оконтуривание» однородных
участков почв проводится намного точнее, чем общепринятыми метода¬
ми, даже если при картировании применяли аэроснимки.
Правильный процент совпадения границ почвенных контуров в Степ¬
ной и Лесостепной зонах на нашей и общепринятой почвенных картах
достаточно велик — около 98%. Однако в Полесской зоне, отличающей¬
ся большой пестротой почвенного покрова, имеются существенные рас¬
хождения, которые нельзя отнести только за счет несовершенства нашей
методики.
Использование СКЯ прчв, измеренных в узких спектральных интер¬
валах, открывает перед почвоведами широкие возможности в картиро¬
вании почвенного покрова. По спектральным отражательным свойствам
можно уверенно картировать почвы на уровне подтипа. Причем подтип
почв распознается практически безошибочно даже при незначительных
различиях в их спектральной отражательной способности. Выделение
более мелких таксономических единиц (рода, вида, разновидностей
и т. д.) при спектрофотометрировании верхнего горизонта, как показал
наш опыт работы, пока не представляется возможным. Однако, как ука¬
зывает Полычсв [7], все почвенные горизонты являются парагенетически-
ми и взаимосвязаны между собой. Поэтому свойства верхнего пахотного
15
горизонта являются косвенными признаками, по которым с большой
степенью достоверности можно судить о генетической принадлежности
всей почвы [6].
Что же касается нанесения почвенных границ на почвенные карты,
то здесь необходимо отметить, что решение этой задачи обычными мето¬
дами вызывает определенные трудности. Как правило, на картах, состав¬
ленных разными почвоведами, эти очертания имеют большие расхож¬
дения, даже если при картировании применяли аэроснимки.
Наиболее точно можно нанести границы почвенных массивов, зная
их спектры отражения. Смена одной почвы другой сопровождается изме¬
нением цвета, а цвет почвы, как было указано, наиболее полно характе¬
ризуется СКЯ, измеренными в узких спектральных интервалах.
Картирование почв с применением настоящей методики, так же как и
при обычных методах, не исключает полевых исследований. Однако эти
исследования имеют сугубо новое содержание и служат только в каче¬
стве эталонных измерений, по которым проводится распознавание почв.
Количество таких эталонов может быть намного меньше, чем для обыч¬
ных методов. Например, при составлении настоящей почвенной карты
УССР и МССР (в масштабе 1:1 500000) их потребовалось всего лишь
около 50.
В силу ряда технических причин мы не имели возможности построить
почвенную карту более крупного масштаба. Однако настоящая методи¬
ка с успехом может применяться как для среднемасштабного, так и для
крупномасштабного картирования почвенного покрова. Причем, по-ви¬
димому, при более крупном картировании эффективность ее значительно
повысится за счет того, что практически всю территорию какого-либо
хозяйства можно профотометрировать за очень короткий срок (т. е. со¬
здаются условия для более точного учета влияния различных факторов
на СКЯ почв).
Применение разработанной методики позволит почвоведам значи¬
тельно ускорить и рационализировать процесс картирования почв, изба¬
вит их от субъективизма, позволит значительно сократить объем полевых
работ, связанных с тяжелым физическим трудом (закладка разрезов),
уменьшит материальные затраты и, что самое главное, позволит в корот¬
кий срок провести составление почвенных карт на больших территориях.
Важным достоинством предлагаемого метода является широкое вне¬
дрение в почвенное картирование инструментального определения коли¬
чественной оценки цвета почв, а также использование приемов матема¬
тической статистики, повышающих объективность диагностики почв.
Дальнейшее развитие настоящей методики должно быть направлено
на изучение корреляционных зависимостей между оптическими свойст¬
вами верхнего (пахотного) горизонта и нижележащими, а также други¬
ми компонентами географической среды. Это позволит разработать ме¬
тодику, позволяющую установить принадлежность почвы к более мелким
таксономическим единицам.
К числу задач дальнейшего развития метода картирования почв по
их спектрам отражения следует отнести разработку более совершенной
спектрофотометрической аппаратуры, которая позволила бы проводить
обработку экспериментального материала на борту летательного аппа¬
рата.
Литература
1. Барабаш Ю. Л. и др. Вопросы статистической теории распознавания. М., «Совет¬
ское радио», 1967.
2. Васильев О. Б., Федченко П. П. Спектральные отражательные свойства почв Украи¬
ны и Молдавии по натурным и лабораторным измерениям. Тр. ИЭМ, еып. 7(66),
1976.
3. Исследование природной среды с пилотируемых орбитальных станций. Под ред.
К- Я. Кондратьева. Гидрометеоиздат, 1972.
16
4. Кондратьева /С. Я., Васильев О. БФедченко П. Я. Опыт картирования почв по
их спектрам отражения. Экспресс-информация. Гидрология суши, вып. 1(48), 1977.
5. Кольцов В. В. Полевой быстродействующий спектрометр с дискретной разверткой
спектра. Метеорология и гидрология. 1975, № 8.
6. Методика составления крупномасштабных почвенных карт с применением материа¬
лов аэрофотосъемки. Под ред. Ю. А. Ливеровского. М., 1962.
7. Полынов Б. Б. Учение о ландшафтах. Избр. труды. Изд. АН СССР, 1956.
8. Почвенная карта УССР. Под ред. М. К. Крупского. Киев, 1967.
9. Федченко Л. Л. О влиянии влажности на спектральные кривые отражения дерно¬
во-подзолистых почв. Тр. ИЭМ, вып. 1(50), 1972.
10. Федченко Я. Я. О влиянии высоты Солнца на отражательные свойства некоторых
почв. Экспресс-информация. Метеорология, 11(43), 1975.
11. Федченко Я. Я. Оптические СЕОйства эталонных поверхностей. Тр. ДВНИГМИ,
вып. 59, 1977.
Физический факультет НИФИ Дата поступления
Ленинградского государственного 21.XI. 1977 г.
университета
К. YA. KONDRATIEV: О. В. VAS1L1EV, Р. Р. FEDCHENKO
IDENTIFICATION OF SOILS ON THE BASIS
OF THEIR REFLECTION COEFFICIENTS
Methods for measuring brightness coefficients of Ukrainian and Mol¬
davian soils are discussed. Basing on the results of experimental data
statistical processing, a coordinate system of rational description of reali¬
zations and standards for soil mapping on the basis of their reflection co¬
efficients has been found.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
УДК 631.48
А. И. РОМАШКЕВИЧ
СООТНОШЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЫВЕТРИВАНИЯ
И ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В ГОРНЫХ ПОЧВАХ
ЗАПАДНОЙ ГРУЗИИ
Рассмотрены признаки выветривания и почвообразования в двух груп¬
пах почв, развитых за счет щебнистых и глинистых кор выветривания. Вы¬
явлены специфические признаки почв — сравнительная грубогумусность и
ферраллитизированность. По сочетанию признаков современного выветрива¬
ния и почвообразования они отнесены к бурым лесным ферраллитным и
ферраллитизированным.
На малоисследованных почвах горного пояса Аджаро-Триалетской
горной системы мы попытались выявить соотношение современных про¬
цессов выветривания и почвообразования в формировании профиля почв.
Для этого было взято два ряда профилей почв, формирование которых
зависит от характера почвообразующих пород: 1) образованных за счет
щебнистых кор выветривания плотных изверженных пород с большим
запасом сравнительно легковыветривающихся первичных минералов и
2) образованных за счет глинистых кор, в которых по существу нет пер¬
вичных минералов, а почвы наследуют вторичные продукты кор.
В профилях почв, сформированных за счет щебнистых кор выветрива¬
ния, процессы выветривания и почвообразования совмещены в одной
толще. При исследовании этих профилей особое внимание было обраще¬
но на признаки современной трансформации собственно минеральной
массы. В профилях почв, развитых за счет глинистых кор выветривания,
современное почвообразование идет на фоне полностью выветрелого суб¬
страта. Здесь были прослежены в относительно чистом виде признаки
современного почвообразования.
Рассмотрено также систематическое положение почв горного пояса
Западной Грузии. Первоначально на иссчедованной территории рассмат¬
риваемые почвы выделены как бурые лесные. Однако это было сделано
не столько по свойствам почв, сколько по высотной аналогии района с
другими, более изученными территориями Кавказа.
В последующем в работах Сабашвили {7, 8] эти почвы относились к
почвам, переходным к красноземам, и назывались бурыми красноцвет¬
ными. Наиболее яркими их особенностями Сабашвили считал крайне
выраженную ненасыщенность и наиболее кислую реакцию в сравнении
с другими вариантами бурых лесных почв. В 1963 г. во время полевой
экскурсии в районе горы Мтирала на высотах около 1000 л« над ур. м.
И. П. Герасимовым эти почвы были названы желто-бурыми. В названии
подчеркивалась их переходность от типичных бурых лесных почв уме¬
ренно теплого и влажного пояса к типичным влажносубтропическим поч¬
вам (красноземам и желтоземам). Урушадзе [10] вслед за И. П. Гераси¬
мовым отнес эти почвы также к желто-бурым. В качестве основных
свойств указанных почв он отметил незначительные признаки миграции
ила, отсутствие перемещения R203 в профиле, мягкий гумус и подвиж¬
ность гумусовых веществ, повышенное количество несиликатных форм
железа и признаки аллитности.
18
Таблица 1
Климатические показатели горных районов Западной Грузии (I—II1)
и Краснодарского края (IV)
Климатический показатель
Мтирала (I)
Рикотский перевал
(И)
Горная Абха¬
зия (III)
Красная Поля¬
на (IV)
^Tj
-17
17,5—18 ,'5
15—20
19,5
тх
1-3
—0,5—2,5
-0,1-4
-0,1
Кг
о
1
1
2,0-2,5
2,5-4,5
3-3,5
Мв
—
5,5
6,0 и 10
10
Мс
—
2,0
1,0—2,2
1,5
Сумма r>10o
-2000—3000
2500
2000—3000
2000—2900
Среднегодовая Т°
—'8,5
8,0—8,5
6—10
8—10
Средняя продолжительность
безморозного периода (дни)
170-200
180-200
160—230
210
Устойчивый снежный; покров
(месяцы)
4
2-3
2,5-4
4
Примечание, ТТ — средняя температура самого теплого месяца, Тх — то же, самого холодно¬
го, КГ — средний годовой коэффициент увлажнения, Мв — коэффициент увлажнения самого влажного
месяца, Мс — то же, самого сухого месяца.
В климатическом отношении исследованная территория относится к
умеренно теплой, влажной и избыточно-влажной (табл. 1). По основ¬
ным климатическим показателям (табл. 1, районы I, II) она имеет об¬
щие черты с другими горными районами Западной Грузии (III) и
Краснодарского края в пределах Южного склона Большого Кавказа
(IV). Отличие заключается в повышенной увлажненности территории
(К, до 7,0). Количество осадков в некоторых пунктах территории в 1,5—
2 раза превышает количество их во влажносубтропической предгорной
полосе Западной Грузии [2]. Высокое увлажнение и особый его характер
в виде моросящих или туманных дождей являются важнейшими факто¬
рами разложения горных пород. Почти постоянная морось и туманы
делают этот пояс Западной Грузии похожим на так называемые туман¬
ные леса высокогорий Индии, Вьетнама, Бирмы и других регионов.
В исследованной области выделяются типы каштановых, буковых и
темнохвойных лесов (преимущественно пихтовых) с вечнозеленым под¬
леском. Верхняя граница леса проходит на высотах 2200—2500 м над
ур. м.
Наши исследования, начатые в 1962 г. в ущельях Аджаро-Триалет-
ской горной системы (Гомис-Тави, Чаквис-Цхали, Кинтришском, в окре¬
стностях горы Мтирала) и на Рикотском перевале в интервале высот
700—2000 м над ур. м., выявили широкое распространение на этой об¬
ширной горней территории кор выветривания, мало отличающихся по
морфологическим, минералогическим и химическим показателям от мощ¬
ных кор предгорий.
Изученные нами коры имеют ферраллитный или ферраллитизи-
рованный характер. В том случае, когда современное образование их
происходит за счет изверженных плотных пород и они содержат наряду
с конечными продуктами выветривания обломки пород и первичных ми¬
нералов разных стадий изменения, они отнесены к щебнистым феррал-
литным и ферраллитизированным. Коры выветривания, не содержащие
первичных минералов, разделены на элювиальные глинистые ферраллит-
ные и ферраллитизиройанные и переотложенные глинистые ферраллит-
ные и ферраллитизированные. В качестве диагностических признаков
ферраллитности и ферраллитизированности было принято три критерия:
1) наличие в продуктах выветривания свободных Fe203 и А1203 в тех или
иных минералогических формах; 2) молекулярные отношения Si02: А1203
в иле (до 9 — ферраллитный состав, 2—2,5 — ферраллитизированный);
19
3) соотношение глинистых минералов: при преобладании группы каоли¬
нита или же равном ее содержании с группой смешаннослойных мине¬
ралов— ферраллитные, при преобладании смешаннослойных минералов
над группой каолинита — ферраллитизированные. Эти критерии опреде¬
лены по материалам исследований влажносубтропических и тропических
кор и почв [5, 12, 11, 15, 16].
Можно предполагать, что возраст кор здесь различен: от наиболее
молодых, образующихся на наших глазах, до нижнечетвертичных и бо¬
лее старых, сохранившихся на участках, наименее затронутых тектони¬
ческими и денудационными процессами [6, 11].
Мощность щебнистых кор выветривания в большинстве случаев не
превышает 1 м, и, как правило, профиль коры и почвы совмещен. По хи¬
мическому составу ила, выделенного из таких кор, они могут быть отне¬
сены к ферраллитным (Si02: АЦО*~2; Si02:R20, от 1,6 до 2,0) и фер-
раллитизированным (см. табл. 5).
По наличию в щебнистых почво-корах на андезито-базальтовых пор-
фиритах и гранитах свежих или слабо измененных обломков пород и
минералов, первичных минералов на разной стадии трансформации и
конечных продуктов выветривания ферраллитного характера (каоли¬
нит— галлуазит, гиббсит, гетит — гидрогетит) профиль их может быть
назван щебнистым ферраллитным или совмещенным, причем под по¬
следним понимается совмещение в одной зоне процессов дезинтеграции,
гидратации, выщелачивания и гидролиза. Формирование такого типа
коры выветривания является результатом процессов выветривания и
процессов почвообразования.
Элювиальные глинистые коры выветривания основных пород в горах
Западной Грузии в основном маломощные и представляют собой по су¬
ществу остатки профилей более старых кор, снесенных в процессе дену¬
дации. По своему строению и минералогическому составу они не отли¬
чаются или мало отличаются от кор выветривания в предгорной полосе
[5]. В нижних частях склонов коры выветривания имеют переотложен-
ный характер, в связи с чем и мощность их может достигать 10 м и более.
Строение их при переотложении нарушается. Наличие различных по
форме железистых образований, прожилок и скоплений кристаллов гиб-
бсита указывает на переработку коры не только в результате механи¬
ческих перемещений, но и в результате фильтрации растворов, содержа¬
щих Fe и А1.
Для почвенного покрова исследованного горного пояса характерны
все те особенности, которые определяются горным рельефом: молодость
почв, перемещение веществ и частиц поверхностным и боковым стоком,
часто снос верхних горизонтов почв с одних участков и погребение ими
почв участков, расположенных ниже по склону. В этих условиях, как
показали исследования более 100 разрезов, преобладают неразвитые
скелетные почвы, а на пологих склонах и в понижениях рельефа часто
наблюдаются системы переотложенных и погребенных горизонтов. От¬
носительно развитые элювиальные профили, по которым обычно судят
о процессах выветривания и почвообразования в той или иной зоне,
встречаются не часто.
Во многих случаях в морфологии почв, распространенных на этой
территории, нет существенных отличий от бурых лесных ненасыщенных
почв, широко встречающихся на всем Южном склоне Большого Кавка¬
за, в том числе и в пределах Западной Грузии. Те же бурые и темно¬
бурые тона верхней части гумусового горизонта, бурые и светло-бурые
средней и нижней его частей, желто-бурые и палево-бурые переходного
к породе гор. В. Однако иногда гор. В имеет желтую или красновато-
желтую окраску, связанную с вторичными продуктами дор выветрива¬
ния, за счет которых образовалась почва. В этом случае нижняя часть
профиля почв по морфологии близка к красноземам. Механический со¬
20
став почв на глинистых корах определен в поле как глинистый или же
средне- и тяжелосуглинистый. Почво-коры, образованные в результате
выветривания плотных изверженных пород, обогащены в той или иной
степени измененным щебнем пород, который составляет более 50% мас¬
сы нижних горизонтов. В верхней части профилей количество щебня
уменьшается, а выветрелость его усиливается.
Переходы между горизонтами постепенные. Мощность полноразви¬
тых профилей, включая горизонты А, АВ и В составляет 45—90 см, при
этом мощность подстилки достигает 3—5 сл«, гор. А—15—25 см, АВ —
10—25 см, В — 20—40 см. Горизонты АВ и В слабо уплотнены, макси¬
мум распространения корней наблюдается до 25 см.
В качестве примера строения профилей щебнистых почво-кор и почв
на элювиальных глинистых корах выветривания ниже приведено описа¬
ние разрезов 2 и 3.
Разрез 2. Кинтришское ущелье. Высота 1380 м над ур. м., крутиз¬
на 5°. Чистый буковый лес, в подлеске черника, местами калина восточ¬
ная, ежевика.
А0 Лесная подстилка из листьев, плодов и, веточек бука мощностью
до 5 см. Верхняя часть — слежавшиеся листья, нижняя — разло¬
жившаяся плотная труха.
А/ 0—11 см. Грязно-бурый, хорошо выражена комковато-зернистая
структура, слабо уплотнен, среднесуглинистый, свежий, перепле¬
тен корнями, много грибницы. Переход плохо заметен, много
включений обломков породы, в той или иной степени разрушен¬
ных.
А," 11—1Э см. Менее гумусирован, светло-бурый, комковатый сред¬
несуглинистый, свежий, очень много корней, много обломков по¬
роды, в различной степени выветрелых.
АВ 19—33 см. Неоднородный, представляет собой отдельности вы-
ветрелой породы желтого цвета ^между которыми мелкозем име¬
ет светло-бурую окраску), уплотнен за счет обломков породы,
распадается на угловатые отдельности, корней меньше чем в пре¬
дыдущем, влажный, среднесуглинистый. Переход четкий.
ВС 33—48 см. Желтый, местами зеленовато-желтый (за счет нераз¬
рушенных отдельностей породы), местами гумусирован по ходам
корней, корней мало, очень плотный, свежий.
CD 48—68 см и глубже. Плотная полувыветрелая порфиритовая по¬
рода светло-желтого цвета.
Разрез 3. Кинтришское ущелье. Высота. 1100 м над ур. м., плоская
часть небольшого хребта. Разреженный каштановый лес с мощным под¬
ростом каштана. В подлеске азалия, рододендрон, черника, ежевика.
Много папоротника. На поверхности несплошной опад из листьев и ве¬
точек каштана, в нижней части представляющий труху (мощностью
около 2 см).
А, 0—12 см. Серовато-бурый, комковатый, влажный, среднесугли¬
нистый, много корней, переход постепенный.
АВ 12—23 см. Неоднородный, желтовато-бурый, с темными гумусо¬
выми языками и пятнами, почти сырой, комковатый, среднесуг¬
линистый. По нижней границе горизонта — максимум распро¬
странения корней; корней много. Переход четкий.
В 23—37 см. «Очень яркий, красновато-желтый, неоднородный, ме¬
стами отдельности коры выветривания с сохранившимся строе¬
нием исходных плотных пород, глинистый. Корней мало, струк¬
тура выражена нечетко, влажный, местами черные полосы по
ходам корней папоротника, большое количество точечных мар¬
ганцевых примазок.
ВС 37—47 см. Того же цвета, больше неразрушенных отдельностей
коры выветривания, влажный, слабо уплотнен, бесструктурный,
21
глинистый. Корни единичны, мелкие марганцевые примазки. Пе¬
реход четкий.
С 47—78 см. Светлее предыдущего, желтый, с пятнами буроватых
и красноватых тонов, в значительной степени сохранил строение
исходных плотных пород, почти свежий, корней нет, глинистый,
бесструктурный (элювиальная глинистая кора выветри¬
вания) .
Основными чертами микростроения почв являются следующие: 1) на¬
сыщенность верхней части гумусового горизонта в разной степени изме¬
ненными органическими остатками (они составляют 50—70% от общей
массы горизонта) с преобладанием «обуглившихся» форм; по характеру
и количеству различно измененных органических остатков, по участию
почвенной фауны в их переработке и сочетанию с собственно гумусовы¬
ми веществами гумус верхней части гор. А имеет явно черты «модера»
[12]; в некоторых вариантах почв заметно образование четких хлопьевид¬
ных форм гумуса, обязанных, видимо, разложению растительных остат¬
ков в условиях временного анаэробиозиса; 2) агрегированность почвен¬
ной массы в известной степени определяется деятельностью почвенной
фауны и проявляется только в гумусовом горизонте; 3) глинистая масса
почв имеет невысокую степень ориентации глинистых частиц; только в
щебнистых почво-корах гранитов отмечено появление глинистых пленок
на обломках минералов и повышение ориентации и связанности глини¬
стого материала в средних горизонтах; 4) в большинстве разрезов почв
на глинистых корах выветривания в горизонтах А и В проявляются эле¬
менты поверхностного оглеения в виде диффузных железистых стяжений
и концентрации гидроокислов железа на периферии микроотдельностей;
5) неодинаковее проявление лессиважа по разрезам, причем наблюдает¬
ся перемещение дисперсного глинистого материала, в разной степени
обогащенного железом и гумусом (степень проявления лессиважа зави¬
сит от положения разреза относительно элементов рельефа); отсутствие
или слабое проявление признаков лессиважа в профиле (по количеству
глинистых натеков) в большинстве случаев связано с выносом коллоид¬
ных растворов и глинистых суспензий из верхних горизонтов поверх¬
ностно-боковым током, в то же время сильная обогащенность средней
части профиля почв глинистыми натеками зачастую определяется боко¬
вым поступлением веществ; 6) во всех разрезах и горизонтах почв на¬
блюдаются скопления кристаллов гиббсита в глинистой массе (5—10%
от массы почвы); характер его выкристаллизации большей частью ука¬
зывает на инфильтрационное происхождение (растворение коровых форм
гиббсита, перемещение и выкристаллизации).
В щебнистых почво-корах, подстилаемых плотными породами, ак¬
тивно идут процессы трансформации минералов. В их нижних горизон¬
тах наблюдается значительное количество легковыветривающихся мине¬
ралов в начальной стадии изменения: растрескивание, коррозия, частич¬
ное выщелачивание вещества, гидрохлоритизация. Вместе с тем здесь
заметно образование конечных продуктов ферраллитного выветривания:
частичная каолинитизация, выделение окислов и гидроокислов железа
и алюминия. Вверх по профилю в щебнистых почво-корах увеличивается
количество вторичных глинистых образований в виде псевдоморфоз вер¬
микулита-гидрохлорита и каолинита-галлуазита по первичным мине¬
ралам.
В целом микроморфологически можно констатировать образование
грубого гумуса, активное глинообразование в щебнистых почво-корах,
черты ферраллитного выветривания, интенсивный лессиваж и элементы
поверхностного оглеения (в случае глинистых кор выветривания).
Исследованные почвы (табл. 2) являются кислыми, ненасыщенными
основаниями. Кислотность их несколько уменьшается вниз по профилю.
Ненасыщенность почв обусловлена преимущественно А1. Водород в со-
22
Некоторые химические и физико-химические показатели почё
Таблица 2
Номер разреза. Район
1. Переотложеуная гли¬
нистая кора основных
пород. Кинтришское
ущелье
2. Щебнистая кора ос¬
новных пород. Кинт-
ришское ущелье
3. Элювиальная глинис¬
тая кора основных
пород. Кинтришское
ущелье
24. Элювиальная глинис¬
тая кора основных
пород. Мтирала
ЗА. Щебнистая кора кис¬
лых пород. Рикотский
перевал
Горизонт и глуби¬
на, см
pH
Гумус, %
Поглощенные катионы,
мг-эке
Ненасы-
щенность,
%
Подвиж¬
ный AI по
Соколову,
мг'Жв
Fe2Os по Тамму
Fe20* по Джексону
водный
солевой
Са
Mg
н
% от веса
почвы
% от
валового
% от веса
почвы
% от
валового
а; о-5
4,90
3,80
8,47
\
12,38
6,55
7,05
27,13
3,49
1,38
Не опр.
2,95
Не опр.
А" 5-15
4,90
3,85
6,30
7,64
4,12
10,19
46,0
7,53
1,61
16,29
3,48
35,22
А, 15-25
4,80
3,80
3,75
5,44
3,23
9,66
52,6
9,90
1,87
16,16
3,37
29,93
АВ 29—39
5,05
3,85
2,14
7,06
2,50
6,32
39,9
9,06
1,61
14,77
3,50
32,11
В 61—71
4,95
3,90
0,66
4,26
2,21
7,93
55,0
12,59
1,07
8,82
2,71
22,14
С 117—125 -
5,00
4,00
0,58
5,82
2,62
10,35
55,0
15,95
1,28
10,66
2,78
23,16
а; 0-11
4,70
3,80
12,68
4,08
2,91
15,60
69,2
7,30
1,46
12,34
2,37
20,03
А* 12-19
5,06
4,15
6,67
4,75
3,39
6,04
42,5
3,55
1,80
16,10
2,45
21,91
АВ 24—33
5,00
4,15
Не опр.
4,41
2,94
3,53
32,4
2,61
1,66
14,70
2,42
21,43
ВС 38—48
4,90
4,10
1,19
4,02
2,37
1,18
15,6
3,35
0,81
6,99
1,63
14,07
CD 56—68
5,30
4,10
0,30
3,17
2,30
0,41
6,99
1,77
1,41
3,59
1,51
13,20
А' 0-10
5,10
4,10
7,01
18,10
9,79
7,10
20,3
1,26
Не опр.
2,69
Не опр.
АВ 12—22
4,70
3,95
3,70
5,44
1,91
14,30
66,0
14,50
X
2,69
23,17
В 23—33
4,75
3,80
0,82
3,45
2,04
14,31
72,8
18,87
X
2,11
18,12
С 68—78
4,95
3,65
0,25
5,44
3,97
16,02
63,0
22,15
X
1,63
14,10
А 6-11
4,60
3,90
Не определялись
8,22
X
Не опр.
АВ 14—21
4,50
4,00
х
8,14
X
6,41
46,62
В, 23—30
4,80
4,00
»
7,12
X
7,21
53,48
В2 45-55
4,70
4,00
»
7,46
X
5,60
38,94
С 90—100
5,00
4,00
»
6,52
X
5,70
39,59
С 125—135
5,00
4,50
»
Не опр.
X
►
7,46
53,21
а; 5-8
Не опр.
1
1
X
>
1,15
40,63
Aj 8-18
»
»
1
X
►
Не опр.
АВ 23—28
4,90
3,74
»
2,88
X
►
1,42
36,22
В 33-43
4,90
3,80
»
5,52
X
1,55
36,04
ВС 54-64
5,00
3,95
»
5,52
X
►
1,42
20,17
С 68—78
5,15
3,95
»
5,16
X
>
1,35
21,91
С 112—122
5,10
4,05
»
3,64
X
>
1,15
17,45
ставе поглощенных катионов играет определенную роль только в самой
верхней части гумусового горизонта. В разрезах на щебнистых корах
выветривания прослеживается определенная связь ненасыщенности с
возрастающим высвобождением подвижного А1 в результате выветри¬
вания первичных минералов. В разрезах на глинистых корах выветрива¬
ния наблюдается общее резкое увеличение содержания подвижного А1
с максимальным количеством чаще всего в нижней части профилей.
В целом количество подвижного А1 тесно связано со степенью выветре-
лости материала: чем более выветрел материал, тем выше содержание
подвижного А1.
Содержание поглощенных оснований в почвах невелико (в среднем
5—10 мг-экв). Однако в самой верхней части гумусового горизонта ко¬
личество оснований возрастает до 18—27 мг-экв. По количеству погло¬
щенных оснований и степени ненасыщенности основаниями они близки
к группе бурых лесных ненасыщенных почв (3, 4, 9].
Содержание подвижного Fe203 (по Тамму) в исследованных почвах
невысокое (7—16% от валового содержания Fe203). В этом отношении
исследованные почвы также близки бурым лесным ненасыщенным поч¬
вам. Наибольшее количество подвижного Fe203 содержится на глубине
до 20—25 см. Несиликатное (или общее свободное) Fe203, определенное
по методу Мера и Джексона, составляет в почвах от 18 до 53% от вало¬
вого Fe203. В большинстве разрезов наблюдается четкое увеличение ко¬
личества несиликатного Fe203 от нижних горизонтов к верхним.
По содержанию несиликатного и подвижного Fe203 исследованные
щебнистые почво-коры заметно отличаются от собственно влажносубтро¬
пических почв (красноземов). Почвы же на наиболее выветрелых глини¬
стых корах содержат несиликатные формы Fe203 в количествах, близких
количествам их в красноземах (разр. 24).
По содержанию гумуса, распределению его в профиле и качественно¬
му составу рассматриваемые почвы не отличаются ни от красноземов,
ни от бурых лесных ненасыщенных почв (табл. 2 и 3)л Состав гумуса
их гуматно-фульватный. В составе гуминовых и фульвокислот преобла¬
дает фракция 1, связанная с R203.
Валовой состав почв заметно различается по разрезам (табл. 4). Эти
различия определяются соотношением и интенсивностью процессов вы¬
ветривания и почвообразования и процессами денудации, перераспреде¬
ляющими растворимые и нерастворимые продукты выветривания и поч¬
вообразования по склонам.
Как общую черту можно отметить в той или иной мере выраженный
вынос R203 из верхней части профилей почв (разрезы 1, ЗА и 24). В щеб¬
нистых почво-корах основных пород по данным валового состава пере¬
мещения R203 отсутствует. В почвах на глинистых корах выветривания
отмечается разная интенсивность выноса R203—от слабой до сильной,
что, вероятно, связано со степенью выветрелости корового материала и
степенью развитости почв.
Содержание СаО и MgO в валовом составе почв контролирует сте¬
пень выветрелости почвообразующего материала. В наиболее выветре¬
лых профилях почв содержание валового СаО уменьшается до 0,64, а
MgO — до 1,66. Часто содержание MgO даже при наиболее высокой сте¬
пени выветрелости сохраняется в пределах 2,5—3%.
В щебнистых почво-корах (разрезы 2 и ЗА) в связи с сохранностью
значительных количеств первичных минералов в стадии начальных из¬
менений содержание СаО и MgO в валовом составе довольно высокое
(СаО до 2,5—5,7%; MgO до 2,0—6,0%)- Содержание Si02 в большин¬
стве профилей почв увеличивается снизу вверх по профилю. Такое отно¬
сительное увеличение Si02 в верхней части профилей почв обязано вер¬
тикальному, поверхностному и боковому выносу из верхних горизонтов
тонкодисперснсго материала, обедненного Si02.
24
Групповой состав гумуса почв
Таблица 3
% от общего С почвы
Глубина,
* см
гуминовых кислот
фульвокислот
негидроли¬
Сгк:Сфк
1
о 1
1
« 1
зуемый
2 | всего
2 I всего
остаток
Разрез 1
0-5
6-15
15-25
0-11
12-19
20,86
15,51
9,04
2,88
2,19
1,46
23,74
17,70
10,50
28,75
23,85
23,22
1,35
1,19
0,58
30,10
25,04
23,90
46,15
62,00
54,81
Разрез :
2
I 16,00
I 7,70
1 3,98 I
1 5,28 |
I 19,28
| 12,98
1 25,74
| 25,62
I 5,37
1 1,60
I 31,11
| 27,22 |
I 35,09 I
1 44,40 |
0,79
0,74
0,44
0,64
0,47
Таблица 4
Валовой состав почв, % на прокаленную навеску
Глубина, см
Потеря
при про¬
калива¬
нии
Si02
1
Fe2Oa
ai2o3
СаО
MgO
МпО
Молекулярные отношения
Si02:Fe203
Si02:Al203
SiO,R20,
Разрез 1
5—15
24,58
63,87
9,88
20,59
1,01
1,76
0,21
17,14
5,26
4,03
15—25
19,23
59,68
11,26
23,74
0,70
2,06
0,20
14,20
4,26
3,28
29—39
15,90
59,74
10,90
23,75
0,64
2,34
0,09
14,63
4,27
3,30
61—71
12,29
59,82
12,24
22,64
0,72
2,03
0,11
12,93
4,49
3,33
117—125
15,71
52,97
12,00
29,04
0,69
2,28
0,15
11,76
3,09
2,45
Разрез 2
0-11
38,49
54,23
11,83
22,88
2,60
3,10
0,25
12,20
4,03
11-19
27,12
54,32
11,18
25,18
3,35
3,88
0,19
12,91
3,66
24-33
20,57
52,29
11,29
24,09
4,70
4,15
0,18
12,27
3,69
38—48
13,91
48,84
11,59
23,54
5,70
6,07
0,20
11,29
3,52
56—68
9,09
48,92
11,44
20,27
8,22
7,36
0,22
11,30
4,09
3,03
2,85
2,84
2,68
3,00
Разрез 3
12-22
20,14
57,99
11,65
25,85
0,82
1,78
0,16
13,22
3,81
23-33
15,55
57,38
11,64,
26,33
0,84
1,87
0,16
13,08
3,70
68—78
13,42
58,37
11,56
25,13
0,68
1,66
0,23
13,50
3,95
Разрез 24
6—11
18,11
52,45
13,23
23,99
1,57
3,07
Не]опр.
10,46
3,07
14-21
15,44
51,24
13,75
31,53
0,90
2,20
»
9,91
2,76
23-30
13,97
50,56
13,48
31,41
1,03
2,89
»
9,97
2,73
45—55
11,65
49,00
14,38
31,30
0,94
3,02
»
9,06
2,65
90—100
11,48
46,43
14,65
34,25
0,91
1,63
»
8,43
2,30
125—135
10,23
43,32
14,02
28,42
4,16
2,30
»
8,21
2,56
2,96
2,88
2,86
2,37
2,16
2,14
2,58
1,81
1,95
Разрез ЗА
5-8
I 20,74
75*00
2,83
15,44
2,77
1,07
Не опр.
62,50
8,33
8—18
'18,27
71,58
4,21
18,70
2,57
0,50
»
40,00
6,32
23—28
8,52
70,55
3,92
17,99
2,30
1,30
»
39,00
6,50
33-43
8,39
65,76
4,30
24,36
2,30
1,11
»
36,33
4,54
54—65
8,71
63,11
5,85
24,15
2,56
2,11
»
26,25
4,40
68—78
8.79
61,40
6,16
25,88
2,81
1,67
»
25,50
4,00
112-122
8i24
62,05
6,59
24,58
3,07
1,48
»
25,75
4,29
7,95
5,45
5,57
4,04
3,75
3,40
3,70
Таблица 5
Механический 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
5-15
1,7
29,1.
Разрез 1
14,2
9,8
23,6
21,6
45-25
5,0
10,5
16,5
11,8
22,3
33,9
29—39
2,7
12,7
17,9
10,3
24,3
32,1
61—71
3,7
11,0
21,0
8,0
24,2
32,0
117—125
3,8
7,2
16,8
10,0
27,1
35,1
0-11
21,0
11,0
Разрез 2
26,0
11,6
18,6
11,8
12-19
15,0
18,9
29,4
11,6
15,8
9,3
38-48
16,0
32,4
22,2
4,9
15,4
9,1
56—68
29,3
31,5
19,8
5,8
с
7,6
6,0
2-12
Нет
20,2
Разрез 2
27,4
1
7,7
26,7
18,0
12-22
1,2
17,2
28,6
8,2
26,3
18,5
23-33
2,3
17,6
33,6
7,1
20,8
18,6
68-78
1,2
31,1
30,7
8,0
18,1
10 .9
Разрез ЗА
5-8
22,7
32,7
14,9
10,5
6,3
8-18
23,2
16,7
21,6
9,2
14,6
23-28
26,6
19,1
14,9
7,6
16,7
33-43
23,3
20,7
16,9
8,0
15,3
54-64
24,0
25,7
18,3
6,1
11,1.
68—78
26,7
36,4
15,5
5,3
7,3
112-122
29,1
31,4
18,8
5,4
7,0
8,5
9,9
12,4
12,0
10,8
8,8
5,3
Механический состав (табл. 5) щебнистых почво-кор показывает ин¬
тенсивное оглинивание, усиливающееся к верхней части профиля. При
сочетании оглинивания с выносом дисперсных частиц из верхних гори¬
зонтов и задержкой в средних формируется элювиально-иллювиально¬
метаморфический тип профиля (разр. ЗА). В почвах, образованных за
счет глинистых кор выветривания, в зависимости от условий вынос дис¬
персных частиц может быть отчетливым или же не проявляться. Микро-
морфологические исследования почв показывают также, что значитель¬
ная часть глинистых минералов содержится в составе более грубых
фракций, чем ил. В этих фракциях глинистые минералы представлены
трудноразрушаемыми агрегатами и псевдоморфозами глинистых мине¬
ралов по первичным минералам.
В валовом составе ила почв (табл. 6) интересны в основном два мо¬
мента: сравнительно постоянные молекулярные отношения Si02:Al203
и Si02: R203 по горизонтам и ферраллитность или ферраллитизирован-
ность илистой фракции (Si02: А1203 = 1,73—2,55). Сопоставление данных
минералогического состава почв и валового состава ила показывает, что
часто при ферраллитном характере почв по минералогическим исследо¬
ваниям молекулярные отношения Si02: А120, в иле все же >2. Такое
несоответствие связано с тем, что гиббсит неравномерно распределяется
как по горизонтам профилей, так и внутри горизонтов, а также тем, что
он часто имеет размер кристаллов крупнее 0,001 мм. В этом убеждают
проведенные нами минералогические исследования почв в шлифах, а
также имеющиеся литературные данные (13, 15, 16].
26
Таблица 6
Содержание ила (%) и молекулярные отношения в иле
Глубина, см
Содержание
фракций
<0,001 мм
Молекулярные отношения в иле
SiO, Fe,0*
SiO,:Ai2o,
S10..R.O.
Разрез 1
5—15
21,6
Не опр.
15—25
33,9
9,34 I
2,40 I
1,96
29—39
32,1
9,29 |
2,42 |
1,92
61—71
31,1
Не опр.
117—125
35,1
10,80
2,38 |
1,95
Разрез 2
0—11
11,8 .
Не опр.
12—19
9,3
38—48
9,1
9,36 |
1,99 |
1,64
56—68
6,0
Не опр.
Разрез 3
2—12
18,0
12,18 |
1 2,44 |
1 1,99
12—22
18,5
Не опр.
23-33
18,6
»
68—78
10,9
10,52
| 2,55 |
| 2,05
Разрез ЗА
5—8
8,5
30,00 |
1 2,31
I 2,15
8—18
9,9
Не опр.
23-28
12,4
»
33-43
12,0
28,33 1
! 2,07 |
| 2,00
54-64
10,8
Не опр.
68—78
8,8
28,33
2,07
2,00
‘112—122
5,3
28,66
2,10
2,00
-
Разрез 24
6—11
Не опр.
7,27
1,94
1,53
14—21
»
6,56
2,42
1,77
23-30
»
7,62
2,19
1,70
45-55
»
7,70
2,13
1,67
90-100
»
6,49
1,73
1,36
125-135
»
5,72
2,02
1,49
Дифрактометрические исследования ила из образцов почв и кор .вы¬
ветривания показали, что вторичные глинистые минералы представлены
группами каолинита (каолинит-галлуазит-метагаллуазит) и неупорядо¬
ченным смешаннослойным образованием типа хлорит-вермикулит-хлори-
тизированный монтмориллонит *. Последнее в одних образцах выделя¬
ется как преобладающий компонент, в других — наравне с группой као¬
линита или же как второстепенный компонент. Отмечается наличие
гиббсита, гидрослюды и триоктаэдрического хлорита. Дифрактограммы
ила из образцов совмещенных профилей почв и щебнистых кор вывет¬
ривания показали преобладание в выветрелом материале смешанно¬
слойного образования и значительные количества галлуазита-метагал-
луазита, заметно присутствие аморфных соединений, в качестве второ¬
степенных компондатов выступают гиббсит, гетит.
Уменьшение количества смешаннослойных образований в верхней ча¬
сти профиля почв при соответственном возрастании группы каолинита-
галлуазита, по-видимому, может служить указанием на формирование
последней за счет смешаннослойных образований.
* Исследования выполнены и интерпретированы Б. П. Градусовым.
27
Результаты исследований современного выветривания, прежде всего
на примере щебнистых почво-кор, показывают, что главной чертой про¬
цесса выветривания на рассматриваемой территории является его ин¬
тенсивный характер и очевидная ферраллитная направленность. Уже на
первых стадиях выветривания здесь образуется целый комплекс вторич¬
ных продуктов — от начальных форм трансформации до конечных. Про¬
цесс современного выветривания характеризуется также интенсивным
высвобождением А1 из первичных минералов и поступлением его в об¬
менное состояние. Образование несиликатных свободных форм железа
также является результатом процесса выветривания.
Сравнение состава продуктов выветривания современных щебнистых
почво-кор и образовавшихся ранее, вероятно, более древних элювиаль¬
ных глинистых кор со всей очевидностью свидетельствует об однонап¬
равленности процессов выветривания на рассматриваемой территории в
прошлом и настоящем.
Вместе с тем признаки современного выветривания в почвах на элю¬
виальных глинистых корах уловить трудно. Можно отметить только тен¬
денцию трансформации смешаннослойных минералов в минералы груп¬
пы каолинита. Все другие признаки выветривания в почвенных профилях
на глинистых корах, такие, как ферраллитизированность и оглиненность,
являются наследованными от кор.
Среди характерных чисто почвенных признаков следует отметить
прежде всего сравнительно грубый тип гумуса почв по сочетанию соб¬
ственно гумусовых веществ с огромным количеством в верхних горизон¬
тах недоразложенных продуктов гумификации. По Кубиене [14], это
является характерным проявлением «модера». По-видимому, высокая
степень увлажненности почв является основным фактором образования
такого типа гумуса.
Степень ненасыщенности почв в верхних горизонтах определяется
преимущественно процессами гумификации опада, поставляющими как
обменный водород, так и обменные Са и Mg, а в средних и нижних гори¬
зонтах она определяется процессами высвобождения А1 при разрушении
первичных минералов.
Сопоставление валового состава ряда разрезов почв на элювиальных
глинистых корах выветривания позволяет считать, что отсутствие резер¬
ва первичных минералов (по минералогическому контролю в шлифах)
способствует смене процесса накопления R20, их выносом и вынос R203
является чисто почвенным процессом. Однако в зависимости от проявле¬
ния денудации и соответственно от возраста почв в разных профилях на
глинистых корах по-разному проявляется вынос и перераспределение
R2Oj. В случае очень молодого возраста почв на глинистых корах эти
процессы могут проявляться слабо. При длительном времени развития
почв на глинистых корах выветривания процессы выноса и перераспре¬
деления веществ в почвах находят наиболее яркое выражение.
В результате почвенных процессов происходит растворение коровых
форм выделений гиббсита, перемещение их в растворах и при подходя¬
щих условиях выкристаллизация в порах и трещинах на разных глуби¬
нах почвенного профиля или в нижележащей коре. Очень редко в про¬
филях горных почв можно констатировать наличие иллювиального гори¬
зонта по R2Os и илу, так как перемещение растворимых веществ и дис¬
персных твердых частиц может происходить на большие глубины и боль¬
шие расстояния как вертикальным, так и боковым почвенным стоком
вод. При слабой выраженности иллювиирования мощность толщи, затро¬
нутой вмывом веществ, по микроморфологическим исследованиям может
быть значительной и включать горизонты В, ВС и собственно кору вы¬
ветривания.
Значительный вынос R202 и дисперсных частиц чаще всего не прояв¬
ляется в морфологических особенностях профиля. В почвах на глини¬
28
стых корах наблюдаются также элементы внутригоризонтно|ГО перерас¬
пределения Fe как результат поверхностного оглеения. Таковы некото¬
рые характерные признаки процессов почвообразования в более или
менее чистом виде на глинистых корах выветривания.
Проявление процессов перераспределения веществ в щебнистых поч-
во-корах имеет иной характер, так как процессы выветривания — интен¬
сивной трансформации минералов с высвобождением значительных ко¬
личеств различных веществ — постоянно оказывают на них корректи¬
рующее влияние. Так, в почвах на щебнистых корах выветривания ос¬
новных пород вынос веществ маскируется интенсивным высвобождением
их в результате выветривания. Вместе с тем в почвах на щебнистых ко¬
рах гранитов, имеющих иной минералогический и химический состав,
быстрее возникают условия для интенсивного выноса растворимых ве¬
ществ и дисперсных твердых частиц, чем в почвах на щебнистых корах
основных пород. Признаки поверхностного оглеения в почвах на щеб¬
нистых корах по результатам микроморфологических исследований вы¬
ражены слабо.
Сопоставление признаков современного выветривания и почвообразо¬
вания в двух рядах профилей почв, образованных за счет щебнистых и
глинистых кор выветривания, позволяет определить в целом для иссле¬
дованной территории выветривание как интенсивное, с чертами феррал-
литности, а почвообразование — как кислое грубогумусное с интенсив¬
ным выносом растворимых веществ и дисперсных частиц и элементами
поверхностного оглеения. Два сочетающихся признака — ферраллит-
ность или ферраллитизированность и грубогумусность — определяют
специфику исследованных почв.
В группе полнопрофильных щебнистых почво-кор в горных условиях
Западной Грузии наблюдается три типа профилей по соотношению гли-
нообразования и выноса — осаждения веществ и частиц: 1) метаморфи¬
ческий, 2) элювиально-метаморфический, 3) элювиально-иллювиально¬
метаморфический *. Формирование первого типа профилей определяется
молодостью почвообразования, когда на фоне интенсивного глинообра-
зования элювиально-иллювиальные процессы выноса и переотложения
растворимых веществ и дисперсных частиц еще не проявились или же
их проявлению препятствует постоянная денудация. Формирование вто¬
рого типа профилей определяется наложением вертикального и боково¬
го выноса веществ и частиц в результате более длительного почвообра¬
зования или менее интенсивного проявления денудации на активно иду¬
щие в профилях процессы глинообразования и высвобождения веществ
при выветривании. При этом в результате фронтального бокового вы¬
носа растворимых веществ и дисперсных частиц в профиле отсутствуют
признаки их иллювиирования. Формирование третьего типа профилей
определяется, как и во втором случае, более длительным временем поч¬
вообразования и (или) условиями рельефа, благоприятствующими оса¬
ждению веществ в профилях.
При образовании почв на глинистых корах выветривания формиру¬
ются как молодые недифференцированные профили**, в которых элю¬
виально-иллювиальные процессы не проявляются по тем же причинам,
что и в профилях первого типа щебнистых почво-кор, так и профили
элювиального и элювиально-иллювиального типа. Формирование элю¬
виального и элювиально-иллювиального типов профилей на глинистых
корах также определяется выносом веществ, вертикальным и боковым
стоком вод и наличием или отсутствием условий осаждения их в про¬
филе. Процессы современного метаморфизма в общем не свойственны
* Эти типы выделены главным образом по результатам физико-химических и мик¬
роморфологических исследований.
** Под молодыми почвами понимаются образования, в которых очень ярки при¬
знаки и свойства, наследованные от кор выветривания.
29
профилям на глинистых корах выветривания, так как почва наследует
глинистый состав кор. Выделенные нами типы профилей характерны не
только для горного пояса Западной Грузии, но в равной мере и для лю¬
бой другой горной области с теплым гумидным климатом. Их совокуп¬
ность позволяет судить о главных чертах почвообразования на исследуе¬
мой территории. Следует отметить, что все типы профилей представляют
пестрые сочетания и обнаруживаются на небольших участках и расстоя¬
ниях десятков или даже нескольких метров. Вопрос о выделении верти¬
кальных подпоясов по типам профилей не может быть поставлен. Соче¬
тания разных типов профилей на небольших участках определяются
сложным влиянием горного рельефа на перераспределение веществ в
ландшафте.
Сопоставление исследованных почв с бурыми лесными ненасыщенны¬
ми почвами по ряду физико-химических показателей позволяет отметить
большую близость их по pH, содержанию обменных оснований, ненасы¬
щенное™, количеству подвижного Fe2Os по Тамму [3, 4, 9]. Эти почвы
составляют также единый ряд с бурыми лесными ненасыщенными поч¬
вами и красчоземами по интенсивности выноса веществ и частиц из
профилей. По сочетанию основных признаков почвообразования они
должны рассматриваться в группе бурых лесных почв. Их специфиче¬
ские признаки — сравнительная грубогумусность и ферраллитизирован-
ность — позволяют выделить их в группе бурых лесных почв по крайней
мере на уровне подтипа. Наиболее подходящим для них является назва¬
ние «бурые лесные ферраллитные или ферраллитизированные». Очевид¬
но, их географическое распределение тесно связано с совокупностью
таких факторов, как умеренно теплый и очень влажный климат, преиму¬
щественно широколиственные леса с вечнозеленым подлеском, горный
расчлененный рельеф и породы, дающие при выветривании значительные
количества окислов и гидроокислов железа и алюминия. Поэтому кроме
рассмотренной территории бурые ^есные ферраллитные и ферраллити¬
зированные почвы в СССР, вероятно, могут занимать только ограничен¬
ные участки в Приморье.
Предлагаемый объем понятия «бурьте лесные ферраллитные и фер¬
раллитизированные почвы» не совпадает с понятием «желто-бурые поч¬
вы», так как в настоящее время последнее понятие включает почвы с
достаточно пестрым спектром свойств и признаков, развитые в таких
условиях, как очень влажные и сравнительно сухие [1], на породах, даю¬
щих при выветривании свободные R208 и осадочных, лишенных их [10,
17], в условиях расчлененного рельефа и подгорных равнин [17].
Литература
1. Гасанов Б. И. О желто-бурых почвах умеренно влажных субтропиков Азербайджа¬
на. Почвоведение, 1968, № 7.
2. Джавахшивили М. И. Территориальное распределение годовых сумм атмосферных
осадков в Грузии. Сообщ. АН ГССР, № 2, 59, 1970.
3. Зонн С. В. Горно-лесные почеы Северно-Западного Кавказа. Изд. АН СССР, 1950.
4. Ромашкевич А. И. Генетическая характеристика бурых горно-лесных почв юго-во¬
сточной части Краснодарского края. В сб.: Почвенно-географические исследования.
Изд. АН СССР, 1959.
5. Ромашкевич А. И. Почвы и коры выветривания влажных субтропиков Западной
Грузии. «Наука», 1974.
6. Ромашкевич А. И. Современное ферраллитное выветривание в Западной Грузии.
Тр. X Междунар. конгр. почвов., т. VII. М., 1974.
7. Сабашвили М. Н. К вопросу о зональности и классификации горно-лесных почв
Закавказья Грузии. Тр. ИП, т. XXVII, 1948.
8. Сабашвили М. Н. О горных бурых лесных почвах Закавказья. В кн.: Особенности
почвообразования в зоне бурых лесных поче. Владивосток, 1967.
9. Фридланд В. М. Бурые лесные почвы Кавказа. Почвоведение, 1953, № 12.
10. Урушадзе Т. Ф. Генетическая характеристика основных подтипов бурых лесных
почв Грузии. Автореф. дис. М., 1967.
11. Черняховский А. Г. Распространение и возраст коры Еыветривания в Западном За¬
кавказье. Докл. АН СССР, т. 182, № 1, 1968.
30
12. Buol S. W., Hole F. D.t McCracken R. J. Soil Genesis and classification. Ames, 1973.
13. Kanno Honja Y., Arimura Sh.,Tokudome Sh. Genesis and charakteristics of red-
yellow soil derived from Gabbro Northern kyushu. Bull. Kyushu Agric. Experim. Stat.,
v. 9, № 1, 1963.
14. КиЫёпа W. L. Bestimmungsbuch und sistematic der Boden Europas. Madrid, 1953.
15. Lepsh /. F., Buol S. W. Investigations is an Oxisol-Ultisol Toposequence in S. Pau¬
lo State, Brazil. Soil. Sci Soc. Amer. Proc., v. 38, № 3, 1974.
16. Le Roux J. Quantitative clay mineralogical Analysis of Natal Oxisols. Soil Sci., v. 115,
№ 2,1973.
17. Nagatsuka Shizio. Genesis and classification of Yellow-Brown Forest Soils and Red
Soils in Southwest Japan. Bull. Nat. Inst. Agric. Sci., ser. B, № 26, 1975.
Институт географии Дата поступления
АН СССР 8 XII.1976 г.
А. I. ROMASHKEVICH
CORRELATION OF WEATHERING AND SOIL FORMING PROCESSES
IN MOUNTAIN SOILS OF WESTERN GEORGIA
Evidences of weathering and soil formation in two groups of soils de¬
veloped on stony and clayey weathering crusts of dense rocks are discus¬
sed. Specific features of soils — a relatively coarse humusness and ferra-
litization — have been found. Basing on the correlation of recent weathe¬
ring and soil formation these soils have been classified as brown ferrali-
tic and ferralitized.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
J* 4
химия почв
УДК 631.417.2
М. П. КОЛЕСНИКОВ
МОЛЕКУЛЯРНО-ВЕСОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ПО ДАННЫМ ГЕЛЬХРОМАТОГРАФИИ
НА СЕФАДЕКСАХ
Методом гельхроматографии на сефадексах определены параметры мо¬
лекулярно-весового распределения гуминовых кислот главнейших типов
почв СССР. Показано, что характер распределения по молекулярным весам
в сочетании с величинами средневесовых молекулярных весов препаратов в
целом можно считать хорошими генетическими показателями, позволяю¬
щими установить различия гуминовых кислот разных почвенных типов.
Метод колоночной хроматографии на декстрановых гелях типа сефа-
декс широко применяется для фракционирования и оценки молекуляр¬
ных весов гуминовых кислот (ГК) из почв торфов и углей. В качестве
элюирующих растворов используют воду (7, 9, 12, 15], 0,1 п раствор
NaOH [5], диметилсульфоксид [8], растворы солей [16, 17] и различные
буферы: боратный [11], карбонатно-бикарбонатный [18], глицин-щелоч¬
ной [10], а также трис-буфер с добавкой соляной кислоты [12, 18]. Метод
позволяет решать разнообразные задачи, связанные с исследованием при¬
роды и свойств ГК [1].
Изучение фракционного состава ГК необходимо для выяснения ро¬
ли ГК в процессах почвообразования, в создании агрономически ценных
почвенных агрегатов, т. е. в процессах формирования почвенного плодо¬
родия. Одна из характерных особенностей ГК заключается в их высокой
степени полидисперсности, поэтому получение узких фракций ГК явля¬
ется главной проблемой химии гумуса. Однако применение различных
методов фракционирования показало, что даже узкие фракции ГК обла¬
дают значительной полидисперсностью. Молекулярные веса полидис-
персных систем обычно характеризуют усредненными значениями, за¬
висящими от метода определения [2]. Гельхроматография позволяет оце¬
нить средневесовой молекулярный вес (Л/ю) препаратов [3].
Для определения Mat колонки калибруют по веществу с известным
молекулярным весом и со структурой, близкой к структуре изучаемого
соединения. Так как структура ГК пока не установлена, калибровка ко¬
лонок по молекулярным весам проводится по декстранам или глобуляр¬
ным белкам. Однако определение средневесового молекулярного веса
препарата ГК в целом еще не достаточно для характеристики почвы,
так как при близких значениях Mat препараты могут отличаться по со¬
отношению фракций и диапазону их молекулярных весов. Поэтому су¬
щественное значение имеет изучение молекулярно-весового распределе¬
ния (МБР) гуминовых кислот, которое можно рассматривать как неге-
тический показатель [5].
32
Средневесовые молекулярные веса гуминовых кислот почв
Почва, угодье, пункт
Зольность
препаратов, %
Гель <7-100
Средневесовой
молекулярный
вес препаратов
в целом на
С-200
номер
фрак¬
ций
содержание
фракции. %
С от общего С
препарата
М со фракции
Дерново-подзолистая зона
Дерново-палево-подзолистая,
1
32,7
>100000
смешанный лес, биостанция
12,10
2
48,1
14 000
60 000
МГУ, Звенигород
3
19,2
800
Бурая лесная, липово-клено-
1
30,5
>100000
вый лес, биостанция МГУ,
7,12
2
53,2
22 000
60000
Звенигород
3
16,3
1000
Бурая лесная оподзоленная,
1
33,7
>100000
дубово-орешниковый лес,
6,43
2
48,6
24 000
50 000
биостанция МГУ, Звениго-
3
17,7
900
род
Сильноподзолис1ая, ельник-
1
32,1
>100 000
зеленомошник, биостанция,
7,18
2
46,6
11000
55 000
МГУ, Звенигород
3
21,3
900
Дерново-сильноподзолистая,
1
36,7
>100 000
сосняк-зеленомошник, био-
9,25
2
51,2
30 000
70 000
станция МГУ, Звенигород
3
12,1
7 000
Дерново-сильноподзолистая,
1
38,5
>100000
сосняк волосисто-осоковый,
7,80
2
51,3
32 000
70 000
Московская обл.
3
10,2
5 000
Торфянисто-глеевая, верховое
1
20,8
>100 000
болото, биостанция МГУ,
1,18
2
43,4
34 000
60 000
Звенигород
*
3
35,8
5 000
Темноцветная, ольховые за-
1
28,4
>100000
росли, Московская обл.
4,33
2
71,6
32 000
70000
Зональные типы i
почв СССР
Тундрово-глеевая, мохово-ли¬
1
26,3
>100000
шайниковая тундра, Таймыр
9,72
2
61,1
11000
50000
3
12,6
7 000
Дерново-сильноподзолистая,
1
30,1
>100000
березняк орляковый, био¬
14,25
2
51,7
16 000
60 000
станция МГУ, Звенигород
3
18,2
500
Серая лесная, липово-дубовый
1
31,2
>100000
лес. Тульская обл., лесхоз
9,70
2
27,5
26 000
48 000
«Тульские засеки»
3
41,3
8 000
Мощный чернозем, Курский
1
26,3
>100 000
черноземный заповедник,
11,90
2
50,3
32 000
40 000
Стрелецкая степь
3
23,4
5 000
Обыкновенный чернозем, ста¬
1
26,6
>100 000
рая залежь, Великий Ана-
6,76
2
59,2
38 000
35 000
ДОЛ
3
17,2
800
Темно-каштановая, целинная'
1
32,7
>100 000
степь, Аскания-Нова
8,17
2
67,3
—
62 000
Обыкновенный серозем, це¬
1
45,7
>100 000
линная степь, Туркмения,
3,24
2
54,3
—
75 000
Голодная степь, ст. Лома-
кино
Серо-бурая пустынно-степная,
1
51,3
>100000
плато Девхана, Туркмения
5,32
2
48,7
—
78 000
Горные районы СССР
Горно-луговая альпийская,
1
24,7
>100 000
Тянь-Шань, перевал Туя-
5,12
2
61,1
11000
56 000
Ашу, Киргизия, 3200 м
3
14,2
700
Горно-луговая альпийская,
.
1
33,4
>100 000
северо-восточный склон го¬
7,16
2
57,3
19 000
50000
ры Довагез, Кавказ, 3000 м
3
9,3
700
Горно-луговая альпийская,
1
19,8
>100 000
северный склон горы Чегет,
4,93
2
57,9
18 000
68 000
Кавказ, 2800 м
3
22,7
550
2 Почвоведение. № 4
33
Таблица (окончание)
Почва, угодье, пункт
Зональность
препаратов, %
Гель (7-100
СредневесовоА
молекулярный
вес препаратов
в целом на
(7-200
номер
фрак¬
ций
содержание
фракции, % С
от общего С
препарата
М со фракции
Горные р
| ай он ы СССР
Г орно-луговая субальпийская,
1
20,4
>100000
Кавказ, Тебердинский госу¬
4,47
2
58,4
21 000
70 000
дарственный заповедник,
3
21,2
700
2800 м
Краснозем, дубово-платано¬
1
16,4
>100000
вый лес, Западная Грузия,
8,14
2
40,9
20 000
70 000
окрестности Анасеули
3
31,4
5 000
4
11,3
800
Горно-луговая, Крым, гора
1
37,2
>100 000
Ай-Петри, 1150 м
3,14
2
66,8
28 000
50 000
Красно-бурая оподзоленная,
1
40,3
>100 000
сосновый лес, южный бе¬
11,22
2
30,0
30 000
50 000
рег Крыма, 650 м
3
29,7
12000
Коричнево-красная, дубово¬
1
34,3
>100 000
можжевеловый лес, Крым
8,11
2
65,7
^4 000
53 000
Целью данной работы было изучение МБР препаратов ГК главней¬
ших типов почв СССР при помощи метода гельхроматографии на сефа-
дексах. Работа выполнена на факультете почвоведения МГУ и в Инсти¬
туте биохимии им. А. Н. Баха АН СССР. Почвы, из которых выделены
препараты, охарактеризованы в таблице. Препараты ГК получали по
методу, предложенному Орловым, с применением 0,1 п раствора NaOH
в качестве стандарта [6]. Навеску почвы после исчерпывающего декаль-
цирования 0,05 п серной кислотой экстрагировали 0,1 п NaOH и получен¬
ный щелочной экстракт дважды пропускали через проточную супер¬
центрифугу при 29 000 об/мин. Перед вторым центрифугированием к
экстракту добавляли сухой сернокислый натрий (4 г/л) для осаждения
минеральных коллоидов. Затем ГК осаждали добавлением 30%-ной со¬
ляной кислоты до pH 2,0. Осадок ГК двукратно переосаждали, подвер¬
гали длительному водному диализу, высушивали при 45° и растирали в
агатовой ступке.
Полученные препараты хроматографировали на колонках сефадек-
сов с использованием 0,1 п NaOH в качестве растворителя и элюирую¬
щего раствора (размер колонок 2,0x40,0 см, скорость элюировании
20 мл/час). Чтобы устранить возможное воздействие щелочи на гель,
после каждого опыта колонки промывали водой до постоянного значе¬
ния pH и в таком виде оставляли до следующего опыта. Внешний объем
столбика геля (V0) для сефадексов G-25, G-50, G-75, G-100 и G-150 оп¬
ределяли по ГК, в которой имелась фракция, превышающая по величи¬
не молекулярного веса предел эксклюзии сефадекса G-200. Для геля
G-200 этот параметр устанавливали по черной туши. Все препараты ГК
были пропущены через 6 типов сефадексов. Для определения содержа¬
ния отдельных фракций ГК в этих фракциях определили углерод по ме¬
тоду Тюрина со спектрофотометрическим окончанием [4], а затем рас¬
считали количество углерода каждой фракции в процентах от общего
углерода препаратов. Так как препараты ГК частично сорбируются се-
фадексом (в верхнем слое столбика геля), мы приняли во всех расчетах
за 100% сумму выделенных фракций.
В большинстве случаев на геле сорбируется 1,5—2,5% препарата
(по углероду), причем величина сорбции растет с увеличением зольно¬
сти препарата. Молекулярные веса фракций устанавливали по декстри¬
нам и рассчитывали по формулам для глобулярных белков [3} с по-
34
правкой на плотность ГК, которая в среднем в 1,2 раза превышает плот¬
ность растворенных белков [5]. Для оценки МВР рассчитали содержа¬
ние фракций ГК, лежащих между значениями молекулярных весов, от¬
вечающими пределам эксклюзии всех типов сефадексов (по декстра-
нам). Таким образом, препараты ГК были подразделены на 7 фракций,
по соотношению которых устанавливали характер МВР. Эти фракции
были выделены формально (это вытекает из особенностей метода), од¬
нако такое выделение позволило установить различия ГК разных поч¬
венных типов.
Исследование показало, что для ГК характерен широкий диапазон
молекулярных весов и они имеют полимодальное распределение частиц
по молекулярным весам [5}. В препаратах содержатся фракции с Л/со^
^5000 и 200 000 (по декстранам), однако основную массу препа¬
ратов составляют фракции в диапазоне М© от 5000 до 150000. Компо¬
ненты с Afo^5000 обнаружены только в почвах болот, высокогорных
лугов, сухих и пустынных степей (торфянисто-глеевые, горно-луговые
альпийские, сероземы и серо-бурые почвы). Содержание этой фракции
составляет 4,4—7,6% от общего углерода препаратов, а ее накоплению
способствует заторможенная микробиологическая активность почв в ус¬
ловиях повышенного увлажнения или аридности климата. Фракции с
М<о^200000 в количестве 4,1—9,2% найдены в препаратах ГК торфя-
нисто-глеевой почвы, субтропических почв Крыма (горно-луговая, крас¬
но-бурая и коричнево-красная), а также в ГК почв аридной зоны (серо¬
земы и серо-бурые). Большинство ГК почв Европейской части СССР не
имеет этих двух крайних фракций, причем препараты часто на 80%
представлены материалом с Ма> от 10000 до 150000.
Наиболее четкая картина разделения получена на сефадексе G-100.
Многие ГК, особенно ГК P-типа, содержащие зеленую фракцию Pg [13,
14], разделяются на этом геле на несколько фракций, различающихся по
цвету зон и величине молекулярного веса. Кривые элюирования ГК на
геле G-ГОО приведены на рис. 1. Они отражают зависимость оптической
плотности элюатов от их объемов выхода с колонок. Содержание фрак¬
ций 1 (Л/са^ШОООО по декстранам), которые элюируются во внешнем
объеме геля, уменьшается в ряду зональных почв от дерново-подзоли¬
стых почв до обыкновенного чернозема, а южнее начинает возрастать
(от темно-каштановой почвы к серо-бурой). В ГК дерново-подзолистых
почв ее содержание составляет 30,1—38,5% при среднем значении
33,5%, а в ГК почв аридной зоны увеличивается до 45,7—52,3%. Фрак¬
ции 2,3 и 4 элюируются во внутреннем объеме геля G-100, а их соотно¬
шение зависит от типа почвы. Средневесовые значения молекулярных
весов ГК и содержание отдельных фракций (в процентах углерода от
•общего углерода препаратов) приведены в таблице, в которой значения
Ма> для фракций 1 даны по декстранам, а для фракций 2, 3, 4 — по гло¬
булярным белкам. Таким образом, фракционирование на сефадексе
G-100 позволяет разделить препараты ГК на группы с близкими молеку¬
лярными параметрами.
ГК торфа, торфянисто-глеевой почвы и краснозема разделяются ге¬
лем G-100 на 3—4 фракции и имеют широкий диапазон молекулярных
весов. Гуминовые кислоты P-типа (дерново-подзолистые и бурые лесные
почвы Московской обл. и почвы высокогорных лугов Кавказа и Тянь-
Шаня) содержат зеленую фракцию Pg в количестве 9,3—22,3% и также
характеризуются широким диапазоном молекулярных весов. Ма> гумино¬
вых кислот черноземной зоны лежат в области средних значений, а
фракции с Д/ю^ЮОООО (по декстранам) содержатся в количестве
26,3—26,6%. ГК црчв аридной зоны плохо разделяются гелем G-100.
Для этих ГК фракции, элюируемые во внутреннем объеме геля, харак¬
теризуются на кривых элюции шлейфом без признаков плато. В общем
случае фракции с Мсо<100000 обладают максимальной полидисперс-
2*
35
ностью. Кривые элюирования этих фракций на сефадексе G-200 имеют
колоколообразный вид. Исключением является фракция Pg, которая
представляет собой индивидуальное соединение и элюируется с колонок
в виде компактной зоны.
Ранее было показано, что поведение ГК при хроматографии зависит
от характера элюирующего раствора и величины pH, которые влияют на
агрегацию молекул ГК [1, 18]. Для изучения этого вопроса мы провели
хроматографию ГК в следующих системах: 1) 0,1 п NaOH (pH 12,5—
13,0); 2) диэтаноламин-НСЬбуфер (0,005 М, pH 10,0); 3) т/шс(2-амино-
2-гидроксиметилпропан-1,3-диол)—НС1-буфер (0,05 М, pH 9,5). На
О Vo 50 100 150
У 2 (мл)
Рис. 1 Кривые элюирования гуминовых кислот на сефадек¬
се G-100
/ — обыкновенный чернозем (Великий Анадол); 2 — торфянисто-
глеевая почва (Звенигород); 3 — горно-луговая альпийская почва
(Кавказ, северный склон горы Чегет); 4 — краснозем (Западная
Грузия)
примере ГК P-типа показано, что при хроматографии в указанном ряду
растворов наблюдается увеличение выхода фракции с Afw^lOOOOO.
В 0,1 п NaOH эта фракция составляет 19,8%. а в трыс-НСЛ-буфере ее со¬
держание увеличивается до 27,6%. Параллельно отмечено незначитель¬
ное увеличение объемов выхода всех фракций. В 0,1 n NaOH фракция
Pg отделяется в виде узкой компактной зоны изумрудно-зеленого цвета,
а в случае трис-HCl-буфера отделение этой фракции не наблюдается,
так как она в процессе элюирования перемешивается с фракцией боль¬
шего молекулярного веса. Поэтому 0,1 п NaOH является наиболее при¬
годным раствором для разделения ГК на отдельные фракции (особенно
в случае гуминовых кислот Р-типа).
36
Фракции ГК, полученные на геле G-100, отличаются по оптическим
и спектральным свойствам. По мере уменьшения Ма> фракций наблю¬
дается увеличение отношения коэффициентов экстинкции при 465 и
650 нм и меняется характер инфракрасных спектров. В инфракрасных
спектрах препаратов ГК в целом и фракций с 100 000 имеется ши¬
рокая полоса с максимумом при 1023—1010 см~*, относимая за счет ко¬
лебаний связей Si—О в глинистых минералах. Во всех фракциях с
Мо)< 100 000 эта полоса отсутствует и наблюдается 5 четких максиму¬
мов при 1147, 1100, 1069, 1036 и 1017 см~1. Аналогичные спектры имеют
ГК после осаждения «зольных» компонентов сухим сернокислым натри-
Рис. 2. Молекулярно-весовое распределение гуминовых кис¬
лот (4 типа распределения)
1 — горно-луговая альпийская почва (Кавказ, северо-восточный
склон горы Довагез), 2 — дерново-сильноподзолистая почва (Звени¬
город, березняк орляковый), 3 — серо-бурая (плато Девхана, Турк¬
мения), 4 — подстилка в дубово-орешниковом лесу (Звенигород)
ем из раствора в 0,1 п NaOH. Однако такая обработка приводит к
уменьшению Ма> препаратов ГК за счет частичного осаждения фракций
с Мо)^ 100 000.
Значительный интерес представляет сефадекс G-200, который позво¬
ляет получить картину статистического распределения ГК около неко¬
торого среднего значения Ма>. Это значение мы принимаем за средневе¬
совой молекулярный вес препаратов в целом. Установлено, что Ма> пре¬
паратов ГК в целом, рассчитанные по формулам для глобулярных бел¬
ков (таблица), для почв зонального ряда подчиняются_той же законо¬
мерности, что и содержание в препаратах фракций с А/ю^ЮОООО (по
декстранам). В ряду_от дерново-подзолистых почв до обыкновенного
чернозема значение Мю уменьшается от 50 000—70 000 до 35 000, а юж¬
нее величина Мю возрастает до 78 000 (у ГК серо-бурой почвы). Обна-
ружено^что ГК почв различных генетических типов имеют близкие зна¬
чения М(л препаратов в целом. Например, ГК краснозема, дерново-силь¬
ноподзолистой почвы в сосновом лесу и горно-луговой субальпийской
почвы Кавказа (Теберда) имеют значение Af©=70 000.
37
В процессе элюции на сефадексе G-200 происходит некоторое пере¬
мешивание и усреднение фракций, нивелирующее резкие различия их
молекулярных весов. Поэтому для характеристики препаратов ГК необ¬
ходимо знание их фракционного состава. С этой целью было изучено
молекулярно-весовое распределение препаратов ГК, пропущенных че¬
рез б типов сефадексов. Кривые МВР 12 препаратов ГК приведены на
рис. 2—4. Они показывают содержание фракций (в процентах углерода
от общего углерода препаратов), М© которых лежат между пределами
эксклюзии всех типов сефадексов (по декстранам). Обнаружено, что все
препараты ГК можно объединить в группы по преобладающей фракции
Рис. 3 Молекулярно-весовое распределение гуминовых кис¬
лот некоторых зональных типов почв СССР
1 — дерново-палево-подзолистая почва (Звенигород); 2—мощный
чернозем (Курский заповедник), 3 — темно-каштановая (Аскания- •
Нова), 4 — обыкновенный серозем (Голодная степь)
(рис. 2). В большинстве изученных препаратов ГК преобладает фрак¬
ция 50 000^Мсо^ 100 000. К этой группе относятся ГК почв дерново-
подзолистой зоны (включая болотные), ГК тундрово-глеевой, серой лес¬
ной и темно-каштановой почв, а также ГК почв Крыма и высокогорных
лугов Кавказа (северный склон горы Чегет и Тебердинский государст¬
венный заповедник). _
Фракция с 10 00050 000 преобладает в ГК мощного и обык¬
новенного черноземов, а также в ГК горно-луговой альпийской почвы
северо-восточного склона горы Довагез (Кавказ). Молекулярный вес
этих ГК по белкам лежит в диапазоне 35000—50000. ГК из подстилки
в дубово-орешниковом лесу (Звенигород) показывает преобладание
фракции с 5000^М©^10000 и имеет наименьший молекулярный вес
препарата в целом (30 000 по белкам). В ГК почв аридной зоны (серо¬
зем и серо;бурая) в наибольшем количестве содержится фракция с
100 000^Af©^150 000, что свидетельствует о накоплении высокомоле¬
кулярных продуктов гумификации. Характер МВР гуминовых кислот
почв зонального ряда (рис. 3) хорошо согласуется с тенденцией изме¬
нения Ма> препаратов в целом в том же ряду почв (от дерново-подзоли¬
стых почв к обыкновенному чернозему и от темно-каштановой к серо-бу¬
38
рой). Интересно сравнить кривые МВР гуминовых кислот, имеющих
близкие значения Мч> препаратов в целом. На рис. 4 показаны кривые
МВР гуминовых кислот со значением Af<o=70000, о которых была речь
выше. Видно, что в этих ГК важную роль играют фракции с 50 000^
100 000, но соотношение отдельных фракций у них различно (на¬
пример, у ГК краснозема и дерново-сильноподзолистой почвы).
Таким образом, величины Ма> препаратов в целом (по белкам) и ха¬
рактер МВР (до декстранам) хорошо дополняют друг друга и позволя¬
ют установить различия ГК разных почвенных типов. Для сравнитель¬
ной характеристики ГК по молекулярным весам можно использовать
•Рис 4 Молекулярно-весовое распределение гуминовых кис¬
лот (Мш препаратов в целом 70 000)
7 —горно-луговая субальпийская почва (Кавказ, Теберда); 2 — крас¬
нозем (Западная Грузия), 3 — темноцветная (Московская обл , оль¬
ховые заросли), 4 — дерново-сильноподзолистая (Звенигород, сос¬
новый лес)
следующие параметры: 1) пределы распределения по молекулярным ве¬
сам (диапазон молекулярных весов) и оценка крайних значений распре¬
деления по данным хроматографии на сефадексах G-25 и G-200; 2) сред¬
невесовой молекулярный вес препаратов в целом по данным хромато¬
графии на сефадексе G-200 (по белкам); 3) характер молекулярно-весо¬
вого распределения препаратов по результатам хроматографии на всех
типах сефадексов (от G-25 до G-200).
В дополнение к этим параметрам хроматография на сефадексе G-100
позволяет получить отдельные фракции ГК, которые можно использо¬
вать для структурных исследований.
Выводы
1. Для препаратов Почвенных ГК характерен широкий диапазон мо¬
лекулярных весов и полимодальное распределение _частац по молеку¬
лярным весам. Фракции с крайними значениями Л/ш(М(о^200 000 и
ДГо^бООО) характерны для ГК почв с заторможенной микробиологиче¬
39
ской активностью (почвы с повышенным увлажнением и почвы сухих
и пустынных степей).
2. Средневесовые молекулярные веса препаратов ГК в целом (по
глобулярным белкам) и содержание фракций с 100 000 (по дек-
странам) являются характерными показателями для ГК зональных ти¬
пов почв СССР. Эти величины уменьшаются в ряду от дерново-подзоли¬
стых почв к обыкновенным черноземам и далее возрастают от темно¬
каштановых почв к серо-бурым.
3. Характер молекулярно-весового распределения частиц ГК можно
считать хорошим генетическим показателем, так как в сочетании с ве¬
личинами Мо препаратов в целом он позволяет выявить различия ГК
разных почвенных типов. Значение МБР особенно необходимо в тех слу¬
чаях, когда препараты ГК имеют близкие значения Мсо.
4. Для исследований рекомендуется сефадекс G-100, позволяющий
разделять_препараты ГК на ряд фракций, различающихся по окраске,
величине Afo, оптическим и спектральным свойствам.
Литература
1. Алябина Г. А, Жигунов А. В, Шуру хина С. И. Использование метода гельхро-
матографии в изучении гумусовых веществ почвы. Почвоведение, 1975, № 9.
2. Батцер Г. Введение ® химию высокомолекулярных соединений. Изд-во иностр. лит.,
1960.
3 Детерман Г. Гельхроматография. «Мир», 1970.
4. Орлов Д. С, Гриндель Н. М. Спектрофотометрическое определение содержания гу¬
муса в почве Почвоведение, 1967, № 1.
5. Орлов Д. С, Аммосова Я. М., Глебова Г. И, Горшкова Е. И, Ильин Н. П., Колес¬
ников М. П. Молекулярные веса, размеры и конфигурация частиц гумусовых кис¬
лот. Почвоведение, 1971, № ill.
6. Орлов Д. С. Вопросы идентификации и номенклатуры гумусовых веществ. Почво¬
ведение, 1975, № 2.
7. Симаков В. Н, Алябина Г. А. Изучение фракционного состава гумусоЕЫх кислот
некоторых типов почв методом гельфильтрации. Почвоведение, 1972, № 7.
8. Степаненко Л С., Максимов О. Б. Исследование гуминовых кислот гельхромато-
графией на сефадексах в ДМСО. Почвоведение, 1976, № 10.
9. Bailly Margulis Н. Etude de quelques acides humiques sur gel de dextrane. Plant
and Soil, 1968, v 29, № 3.
10. Dubach P., Mehta N. C., Jakab T., Martin F.t Roulet N. Chemical investigations on
soil humic substances Geochim et cosmochim acta, 1964, v. 28.
11. Ferrary G., DeWAgnola G. Fractionation of the organic matter of soil by gel-filtration
through sephadex Soil Sci, 1963, v. 96.
12 Goh К. M., Reid M. R Molecular weight distribution of soil organic matter as af¬
fected by acid pre — treatment and fractionation into humic and fulvic acids. Soil
Sci, 1975, v. 26, N° 3
13. Kumada K, Sato O. Chromatographic separation of green humic acid from podzol
humus. Soil Sci. and Plant Nutrition, 1962, v. 8, N° 2.
14. Kumada K, Miyara E. Sephadex gel fractionation of humic acids Soil Sci and
Plant Nutrition, 1973, v. 19, № 4.
15 Ladd G. N. The extinction coefficients of soil humic acids fractionated by Sephadex
gel filtration. Soil Sci., 1969, v. »107, № 4
16 Posner A. M. Importance of electrolyte in the determination of molecular weights by
Sephadex gel filtration with special reference to humic acid. Nature, 1963, v. 198.
17. Robert-Gero M., Hardisson C., Le Borgne L, Pignaud G. A biochemical study of hu¬
mus and para-humicus substances synthesized by microorganisms as a function of
their molecular weights Ann. Inst. Pasteur, 1966, v. 111.
18 Swift R. S., Posner A. M. Gel chromatographie of humic acid. Soil Sci, 1971, v 22,
N° 2.
Институт биохимии им A. H. Баха
АН СССР
Дата поступления
26.VII.1977 г.
М. Р. KOLESNIKOV
MOLECULAR-WEIGHING DISTRIBUTION OF HUMIC ACIDS ACCORDING
TO GELCHROMATOGRAPHY ON SEPHADEXES
By the method of chromatography on sephadexes the parameters of
humic acid molecular-weighing distribution of the USSR main soil types
have been determined. It has been shown that the character of humic acid
distribution according to molecular weights in combination with the values
of weight average molecular weights of preparations may be considered
as good genetic indications, allowing to distinguish differences between
humic acids of different soil types.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
УДК 631.417.2
И. В. ОПЕНЛЕНДЕР
ГРУППОВОЙ И ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ ГУМУСА
ЭРОДИРОВАННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ И СЕРЫХ
ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЦЧО
Показано, что в почвах по мере возрастания степени смытости пони¬
жается количество и ухудшается качество гумуса, уменьшается доля наи¬
более подвижных и активных фракций гумусовых кислот, увеличивается
доля прочно связанных фракций и негидролизуемого остатка. Рекоменду¬
ются приемы, повышающие запасы гумуса в эродированных почвах и улуч¬
шающие его качество.
Содержание гумуса является важным диагностическим показателем
эродированных почв, определяющим в значительной степени их свойст¬
ва и уровень плодородия в целом. Процессы эрозии приводят к умень¬
шению мощности гумусового горизонта и значительному уменьшению
гумуса в почве. Качественный состав гумуса под влиянием эрозии так¬
же подвергается определенным изменениям.
Данные для смытых дерново-подзолистых и серых лесных почв [2, 4,
6, 7], черноземов [1, 2, 8, 10] и каштановых почв [3, 9] свидетельствуют о
том, что групповой состав гумуса, соотношение между гуминовыми и
фульвокислотами в пахотном слое отражают в основном характеристики
гумуса того генетического горизонта неэродированных почв, из которых
они образовались. В составе гумуса с увеличением степени эродирован-
ности и уменьшением содержания гумуса уменьшается количество гуми¬
новых кислот и повышается количество фульвокислот. Вместе с тем
наблюдается сглаживание различий в групповом и фракционном составе
гумуса между несмытыми и смытыми почвами в результате их окуль¬
туривания.
В ряде работ [2, 9, 11] показано, что в гумусе эродированных почв со¬
держится меньше азота (расширяется соотношение между С : N), наб¬
людается относительно более высокое содержание не гидролизуемых
щелочью органических веществ. В смытых почвах понижается способ¬
ность к минерализации органических соединений азота по сравнению
с несмытыми.
Нами проведено изучение группового и фракционного состава гуму¬
са эродированных типичных черноземов и серых лесных почв Курской
области. Образцы почв отбирали для анализа на ключевых участках из
генетических горизонтов почв различной степени смытости по всему про¬
филю. Для определения состава гумуса использован метод Тюрина в
модификации Пономаревой и Плотниковой [5]. Анализы выполнены
О. Ф. Сидоренко.
Типичные черноземы всех степеней смытости характеризуются тя¬
желосуглинистым механическим составом, нейтральной реакцией среды,
полной насыщенностью основаниями. Серые лесные почвы — среднесуг¬
линистые, реакция среды слабокислая (pH 5,2—6,6), гидролитическая
кислотность составляет 1,6—3,6 мг-экв, насыщенность основаниями —
80,2—93,4%, причем меньшая насыщенность наблюдается в эродирован¬
ных разностях.
По мере увеличения степени эродированности .количество гумуса в
пахотном горизонте черноземов уменьшается от 5,1 до 4,7%, серых лес-
42
Таблица 1
Состав гумуса типичного чернозема различной степени смытости
(С фракций гумуса, % от С^щ)
Номер
2*
S5
Сгк
Сфк
Сгк+Сфк
*
О 3
разреза.
Степень
смытости
Глубина, см
&
2
>»
U
*
о
1
2
3
сумма
1а
1
2
1
1 3
сумма
•в*
и
X
и
и
Негидр*
лизуем!
остаток
37. Несмы-
0—20
5,1
2,93
4,2
36,6
7,0
47,8
5,4
3,8
7,1
3,6
19,9
67,7
2,4
32,3
тый
28—38
4,7
2,72
3,8
36,8
6,9
47,5
5,5
2,7
8,4
3,4
20,0
67,5
2,4
32,5
50—60
4,4
2,52
3,6
37,0
7,4
48,0
6,4
1,2
7,6
5,4
20,6
68,6
2,3
31,4
80—90
2,7
1,54
3,3
33,8
8,1
45,2
8,9
0
8,2
4,9
22,0
67,2
55,9
2,1
32,8
100—110
1,8
1,04
2,1
13,9
12,9
28,9
10,0
0
13,1
3,9
27,0
1,1
44,1
40. Слабо-
0-20
4,8
2,8
2,5
3,4
34,8
5,6
43,8
3,4
5,4
4,4
6,8
7,4
20,0
63,8
2,2
36,2
смытый
40—50
4,3
2,8
2,4
35,9
6,9
45,6
3,1
2,4
8,6
21,5
67,1
2,1
32,9
70—80
2,2
1,3
27,6
7,9
37,9
3,4
1,0
7,0
12,0
23,4
61,3
1,6
38,7
90—100
i,a
1,1
1,9
17,4
6,2
25,5
5,0
0
10,4
10,2
25,6
51,1
1.0
48,9
36. Средне-
0-20
4,7
2,7
3,2
30,8
7,8
41,8
4,8
2,6
8,0
6,3
21,7
63,5
1,9
36,5
смытый
30—40
3,2
1,85
3,5
29,8
8,5
41,8
7,7
9,5
1,2
8,3
5,5
22,7
64,5
1,8
1,4
35,5
60—70
2,1
1,2
4,9
25,7
5,3
35,9
0
12,4
3,3
25,0
61,1
38,9
90—100
1,4
С,8
4,4
16,1
6,4
26,9
8,0
0
10,8
7,5
26,3
53,0
Г а б,
1,0
лиц
47,0
а 2
Состав гумуса серых лесных почв различной степени смытости
(С фракций гумуса, % oi Собщ)
Номер разреза.
Степень смы¬
тости
Глубина,
см
Гумус, %
i
о
Сгк
Сфк
Сгк+Сфк
Сгк Сфк
Негидро¬
лизуемый
остаток
1
2
3
сумма
1а
1
2
3
сумма
63. Несмытая
0—25
2,3
1,33
17,3
20,1
5,7
43,1
4,1
6,2
8,0
8,2
26,5
69,6
1.6
30,4
37—47
0,5
0,23
9,1
15,9
12,4
37,4
5,2
5,8
8,3
9,0
28,3
65,7
1,3
34,3
60—70
0,2
0,12
6,8
9,0
13,4
29,2
9,8
1,1
11,8
6,7
29,4
56,0
1,0
44,0
65. Слабо-
0-20
1,4
0,81
11,2
17,9
9,0
38,1
8,0
5,5
5,8
4,8
24,1
62,2
1,6
37,8
смытая
20-30
1,2
0,70
11,1
18,0
7,2
36,3
7,9
7,7
6,9
5,4
27,9
64,2
1,3
35,8
40-50
0,25
0,15
4,2
12,2
12,0
28,4
10,5
2,3
8,2
9,0
30,0
58,4
0,9
41,6
69. Сильно-
0—20
1,04
0,60
7,1
14,8
12,1
34,0
9,0
3,1
8,2
5,5
25,8
59,8
1,3
40,2
смытая
25-35
0,35
0,20
9,1
14,1
10,0
33,2
7,0
2,0
12,0
8,0
29,0
62,2
1,1
37,8
50—60
0,12
0,07
6,2
14,0
6,0
26,2
8,1
1,0
3,2
8,6
30,9
57,1
0,8
42,9
ных по/чв — от 2,3 до 1,0%, Вниз по профилю типичных черноземов ко¬
личество гумуса уменьшается постепенно, несколько значительней в
эродированных разностях. В серых лесных почвах содержание гумуса с
глубиной уменьшается резко как в эродированных, так и в неэродиро-
ванных разностях (табл. 1 и 2).
В составе гумуса типичных черноземов отчетливо Преобладает груп¬
па гуминовых кислот, углерод которых составляет 47,8—41,8% от Собщ.
Их количество уменьшается по мере увеличения степени смытости и
вниз по профилю почв (табл. 1).
Среди гуминовых кислот преобладает фракция 2, связанная в основ¬
ном с кальцием. Она составляет в пахотном слое 36,6—30,8% от С0вщ,
уменьшаясь по мере возрастания степени смытости, а также вниз по
профилю почв.
Второе место по количеству занимает фракция 3 гуминовых кислот,
связанных с глинистыми частицами и устойчивыми полуторными окис¬
лами. Углерод этой фракции составляет 5—8% от С0бщ, в слое 100—
110 см несмытой почвы — до 13%). Она не проявляет какой-либо законо¬
мерности в распределении по профилю почв или от степени эродирован-
чости.
43
Наименьшим количеством представлена фракция 1 гуминовых кис¬
лот, свободных и связанных с подвижными Нг03 (в пахотном слое
4,2—3,2% от Собщ). Содержание гуминовых кислот этой фракции умень¬
шается по мере возрастания степени смытости, а также вниз по профи¬
лю почв, однако в среднесмытом черноземе наблюдается их возраста¬
ние в нижних горизонтах.
Углерод группы фульвокислот составляет в типичных черноземах
20,0—27,0% от Соб1Ц. Их количество несколько увеличивается с возраста¬
нием степени смытости и в большей мере вниз по профилю почв.
Среди фульвокислот преобладают фракции 2 и 3, связанные с соот¬
ветствующими фракциями гуминовых кислот. Их количество составляет
4—8% от С06щ и, как правило, увеличивается вниз по профилю почв, а
также с возрастанием степени эродированности.
Фракция фульвокислот 1а, свободных и связанных с подвижными
полуторными окислами (так называемая агрессивная фракция), состав¬
ляет 3,4—9,5% от Совщ. Она увеличивается по мере продвижения вниз
по профилю почв и не зависит от степени эродированности.
Фульвокислоты фракции 1 составляют небольшое количество — 2,6—
5,4% от Собщ. Они связаны с соответствующей фракцией гуминовых
кислот и накапливаются в верхних гумусовых горизонтах, а в нижних
переходных горизонтах отсутствуют. С возрастанием степени эродиро¬
ванности почв их количество уменьшается. *
Общее количество гумусовых кислот (Сгк+Сфк) в эродированных
разностях черноземов уменьшается по сравнению с неэродированными.
Количество негидролизуемого остатка увеличивается по мере возраста¬
ния степени смытости почв. Соотношение между Сгк : Сфк в верхних гу¬
мусовых горизонтах неэродированной почвы составляет 2,4 и сужается
в эродированных разностях до 1,9.
В составе гумуса серых лесных почв (табл. 2) также преобладают
гуминовые кислоты (43,1—34,0%) над фульвокислотами (29,0—24,1%
от Собщ). но не так резко, как у черноземов.
Среди гуминовых кислот серых лесных почв преобладает фракция
2, связанная в основном с кальцием (20,1—14,8% от С0бщ)> и фракция 3,
связанная с глинистой фракцией и устойчивыми полуторными окислами
(6—13%). Однако если количество гуминовых кислот фракции 2 умень¬
шается вниз по профилю почв и по мере возрастания степени эродиро¬
ванности, то фракции 3 — увеличивается в том же направлении.
Значительную долю составляют также гуминовые кислоты фракций
1, свободных и связанных с подвижными полуторными окислами (17,3—
9,1% от Собщ). Их содержание уменьшается вниз по профилю почв и с
увеличением степени смытости.
Среди фульвокислот серых лесных почв примерно равные доли за¬
нимают фракция 1а, — свободных и связанных с подвижными полутор¬
ными окислами (5,2—7,9%), а также фракция 2 (5,8—8,3%) и фракция
3 (4,8—9,0% от Собщ), связанных с соответствующими фракциями гуми¬
новых кислот. Количество фульвокислот всех этих фракций, как прави¬
ло, увеличивается по мере возрастания степени эродированности и вниз
по профилю почв.
Фракция 1 фульвокислот, связанных в почве с фракцией 1 гуминовых
кислот, составляет 2,0—5,8% от С06щ. Она уменьшается с возрастанием
степени смытости и вниз по почвенному профилю.
Общее количество гумусовых кислот (Сгк+Сфк) в серых лесных
почвах составляет 62,2—69,6% от Со5щ. Негидролизуемый остаток уве¬
личивается с усилением степени смытости почв от 30,4 до 40,2% от С06щ
(табл. 2). Отношение Сгк: Сфк в пахотном слое неэродированной поч¬
вы равно 1,6 и сужается в сильноэродированной до 1,3.
В результате эрозии почвы превращаются в аналоги недоразвитых с
укороченным гумусовым профилем. Определенные изменения претерпе¬
44
вает почвообразование. Усиливаются процессы фиксации и аккумуляции
продуктов гумификации. При эффективной противоэрозионной защите
происходит наращивание мощности гумусового горизонта до равновес¬
ного состояния, характерного для неэродированной почвы данной био-
климатической провинции.
Выводы
1. Отмеченные нами изменения в содержании и составе гумуса в эро¬
дированных почвах обязаны не только механическому сносу почвенных
частиц, но >и изменению направления почвообразовательного процесса.
2. В эродированных типичных черноземах и серых лесных почвах
наблюдается уменьшение общего количества гумуса и ухудшение его
качества. Содержание группы фульвокислот возрастает, а группы гуми¬
новых кислот уменьшается. Происходит уменьшение наиболее ценных
для структурообразования гумусовых кислот, свободных и связанных
с подвижными полуторными окислами и с кальцием. В смытых серых
лесных почвах возрастает так называемая агрессивная фракция фульво¬
кислот.
3. В целом гумус эродированных почв становится менее активным и
подвижным, возрастают фракции кислот, связанные с глинистыми ча¬
стицами и устойчивыми полуторными окислами, увеличивается негидро¬
лизуемый остаток. В эродированных почвах усиливаются процессы фик¬
сации и аккумуляции продуктов гумификации, наращивание мощности
гумусового горизонта до равновесного состояния (накопление^разло-
жение).
4. Для повышения запасов гумуса в эродированных почвах и улуч¬
шения его качества необходимо проведение мероприятий, направленных
на окультуривание почв, применение наряду с минеральными повышен¬
ных доз органических удобрений, увеличение доли многолетних трав в
севооборотах, проведение всего комплекса почвозащитных мероприя¬
тий. На смытых серых лесных почвах целесообразно также проведение
известкования в умеренных дозах.
Литература
1. Ганжара Н. Ф., Ганжара Л. Н. Особенности формирования гумусового профиля
смытых поче. В сб.: Оценка и картирование эрозионно-опасных и дефляционно-опас¬
ных земель. Изд. МГУ, 1973.
2. Ляхов А. И. Об агрохимической характеристике эродированных почв в связи с при¬
менением удобрений. В кн.: Применение удобрений на эродир. почвах. М., 1974.
3. Мустафаев X. М., Т юрина-3 ейналашвили Р. Н. Фракционный состав гумуса как
один из признаков диагностики смытых почв. В сб.: Оценка и картирование эрозион¬
но-опасных и дефляционно-опасных земель. Изд. МГУ, 1973.
4. Родионов В. С., Высоцкая П. Н. Содержание и качественный состав гумуса эроди¬
рованных серых лесных почв. Почвоведение, 1967, № 2.
5. Пономарева В. В., Плотникова Т. А. Определение группового и фракционного со¬
става гумуса по схеме И. В. Тюрина в модификации В. В. Пономаревой и
Т. А. Плотниковой. В кн.: Агрохимические методы исследования почв. М., 1975.
6. Саввинова Е. Н. Изменение свойств пахотных дерново-подзолистых почв под влия¬
нием эрозии. Почвоведение, 1969, № 2.
7. Седлухо Н. Я., Савицкая Г. В., Решецкий Н. П., Фабристов В. А. Агрохимические
и физические свойства эродированных почв. В сб. научн. тр. Бел. с.-х. акад. 1972.
8. Танасиенко А. А. Изменение физико-химических свойств выщелоченных черноземов
Кузнецкой котловины под воздействием смыва. В кн.: Водная и ветровая эрозия
почв и меры борьбы с ней в Сибири. Новосибирск, 1974.
9. Тюрина-3 ейналашвили Р. Н. Изменение состава гумуса каштановых почв Джейран-
чельского массива в связи с развитием эрозии. В кн.: Материалы по изучению эро¬
зии и использованию эродированных земель в Азербайджане, т. 4. Баку, 1970.
10. Черемисинов Г. А. Эродированные почвы и их использование. М., 1968.
11. Mirowski Z. Sklad prochnicy* i chemizm gleb terenow erodowanych. Zesz. nauk.
Wyzsz szkola rol., 1964, v. 17, № 2.
ВНИИ защиты почв от эрозии
Курск
Дата поступления
24.VIII.1977 г.
1. V. OPENLENDER
GROUP AND FRACTIONAL COMPOSITION OF HUMUS IN TYPICAL ERODED
CHERNOZEMS AND GREY FOREST SOILS OF CENTRAL CHERNOZEM REGION
A decrease of the total humus content and the worsening of its quality
are observed in eroded soils as compared with noneroded ones. The group
of fulvic acids increases and that of humic acids decreases. The amount
of the most active humus acids — fractions of free and combined with mo¬
bile sesquioxides and calcium — decreases, and the amount of tightly
bound fractions and of the nonhydrolyzed residue increase.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
УДК 631.416.8
А. Н. СИЛАНТЬЕВ, И. Г. ШКУРАТОВА, Р. Н. ХАЦКЕВИЧ
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕЗИЯ-137
В ПОЧВАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ СССР
Среднее значение содержания цезия-137 в почвах различных зон Ев¬
ропейской территории СССР (ЕТС) близко к 90 мкюри/км2. Распределение
конкретных значений запасов в обследованных пунктах можно считать нор¬
мальным с вероятностью около 80%. Средний квадратичный разброс этих
значений минимален для почв лесной зоны (14 мкюри/км2) и максимален
для почв пустынно-степной зоны (23 мкюри/км2).
Данных о содержании цезия-137 в почвах Европейской территории
СССР (ЕТС) чрезвычайно мало и они в основном относятся к периоду
1962—1970 гг. Наиболее полно данные о содержании цезия-137 в почве
приведены в работе Васильевой и др. [1] и в работе Моисеева и Рамзае-
ва [3]. Однако эти данные относятся в основном к отдельным пунктам и
не дают представления о пространственном распределении запасов це¬
зия-137 в почвах ЕТС.
В настоящем сообщении обобщен материал, собранный за период
1970—1975 гг. Так как распад цезия-137 за этот период компенсировался
за счет глобальных радиоактивных выпадений, то поправка на распад
не вводилась. Данные о содержании цезия-137 в почвах сгруппированы
в соответствии с почвенно-географическим районированием, предложен¬
ным Ливеровским [2]. В табл. 1 приведены количество наблюдаемых
случаев, среднее значение запаса цезия-137 в почвах рассматриваемых
районов, вероятность того, что распределение измеренных значений за¬
паса является нормальным (по критерию %г), и средний квадратичный
разброс этого распределения. Под средним квадратичным разбросом в
данном случае понимается характеристика полученного распределения.
Так как средняя квадратичная ошибка отдельного измерения запаса
близка к 5 мкюри1кмг, то полученный разброс может быть объяснен не¬
равномерностью содержания цезия-137 в почвах рассматриваемой зоны.
Как видно из приведенных данных, среднее значение содержания
цезия-137 увеличивается от центральных областей ЕТС к южным, хотя
это изменение и находится в пределах среднего квадратичного разброса
конкретных значений. Анализ конкретных данных показывает, что основ¬
ное количество случаев, лежащих за пределами среднего квадратичного
разброса, может4 быть объяснено как горизонтальной миграцией
цезия-137, вызванной смывом тонкого поверхностного слоя почвы на
склоках, так и неравномерностью радиоактивных выпадений в пределах
рассматриваемой зоны.
Для выявления природы неравномерности запаса цезия-137 в почвах
рассмотрим случай, когда в пределах одного пункта отбора было
отобрано не менее трех йроб (расстояние между отобранными пробами
в пределах 100 м). В табл. 2 приведено количество таких пунктов по
каждой зоне, феднее значение величины запаса цезия-137, полученное
на основании измерений проб почв, отобранных и этих пунктах, среднее
квадратичное отклонение конкретных значений от запаса в данном
пункте (о,) и среднее квадратичное отклонение запаса в пункте от запа-
/
47
Таблица 1
Распределение запасов цезия-137 в почвах по зонам ЕТС
Зона
Количество
случаев
Средний запас
цезия-137,
мкюри/км*
Вероятность
нормального
распределения, %
Средний квадра¬
тичный разброс,
мюори/кмл
Лесная
218
84 1
80
14
Лесостепная
115
90 2
80
18
Степная
102
92 2
90
19
Пустынно-степная
48
93 3
75
23
Таблица 2
Распределение усредненных по пунктам отбора запасов цезия-137
Зона
Количество
пунктов
Средний запас
цезия-137
Средний квадра¬
тичный разброс о!
Средний квадра¬
тичный разброс
средних <5г
мкюри/км2
Лесная
23
81
3
9
9
Лесостепная
И
95
7
12
16
Степная
16
91
4
13
14
Пустынно-степная
6
89
10
И
22
са по зоне (<т2). Как видно из приведенных данных, величина запаса
цезия-137 в почвах зоны не зависит от количества проб, отобранных в
пункте отбора, следовательно, для получения среднего значения запаса
цезия-137 в почвах зоны необходимо равномерно исследовать этот запас
в пределах зоны.
Средний квадратичный разброс величины запаса в пределах пунктов
отбора для всех зон, кроме пустынно-степной зоны, близок к разбросу
средних значений по пункту относительно среднего значения запаса по
зоне. Для пустынно-степной зоны неравномерность выпадений оказыва¬
ется выше, чем для других зон.
Литература
1. Васильева Н. В., Гедеонов Л. //., Гритченко 3. Г., Жилкина М. И., Флегонтов В. М.
Выпадение и накопление радиоактивных продуктов деления в окрестности Ленин¬
града е 1966—1968 гг. В сб.: Ядерная метеорология. Тр. ИЭМ, вып. 25. Гидрометео-
издат, 1972.
2. Ливеровский Ю. А. Почвы СССР. «Мысль», 1974.
3 Моисеев А. А., Рамзаев Я. В. Цезий-<137 в биосфере. Атомиздат, 1975.
Институт экспериментальной . Дата поступления
метеорологии 7.VI.1977 г.
ГУГС СССР
А. N. SILANTKEVt I. G. SHKURATOV; R. N. KHATZKEVICH
SPATIAL DISTRIBUTION OF CESIUM-137 RESERVES IN SOILS
OF THE EUROPEAN USSR
Average reserves of cesium-137 in soils of different zones of the Euro¬
pean USSR is about 90 mC/km2. The distribution of the concrete values
of cesium-137 reserves in the investigated points may be considered as
normal witha probability of about 80 per cent. Mean quadric scatter of the¬
se values is minimum for forest zone soils (14 mC/km2) and maximum for
desert-steppe zone soils (23 mC/km2).
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
УДК 631.4168
Б. Д. ШАКУРИ
НИКЕЛЬ, ВАНАДИИ, ХРОМ И СТРОНЦИИ В ПОЧВАХ
НАХИЧЕВАНСКОЙ АССР
Определено содержание никеля, хрома, ванадия и стронция в почво¬
образующих породах и почвах Нахичеванской АССР. Выявлено, что со¬
держание указанных элементов в почвах главным образом зависит от пет¬
рографического состава горных пород, содержания физической глины и ор¬
ганического вещества. Эрозионный процесс способствует значительному
уменьшению содержания указанных элементов в почвах.
В настоящей статье изложены результаты биогеохимического обсле¬
дования одного из интереснейших горных районов Малого Кавказа —
Нахичеванской АССР, расположенного на высоте 600—3900 м над ур. м.
Нахичеванская АССР является горной областью с резко континенталь¬
ным климатом. Пересеченный рельеф местности создает большое много¬
образие экологических условий, что делает этот регион своеобразным и
уникальным объектом научных исследований.
Горно-эрозионный тип рельефа в сочетании с ливневым характером
дождей способствует развитию водной эрозии, под влиянием которой
происходит смыв верхнего мелкоземистого слоя. Процесс денудации в
горной зоне способствует вовлечению химических элементов в большой
геологический и малый биологический круговороты.
Указанные изменения приводят к частым сменам ландшафта гор¬
ных склонов, а это в свою очередь к формированию сложного почвенно¬
го покрова с разным балансом веществ.
На крутых склонах развитие денудационных процессов способствует
выходу почвообразующих пород на поверхность и ускоряет их выветри¬
вание. Формирование почвы на таких склонах происходит на коренных
породах и продуктах их выветривания, делювиальных, пролювиальных
и аллювиальных отложениях.
Продукты физического и химического выветривания горных пород
под влиянием поверхностного стока и силы тяжести выносятся с верхних
частей склона и аккумулируются на нижней части у шлейфа склона, об¬
разуя конусы выноса в долинах и дельтах рек в виде осыпей, делюви¬
альных, пролювиальных, пролювиально-аллювиальных и аллювиальных
отложений.
Сложные физико-географические условия исследованного региона,
активное проявление тектонических явлений, сильная расчлененность
горных склонов различной экспозиции и крутизны, разнообразие поч¬
вообразующих пород, наличие различных растительных сообществ ока¬
зывают решающее воздействие на формирование почвенного покрова.
Совокупность этих факторов создает сложную мозаику структуры поч¬
венного покрова, образования почвенных комбинаций и сочетания их в
системе вертикальной зональности.
На территории Нахичеванской АССР распространены горно-луго¬
вые, горно-лесные коричневые почвы, горные черноземы, горные серо¬
коричневые, горные каштановые и сероземные почвы. Геохимическое
разнообразие почв горных, предгорных и равнинных районов исследо¬
ванной территории в значительной степени определяется постоянным
49
Таблица 1
Содержание некоторых редких элементов в почвообразующих породах
Нахичеванской АССР, мг/кг
Порода
Никель
Ванадий
Хром
Стронций
Дунит
200—320
130—160
600—800
200—320
Перидотит
180—360
100—125
450—700
150—220
Серпентинит
230-480
150—220
150—220
210—240
Пироксенит
180—240
120-160
400—600
300—340
Габбро
100—130
180—220
240—280
400—440
Диорит
100-150
160—320
40—55
680—800
Гранодиорит
28-35
50-90
35-45
300—400
Базальт
60-120
200-220
280—350
400—500
Г ранит
15-25
40—60
20—28
300-400
Андезит
50-80
120—180
55-70
800—1000
Диабаз
30-50
200—240
300-350
380—460
Кварцевый порфир
15—20
140—160
45-50
800—1400
Глина
20—42
130-160
140—160
550—700
Сланец
8-24
100—140
120—140
460—680
Мергель
40—60
40-65
25—60
400—580
Известковый конгломерат
150-200
60—75
85-98
480—620
Известняк
18—25
60-80
45-60
240—320
Песчаник
7—12
34-40
100-125
380—440
воздействием эрозионных процессов, вторичными гидрогенными и почво¬
образовательными процессами, в сильной степени трансформирующими
геохимические ландшафты.
Геохимические особенности пород горных и предгорных районов На¬
хичеванской АССР позволяют предположить, что процесс их формиро¬
вания исторически происходил в континентальных условиях и сопровож¬
дался многократным переотложением в результате водно-эрозионной
деятельности. Основным источником поступления химических элементов
в поверхностную толщу являются материнские и почвообразующие по¬
роды. Существует определенная взаимосвязь между составом химиче¬
ских элементов в почвах и особенностями строения материнских пород.
В связи с этим изучение химического состава и закономерностей распре¬
деления, сочетания и миграции химических элементов в геохимическом
аспекте приобретает важное значение.
Нами проведено изучение содержания никеля, хрома; ванадия и
стронция в почвообразующих породах и почвах системы вертикальной
зональности Малого Кавказа в пределах Нахичеванской АССР.
Из полученных данных (табл. 1) видно, что осадочные и метаморфи¬
ческие породы (песчаники, известняки, мергели и др.) бедны микроэле¬
ментами. Многочисленные аналитические данные, полученные при оп¬
ределении содержания микроэлементов в профиле почв, сформировав¬
шихся на указанных породах, свидетельствуют о большом дефиците в
них микроэлементов. Установлено также, что дефицит многих микроэле¬
ментов (исключение составляет стронций) обнаруживается в известня¬
ках, содержащих кварц. Значительным содержанием хрома и ванадия
характеризуются дуниты, перидотиты, андезиты и диабазы. Содержа¬
ние никеля в почвах Нахичеванской АССР колеблется в довольно широ¬
ких пределах (от 10 до 65 мг/кг) и в основном зависит от петрографиче¬
ского состава горных пород (табл. 2).
Важным фактором распределения никеля в почвах служат органиче¬
ские компоненты. Установлено, что содержание никеля в Профиле гор¬
но-луговых дерновых почв находится в пределах 18—65 мг/кг. Соотно¬
шение Ni: Со для этих почв составляет от 2 до 5. Наблюдается некото¬
рая концентрация никеля в зоне ризосферы луговых растений.
50
Таблица 2
Валовое содержание некоторых элементов в почвах Нахичеванской АССР
Номер разреза.
Район
Почвы
Степень
смытости
Горизонт и глуби¬
на, см
Никель
Вана¬
дий
Хром
Строн¬
ций
2а. Шахбуз-
Горно-луговые дер-
Несмытые
А
2—7
45
380
30
250
ский
новые на основ-
Ах
7-15
28
210
35
200
ных породах (ба-
А2
15-30
Неопр.
280
75
200
з альтах, андези-
Вх
30—42
45
200
45
450
тобазальтах и
Вс
42—59
18
110
30
280
199. Орду-
частично грани-
2-9
22
Не опр.
42
350
бадский
тах)
9—24
35
»
38
500
24-42
25
»
45
620
18. Шахбуз-
Средне-
А/В
2—15
25
310
30
120
ский
смытые
Вх
15—36
65
250
28
100
вс
36—62
18
150
30
150
С
62—87
45
100
75
280
3. То же
Горно-луговые степ-
Несмытые
Ах
0-12
28
210
40
150
ные на основных
а2
12—23
70
250
30
200
и ультраосновных
Вх
23-47
43
180
30
210
породах (дузитах,
С
77—85
Не опр
100
30
600
1. То же
габбро-андезитах)
Средне-
Вх
0—17
Не обн.
80
Не обн.
90
смытые
В2
17—40
70
250
35
270
Вс
40—72
28
170
30
450
С
72—110
45
170
29
450
350. То же
Горно-лесные
Несмытые
Ах
3-15
37
260
30
850
а2
15-39
55
200
24
750
Вс
39-51
27
300
300
280
0—16
40
Не опр.
42
310
760. Орду-
Коричневые на оса-
Несмытые
16—33
32
Неопр.
34
210
бадский
дочных и ультра¬
33—48
28
29
130
основных породах
48—65
14
40
100
26. Шахбуз-
(глинах, сланцах,
Средне-
Вх
0-23
27
120
18
660
ский
серпентенитах и
смытые
Вс
23-46
57
100
22
320
ДР-)
С
46-70
27
100
300
120
313
Г орно-лесные ко¬
Несмытые
А
0-18
55
Не
опр.
500
ричневые остеп-
В
18-39
32
410
ненные (на слан¬
Вс
39-65
28
»
270
278
цах, известняках,
Средне-
Вх
0—10
15
»
Не обн.
глинах)
смытые
Вс
10—21
12
75
1
Горные черноземы
Несмытые
Ае
0-15
40
44
195
3500
на основных и
Ах
15-30
20
60
161
3500
ультраосновных
а2
30-50
32
41
124
520
породах (базаль¬
Вх
50-70
28
45
78
350
тах, габбро-дуни-
в,
70—100
46
23
60
720
тах, перидотитах)
*
С
100-125
14
33
75
770
4
Средне-
Вх
0—22
22
41
122
500
смытые
в2
22—30
28
63
106
500
Вс
30—50
Не обн.
33
74
700
С
50—75
15
23
68
720
CD
75—100
10
Не
опр.
520
507
Горные серо-корич¬
Несмытые
Ах
0—16
45
210
45
278
невые (на глинах,
а2
16-38
35
240
30
78
сланцах)
В
37—76
20
180
Не опр.
100
485
Средне-
Вх
0—17
18
Не обн.
200
смытые
вс
17-27
12
41
Не
обн.
С
27-35
11
14
11696
Г орно-кащтановые
Несмытые
А
0-21
17
56
72
280
(на лёссовидных
Вх
21-42
45
30
23
460
суглинках и гли¬
в2
42-56
18
45
55
480
нах)
С
56—76
45
30
15
660
11741
г
Средне-
Вх
0-15
10
Не обн.
10
Не обн.
смытые
В2
15-32
18
30
18
120
С
32-61
15
Не опр.
22
280
Таблица 2 (окончание)
Номер разреза
Район
Почвы
Степень
смытости
Горизонт и глуби¬
на, см
Никель
Вана¬
дий
Хром
Строн¬
ций
12 263
Луговые (на осадоч¬
Несмытые
0—28
25
85
110
450
ных породах)
28—47
35
75
190
350
68—90
40
40
160
750
90-113
30
50
180
750
223
Серозем давно оро¬
Несмытые
0-20
10
Не опр.
50
350
шаемый (на оса¬
20-40
30
»
110
410
дочных породах)
40-100
24
»
Не опр.
720
Валовое содержание никеля в профиле несмытых горно-лесных ко¬
ричневых почв колеблется в пределах 14—55 мг/кг. Потери никеля в
верхнем горизонте в среднесмытых разностях указанных почв составля¬
ют 10—20 мг/кг. Послелесные коричневые (садовые) почвы содержат
его в пределах 40—140 мг/кг почвы. Максимальное количество никеля
обнаруживается в верхнем горизонте. Количество никеля в профиле гор¬
ных черноземов близко к его содержанию в горно-луговых почвах и ко¬
леблется в пределах 14—46 мг/кг. В эродированных разностях горных
черноземов никель содержится в минимальном количестве (10—
28 мг/кг). Распределение никеля в профиле горно-каштановых почв не¬
равномерное (17—45мг/кг почвы). Максимальное его количество обнару¬
живается в зоне распространения корней.
Для каштановых и светло-каштановых почв характерна аккумуля¬
ция никеля в верхних горизонтах. Содержание никеля в профиле этих
почв составляет 17—45 мг/кг. Наблюдается некоторое накопление ни¬
келя в подпахотном горизонте (35 мг/кг), что происходит под влиянием
оросительных вод, переносящих коллоидные частицы.
Содержание ванадия в верхнем горизонте несмытых горно-луговых
дерновых почв составляет 380 мг/кг, горно-лугово-степных—210 мг/кг,
горно-лесных коричневых —260 мг/кг, в горных черноземах —44 мг/кг
и в луговых —85 мг/кг почвы. Среднесмытые разности указанных почв
соответственно содержат 300, 80, 129 и 41 мг/кг почвы. При рассмотре¬
нии последних данных можно убедиться в том, что в почвах, подвер¬
женных эрозионным процессам, наряду с потерей гумуса и элементов
питания значительным изменениям подвергается и содержание ва¬
надия.
При рассмотрении распределения ванадия по профилю выявляется
связь между содержанием физической глины и его накоплением. В про¬
филе горно-лесных коричневых и горно-серо-коричневых почв обнаружи¬
вается накопление ванадия в иллювиальном горизонте. В орошаемых
сероземах максимальное количество ванадия обнаруживается в подпа¬
хотном горизонте, что, по-видимому, объясняется выщелачиванием и пе¬
ремещением этого элемента из верхнего горизонта в нижние под влия¬
нием оросительных вод.
В профиле орошаемых и луговых почв обнаруживается наличие вто¬
рого максимума в гор. В, где и происходит накопление минеральных со¬
лей при испарении минерализованных грунтовых вод. В профиле кашта¬
новых почв содержание ванадия изменяется мало, обнаруживается тен¬
денция некоторого его накопления в нижележащих горизонтах.
За последние годы проводились многочисленные исследования в Со¬
ветском Союзе и за его пределами по выяснению физиолого-биохимиче¬
ской роли хрома. Установлено, что катализирующее действие хрома в
сложных биохимических процессах синтеза и расщепления органических
веществ обусловлено особенностями строения его атомов и ионов.
52
В исследованных почвообразующих породах Нахичеванской АССР
содержание хрома значительно колеблется. Установлено, что хром в ос¬
новном концентрируется в ультраосновных породах: дунитах (600—
800 мг/кг), перидотитах (450—700 мг/кг), пироксенитах (400—
600 мг/кг), диабазах (300—350 мг/кг).
По содержанию хрома породы располагаются нами в следующий
ряд: ультраосновные<;глинистые<песчаники•<известняки, что соот¬
ветствует ряду уменьшения в них содержания глинистых частиц и ор¬
ганического вещества, являющихся основными факторами накопления
этого элемента в осадочных породах. Содержание и распределение хро¬
ма в почвенной толще и генетических горизонтах зависит от многих фак¬
торов почвообразования, среди которых почвообразующие породы игра¬
ют основную роль.
Выявлено, что в горно-луговых дерновых почвах процесс биологи¬
ческой миграции хрома слабо выражен. Это главным образом объясня¬
ется тем, что в горно-луговых почвах почвообразующие породы оказы¬
вают значительное влияние на профильное накопление хрома. Количе¬
ство хрома в верхних горизонтах несмытых горно-луговых дерновых
почв колеблется в пределах 30—42 мг/кг, причем наблюдается посте¬
пенное увеличение хрома по профилю. Максимальное накопление хрома
наблюдается на глубине 15—30 см, т. е. в зоне наибольшего распростра¬
нения корневой системы луговой растительности.
Валовое содержание хрома в профиле коричневых горно-лесных почв
колеблется в пределах 22—40 мг/кг почвы. Наблюдается незначитель¬
ная аккумуляция хрома в верхнем гумусовом горизонте. Относительно
малое содержание хрома’ в верхних горизонтах коричневых горно-лес¬
ных почв объясняется тем, что в условиях слабокислой реакции, преоб¬
ладающей в коричневых горно-лесных почвах, подвижность хрома уве¬
личивается.- Одновременно существующий промывной режим способст¬
вует обеднению верхней части почвенного профиля хромом по сравне¬
нию с почвообразующей породой.
Сравнительно высокое содержание хрома наблюдается в горных
черноземах. Валовое содержание хрома в них колеблется в пределах
60—145 мг/кг. Максимальное накопление этого элемента наблюдается в
верхних горизонтах профиля. В нижних горизонтах наблюдается умень¬
шение количества хрома, хотя в профиле его высокое содержание сохра¬
няется. В процессе биологической аккумуляции происходит накопление
хрома в верхних горизонтах. Этому способствует наличие пышной тра¬
вяной растительности. Значительные потери хрома происходят под влия¬
нием эрозионных процессов. По сравнению с несмытыми аналогами в
верхнем горизонте среднесмытой разности горных черноземов потери
хрома составляют 73 мг/кг, что в пересчете составляет 146 кг/га.
Незначительное перераспределение хрома в процессе почвообразова¬
ния характерно для горных серо-коричневых почв. Количество валового
хрома в профиле составляет 30—45 мг/кг. Максимальное количество
хрома отмечается в верхнем горизонте. Сравнительно малое количество
хрома в горных серо-коричневых почвах объясняется тем, что почвооб¬
разующие породы в этой зоне в основном представлены известняками,
содержащими хром в пределах 20 мг/кг. В зоне серо-коричневых почв
отмечается значительное развитие эрозии. Распределение хрома в про¬
филе горно-каштановых почв относительно однообразно.
Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют о том, что содержа¬
ние валового хрома в горно-каштановых почвах колеблется в относитель¬
но узких пределах (30—50 мг/кг). Наибольшее содержание хрома отме¬
чено в верхнем горизонте (50 мг/кг, разр. 1169). Вниз по профилю про¬
исходит постепенное его уменьшение. Аккумуляция хрома сухостепной
.растительностью способствует накоплению его в гумусовом горизонте.
Высоким содержанием валового хрома характеризуются луговые
53
(40—85 мг/кг), сероземно-луговые (100—120 мг/кг) и сероземно-луго¬
вые давно орошаемые почвы (50—100 мг/кг). Во всех случаях количест¬
во хрома в нижних горизонтах больше, чем в верхних (за исключением
разр. 12 263, в верхних горизонтах которого содержание хрома больше,,
чем в нижних). Это, по нашему мнению, объясняется скудостью расти¬
тельного покрова на сероземных почвах.
В исследованных почвах Нахичеванской АССР содержание стронция:
довольно значительное, что связано с наличием его в почвообразующих
породах. Выявлено, что количество валового стронция в ультраосновных
породах (дуниты, перидотиты и др.) колеблется в пределах 150—
320 мг/кг, в основных породах (базальты, габбро и др.) —в пределах
400—500 мг/кг, в средних породах (диориты и андезиты) — 400—
1000 мг/кг и в осадочных (глины и сланцы) —400—700 мг/кг. Содержа¬
ние стронция в почвах колеблется в широких пределах — от 150 до
3500 мг/кг почвы.
В горно-луговых дерновых почвах количество стронция составляет
200—450 мг/кг почвы. В горно-луговых степных почвах количество»
стронция колеблется в пределах 150—600 мг/кг, в коричневых горно¬
лесных почвах от 100 до 850 мг/кг почвы. Для этих почв характерна
биогенная аккумуляция стронция, что происходит главным образом за
счет древесной растительности. Относительно высоким содержанием,
стронция характеризуются горные черноземы (500—3500 мг/кг почвы).
Максимальное количество стронция накапливается в карбонатных
горизонтах в непосредственной близости от почвообразующих пород~
Содержание стронция в горных серо-коричневых почвах колеблется в.
пределах 78—200 мг/кг, в горных каштановых — в пределах 280—
660 мг/кг, в горных светло-каштановых — от 550 до 860 мг/кг почвы.
В профиле среднесмытых разностей вышеуказанных почв количество»
стронция уменьшается до 20—30%.
Выводы
1. Содержание никеля в почвах Нахичеванской АССР колеблется в
довольно широких пределах (4—57 мг/кг), что связано с различиями со¬
става горных пород, на которых они сформировались. Важным факто¬
ром распределения никеля в почвах служат органические компоненты
почв. Накопление никеля в гумусовых горизонтах почв свидетельствует
о его биогенной аккумуляции. Эрозия приводит к потере никеля из верх¬
них горизонтов.
2. Сравнительно высокое содержание ванадия в почвах высокогорий
сопряжено с наличием здесь его рудных месторождений. Почвы высоко¬
горий, сформировавшиеся на ультраосновных, основных породах и на
гранитах, содержат больше ванадия, чем почвы на осадочных породах.
Почвообразование в горной и предгорной зонах сопровождается пе¬
рераспределением ванадия по вертикальному профилю с более или ме¬
нее выраженным биологическим накоплением его в гумусово-аккумуля¬
тивном горизонте. В гидроморфных ландшафтах (луговые почвы и др.)
с минерализованными грунтовыми водами накопления ванадия в профи¬
ле коррелирует с содержанием легкорастворимых солей.
3. Выявлено значительное влияние почвообразующих пород на содер¬
жание и распределение хрома в профиле почв горной зоны. Развитие
эрозионных процессов приводит к уменьшению общей мощности профи¬
ля, возрастанию скелетности и тем самым к усилению роли породы и ее
элювия в составе почв.
4. Содержание стронция в исследованных почвах зависит от многих
факторов, среди которых важное значение имеют почвообразующие по¬
роды, содержание кальция и калия в почвах. Выявлено, что стронций.
54
-распределяется по профилю более или менее равномерно, с некоторым
яе всегда прослеживающимся уменьшением в гор. кг и увеличением в
иллювиальных горизонтах.
Научно-исследовательский Дата поступления
«сектор эрозии МСХ АзССР 9.XI.1976 г.
В. К. SHAKURI
NICKEL, VANADIUM, CHROME AND STRONTIUM IN SOILS
OF NAKHICHEVAN ASSR
The content of nickel, vanadium, chrome and strontium in soil-forming
Tocks and soils of the vertical zonality system in Nakhichevan ASSR has
Ъееп studied.
It has been found that the content in soils of the above mentioned
-elements mainly depends on the petrographycal composition of mountain
rocks, physical clay and organic matter.
The erosion processes bring about a considerable decrease in quantity
of these elements.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
ФИЗИКА ПОЧВ
УДК 631.432
Н. А. ХВОРОБ
ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАМЕНИСТЫХ ПОЧВ
ЮЖНЫХ ОТРОГОВ ГИССАРСКОГО ХРЕБТА
Показано, что каменистые почвы южных отрогов Гиссарского хребта
характеризуются большим удельным и объемным весом, удовлетворитель¬
ной скважностью, высокой водопроницаемостью и достаточными запасами
почвенной влаги для удовлетворительного роста и развития древесно-ку¬
старниковых пород. Установлено, что эти почвы вполне пригодны для со¬
здания почвозащитных лесных насаждений, но подготовку почв и подбор
ассортимента древесно-кустарниковых пород надо проводить дифференци¬
рованно.
В настоящее время вопросу вовлечения различных категорий не¬
удобных земель в оборот землепользования уделяется огромное вни¬
мание. В том числе немаловажное значение приобретает и освоение ка¬
менистых почв, которые в СССР занимают 729 млн. га [5].
В Таджикистане каменистые почвы занимают около 8,4 млн. га, что
составляет 58% территории республики [2].
Водно-физические свойства почв оказывают решающее влияние на
характер и направление всех процессов, протекающих в почве, и в
значительной степени влияют на рост и развитие растений.
С физическими особенностями почв тесно связаны обеспечение ра¬
стений водой, воздухом и питательными веществами, а также характер
агротехники, приемы обработки почвы и применение почвообрабаты¬
вающих орудий.
В настоящем сообщении рассматриваются результаты изучения вод¬
но-физических свойств каменистых почв. Работы проводили на южных
отрогах Гиссарского хребта, в бассейне р. Варзоб, которая является
зоной отдыха трудящихся Душанбе и подлежит облесению. В этом
районе велика потенциальная опасность развития эрозионных процес¬
сов, особенно на каменистых склонах. Поэтому в целях борьбы с воз¬
можными неблагоприятными явлениями эродированные и каменистые
склоны также подлежат интенсивному облесению.
Работы по изучению водно-физических свойств каменистых почв
проводили в период 1971—1974 гг. на трех экспериментальных участ¬
ках с различной степенью каменистости. На среднекаменистом участ¬
ке содержание каменистых фракций в почвогрунте составляет 25—50%.
В пределах галечнико-валунного участка содержание каменистых фрак¬
ций в почвогрунте составляет 75% и более. На третьем участке выхо¬
ды скальных пород (в дальнейшем мы будем называть их «выходы
56
скал») на дневную поверхность занимают площадь 25—50%. Это силь¬
нокаменистый участок, так как содержание каменистых фракций в поч-
вогрунте составляет 50—75%.
Каменистые фракции на опытных участках представлены гранитом,
который состоит из полевого шпата (60—65%), кварца (30—35%) и
цветных минералов (5—10%). Структура гранита среднезернистая.
Вышеуказанное разделение каменистых почв дано по Алиеву '[1],
а содержание каменистых фракций в почвогрунте, т. е. степень каме¬
нистости,— по методике Зайдельмана [3].
Климат в районе проведения работ характеризуется следующими
данными: осадки выпадают неравномерно и приурочены к зимне-весен¬
нему периоду. Среднегодовое их количество по данным метеопоста «Но-
вобад» за период 1972—1974 гг. составило 751,7 мм. Среднегодовая
температура воздуха составляет +14,3°, абсолютный максимум дости¬
гает в июле-августе +42,0°, а абсолютный минимум —15,7°. Среднего¬
довая температура поверхности почвы составляет +19,4°, абсолютный
максимум +69,5°, а абсолютный минимум —15°. Относительная влаж¬
ность воздуха весной колеблется в пределах 50—68%, а летом умень¬
шается до 23%.
Все опытные участки расположены в зоне горных коричневых почв
на высоте 1000—1100 м над ур. м., но имеют различную экспозицию и
занимают склоны различной крутизны. Среднекаменистый участок рас¬
положен на склоне северо-западной экспозиции крутизной до 15°. Уча¬
сток с выходом скальных образований на дневную поверхность нахо¬
дится на склоне восточной экспедиции, крутизна которого доходит до
20°. Галечниково-валунный участок расположен на южной экспозиции,
где крутизна склона достигает 25—30%.
Подобрать участки с абсолютно идентичными условиями, но с раз¬
личной степенью каменистости почв практически невозможно. Либо
они находятся на различной высоте над уровнем моря, либо расположе¬
ны на склонах различной экспозиции. Обычно на склонах южных экс¬
позиций почвы сильносмытые и сильнокаменистые, а на северных —
более мелкоземистые. Однако на горных склонах Таджикистана встре¬
чаются почвы самой различной степени каменистости (от сильнока¬
менистых до слабокаменистых), которые подлежат освоению, а следо¬
вательно, и тщательному изучению. Поэтому мы не задавались целью
проводить сравнительное изучение участков, а изучали водно-физиче¬
ские свойства почв различной степени каменистости с целью определе¬
ния возможности их освоения и рационального использования.
На опытных участках механический состав мелкозема определен ме¬
тодом пипетки, удельный вес — пикнометрическим методом, объемный
вес, порозность (скважность) и влажность почвогрунтов — методом
Зайдельмана [3], водопроницаемость — при помощи стандартного ин-
фильтрометра (ПВН-00).
Степень каменистости, удельный вес твердой фазы почвогрунтов,
объемный вес и порозность определяли на глубину до 30 см. Влажность
почвогрунтов определяли на глубину до 1 м.
Было выявлено, что по механическому составу мелкозема почвенная
толща участка однородна. Однако почвам каждого участка свойствен
определенный механический состав.
На участке с выходом скальных пород на дневную поверхность со¬
держание физической глины (частицы размером <0,01 мм) по гене¬
тическим горизонтам колеблется в пределах 28,0—31,0% (табл. 1), что
позволяет отнести эти почвы к легким суглинкам с преобладанием
фракций крупной пыли и мелкого песка. На среднекаменистом участке
доля физической глины составляет 34,0—34,8%, а почва представляет
собой средний суглинок, с преобладанием фракций <0,25 мм. На га¬
лечнико-валунном участке физическая глина составляет 21,0—22,0%,
57
Таблица f
Механический состав мелкоземистой части каменистых почз, % от веса сухой почвы
Участок
Гори¬
зонт,
см
Содержание фракций, %; размер
частиц, мм
Физи¬
ческая
глина
Физи¬
ческий
песок
Категории почв
по механическому
составу *
<0,25
ю
о
о*
1
о
о
о
1
1Л
о
о
0,01-0,005
0,005—
0.001
о
о
о*
V
Среднекамени¬
0—5
24,0
21,0
21,0
7,0
11,0
16,0
34,0
66,0
Средний сугли¬
стый
5-20
24,0
17,0
22,0
8,0
11,0
18,0
37,0
63,0
нок
20-100
23,0
16,0
23,0
8,0
11,0
19,0
38,0
62,0
«Выходы скал»
0-5
19,0
27,0
26,0
5,0
12,0
11,0
28,0
72,0
Легкий сугли-
5-35
19,0
25,0
26,0
6,0
9,0
15,0
30,0
70,0
нок
35—90
21,0
23,0
25,0
7,0
10,0
14,0
31,0
69,0
Г алечниково-ва-
0—30
47,0
20,0
11,0
5,0
6,0
11,0
22,0
78,0
Супесь
лунный
30—70
51,0
18,0
10,0
4,0
7,0
10,0
21,0
79,0
* Категории почв по механическому составу выделены по работе [4].
Таблица 2
Физические свойства каменистых почв
Участок
Степень
камени¬
стости, %
Удельный
вес, г/см9
Объемный вес, г/см?
Общая пороз*
ность мелко¬
зема, %
общий
мелкозема
камней
Среднекаменистый
49
2,67
1,65
1,19
2,75
55
«Выходы скал»
52
2,73
1,72
1,08
2,50
60
Г алечниково* валунный
75
2,67
2,31
1,86
2,59
29
что характеризует почвы как супесчаные с подавляющим преобладани¬
ем фракции <0,25 мм (47—51%).
Таким образом, на всех трех участках значительно преобладают
фракции физического песка (частицы размером <0,01 мм), что свиде¬
тельствует об их хорошей водопроницаемости и плохой водоудержива¬
ющей способности. Как видно из табл. 2, удельный вес на всех участ¬
ках примерно одинаков (2,61—2,73).
Существенное различие наблюдается по объемному весу и общей по-
розности. С увеличением содержания каменистых фракций в почво-
грунте увеличивается объемный вес и уменьшается общая порозность.
мелкозема. На галечнико-валунном участке, где содержание камени¬
стых фракций в почвогрунте составляет 75%, объемный вес мелкозема
30-сантиметрового слоя равен 1,86 г/см3, а на участках с содержанием,
каменистых фракций в почвогрунте 49 и 52% объемный вес колеблется
в пределах 1,08—1,19 г/см3.
То же самое можно отметить в отношении общей порозности мел¬
козема этих почв. Если на среднекаменистом участке и на участке с-
выходом скальных пород на дневную поверхность, где степень каме¬
нистости примерно одинаковая, общая порозность высокая и состав¬
ляет 55—60%, то на галечниково-валунном участке, где степень каме¬
нистости значительно выше, общая порозность низкая и составляет
29%.
Запасы влаги на участках определяли в местах посадки лесных куль¬
тур (насыпь террас и взрывные площадки).
При подготовке почв учитывали их механический состав и стелены
каменистости. На среднекаменистом тракторопроходимом склоне под¬
готовка почвы заключалась в устройстве террас с шириной полотна
3,5 м. Террасы строили с применением бульдозера Д-259.
На участке с выходом скальных пород на дневную поверхность, ко¬
торый является тракторонепроходимым, подготовку почвы проводил»
58
Запасы почвенной влаги, мм
Таблица 3
Гори¬
1972 г.
> 1973 г.
1974 г.
зонт,
см
V
VI
VII
VIII
IX
V
VI
VII
VIII
IX
V
VI
VII | VIII
IX
Среднекаменистый участок
0-
-30
27,8
21,7
13,4
7,6
9,2
37,6
22,1
12,0
9,9
10,2
Не опр.
21,9
12,5
12,0
0-
-50
49,0
38,1
30,7
16,0
22,2
63,6
33,8
23,1
19,5
19,3
»
37,5
23,3
22,8
0-
-100
107.2
,85,5
,64,6
39,7
50,3
123,2
69,7
50,5
46,5
46,0
»
80,8
53,5
49,3
«В ы х о,
ДЫ (
: к а л»
•о-
-30
39,3
25,81
120,9
7,6
6,7
29,3
17,0
8,1
5,9
7,1
18,3
10,6
8,3
0-
-50
63,9
47,3
36,4
15,2
12,5
51,4
30,6
15,8
11,3
13,5
»
31,1
19,5
15,9
vO-
-100
116,8
86,2
56,8
34,2
30,9
94,0
67,1
35,4
27,9
29,5
»
75,5
43,3
33,9
Г алечников
о-в
а л у
нный уч
а с т о к
ю-
-30
26,7
26,0
9,4
10,8
4,8
36,9
17,3
8,4
6,1
6,8
»
16,0
13,3
9,8
0-
-50
46,6
43,5
18,5
22,4
12,8
58,2
28,1
18,7
16,1
14,4
»
27,5
22,8
18,3
0-
-100
97,4
93,4
44,3
53,6
33,7
112,8
53,0
43,3
49,9
38,2
»
58,6
43,5
39,8
Таблица 4
Водопроницаемость каменистых почв, мм/мин
Среднекамени стый участок
Галечниково-валунный
«Выходы скал»
целина
насыпь
террасы
целина
взрывная
площадка
целина
взрывная площадка
1
2
1
2
1
2
1 2
1
2
1
2
10
12,0
10
6,0
10
15,5
10
7,5
10
4,5
10
4,0
10
6,5
10
4,0
10
12,5
10
5,0
10
4,5
10
3,2
10
5,2
10
3,2
10
10,2
10
4,2
10
3,2
10
3,5
10
6,0
10
3,2
10
8,5
10
4,2
30
3,2
30
2,7
10
5,0
10
3,2
10
7,7
10
3,0
30
3,2
30
2,7
10
5,2
10
3,0
10
6,0
10
3,5
30
3,2
30
2,7
10
4,5
10
3,0
10
6,0
30
3,2
30
3,2
30
2,7
10
5,0
60
2,5
20
5,0
30
3,0
30
3,2
30
2,7
10
5,7
10
2,0
30
4,2
30
2,7
Не определялись
10
4,5
10
2,0
30
4,0
30
2,7
»
10
4.2
10
2,0
30
3,7
Не определялись
10
4,5
10
2,0
30
3,2
»
20
4,5
10
2,0
20
2,5
»
—
—
60
2,5
»
Лримечание. 1 — время, мин, 2 — расход воды
взрывным способом. Технология ее заключалась в следующем: ломом
делали шпуры на глубину 80—100 см через 2—3 м в шахматном по¬
рядке. В каждый шпур закладывали взрывчатое вещество (по 125 г).
В результате взрыва образовывались площадки размером от 1,2X1 м
до 1,5х 1 м с глубиной рыхления 100 см и более.
На галечниково-валунном участке подготовку почвы также прово¬
дили взрывным способом, но шпуры делали на глубину 50—60 см (под¬
готовке более глубоких шпуров препятствовало большое содержание
каменистых фракций в почве). В каждый шпур закладывали по 80 г
взрывчатого вещества. В результате взрыва образовывались площадки
размером 1X1 М и 1,2Х 1 м с глубиной рыхления 60—80 см.
Образцы почв для определения влажности брали ежемесячно с мая
по сентябрь через каждые 10 см на глубину до 1 м. Таким образом
наблюдения за динамикой расхода почвенной влаги проводили с нача¬
ла вегетационного периода. Начиная с мая происходил интенсивный
ее расход, который продолжался до сентября из всей метровой толщи¬
ны (табл.^3).
59
Таблица 5
Приживаемость и сохранность лесных культур по годам, % (посадка 1972 г.)
Порода
1972
1973
1974
1975
Среднекаменистый участок
Вяз перистоветвистый
93,1
93,1
93,1
93,1
Акация белая
81,4
81,4
81,4
81,4
Багряник Гриффита
76,0
76,0
76,0
72,0
Дрок испанский
83,6
83,6
83,6
80,0
«Выходы скал»
Вяз перистоветвистый
88,1
88,1
88,1
88,1
Акация белая
100,0
100,0
96,9
81,2
Багряник Гриффита
69,0
69,0
69,0
69,0
Галечниково-валунный участок
Акация белая
I 83,0
I 75,5
1 64,2 I
I 64,2
Сумах дубильный
1 42,1
| 42,1
| 17,5 |
1 17,5
Влага по горизонтам распределяется неравномерно, причиной чего
является содержание каменистых фракций в почвогрунте. Не наблю¬
дается также четкой закономерности в распределении запасов почвен¬
ной влаги по участкам. Можно лишь отметить, что на среднекамени¬
стом участке содержание воды значительно больше, чем на двух ос¬
тальных участках. Причиной этого является, способ подготовки почвы
(террасирование), экспозиция склона и меньшее содержание камени¬
стых фракций в почвогрунте.
Одним из важнейших лесомелиоративных показателей почв, осо¬
бенно в условиях возможности возникновения поверхностного стока,
является ее фильтрационная способность.
Изучение фильтрационных свойств каменистых почв проводили на
всех трех участках. Из табл. 4 видно, что наилучшими фильтрационны¬
ми свойствами в первый час фильтрации как на целине, так и в местах
обработки почвы обладает галечниково-валунный участок с содержа¬
нием каменистых фракций в почвогрунте, равном 75%.
На всех трех участках лучшими фильтрационными свойствами об¬
ладают ненарушенные почвы. Это объясняется тем, что при подготов¬
ке почвы нарушаются (прерываются) почвенные капилляры, резко из¬
меняется структура, а следовательно, ухудшаются и фильтрационные
свойства почв.
Существенная разница в скорости фильтрации наблюдается только
в первый час, затем она уравновешивается и через 2—3 часа стано¬
вится постоянной.
В прямой зависимости от содержания каменистых фракций и водно¬
физических свойств изучаемых почв находятся приживаемость, сохран¬
ность и рост лесных культур.
На среднекаменистом участке приживаемость в зависимости от по¬
роды колеблется в пределах оъ 76,0 до 93,1%, на участке с выходом
скальных пород на дневную поверхность («выходы скал») — в преде¬
лах 69,0—88,1% и на галечниково-валунном участке — в пределах
42,1—83,0% (табл. 5).
К подбору ассортимента пород для каждого участка подходили с
учетом лесорастительных условий почв и неприхотливости древесно¬
кустарниковых пород к почвенным условиям.
Сохранность лесных культур к концу 1975 г. на среднекаменнстом
участке у вяза перистоветвистого и акации белой осталась в пределах
60
Таблица 6
Показатели роста древесно-кустарниковых пород (посадка 1972 г.)
Участок
Порода
7.VIII.1974 г.
Средняя величина текущего
прироста, см
высота, см
(М ±т)
диа метр,
см (М ±т)
1972 г.
(М±т)
1973 г.
(М ±т)
1974 г.
(М±т)
Среднекаме¬
Вяз перистоветвистый
159,9±8,9
3,1+0,3
21,7+3,0
44,0±4,2
49,0±3,6
нистый
Акация белая
168,0+10,5
3,3±0,2
29,2+2,9
45,0±3,8
46,1±5,2
Багряник Гриффита
63,0±7,4
—
7,0±1,1
34,2±5,4
46,5±4,1
«Выходы
Вяз перистоветвистый
104,0+5,1
1,6±0,1
20,5±3,0
33,7+3,0
30,1+2,7
скал»
Акация белая
94,2+6,3
1,6±0,1
27,5±4,0
47,3+3,4
21,8±2,5
Багряник Гриффита
40,3±3,3
—
9,9+1,1
27,8±2,4
23,0±2,3
Г алечниково-
ва лунный
Акация белая
90,6±4,7
1,5±0,1
32,0±4,3
30,8±4,5
22,9±1,9
приживаемости, т. е. равной 93,1 и 81,4% (табл. 5). У дрока испанского
и багряника Гриффита сохранность к концу 1975 г. несколько ниже'
приживаемости, но является довольно высокой для каменистых почв и
составляет соответственно 80,8 и 72,0%.
На участке с выходом скальных пород на дневную поверхность луч¬
шую сохранность имеет вяз перистоветвистый — 88,1%. Несколько
хуже себя чувствует акация белая, у которой приживаемость в 1972 г.
составила 100%, а к концу 1975 г. сохранность ее составила уже 81,2%.
Сохранность багряника Гриффита на участке осталась в пределах при¬
живаемости (69,0%).
Значительно хуже состояние лесных культур на галечниково-валун-
ном участке. Так, у акации белой приживаемость в год посадки была
83,0%, на второй год 75,5%, а к концу 1975 г. ее сохранность составила
64,2%. Сумах дубильный имел довольно низкую приживаемость, кото¬
рая составила 42,1 %, а сохранность к концу 1975 г. составляла всего
17,5%.
Показатели роста лесных культур, высаженных на каменистых поч¬
вах горных склонов, приведены в табл. 6. Нужно отметить, что на
среднекаменистом участке высаженные древесно-кустарниковые поро¬
ды обладают хорошим ростом. Так, если у вяза перистоветвистого те¬
кущий годичный прирост в год посадки составлял 21,7 см, то на вто¬
рой и третий год — соответственно 44,0 и 49,0 см.
Средняя высота вяза перистоветвистого на 7.VIII. 1974 г. составля¬
ла 159,9 см, а средний диаметр 3,1 см (посадку всех пород проводили
1—2-летними сеянцами). Примерно такие же показатели роста и у ака¬
ции белой.
Дрок испанский уже в год посадки имел годичный прирост побегов
45,3 см, а на второй год его прирост составил 84,5 см.
Багряник Гриффита в первый год имел незначительный прирост,
всего' 7,0 см, а на второй год заметно прибавил в росте и годичный
прирост его в 1973 г. составил 34,2 см, а в 1974 г.— 46,5 см.
На участке с выходом скальных пород на дневную поверхность рост
лесных культур несколько хуже. Так, средняя высота вяза перисто¬
ветвистого на третий год роста составляла 104,0 см, у акации белой —
94,2 см, у багряника Гриффита — 40,3 см.
На галечниково-валунном участке, где содержание каменистых
фракций в почвогрунте очень большое, древесные породы имеют низ¬
кую сохранность, плохой рост и находятся в угнетенном состоянии.
У акации белой годичный прирост в год посадки составлял 32,0 см, на
второй год — 30,8 см, а на третий — 22,9 см.
О
61
Выводы
1. Исследованные почвы характеризуются большим удельным и
объемным весом, удовлетворительной скважностью и высокой водопро¬
ницаемостью.
2. Несмотря на неудовлетворительные физические свойства иссле¬
дованных почв, опыт показал целесообразность их освоения под защит¬
ные насаждения.
3. При освоении каменистых почв на горных склонах под защитное
лесоразведение подготовку почвы и подбор ассортимента древесно-кус¬
тарниковых пород нужно проводить дифференцированно, в зависимо¬
сти от содержания каменистых фракций в почвогрунте.
Литература
1. Алиев Я. С. Повышение производительности каменистых почв Таджикистана. Научн.
отчет ТаджНИИ почвоведения. Душанбе, 1967.
2. Алиев Я. С., Бобораджанов Н. Б. Каменистые почвы, их свойства и пути их мелиора¬
ции в хлопковых орошаемых хозяйствах. Тр. ТаджНИИ почвоведения, т. 14 Душан¬
бе, 1971.
3. Зайдельман Ф. Р. Методика исследований некоторых физических и водно-физиче¬
ских свойств каменистых почв. Почвоведение, 1957, № 1.
4 Методы агрохимических, агрофизических и микробиологических исследований в по¬
ливных хлопковых районах. Ташкент, 1963.
5. Розов Н Н Общий учет и количественная характеристика земельных ресурсов СССР.
Проблемы почвоведения Изд. АН СССР, 1962.
Таджикская лесная опытная станция Дата поступления
СредазНИИЛХ 8 IX. 1977 г.
N. A. KHVOROV
WATER AND PHYSICAL PROPERTIES OF STONY SOILS
OF THE GISSAR RIDGE SOUTHERN SPRUTS
It has been shown that these soils are characterized by large specific
and volume weights, satisfactory porosity, high water permeability and
sufficient reserves of soil moisture for a satisfactory growth and develop¬
ment of arboreal and shrubby species.
It has been found that stony soils of the southern spurs of the Gissar
Ridge are quite suitable for the establishment of soil protecting forest
plantations.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
УДК 631.412
В. Г. ВИТЯЗЕВ, А. РАБИЙ
УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ЛУГОВЫХ ПОЧВ
ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Показано, что величина удельной (поверхности изученных почв су¬
щественно различна как для генетических горизонтов одной почвы, так
и для отдельных почвенных типов. Максимальное значение величины удель¬
ной поверхности отмечено в дерновом горизонте целинной черноземно-лу¬
говой почвы — 190 м2!г. При вовлечении почвы в сельскохозяйственный обо¬
рот (пропашные культуры) эта величина уменьшается, что обусловлено
главным образом, пониженным содержанием органического вещества в па¬
хотной почве Плотность поверхностного заряда в исследуемых почвах
уменьшается вниз по профилю. Анализируется достоверность различий ве¬
личин удельной поверхности соседних горизонтов почв.
В последнее время при изучении физических свойств почвы особое
внимание уделяется характеристике ее удельной поверхности. Исследо¬
вания в этой области представляют значительный теоретический и прак¬
тический интерес. Поведение воды, особенно в почвах тяжелого меха¬
нического состава, обусловлено в значительной мере величиной по¬
верхности раздела твердая фаза — жидкая фаза (2, 13]. Показатели
удельной поверхности могут быть с успехом использованы для быстрой
ориентировочной оценки качественного состава гумусовых веществ,
содержания глинистых минералов (типа монтмориллонита) [3, 12 и др.]
для расчета давления почвенной влаги [9], не прибегая к длительным
и трудоемким экспериментальным методам определения последней.
Работами Китсе (5], Китсе и Роома [6] установлены тесные связи
между величиной удельной поверхности и механическим составом, ем¬
костью' поглощения, физическими и водно-физическими показателями
ряда почв Эстонии. Ряд исследователей [3, 13] получили характери¬
стики общей, внешней и внутренней поверхностей некоторых типов
почв (по отдельным генетическим горизонтам). Изменение последних
по профилю почв носит вполне закономерный характер и находится в
соответствии с проявлением зональных особенностей почвообразова¬
ния. Китсе и Хансо [7] предложили использовать величину удельной
поверхности для оценки однородности почвенного профиля, что позво¬
ляет судить, на каких породах сформированы почвы. П. М. Сапожни¬
ков, используя величину удельной поверхности, показал, что кутаны
различных генетических горизонтов одной и той же почвы различают¬
ся между собой.
Такое широкое использование величины активной поверхности почв
при характеристике их генезиса и свойств обусловлено тем, что она
является интегральным показателем механического состава, содержа¬
ния и качественного состава гумуса, величины емкости поглощения,
состава поглощенных катионов, минералогического и химического со¬
става почв. С другой стороны, усиленному изучению величины удельной
поверхности в последние годы способствовала успешная разработка от¬
носительно доступных методов ее определения. Обзор литературы сви¬
детельствует о том, что основное внимание исследователей направлена
на выявление количественных зависимостей между величиной удельной
63
поверхности и различными свойствами почв. В меньшей степени изуча¬
ются характеристика удельной поверхности по генетическим горизон¬
там отдельных типов и видов почв и причины, обусловливающие эти
изменения, т. е. особенности влияния почвообразования на величину
удельной поверхности почв и использование последней как самостоя¬
тельного, весьма важного показателя.
Нами проведены исследования общей, внешней и внутренней актив¬
ной удельной поверхности луговых почв различного генезиса, сформи¬
рованных на одной и той же почвообразующей породе. Помимо этого
изучали степень достоверности изменения удельной поверхности по
профилю этих почв, а также влияние сельскохозяйственного использо¬
вания почв на изменение величины ее удельной поверхности.
Объектами исследования были почвы стационара факультета поч¬
воведения Московского университета, который расположен в Токарев-
ском районе Тамбовской обл. Стационар находится на одном из низ¬
ких водоразделов Окско-Донской низменности, представляющем собой
равнинную слабодренированную местность. Характерной особенностью
мезорельефа территории являются многочисленные неглубокие пони¬
жения — западины, в которых хорошо выражен микрорельеф. Почво¬
образующими породами служат тяжелые лёссовидные карбонатные
крупнопылеватоиловатые легкие глины, достаточно однородные, дости¬
гающие мощности 8 м. Почвенно-грунтовые воды залегают близко от
поверхности (на глубине 1—3 м). Почвенный покров местности весьма
сложен и представлен сочетаниями и комплексами различных луговых
почв: черноземно-луговых, солонцов и солодей [11]. Причем отмечается
довольно строгая приуроченность определенных типов почв по элемен¬
там рельефа. Солоди развиваются по периферии западин под осино¬
выми колками. Под разнотравно-типчаково-костровой растительностью
на повышенных межколочных пространствах — черноземно-луговые
почвы. В обширных неглубоких понижениях под полынно-типчаковой
растительностью расположены солонцы. Черноземно-луговые почвы
занимают среди луговых наибольшую площадь.
Исследовали почвы одной катены: черноземно-луговую, солонец и
солодь. Черноземно-луговая почва содержит много гумуса, по всему
профилю характеризуется высокой емкостью поглощения, в составе
поглощенных катионов преобладает кальций, реакция почвенного рас¬
твора в верхней части профиля нейтральная и щелочная в нижней.
Почва глинистая по механическому составу, особенно много илистой
фракции в верхней части профиля за счет органических коллоидов.
Солонцы луговые корковые, глинистые по механическому составу.
Имеют осолоделый гор. А2. Солонцовый горизонт хорошо выражен
(столбчатые отдельности). Гор. В2 темноокрашен, карбонатный гори¬
зонт содержит новообразования типа журавчиков и белоглазки. Гуму¬
совый профиль солонцовых почв растянут. Емкость поглощения высо¬
кая, достигает 36 мг-экв/100 г почвы в верхнем горизонте. Реакция вод¬
ной вытяжки нейтральная в гор. А и щелочная глубже.
Луговые солоди глинистые по механическому составу, четко диффе¬
ренцированы на генетические горизонты. В верхнем горизонте содер¬
жится много гумуса (до 11%), в гор. А2 и ниже отмечается резкое его
уменьшение. Емкость поглощения 25—29 мг-экв/100 г почвы в гумусо¬
во-аккумулятивном и иллювиальном горизонтах и очень незначитель¬
ная в осолоделом горизонте. Реакция водной вытяжки слабокислая в
верхних горизонтах и слабощелочная в нижней части профиля. В со¬
ставе поглощенных катионов преобладают кальций и магний. Меха¬
нический состав четко дифференцирован по профилю почвы.
Общую и внешнюю удельную поверхности рассчитывали по формуле
о Wm ■ N ■ 0)„
64
Таблица 1
Удельная поверхность и плотность поверхностного заряда луговых почв
Тамбовского стационара
Горизонт и
глубина» см
Удельная поверхность» м2/г
Гумус, %
Емкость
поглощения *,
лг«э/с»/100 г
почвы
Содержание
фракций, %**;
размер частиц,
ММ'
Плотность
поверхност¬
ного заря¬
да»
10-3 мг-
•экв/м2
общая
внешняя
внут¬
ренняя
<0,001
<0,01
Черноземно-луговая i
почва
Апах
0—25
169,2
115,7
53,5
8,30
Нет
33,6
Не опр.
Ад
0—7
190,0
90,4
99,6
13,7
69,4
33,5
63,5
3,65
Ai
15—25
183,8
86,8
97,0
9,60
54,8
39,8
65,3
2,98
а;
45—55
153,0
97,6
55,4
5,80
41,9
42,0
65,9
2,74
вх
75—85
151,4
75,9
75,5
1,37
25,3
30,3
51,2
1,67
в2
90-100
142,8
94,0
48,8
1,00
25,0
30,9
50,7
1,75
В„
130—140
115,0
65,1
49,9
Не определялись
с
210—220
129,8
57,8
72,0
»
Солонец
Ад
о-зз
77,4
61,5
15,9
12,5*
36,6
23,4
51,2
4,73
А2
3-8
49,1
32,5
16,6
5,71*
20,4
16,9
52,6
4,15
Bi
7—17
121,8
90,4
31,4
6,30*
35,3
30,9
65,3
2,90
В*
25-35
158,5
115,7
42,8
3,10*
32,6
43,4
65,0
2,06
50-60
127,5
Не
опр.
2,29*
25,1
36,5
58,0
1,97
вк
75—85
115,0
66,9
| 48,1
Нет
21,0
32,9
53,7
1,83
с
190—220
129,4
Не
опр.
38,9
59,8
Нет
Ат
fc
Вг
В*
Солодь
2-
-8
193,1
157,3
45,8
Не определялись
8-
-17
91,4
61,5
29,9
11,29*
29,4
23,4
57,9
20-
-30
31,9
28,9
3,0
1,34*
4,7
15,0
48,6
45-
-55
169,1
96,8
72;3
1,29*
25,9
50,9
71,2
72-
-82
167,8
90,4
77,4
0,90*
22,6
39,2
63,3
130-
-140
177,7
104,8
72,9
Не определялись
3,22
1,47
1,53
1,35
* Данные Якушевсков, Самойловой, Бугаевского [11].
** Данные Травниковой, Самойловой [10], кроме гор. Апах.
где N — число Авогадро; М — молекулярный вес адсорбата; <о0 — пло¬
щадь, занимаемая одной молекулой адсорбата; Wm — количество
адсорбата, который покрывает поверхность почвы мономолекулярным
слоем.
В качестве адсорбата мы использовали пары воды. При гексаго¬
нальной упаковке молекул воды на поверхности адсорбента ю0 соот¬
ветствует 10,8 А2. Эту величину принимали для расчетов удельной по¬
верхности почв.
Влажность мономолекулярного слоя находили по уравнению БЭТ,
а монослой внешней поверхности — по видоизмененному уравнению
БЭТ. Исходные для расчета экспериментальные данные получены пу¬
тем снятия изотерм десорбции паров воды, которые для каждого об¬
разца почв были получены в 3—4-кратной повторности. Внутреннюю
поверхность находили по разности между общей и внешней. Подробно
методика расчета величин общей и внешней удельной поверхностей
описана в работе Воронина и Витязева [3].
Результаты определения удельной поверхности (табл. 1) свидетель¬
ствуют, что величина этого показателя почвообразующей породы ис¬
следуемых почв достигает 130 м2/г с преобладанием внутренней по¬
верхности над внешней. Удельная поверхность черноземно-луговой поч¬
вы больше, чем почвообразующей породы, за исключением карбонат-
3 Почвоведение, N4 4
65
ного горизонта. Это обусловлено двумя обстоятельствами: высоким
содержанием гумуса, особенно в верхних горизонтах (достигающего
13,7% в дерновом горизонте) и повышенным содержанием илистой
фракции. Как показано исследованиями Крыстанова и Петкова [8],
гумус характеризуется довольно значительной величиной удельной по¬
верхности, достигающей, например, в бурых лесных почвах 361 м2/г
(определенная по адсорбции паров воды). Накопление гумуса в про¬
цессе почвообразования служит одной из причин того, что величина
удельной поверхности черноземно-луговой почвы возрастает почти на
60 м2/г по сравнению с почвообразующей породой.
Сравнение величины удельной поверхности черноземно-луговой поч¬
вы и чернозема обыкновенного (Каменная степь) [3] показало, что са¬
мые глубокие из исследованных горизонтов этих почв характеризуют¬
ся одинаковой величиной удельной поверхности, значение которой в
верхних горизонтах черноземно-луговой почвы на 10—18 м2/г больше.
При одном и том же механическом составе почв эти различия, по всей
вероятности, обусловлены повышенным содержанием гумуса.
В отличие от черноземно-луговой почвы профиль солонца четко
дифференцируется на генетические горизонты. Это касается величины
общей поверхности и связано главным образом с резко выраженным
элювиально-иллювиальным характером распределения по профилю
наиболее тонких механических элементов. Наибольшей общей поверх¬
ностью обладает не солонцовый столбчатый горизонт, а подсолонцо¬
вый— 158,5 м2/г, в котором сосредоточено наибольшее количество или¬
стой фракции (43,4%). Элювиальный осолоделый горизонт отличается
наименьшей поверхностью — 49,1 м2/г.
По сравнению с черноземно-луговой почвой солонец отличается пре¬
обладанием внешней поверхности над внутренней во всех горизонтах
(особенно в верхних). Последнее объясняется, видимо, уменьшением
содержания монтмориллонита вверх по профилю солонца [10]. Карбо¬
натный горизонт солонца характеризуется величиной общей поверхно¬
сти того же порядка, что и черноземно-луговой почвы—115 м2/г, не¬
сколько меньшей величиной по сравнению с выше- и нижележащими
горизонтами и почти одним и тем же значением соотношения величин
внешней и внутренней поверхности с преобладанием первой над вто¬
рой на 15—18 м2/г.
Таким образом, формирование карбонатного горизонта с новообра¬
зованиями типа журавчиков и белоглазки приводит к уменьшению об¬
щей поверхности по сравнению с неизмененной почвообразующей по¬
родой.
Солодь, как и солонец, характеризуется профилем, четко дифферен¬
цированным на генетические горизонты как по морфологическим при¬
знакам и механическому составу, так и по величине удельной поверх¬
ности. Но в отличие от солонца иллювиальные горизонты солоди обла¬
дают несколько большей удельной поверхностью. Оторфованный го¬
ризонт имеет поверхность порядка 193,1 м2/г, причем внешняя поверх¬
ность в 3 раза превышает внутреннюю. Так же как и в солонце, во всех
горизонтах солоди внешняя поверхность преобладает над внутренней,
особенно в верхних горизонтах, что объясняется обедненностью их
минералами с подвижной кристаллической решеткой [10].
В результате длительного сельскохозяйственного использования
черноземно-луговой почвы в последней уменьшилось содержание гуму¬
са на 5,4%, что обусловлено уменьшением количества растительных
остатков, поступающих в почву, ухудшением его качественного соста¬
ва, а также увеличением скорости минерализации органического веще¬
ства при распашке. При одном и том же содержании ила в этих гори¬
зонтах выявлено уменьшение общей поверхности на 20,8 м2/г, что мож¬
но объяснить уменьшением количества и, видимо, также изменением
66
качественного состава органического вещества почвы. Отмечается и не¬
которое изменение соотношения внешней и внутренней поверхности.
Располагая такими характеристиками почв, как общая удельная
поверхность и емкость поглощения (что должно соответствовать сумме
поглощенных катионов), которые определяются независимыми друг от
друга методами, можно рассчитать довольно интересный показатель —
плотность поверхностного заряда. Физический смысл его заключаетск в
том, какое количество обменных катионов (в миллиграмм-эквивалент-
ных или других единицах) приходится на 1 м2 поверхности. Таким об¬
разом, этот показатель является как бы характеристикой отрицатель¬
ного заряда единицы поверхности почвы и определяет качество поверх¬
ности.
Рассматривая этот показатель для исследуемых почв, можно отме¬
тить два факта. Во-первых, плотность поверхностного заряда во всех
исследуемых почвах закономерно уменьшается вниз по профилю. С од¬
ной стороны, это можно связать с большим содержанием органическо¬
го вещества в верхних горизонтах, обладающего высокой поглотитель¬
ной способностью. С другой стороны, вниз по профилю, как было ука¬
зано выше, увеличивается доля минералов группы монтмориллонита
среди глинистых минералов почв. Плотность поверхностного заряда,
рассчитанная нами для глин гумбрина и каолина, состоящих в основ¬
ном из монтмориллонита и каолинита, соответственно равна 2,90-10~3
и 9,41-10“’ мг-экв/м2, то есть можно полагать, что одна из причин
уменьшения плотности заряда вниз по профилю связана с увеличени¬
ем содержания минералов группы монтмориллонита. Во-вторых, для
солонца отмечается более высокая величина плотности поверхностного
заряда, чем для солоди. Можно предположить, что это обусловлено
меньшей изменчивостью глинистого материала солоди, меньшей дис-
пергированностью монтмориллонитоподобных образований по сравне¬
нию с солонцом, что показано для этих почв исследованиями Травни¬
ковой и Самойловой [10].
Полученные данные свидетельствуют, что в почвах исследуемой ка-
тены удельная поверхность довольно существенно изменилась по срав¬
нению с почвообразующей породой. Нами предпринята попытка уста¬
новить, насколько значимы различия между средними величинами об¬
щей поверхности соседних генетических горизонтов почв, а также меж¬
ду пахотной и целинной черноземно-луговой почвами. Образцы из пахот¬
ного горизонта отбирали с глубины 0—10 и 15—25 см, чтобы выявить
возможные различия их удельной поверхности. Анализы показали, что
различия в величине удельной поверхности этих двух слоев слишком
малы и недостоверны (табл. 2). Вместе с тем установлено, что при
сельскохозяйственном использовании черноземно-луговой почвы удель¬
ная поверхность ее уменьшилась на 14,6 м2/г (при сравнении с гор. А,
целины). При сопоставлении пахотного горизонта с дерновым эта раз¬
ница еще более существенна. Причем разность удельной поверхности
значима с вероятностью >0,999.
Для черноземно-луговой почвы разница в величине удельной поверх¬
ности между соседними генетическими горизонтами (кроме А/ и В,)
достоверна с вероятностью >0,998 и составляет для горизонтов А! и
А/ 30,8 м2/г, В, и Вк 27,8 м2/г. Разница же между удельной поверхно¬
стью горизонтов А/ и В! слишком мала по абсолютной величине
(1,6 м2/г) и она значима лишь с вероятностью 0,90. Эта вероятность
очень мала и нельзя, видимо, утверждать о достоверном различии или
сходстве величин общей поверхности этих горизонтов из-за малой вы¬
борки данных. При такой небольшой разнице нет оснований объеди¬
нять эти горизонты, принимая во внимание лишь сходство величин
удельных поверхностей. Горизонты А/ и В, при полевом описании весь¬
ма четко отличаются друг от друга по цветовым и др. морфологическим
3*
67
iаблица 2
Статистические параметры, характеризующие [общую уосльную поверхность горизонтов
иссдедуемых^почв
Горизоит и глубина,
см
Общая
удельная
поверх¬
ность,
м*/г
Разность средних
величин общей
удельной поверх¬
ности между
горизонтами
а
т
md
и
Вероятность,
при которой
разность сред¬
них значима
Апах О-Ю
15-25
0—25
Ai целина 15—25
169.1
169,3
169.2
183,8
0,2
14,6
1,55
0,86
1,05
0,67
0,90
0,22
0,40
0,38
0,93
0,55
0,22
26,55
>0,999
Черноземно-луговая
Ад 0-7
Аг 15-25
А' 45—55
В2 75—85
В* 90—100
Вк 130-140
С 210—220
190,0
183.8
153.0
151,4
142.8
115.0
129.8
6,2
30.8
1,6
8,6
27.8
14.8
1 э 17
0,67
0,82
0,58
0,13
1,81
0,45
0,68
0,38
0,47
0,34
0,08
1,05
0,26
0,38
0,60
0,58
0,35
0,33
1,08
16.32
51.33
2,76
24,57
84,24
13,70
>0,990
>0,999
>0,900
>0,999
>0,999
>0,998
Солонец
Ад 0-3
A, 3—8
В2 7-17
B, 25—35
50—60
В, 75-85
С 190—200
77,4
49,1
121,8
158.5
127.5
115,0
129,4
28.3
72.7
36.7
31,0
12,5
14.4
1,84
0,94
4,08
0,47
2,11
0,50
1,88
0,92
0,47
2,36
0,27
1,22
0,29
1,09
1,03
2,41
2,38
1.25
1.26
1,13
27,48
30,17
15,42
24,80
9,92
12,74
>0,999
>0,999
>0,999
>0,999
>0,990
>0,998
,
Со л о дь
А, 2-8
Ai 8—17
А2 20—30
Bi 45—55
В2 72-82
ВС 130—140
193.1
91,4
31,9
169.1
167,8
177,7
101,7
59,5
137,2
1,3
9,9
1,49
1,65
0,25
0,63
0,70
1,01
0,86
0,95
0,14
0,36
0,17
0,59
1,28
0,96
0,39
0,40
0,62
79,45
61,98
351,79
3,25
15,97
>0,999
>0,999
>0,999
>0,900
>0,999
признакам. То же самое следует сказать и об иллювиальных горизон¬
тах Bi и В2 солоди, в которых разница в величине удельной поверхно¬
сти составляет только 1,3 м*/г.
Для всех других генетических горизонтов солонца и солоди разни¬
ца средних величин удельной поверхности статистически достоверна с
вероятностью >0,998. Наиболее резко возрастает величина удельной
общей поверхности при переходе от элювиального горизонта солоди к
иллювиальному — с 31,9 до 169,1 м2/г.
Таким образом, в зависимости от характера почвообразования, про¬
исходящего в лесостепной зоне на лёссовидной карбонатной глине в
гидроморфных условиях довольно значительно изменяются как вели¬
чина общей активной удельной поверхности почв, так и соотношение
величины внешней и внутренней поверхностей. Наряду с этим наблю¬
даются изменения и в качестве удельной поверхности твердой фазы
почвы, о чем свидетельствует показатель величины плотности поверх¬
ностного заряда.
68
Литература
1. Витязев В. Г. Характеристика общей и внешней удельных поверхностей некоторых
почв сиаллитной и ферраллитной кор выветривания. Изв. ТСХА, 1973, выл. 6
2. Воронин А. Д. Поверхностные явления в почвах и направленное изменение свойств
почв. Научн. докл. Высшей школы, биол. науки, 1975, № 12.
3. Воронин А Д, Витязев В. Г. К оценке величины Енешней и внутренней удельных
поверхностей твердой фазы почвы по изотермам десорбции паров воды. Почвове¬
дение, 1971, № 10.
4. Воронин А. Д., Манучаров А. С., Максимова Н. А. Минералогический и химический
состав фракций механических элементов почв темно-каштаноЕой подзоны. Почво¬
ведение, 1972, N° 8.
5. Китсе Э. Взаимосвязи между дифференциальной порозностью, удельной поверх¬
ностью и механическим составом почв. В сб. научн. тр. Эстонской с.-х. академии,
1974, N° 92.
6. Китсеу[ Э., Роома И. Емкость поглощения и удельная поверхность рендзин Эстон¬
ской ССР. В сб. научн. тр. Эстонской с.-х. академии, 1974, № 92.
7. Китсе Э., Хансо С. О величине удельной поверхности пахотных почв Эстонской
ССР. В сб. научн. тр. Эстонской с -х академии, 1975, N° 100.
8. Крыстанов С, Петков И. Удельная поверхность и некоторые свойства гуминовых
кислот. Научн. докл. Высшей школы, биол. науки, 1969, N° 5.
9.Онищенко В. Г., Мичурин Б. Н. Обобщение зависимости давления влаги и влаго-
проводности от влажности в однородных механических фракциях. Почвоведение,
1976, N° 4.
10. Травникова Л. С., Самойлова Е. М. Минералогический состаЕ луговых почв Там¬
бовской области. В сб.: Почвы и продуктивность растительных сообществ, вып. 2.
Изд. МГУ, 1974.
11. Якушевская И. В., Самойлова Е. М, Бугаевский В. К Почвы Тамбовского стацио¬
нара. В сб: Почвы и продуктиЕность растительных сообществ, вып. 1. Изд. МГУ,
1972.
12. Dechnik L, Dobzzanski В., Stawinski /. The possibilities for the application of soil sur¬
face measurements in the evaluation of some soil properties. Xth Intern, congr. of soil,
v. 1, N° 8, 1974.
13. Voronin A. D The energy state soil moisture as related to soil fabric. Geoderma,
N° 12, 1974.
ТСХА Дата поступления
13 IV. 1977 г.
V. O. VITYAZEV, A. RABII
SPECIFIC SURFACE OF MEADOW SOILS IN TAMBOV REGION
The paper deals with specific surface areas of a complex of meadow
soils in Tambov region: a meadow-chernozemic soil, a solonetz and a
solod. These areas are essentially different both in individual genetic hori¬
zons and in individual soil types. The maximum specific area has been
noted in the sod horizon of a virgin meadow-chernozemic soil -- 190 mzlg.
On cropping to tilled crops the specific surface area of this soil has dimi¬
nished almost by 21 m2/g mainly due to a decrease of organic matter con¬
tent in the ploughed soil. Surface charge density has decreased down the
profile. The reliability of differences in specific surface areas of neighbou¬
ring genetic horizons has been analyzed.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
БИОЛОГИЯ ПОЧВ
УДК 631.46^-576.8
Т. Н. ЕФРЕМОВА, Т. В. АРИСТОВСКАЯ
О МАССОВОМ РАЗВИТИИ METALL0GEN1UM
В ПОЧВАХ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА
В некоторых почвах солонцового комплекса Западного Казахстана
(солончаковый солонец и темноцветная черноземовидная почва западин) с
помощью метода микробного пейзажа обнаружено массовое развитие Ме-
tallogenium в качестве весеннего эфемера Микроорганизм удалось выде¬
лить и культивировать на агаризованной почвенной вытяжке с металличе¬
скими скрепками, служившими источником железа
■ Представитель группы железомарганцевых организмов Metallogeni-
шп впервые обнаружен в илах пресных водоемов и описан в качестве
нового рода Перфильевым [9, 10]. Присутствие этого организма в поч¬
вах было установлено Аристовской и Паринкиной [2] при изучении
микрофлоры дерново-подзолистых почв Ленинградской обл. с помощью
метода капиллярных педоскопов. Заварзин [6] выделил и описал в ка¬
честве нового вида штамм Metallogenium, развивающийся в тесном
симбиозе с грибом. Данные по распространению представителей рода
Metallogenium в почвах разных типов приведены в работе Болотиной
и Мирчинк [5]. По наблюдениям этих авторов общее количество микро¬
организмов, отлагающих железо и марганец, достигает максимума в
почвах степной зоны, однако содержание Metallogenium здесь ничтожно.
В почвах же подзолистой зоны Metallogenium занимает ведущее поло¬
жение среди железомарганцевых организмов и может служить индика¬
тором подзолистого процесса [4]. В связи с этим представляет интерес
обнаруженное нами явление массового развития названного выше мик¬
роорганизма в качестве весеннего эфемера в некоторых почвах солон¬
цового комплекса.
При изучении качественного состава микрофлоры целинных почв по¬
лупустыни Северного Прикаспия (Западный Казахстан, Джаныбекский
стационар АН СССР) использовали метод микробного пейзажа. Для
получения микробных обрастаний применяли педоскопы Перфильева —
Габе [11]. Педоскопы устанавливали в надсолонцовый, солонцовый, 1-й
подсолонцовый засоленный горизонты солончакового солонца и в гуму¬
совый горизонт темноцветной почвы западин. Перед помещением педо¬
скопов в почву их стенки покрывали агаризованной почвенной вытяж¬
кой из гумусового горизонта темноцветной почвы (концентрация агар-
агара 0,1%).
В весенних обрастаниях педоскопов (начало апреля — май) был об¬
наружен микроорганизм, развивающийся на гифах грибов (рисунок, а)
и актиномицетов (рисунок, б), который по морфологическому строению
мог быть отнесен к Metallogenium. Дерновинки этого организма были
покрыты характерными отложениями. Цвет отложений был бурым и
светло-бурым, что заставило нас предположить, что данный организм
больше тяготеет к аккумуляции железа, нежели марганца. Для уста-
70
новления природы этих отложений мы использовали цитохимические
реакции. Капиллярные обрастания испытывали на присутствие железа
(реакция с желтой кровяной солью) и марганца (реакция с солянокис¬
лым бензидином). Реакция на железо с желтой кровяной солью была
положительной. Клетки и нити организма окрашивались в голубой цвет.
Реакция с солянокислым бензидином оказалась отрицательной. С целью
Формы роста Metallogenium Развитие Metallogenium в педоскопах по ходу
грибных (а) и актюномицетных (б) гиф. Рост Metallogenium на почвенной
вытяжке с металлическими скрепками: в, г— XI000 (световой микроскоп),
д—X10 000 (электронный микроскоп)
более точного установления принадлежности обнаруженного нами же¬
лезомарганцевого организма к роду Metallogenium была предпринята
попытка выделения его из почвы.
Для получения его культуры в первой серии опытов помимо почвен¬
ной вытяжки, содержащей MnS04 (концентрация 0,2%), мы использо¬
вали также агаризованную вытяжку с металлическими скрепками в ка¬
честве источника железа. Металлические скрепки ранее с той же целью
были использованы Хиршем [12] при изучении других железомарганце¬
вых организмов. Стерильные скрепки помещали в чашки Петри непо¬
средственно в момент посева. Среды засевали взятыми весной образца¬
ми из всех почвенных горизонтов, содержавших (по данным метода
микробного пейзажа) интересующий нас организм в массовых коли¬
чествах.
На среде с марганцем нам не удалось получить его культуру. На сре¬
де со скрепками через 2—3 недели после посева мы обнаружили вокруг
скрепок развитие грибов, гифы которых были покрыты светло-бурыми
обрастаниями микроорганизма, морфологически сходного с Metalloge¬
nium. Микрохимическая реакция на железо была положительной. Мик-
роскопирование отпрепарированных колоний в световом и электронном
микроскопах показало, что выделенный нами организм принадлежит к
упомянутому роду (рисунок, в — д).
Как известно, Волшем и Митчеллом [15, 16] из кислых рудничных вод
был выделен Metallogenium, способный к окислению только железа в
71
кислой среде. Реакция среды в исследованных нами почвах была ще¬
лочной, тем не менее можно было предположить, что мы имеем дело с
каким-то аналогичным видом Metallogenium (хотя и обитающим в ще¬
лочных условиях), способным к аккумуляции не марганца, а только
железа. Для выяснения этого из всех вышеуказанных почвенных образ¬
цов был сделан посев на ряд сред, предложенных разными авторами
для выделения и культивирования железомарганцевых организмов:
1) МпСО,— одна капля густой суспензии на пробирку среды, агар-
агар—0,1% [6]; 2) уксуснокислый Мп—0,01%, крахмал—2,0%-ный
раствор (7]; 3) MnS04—0,02%, дрожжевой экстракт—0,05%, агар-
агар —2,0% (14]; 4) почвенный агар, лимонно-аммиачное железо —
0,02%, MnSOt—0,01% (13]; 5) (NH4)2S04—0,1%, СаСО,—0,01%, MgSOt-
•7НаО—0,02%, КН-фталат—0,4%, К2НР04—0,001 %; FeS04-7H20—
0,2%, pH—4,1 (16]. При посевах на среды Заварзина с углекислой и
уксуснокислой солью марганца рост был чрезвычайно слабым и цито¬
химическая реакция на марганец отрицательной. На среде Тайлера и
Маршалла, содержавшей MnS04, роста не было. Между тем Metallo¬
genium легко выделялся и культивировался на средах, содержащих
неорганическое железо в закисной форме (почвенная вытяжка с метал¬
лическими скрепами, среда Волша и Митчелла, содержащая FeS04)
и не давал роста на среде Прингсхейма с лимонно-аммиачным железом.
Таким образом, у выделенного штамма ярко выражена способность
к окислению и накоплению железа. В то же время наличие слабого
роста на некоторых средах с марганцем не позволяет полностью исклю¬
чить его участие в превращениях этого элемента. В этом отношении он
сходен с окисляющим железо Metallogenium, описанным Волшем и Мит¬
челлом. По данным Балашовой (3], проводившей сравнительное изуче¬
ние ряда микоплазм, аккумулирующих железо и марганец, штамм Вол¬
ша и Митчелла так же, как и выделенный нами микроорганизм, слабо
развивается на средах с марганцем, не проявляя четких признаков спо¬
собности к окислению этого элемента, и интенсивно окисляет железо.
На основании полученных результатов можно заключить, что обна¬
руженный нами организм по своим физиологическим свойствам близок
к Metallogenium Волша и Митчелла и сильно отличается от описанных
в литературе культур этого рода, окисляющих марганец. По-видимому,
его роль в щелочных почвах солонцового комплекса связана преиму¬
щественно с окислением и аккумуляцией железа. Период активной жиз¬
недеятельности этого организма весьма ограничен. Ранней весной он
бурно развивается как эфемер и на короткое время становится домини¬
рующим компонентом микробного пейзажа в некоторых почвенных го¬
ризонтах.
Несмотря на то что метод микробного пейзажа является качествен¬
ным методом и педоскопы непригодны для количественного учета оби¬
тающих в почве микроорганизмов, мы все же считаем возможным при¬
менить здесь сравнительные количественные оценки изменений содер¬
жания Metallogenium по профилю изучавшихся почв. Так, в момент
весеннего максимума в профиле солончакового солонца его относитель¬
ное содержание резко возрастало с глубиной и в обрастаниях 1-го под¬
солонцового горизонта он занимал ведущее место. Как правило, каналы
поставленных в этот горизонт педоскопов содержали только грибные
или актиномицетные гифы с паразитирующим на них Metallogenium,
никаких других микроорганизмов обычно не обнаруживалось. Эти дан¬
ные согласуются с представлениями Болотиной и Мирчинк [5] об эколо¬
гических особенностях Metallogenium. Авторы отмечают, что содержа¬
ние Metallogenium в почве не так резко падает с глубиной, как содер¬
жание гумуса, что объясняется способностью Metallogenium доволь¬
ствоваться очень небольшими количествами органического вещества и
кислорода. С другой стороны, в обедненных питательными веществами
72
горизонтах Metallogenium, не испытывая конкуренции со стороны дру¬
гих микроорганизмов, оказывается в благоприятных условиях для раз¬
вития. Как мы уже говорили, Болотина и Мирчинк [5] пришли к выводу
о ничтожном содержании Metallogenium в почвах степной зоны. Полу¬
ченные нами данные находятся в некотором противоречии с таким за¬
ключением. Расхождение наших результатов с результатами упомяну¬
тых исследователей может быть связано как с несовершенством методов
количественного учета Metallogenium (развитие которого на .питатель¬
ных средах зависит от развития определенных микроорганизмов-спутни¬
ков), так и с разным временем взятия образцов для анализа. Как уже
отмечалось, в почвах солонцового комплекса Metallogenium развивается
в педоскопах только весной. Сезонность в развитии железомарганцевых
организмов с максимумом их содержания весной и иногда осенью
наблюдалась и в условиях подзолистой зоны [1, 2]. Поэтому следует
осторожно подходить к оценке индикационного значения в почве Metal¬
logenium. По-видимому, только постоянное присутствие Metallogenium,
способного к преимущественному накоплению марганца, можно считать
характерным для почв с признаками подзолообразовательного процесса.
В изучавшихся почвах аридной зоны представители этого рода развива¬
ются как эфемеры и накапливают преимущественно железо.
Литература.
1. Аристовская Т. В. Микробиология подзолистых почв. «Наука», 1966.
2. Аристовская Т. В., Паринкина О. М. Новые методические приемы изучения сооб¬
ществ почвенных микроорганизмов. Почвоведение, 1961, № 1.
3. Балашова В. В. Миколлазмы и железобактерии. «Наука», -1974.
4. Болотина И. Я. Экология почвенных марганецокисляющих микроорганизмов рода
Metallogenium. АЕтореф. дис. Изд. МГУ, 1975.
5. Болотина И. Н., Мирчинк Т. Г. Распространение марганецокисляющих микроорга¬
низмов в почвах. Почвоведение, 1975, № 6.
6. Заварзин Г' А. Симбиотическая культура нового окисляющего марганец микроор¬
ганизма. Микробиология, И961, т. XXX, вып. 3.
7. Заварзин Г. А. Литотрофные микроорганизмы. «Наука», 1972.
8. Паринкина О. М. Диагностическое значение микробного пейзажа в почвенной мик¬
робиологии. Автореф. дис. Л., 1968.
9. Перфильев Б. В. Абсолютная геохронология и биогенное рудообразование.
XVII Междунар. геол. конгр. Тез. докл. ОНТИ НКТП СССР, 1937.
10. Перфильев Б. В. Изучение заиления водоемов* и абсолютная геохронология. Изв.
ВГО, 1952, т. 84, № 4.
11. Перфильев Б. В., Габе Д. Р. Капиллярные методы изучения микроорганизмов. Изд.
АН СССР, 1961.
12. Hirsch Р. Biology of Budding Bacteria. IV. Epicellular Deposition of Iron by Aquatic
Budding Bacteria. Arch. Mikrobiol., 1968. v. 60.
13. Pringsheim E. G. The filamentous bacteria Sphaerotilus, Leptothrix, Cladothrix and
their relation to iron and manganese. Trans. Roy. Soc. London, 1949, ser. В 233.
14. Tyler P. AMarshall К. C. Microbial oxidation of manganese in hydro-electric pipe-
lins. Ant. v. Leeuwenhoek. J. Microbiol., and Serol., 1967, v. 33, № 2.
15. Walsh F., Mitchell R. A ph-dependent succnescion of iron bacteria. Environ. Sci. and
Technol., 1972, v. 6, № 9.
\b.Walsh F„ Mitchell R. Differentiation between Gallionella and Metallogenium. Arch.
Mikrobiol., 1973, v. 90, № d.
Центральный музей Дата поступления
почвоведения им. В. В. Докучаева 27.IX.1977 г.
T. N.. EFREMOVA? Т. V. ARISTOVSKAYA
ON MASS DEVELOPMENT OF METALLOGENIUM IN SOILS
OF SOLONETZIC COMPLEX
In Western Kazakhstan soils of the solonetzic complex a mass deve¬
lopment of Metallogenium has been observed as a spring ephemer. This
organism differs from other representatives of the genus, inhabiting the
USSR soils, by its ability to a preferential accumulation of iron and not
of manganese.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
МИНЕРАЛОГИЯ. ПОЧВ
УДК 631.4 :549.905.8
Л. С. ТРАВНИКОВА, Н. А. ТИТОВА
СОСТАВ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ
ПО ФРАКЦИЯМ <5 мк ПОЧВ СОЛОНЦОВОГО
КОМПЛЕКСА КАЛМЫЦКОЙ СТЕПИ
С применением рентгенодифрактометрического метода показано, что
во фракциях 1—5 мк абсолютно преобладают (до 90%) индивидуальные
минералы (слюды-гидрослюды, каолиниты, хлориты); фракции 1—0,2 мк
характеризуются значительным участием (до 60%) индивидуальных мине¬
ралов, коллоидные — абсолютным преобладанием минералов, имеющих сме-
шаинослойную природу. Количество слюда-монтмориллонитовых минералов,
а также содержание в их составе монтмориллонитового компонента уве¬
личиваются от тонкопылеватых к коллоидным фракциям. В этом же на¬
правлении уменьшается 'структурное совершенство как индивидуальных,
так и смешаннослойных минералов.
К настоящему времени в литературе накоплен обширный материал
по характеристике как минеральной, так и органической части почв су¬
хостепного ряда. Выявлены закономерности качественного и количест¬
венного распределения глинистых минералов и органического вещества
по профилю поЧв{1, 12, 5, 9]. Однако в этих работах важнейшие слагае¬
мые почвы — минеральная часть и органическое вещество — рассматри¬
ваются чаще всего независимо друг от друга. Между тем совершенно
очевидно, что формирование профиля почв в значительной степени опре¬
деляется взаимодействием этих двух основных компонентов. Поэтому
все отчетливее ощущается необходимость сопряженного исследования
свойств минеральной и органической части почв на одних и тех же объ¬
ектах.
Весьма перспективным в этом отношении представляется изучение
наиболее тонких (включая коллоидные) фракций, выделенных из почвы
сравнительно мягкими приемами в малоизмененном состоянии. Можно
полагать, что такой подход позволит успешнее вычленить результаты
собственно почвенных процессов как в характере распределения глини¬
стых минералов и органического вещества почв по профилю, так и в
отношении механизмов образования и распределения органо-глинистых
компонентов. Это не всегда удается при исследовании илистых фракций
в целом, особенно если они получены обычными приемами с применени¬
ем жестких химических реагентов.
В настоящей работе* излагаются результаты выявления значения
характера взаимодействия органического вещества с глинистыми мине¬
ралами в формировании профиля солонцов на лёссовидных суглинках
сухостепной зоны. Объектами исследования были целинные почвы со¬
лонцового комплекса центральной части водораздела Ергенинской воз¬
вышенности— солонец среднестолбчатый и светло-каштановая почва,
подробно охарактеризованные ранее (14]. Ниже рассматриваются мате¬
риалы по минералогическому составу и распределению глинистых ми¬
нералов по фракциям этих почв, размером <5 мк.
* Работа выполнена под руководством М. М. Кононовой и Б. П. Градусова.
74
Выделение фракций <5 мк выполнено с помощью обработки почв
ультразвуком с последующим разделением суспензий на центрифу¬
гах [19].
Общий органический углерод во фракциях определяли методом мок¬
рого сожжения по Тюрину, общий азот — по Кьельдалю в варианте
Шаймухаметова [18], состав органического вещества исследовали в ис¬
черпывающей вытяжке щелочного пирофосфата натрия (0,1 п NaOH +
+ 0,1 М Ыа4Р»07-ЮН20, pH 13,0), как описано в работе Титовой [15].
Препараты гуминовых кислот выделяли из фракций по методике, при¬
нятой в лаборатории биохимии почв Почвенного ин-та им. В. В. Доку¬
чаева [12Д. ИК-спектры гуминовых кислот снимали на инфракрасном
спектрометре UR-20 в стандартных условиях съемки (1—2 мг образца
запрессовывали с КВг, таблетки сушили в вакууме при 60° в течение
24 час.).
Минералогический состав изучали рентгенодифрактометрическим ме¬
тодом на аппарате УРС-50 ИМ по общепринятой методике [2, 3]. Ис¬
следовали препараты, лишенные рентгеноаморфных веществ и насыщен¬
ные магнием. На основе анализа рентгенодифрактометрических кривых
получены данные по качественному минеральному составу фракций.
Примерное количественное содержание основных минеральных со¬
ставляющих фракций оценено путем вычисления площадей пиков на
рентгенодифрактограммах образцов, насыщенных этиленгликолем. При
этом использовали коэффициенты, предложенные Бискайем [23]. Мето¬
дика вычисления отличалась от применявшейся ранее [17] тем, что вместо
всей площади 10 А пика в расчет принималась ее часть, принадлежа¬
щая собственно слюдистому компоненту. При этом исходили из следую¬
щего положения. Неупорядоченные смешаннослойные образования слю-
да-монтмориллонитового типа, сольватированные этиленгликолем, имеют
второе отражение со значением d=8—10 А, соответствующим (001) гид¬
рослюды и (002) монтмориллонита. Это отражение совпадает с рефлек¬
сом от (001) гидрослюды. В этом случае собственно слюдистому ком¬
поненту принадлежит лишь верхняя часть максимума с вершиной при
10 А. Мы вычленили эту часть так, как это показано на рис. 1 и 2 (за¬
штриховано) .
В результате проведенных расчетов получили уравненные проценты
площадей пиков смешаннослойных образований (18 А пик), гидрослю¬
дистого компонента (часть 10 А пика), суммарно хлоритов и каолини¬
тов (7 А пик). Поскольку дифрактометр, на котором проводили съемку,
позволяет полупить разрешающиеся рефлексы (002) каолинита и (004)
хлорита, количество каждого из компонентов мы оценивали, исходя из
высот соответствующих пиков. Если же один из компонентов не давал
выраженного максимума, считали, что его содержание не превышает 5%.
Кроме того, была предпринята попытка проанализировать некоторые
структурные особенности минералов, в частности степень их структур¬
ного совершенства. При этом под степенью совершенства (или дефект¬
ности) структуры минерала понимали свойства, которые выражаются
следующими рентгенометрическими параметрами: d]n максимумов, ин¬
тенсивностью рефлексов, рассчитанной по высоте соответствующих мак¬
симумов (/г), шириной максимумов на половине их высоты (/), величиной
асимметричности максимумов (а/b). Последнюю получали следующим
образом. Из вершины пика на нулевую линию была проведена прямая,
параллельная градусной отметке. Перпендикулярно ей на половине высо¬
ты проводили другую прямую, соединяющую две стороны максимума.
Таким образом, последняя оказалась разделенной на два отрезка (а и Ь)г
величины которых будут тем более различаться, чем больше асимметрия
пика (рис. 3).
Как видно из приведенного экспериментального материала (рис. I
и 2, табл. 1), минеральный состав коллоидных, предколлоидных и тон-
75
Рис 1. Рентгенодифрактограммы фракций 5—1, 1—0,2 н <0,2 лис, выделенных
из солонца среднестолбчатого
I — гор. Ai, II — гор. В/, III — гор. В/', IV — гор Ci; а — воздушно-сухие, б — насыщенные
этиленгликолем, г — прокаленные при 550®, о — обработанные горячей 10%-ной НС1
копылеватых фракций изученных почв существенно различен. Поэтому
охарактеризуем эти фракции отдельно.
Тонкопылеватые фракции (1—5 мк) составляют от 12 до
20% веса почвы (табл. 1). Особенностью распределения по профилю
является возрастание их количества от гор. В к поверхности. Среди гли¬
нистых минералов фракций преобладают гидрослюды и неизмененные
76
Рис. 2 Рентгенодифрактограммы фракций 5—1, 1—0,2 и <0,2 лея, выделенных
из светло-каштановой почвы
I — гор. А,', II — гор А,", III — гор. Вь IV — гор. Ci; а, б, г, д — см. обозначения к рис 1,
в — после прокаливания при 300°
слюды, составляющие 50—80% от суммы этих минералов. Судя по остро¬
те вершин пиков, доля неизмененных слдед довольно значительна. Со¬
отношение рефлексов (001) и (002) позволяет отнести минералы этого
типа к разновидности высокожелезистых.
Монтмориллонит-содержащие минералы представлены неупорядочен¬
ными смешаннослойными образованиями слюда-монтмориллонитового
77
типа (сложные I вида). Количество монтмориллонитовых пакетов не
превышает 50%, поскольку значения d/n этиленгликолевых комплексов
этих образований колеблются в пределах 15—15,5 А [4]. Содержание
слюда-монтмориллонитовых образований составляет 10—25% от суммы
глинистых минералов (табл. 1). Такое же количество приходится на
долю хлоритового и каолинитового компонентов. При этом содержание
последнего не превышает 5%.
Хлоритовый компонент обнаруживается на рентгенодифрактограм-
мах по целочисленной серии отражений, кратных 14,0—14,5 А. Значения
rfooi его не изменяются при насыщении образцов этиленгликолем, а при
прокаливании (при Т = 550°) они сдвигаются к 13,7—13,8 А. Соотноше¬
ние интенсивностей рефлексов хлорита свидетельствует о том, что в ис¬
следованных образцах содержатся магнезиально-железистые разно¬
видности.
Таким образом, содержание индивидуальных минералов (слюд-гид¬
рослюд, хлоритов, каолинитов) составляет более 75%. Характер реф¬
лексов этих минералов (симметричность и значительная острота) сви¬
детельствует о хорошей окристаллизованности их. Исключение состав¬
ляют минералы верхнего горизонта солонца, дифракционный спектр ко¬
торых отличается низкой интенсивностью максимумов, их уширенными
основаниями и меньшей остротой вершин.
Кроме глинистых минералов в состав тонкопылеватых фракций вхо¬
дит значительное количество кварца и полевые шпаты.
От гор. В к гор. А происходит заметное изменение соотношения
между глинистыми минералами: содержание слюда-монтмориллонито¬
вых образований уменьшается с 17—25 до 8—9%, а слюд-гидрослюд уве¬
личивается до 72—82%; содержание хлорита в светло-каштановой почве
остается неизменным, а в солонце уменьшается с 20 до 9% (табл. 1).
Предколлоидные фракции (1—0,2 мк). Содержание этих
фракций существенно изменяется по профилю светло-каштановой и со¬
лонцовой почв: от 19—20% в иллювиальных горизонтах до 14—17% в
гор. С и 7,8—7,9% в поверхностных (табл. 1). Предколлоидные фракции
обеих почв распределяются по элювиально-иллювиальному типу, однако
амплитуда изменений в солонце несколько выше, чем в светло-каштано¬
вой почве.
Минеральный состав предколлоидных фракций обеих почв однотипен
и представлен следующими разностями: монтмориллонитоподобным ми¬
нералом, гидрослюдами, хлоритами и каолинитами.
Монтмориллонитоподобный минерал составляет значительную часть
фракций (40—70%) и представлен неупорядоченными смешаннослойны¬
ми образованиями слюда-монтмориллонитового типа, в которых преоб¬
ладает монтмориллонитовый компонент. Они идентифицируются по от¬
ражению с d0oi«14 А для воздушно-сухих препаратов и 17—18 А для
образцов, насыщенных этиленгликолем. Количество монтмориллонито-
вого компонента составляет около 70%, поскольку величина d/n этилен¬
гликолевых комплексов этих образований колеблется около 17 А [4].
Ркс 2. Способ измерения величины асимметричности ди¬
фракционных максимумов
78
Гидрослюды составляют
10—20% фракций (в поверх¬
ностных горизонтах до
40%). Характер максимумов
этих минералов с d/n= 10;
4,97—4,99 и 3,33—3,34 А да¬
ет основание считать, что
эта группа в исследованных
образцах представлена в ос¬
новном индивидуальными
минералами с хорошей окри-
сталлизованностью. Возмож¬
но присутствие малоизме-
ненных слюд. Соотношение
интенсивностей рефлексов
(001), (002) и (003) дает
основание отнести гидрослю¬
ды к разновидности высоко¬
железистых.
Хлориты и каолинитовые
минералы составляют */з
фракций (табл. 1). Соотно¬
шение интенсивностей реф¬
лексов этих минералов сви¬
детельствует о том, что в ис¬
следованных образцах со¬
держатся магнезиально-же¬
лезистые разности хлоритов.
Последнее подтверждается
также их отношением к го¬
рячей 10%-ной НС1, в кото¬
рой они полностью раство¬
ряются Высокие значение
d00i на рентгенодифракто-
граммах прокаленных об¬
разцов (— 13,7 А), соглас¬
но Брауну [22], свидетель¬
ствуют о сравнительно
хорошей окристаллизован-
ности хлоритов. На это же
указывают и другие рентге¬
нометрические характерис¬
тики (табл. 2): значитель¬
ная высота максимумов ука¬
занного компонента (h=
= 14—39 мм) при неболь¬
шой ширине их (/=3,5—
5,0) и слабо выраженная
асимметричность (значения
а/Ь« 1).
На присутствие каолини-
тового компонента указыва¬
ет наличие максимума при
3,56 А на рентгенодифрак-
тограммах воздушно-сухих
образцов. Содержание его
колеблется в пределах 5—
15%, однако в поверхност¬
ей
Я
К
о
«О
н
%
I
а
о
4) *
св Ю
8 I
1 =
S3
з-
Р
. - QQ
V*
а? а
I
се
о.
О
5 5^
аа
©Л
Sfi
ас ч
и и
«big
11 X
а
и
н
Ч а
2§§
ас а
§§
§1
ь- 5
S- * н
*
S
ё
>*
ас
о
С
ООО © © ю
т-i СМ СМ СМ СМ СМ
о. о.
О О Ю § О О О о
оо t>> со t>- t>- ю
О)
ас ж
ю ю ю ю © ю ю ©
Vth тн cm тн тн СМ
А
© ю ю ю ю © оо
CM ti т-н ti t-i тн ti
А
82 § 2 2§
О © Ю О ю ю ю о
ю со ю ю м со сою
ю о ю ю ю ю юю
со
Ю Ю Ю Ц5 ю ю ю
ю ю о о о о оо
юоооооо Г*“ ОО ОО 00
О sf Ю
со см см
со со
Ю СМ 00
со со см
^ о
со см СО
со см см"
00 со ю
о см со
00 о о о о см ю см
'ГН СМ 00 00 Ю СМ О 00^
СО ОсГ Ю СО
СМ СМ T-н т-1 СО
Ti
о ^
о
СМ о
СМ т-|
00 со©
■ т т 1 т
с** о I I о I
т-1 © О О СМ©
г-* V *4» |Н — * *4 *4 «.
< СО СО и. < < 0QU
а
e*s
1р
%н
в
со к
¥ 2
н со
3“
79
Для гор. С на бескарбонатную навеску.
Таблица 2
Некоторые рентгенометрические параметры глинистых минералов
Почва
Горизонт и глуби¬
на, см
Коллоидные фракции
Предколлоидные фракции
слюда- монтморил л они -
ты
гидрослюды
каолициты (хлориты)
слюда-монтморилло¬
ниты
слюды-гидро¬
слюды
хлориты (каолиниты)
4(001)
воз душно-
сухого
образца, А
4(011)
этиленгли-
кольного
комплекса,
о
А
4 (002),
А
4 (003),
А
пик 7 А
пик
3,5 А
4(001)
воздушно-
сухого
образца, А
4(001)
этиленгли-
колевого
комплекса,
А
d (002),
А
d (003),
А
пик 7 А
пик
3.5 А
h
1
а/Ь
а/Ь
h
/
а/Ь
а/Ь
мм
мм
Солонец
А,, 0-11
>16
-22
4,93
3,31
11
11,5
0,15
5,5
14,2
17
4,97
3,34
23
4,5
0,50
2,2
в;, и-17
14 5
—20
4,89
3,30
11
6
0,5
3,4
14,3
—18
4,97
3,34
34
3,5
0,50
М
В", 17—22
14,5
19
4,92
3,30
10
7
0,5
6,3
14,3
—18
4,97
3,34
39
4,5
0,75
1,6
С, 90-100
14,2
-18
4,92
3,31
12
6
0,5
3,3
14,0
17
4,97
3,34
29
4,5
0,50
0,8
Светло-каш¬
А', 0-9
-16
—18
4,92
3,32
8
13
0,3
7,5
-—14,0
Не опр.
4,97
3,33
14
5,0
0,70
Не опр.
тановая
А”, 9-18
15,0
-18
4,93
3,30
8
8
0,3
11
14,0
-17
4,97
3,33
22
3,5
0,75
1,0
В1( 20-30
15,0
17,6
4,92
3,31
8
8
0,3
13
14,0
-17
4,97
3,33
22
4,5
0,80
1,2
ВС. 90-100
15,5
17,6
4,97
3,32
12
5,5
0,5
6
14,2
-18
4,97
3,33
28
4,5
0,80
1,2
колеблется в пределах 5—15%, однако в поверхностных горизонтах
достигает 25% и более. Анализ дифрактометрических кривых образцов,
обработанных 10%-ной НС1, на которых пики 7,16 и 3,56 А принадле¬
жат только каолинитовому компоненту, дает основание считать, что
последний представлен в основном индивидуальным минералом. Об
этом можно судить по незначительной ааимметрии и ширине каолинито-
вых рефлексов (/=4,5—5,0; а/Ь=.0,5—0,7).
Как следует из вышеизложенного, основной чертой фракций разме¬
ром 1—0,2 мк (обеих почв) является значительное участие индивиду¬
альных минералов (гидрослюд, хлоритов, каолинитов), которые состав¬
ляют более половины фракций. Другой характерной чертой фракций
является сравнительно хорошая окристаллизованность этих минералов.
Соотношение между глинистыми минералами предколлоидных фрак¬
ций обеих исследованных почв довольно значительно изменяется по го¬
ризонтам. В поверхностных горизонтах по сравнению с почвообразую¬
щей породой в составе фракций уменьшается доля слюда-монтморилло-
нитовых минералов и хлоритов за счет увеличения доли слюдистого и
каолинитового компонентов (табл. 1). Содержание первого увеличива¬
ется в 1,5—2,0 раза, второго — в 1,5—5,0 раз.
Указанная закономерность изменения минерального состава пред¬
коллоидных фракций выдерживается как для светло-каштановой, так и
для солонцовой почв, однако амплитуда изменений для последней зна¬
чительно шире. Однако в средней части профиля в составе фракций
обнаружено максимальное количество слюда-монтмориллонитовых об¬
разований и минимальное — гидрослюд (по сравнению с выше- и ниже¬
лежащими горизонтами). Это служит подтверждением гипотезы о диф¬
ференцированном переносе глинистых минералов при формировании
солонцового профиля [20]. Как следует из полученных материалов, вы¬
носу подвергаются прежде всего частицы смешаннослойных образова¬
ний, наиболее обогащенных монтмориллонитовым компонентом.
Коллоидные фракции (<0,2 мк). В отличие от предколлоид¬
ных фракций колебания в содержании коллоидов более значительны:
от 3 до 25% (табл. 1). И в светло-каштановой почве, и в солонце фрак¬
ции распределены по элювиально-иллювиальному типу. Однако если в
светло-каштановой почве максимум коллоидов находится на глубине
90—100 см (гор. С), то в солонце — на глубине 10—20 см (гор. В).
Кроме того, в солонце обнаружены более значительные изменения в со¬
держании коллоидных частиц по сравнению со светло-каштановой поч¬
вой: от 3% в гор. А до 28% в нижней части гор. В.
Интересно проследить изменения соотношения между коллоидными
и предколлоидными фракциями в профиле исследованных почв. Как
видно из приведенных данных (табл. 1), характер этих изменений
весьма различен для светло-каштановой и солонцовой почв. В горизон¬
тах А, и В светло-каштановой почвы отношение коллоидов к предкол-
лоидной фракции <1 и близко к ней, и лишь на глубине 90—100 см
соотношение меняется в пользу коллоидных частиц (—1,5). В солонце
это соотношение существенно меняется по генетическим горизонтам.
В гор. С оно несколько >1, в иллювиальных горизонтах равно 1,5—2,0,
а в поверхностном — значительно < 1 (~ 0,4).
Таким образом, в светло-каштановой почве количество коллоидных
частиц в составе ила остается ниже содержания предколлоидных вплоть
до гор. С, где формируется слой, относительно обогащенный коллоида¬
ми. Возможно, что это связано с неоднородностью почвообразующих
делювиальных суглинков, хотя никаких других признаков неоднородно¬
сти не было обнаружено. Постепенное нарастание количества коллоид¬
ных частиц в составе ила от нижней части гор. А к породе наводит на
мысль, что это может быть также результатом профильного перераспре¬
деления коллоидов в процессе почвообразования. Вероятность такого
81
предположения подтверждается также тем, что гор. С находится в пре¬
делах глубины ежегодного промачивания светло-каштановой почвы [11].
Кроме того, это иллювиально-карбонатный горизонт, глубина залегания
которого отражает среднюю глубину промачивания почвы в вековом
цикле. Не исключено также, что формирование максимума коллоидных
частиц в гор. С светло-каштановой почвы связано с синтетическими но¬
вообразованиями за счет аморфных продуктов вышележащих горизон¬
тов. Во всяком случае возможность синтетического новообразования
аморфных соединений Fe, Мп и А1 в процессе сухостепного почвообра¬
зования была предположена Градусовым, Девяткиным и Черняхов¬
ским [7].
В отличие от светло-каштановой почвы в солонце резкое сокращение
доли коллоидных частиц в составе ила поверхностного горизонта со¬
провождается значительным накоплением их в илистой фракции сред¬
ней части профиля (гор. В), так что максимум илистой фракции обра¬
зуется в основном за счет частиц коллоидного размера. Подобное
распределение глинистого материала (фракции <1 мк) по профилю со¬
лонца связано, по-видимому, в основном с суспензионным переносом
преимущественно его коллоидной фракции. Не исключено при этом час¬
тичное разрушение коллоидов в солонцовом горизонте, а также попол¬
нение запаса коллоидных частиц за счет диспергирования предколлоид-
ных. В этом горизонте возможны также синтетические новообразования
из продуктов распада минералов.
В составе коллоидных фракций абсолютно преобладает монтморил-
лонитовый компонент (содержание его доходит до 90%). Это реализу¬
ется за счет накопления кристаллитов смешаннослойных образований с
наибольшим количеством монтмориллонитовых пакетов.
По рентгенометрическим показателям имеются существенные разли¬
чия между слюда-монтмориллонитовыми образованиями коллоидных
фракций верхних и средних горизонтов, с одной стороны, и почвообра¬
зующей породой — с другой. Как следует из рис. 2, значения d этих ми¬
нералов в последнем случае не превышают 18 А, что сближает эти
образования с таковыми предколлоидных фракций. Максимумы слюда-
монтмориллонитовых образований верхних и средних горизонтов в воз¬
душно-сухом состоянии становятся более широкими и асимметричными,
а после сольватирования этиленгликолем сдвигаются к 20—22 А (рис. 1
и 2, табл. 2). Отмеченные различия в солонце выражены в большей
степени, чем в светло-каштановой почве, и свидетельствуют об ином
состоянии структуры слюда-монтмориллонитовых образований коллоид¬
ных фракций поверхностных и переходных горизонтов по сравнению с
породой.
Причинами подобных различий являются: 1) меньшая величина
кристаллитов смешаннослойных образований поверхностных горизонтов
по сравнению с таковыми почвообразующей породы, так как, согласно
Рейнольдсу [24], уменьшение этой величины приводит к значительному
увеличению значения d00i глинистых минералов; 2) несовершенство
структуры этих минералов. Материалы ряда авторов [13, 21] указывают
на существование в верхних горизонтах степных почв в высшей степени
неупорядоченных слюда-монтмориллонитовых образований. Об этом же
свидетельствуют полученные нами следующие данные. В результате
обработки коллоидных фракций горячей 10%-ной НС1 из них удаляется
не только хлорит, но и значительная часть смешаннослойного слюда-
монтмориллонитового образования (рис. 2, д). Неустойчивость послед¬
него к воздействию соляной кислоты указывает на его структурное не¬
совершенство и согласуется с полученными ранее данными для содового
солонца Тамбовской обл. [16]. Отметим, что смешаннослойные слюда-
монтмориллонитовые образования в предколлоидных и коллоидных
фракциях верхних и иллювиальных горизонтов исследованных почв
разрушаются соляной кислотой в большей степени, чем в гор. С.
82
На основании сказанного можно предположить, что в исследованных
почвах при переходе от почвообразующей породы к собственно почвен¬
ным горизонтам происходит одновременно уменьшение величины кри¬
сталлитов глинистых минералов и их структурное разупорядочи-
вание.
Содержание слюдистого компонента во фракциях <0,2 мк, как пра¬
вило, не превышает 5%. Однако в поверхностных слоях (Агор) коли¬
чество его достигает 20—30% в солонце и 15% в светло-каштановой
почве. На рентгенодифрактограммах этот компонент представлен (рис. 1
и 2) серией широких асимметричных рефлексов, имеющих низкую ин¬
тенсивность. Величины d/n указанных максимумов несколько сдвинуты
в сторону больших углов по сравнению с соответствующими максиму¬
мами предколлоидных фракций (табл. 2). Сказанное дает основание
рассматривать слюдистый компонент как смешаннослойное образование
с переменным содержанием слюдистых пакетов, количество которых ко¬
леблется от 80—90 до 100% [4.] От почвообразующей породы к поверх¬
ности почвы вместе с изменением количества слюдистого компонента
изменяется и его характер: по своим рентгеноструктурным признакам
он приближается к гидрослюде (рис. 1 и 2, табл. 2).
Отсутствие на рентгенодифрактограммах воздушно-сухих образцов
максимума при 4,71 А, а также рефлекса с din 14 А на дифрактограм-
мах образцов, насыщенных этиленгликолем, позволяет считать, что хло¬
ритовые минералы во фракциях <0,2 мк практически отсутствуют.
Каолинитоподобные минералы. Пики 7,15—7,16 А, при¬
надлежащие в основном каолинитовому компоненту, имеют незначи¬
тельную интенсивность (высоты колеблются в пределах 10 мм), широ¬
кие основания (/ на 7* высоты равна 5,5—13,0), тупые вершины и асим¬
метрию в сторону меньших углов для максимума 7 А (а/Ь = 0,15—0,5).
Максимумы при 3,56 А широкие и асимметричные в сторону больших
углов (табл. 3). Величины а/Ь пиков 3,56 А для коллоидных фракций
заметно ниже, а 7 А максимумов — значительно выше соответствующих
значений, найденных для фракций 1—0,2 мк. Большая ширина и асим¬
метричность максимумов 7 А минералов коллоидных фракций может
быть объяснена несколькими причинами, в частности присутствием в
них помимо каолинитового также метагаллуазитового компонента или
смешаннослойных образований из каолинитовых и монтмориллонито-
вых пакетов. Первое объяснение мало вероятно, поскольку прокалива¬
ние образцов при 300е не привело к уменьшению асимметричности мак¬
симумов (рис. 2, в). Второе объяснение представляется более вероят¬
ным, поскольку подобные изменения спектра, по данным ряда авторов
[10\8, 6], присущи смешаннослойным образованиям из каолинитовых и
монтмориллонитовых пакетов.
Как видно из полученных данных (рис. 1 и 2, табл. 1), содержание
этих минералов возрастает к поверхностным горизонтам, причем в со¬
лонце в большей степени, чем в светло-каштановой почве. В том же
направлении снижается интенсивность рефлексов каолинитоподобных
минералов, увеличивается их асимметричность и ширина (величины а/Ь
для 7 А пика возрастают от 0,5 до 0,15; / изменяется от 6 до 13). По-
видимому, эти изменения являются следствием как увеличения монтмо-
риллонитового компонента в составе смешаннослойных образований, так
и увеличения дефёктности, несовершенства структуры этих минералов
в направлении от почвообразующей породы к поверхностным гори¬
зонтам.
Следует подчеркнуть, что каолинитовые компоненты коллоидной и
предколлоидной фракций почвообразующей породы, так же как и слю-
да-монтмориллонитовые образования последних, близки по своим струк¬
турным признакам, что следует из сходства их рентгеноструктурных
показателей (табл. 2).
83
Таким образом, особенностью коллоидных фракций изученных почв
в отличие от предколлоидных и тонкопылеватых является преобладание
минералов, имеющих смешаннослойную природу.
В заключение необходимо подчеркнуть следующее.
1. Обнаружена одинаковая для обеих почв зависимость между раз¬
мером фракций (<5 мк), с одной стороны, и минеральным составом,
соотношением минеральных компонентов и структурными особенностя¬
ми минералов — с другой.
В тонкопылеватых фракциях абсолютно преобладают, (до 90%) ин¬
дивидуальные минералы (слюды, гидрослюды, каолиниты, хлориты).
Предколлоидные фракции характеризуются значительным участием (до
60%) индивидуальных минералов, коллоидные — абсолютным преоб¬
ладанием минералов, имеющих смешаннослойную природу (слюда-
монтмориллонитовые, каолинит-монтмориллонитовые).
Количество слюда-монтмориллонитовых образований увеличивается
от тонкопылеватых к коллоидным фракциям. В этом же направлении
возрастает содержание монтмориллонитового компонента в их
составе.
Структурное совершенство минералов уменьшается от тонкопылева¬
тых к коллоидным фракциям, что верно как для индивидуальных мине¬
ралов, так и для смешаннослойных.
2. По ряду признаков (соотношению между отдельными минерала¬
ми, степени их структурного совершенства), по распределению глини¬
стого материала профили исследованных почв могут быть разделены на
3 группы горизонтов, которые в дальнейшем для краткости будем обоз¬
начать как зоны.
1- я зона (горизонты, переходные к почвообразую¬
щей породе). Для предколлоидных фракций характерно минималь¬
ное содержание минералов со структурой жесткого типа в основном за
счет уменьшения в них количества гидрослюды. Сумма каолинитового
компонента и хлорита в этих фракциях примерно одинакова для всех
горизонтов, однако существенным признаком описываемой зоны явля¬
ется намного большее содержание хлорита по сравйению с каолинитом.
В коллоидных фракциях количество слюда-монтмориллонитовых об¬
разований либо равно количеству их в переходной зоне, либо несколько
ниже его.
Степень структурного совершенства минералов всех гранулометриче¬
ских фракций максимальна. По этому признаку минералы коллоидных
фракций максимально приближаются к минералам предколлоидных
фракций.
В светло-каштановой почве содержание фракций <1 мк, а также
доля в них коллоидных частиц выше, чем в иллювиальном горизонте, в
солонце количество фракций <1 мк и доля в них коллоидов меньше,
чем в гор. В.
2- я зона (иллювиальные горизонты). Предколлоидные
фракции описываемых горизонтов по минеральному составу и соотноше¬
нию минералов, а также по степени совершенства их структуры близки
фракциям аналогичного размера из почвообразующих пород, однако по
сравнению с последними в них несколько увеличено содержание слюда-
монтмориллонитовых образований I вида и уменьшено количество гид¬
рослюды.
Коллоидные фракции по содержанию слюда-монтмориллонитовых об¬
разований I вида сходны с соответствующими фракциями из переходных
к породе горизонтов. Однако минералы коллоидных фракций иллюви¬
альных горизонтов характеризуются значительной дефектностью струк¬
туры, что сближает их с минералами коллоидных фракций верхних го¬
ризонтов. В этом заключается одно из отличительных свойств иллюви¬
альных горизонтов.
84
Количество фракций <1 мк в этих горизонтах в светло-каштановой
почве меньше содержания их в почвообразующей породе, в солонце мак¬
симально по сравнению с выше- и нижележащими горизонтами. При
этом в солонце соотношение между частицами предколлоидного и кол¬
лоидного размеров наиболее широкое за счет повышения содержания
коллоидной фракции.
3-я зона (верхние горизонты, А„ А/). Тонкопылеватые,
предколлоидные и коллоидные фракции по соотношению между мине¬
ральными компонентами существенно отличаются от соответствующих
фракций нижележащих горизонтов. Во всех фракциях значительно
уменьшается содержание слюда-монтмориллонитовых образований
I вида и возрастает количество минералов жесткого типа в основном за
счет фазы гидрослюд и неизмененных слюд и частично за счет каолини¬
та. В предколлоидных фракциях содержание каолинитового компонента
значительно выше, чем хлоритового.
Минералы коллоидных фракций структурно весьма несовершенны,
что в наибольшей степени относится к слюда-монтмориллонитовым об¬
разованиям.
Минералы предколлоидных, а для солонца также и тонкопылеватых
фракций в отличие от минералов аналогичных фракций из нижележащих
горизонтов также характеризуются значительной дефектностью структу¬
ры, сближаясь в этом отношении с минералами коллоидных фракций.
Следствием этого является крайняя неустойчивость минеральных компо¬
нентов фракций к воздействию химических реагентов, в частности к го¬
рячей 10%-ной НС1.
Количество фракций <1 мк в этих горизонтах минимально в основ¬
ном за счет наиболее тонкодисперсных (коллоидных) фракций. К тому
же доля последних значительно меньше по сравнению с долей их во
фракциях <1 мк из иллювиальных горизонтов и почвообразующей
породы.
Из вышеизложенного следует, что в поверхностных горизонтах по
сравнению с почвообразующей породой изменяется соотношение между
минералами коллоидных, предколлоидных и тонкопылеватых фракций
в сторону уменьшения содержания слюда-монтмориллонитового и хло¬
ритового компонентов и увеличения количества гидрослюд и каолинито-
вой фазы. Кроме того, уменьшается структурное совершенство мине¬
ральных компонентов коллоидных, а в гор. А и предколлоидных
фракций.
Описанные изменения в распределении глинистого материала по про¬
филю являются общими для обеих исследованных почв. Вместе с тем
солонцовая почва имеет ряд особенностей. Во-первых, степень изменен-
ности глинистого материала солонца по указанным признакам намного
выше по сравнению со светло-каштановой почвой, во-вторых, гор. В (по
сравнению с таковым светло-каштановой почвы) характеризуется зна¬
чительно более высокой степенью дисперсности глинистого материала
(доля коллоидов в составе илистой фракции возрастает по сравнению
с почвообразующей породой почти в 2 раза).
Таким образом, почвообразование сопровождается дифференциаци¬
ей профиля по комплексу сопряженных глинисто-минералогических при¬
знаков: соотношениям частиц различной размерности, минеральному
составу, структурным особенностям отдельных минералов.
Литература
1. Горбунов Н. И. Глинистые минералы черноземов, каштановых и солонцовых почв.
Почюведение, 1955, № 11.
2. Горбунов Н. И., Градусов Б. П. Методы определения высокодисперсных минера¬
лов. Почвоведение. 1966, № 6.
3. Градусов Б. П. Рентгенодифрактометрический метод в минералогических исследо¬
ваниях почв Почвоведение, 1967, № 10.
85
4. Градусов Б. П. Рентгеноструктурные методы изучения смешаннослойных минера¬
лов. ПочЕОведение, 1971, № 2.
5. Градусов Б 77. Размещение профилей глинистого материала в почвах Европейокой
части СССР. Докл. АН СССР.'Сер. геол., т. 209, № 5,11973
6. Градусов Б 77. Минералы со смешаннослойной структурой в почвах. «Наука»,
1976
7. Градусов Б 77., Девяткин Е. В., Черняховский А. Г. Изменения минеральной части
почв при длительном воздействии сухостепного почвообразования. В сб.: Кора вы¬
ветривания. «Наука», 1974.
8. Градусов Б Я., Зотов А. В., Русинов В. Д. Условия образования каолинита и монт¬
мориллонита на современных сольфатарных полях. Докл. АН СССР. Сер. геол.
т. 222, № 5, 1975.
9. Дементьева Т. Г. Минералогия илистой фракции почв пустынно-степного Заволжья.
Автореф. дис. М., 1977.
10. Дриц В. А, Сахаров Б. А. Дифракционные особенности смешаннослойных мине¬
ралов каолинит— монтмориллонит. В сб.: Каолины. «Наука», 1974.
11. Зайцев Н М Водный и солевой режим светло-каштановых почв и солонцов Ерге-
ней под защитными лесонасаждениями в богарных условиях В сб.: Почвенно-ме-
лиор. и эколог, условия Ергеней и с.-э части Прикасп. иизм Изд. АН СССР, 1961.
12. Кононова М М. Органическое вещестЕо почвы Изд АН СССР, 11963.
13. Корнблюм Э. А , Дементьева Т. Г., Зырин Н. Г, Бирина А. Г. Изменение глинистых
минералов при образовании южного и слитого черноземов, лиманной солоди и со¬
лонца (1-я терраса р. Западный Маныч). Почвоведение, 1972, № 5.
14. Титова Н. А. Природа гумуса и формы его связи с минеральной частью целинных
и осЕоенных почв сухостепного ряда юго-востока Европейской части СССР. В сб.:
Органическое вещество целинных и освоенных почв. «Наука», 1972
15. Титова Н. А. Органическое вещество тонкодисперсных фракций целинных почв
солонцового комплекса Калмыцкой степи Почвоведение, 1976, № 7
16. Травникова JI. С. О строении и структуре основного компонента глинистого мате¬
риала содоеых солонцов. Докл. АН СССР. Сер. почвов., т. 226, № 6, 1976.
17. Чижикова Н. 77., Градусов Б. П., Травникова JI. С. Особенности профилей глини¬
стого материала почв Барабинской лесостепи в связи с их эволюцией. Научн. докл.
Высшей школы. Биол. науки, 1973, № 8.
18. Шаймухаметов М. 77/. Высокопроизводительный аппарат для отгойа аммиака. Аг¬
рохимия, 1971, № 4.
19. шаймухаметов М. 777., Воронина К А. Методика фракционирования органо-глини¬
стых комплексов почв с помощью лабораторных центрифуг. Почвоведение, 1972,
Ns 8.
20. Arshad М. А., Pawluk S. Characteristics of some solonetz soils in the glacial Lake
Edmonton basin of Alberta. II. Mineralogy I. Soil. Sci., v. 17, № 1, 1966.
21. Behar A., Hubenov Gr., Van der Mar el H. W. Highly interstratified clay minerals in
salt affected soils. Contr. Mineral, and Petrol., v. 34, 1972.
22. Brown G. (Ed.) The X-ray identification and crystal structures of clay minerals. Lon¬
don, 1961.
23. Byscaye P. E. Distinction between kaolinite and chlorite in recent sediments by X-ray
diffraction. Amer Mineral., v. 49, № 9—10, 4964.
24. Reynolds R. C. Jr. Interstratified clay systems; calculation of the total one-dimensio¬
nal diffraction function. Amer Mineral, v. 62, № 5—6, 1967.
Почвенный институт Дата поступления
им. В. В Докучаева 10 VIII. 1977 г.
L. S. TRAVNIKOVA, N. A. TITOVA
COMPOSITION AND DISTRIBUTION OF CLAY MINERALS
IN MECHANICAL FRACTIONS OF KALMYK STEPPE SOILS
By means of the x-ray diffractometer method the mineralogical compo¬
sition of the colloidal (less than 0,2p), subcolloidal (1—0,2p,) and fine silt
(1—5(x) fractions of a solonetz and a light chestnut soils of Kalmykya have
been studied. It has been shown that in the 1—5p fraction individual mine¬
rals (micas, hydromicas, kaolinites and chlorites) are absolutely predo¬
minant (up to 90%); in the 1—0,2\i fraction individual minerals make up
60% and in the colloidal fraction (less than 0,2p) mixed-layer minerals
are predominant. The quantity of mica-montmorillonite minerals and the
content of the montmorillonite component in them increase from fine silt
to colloidal fractions.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ
УДК 631.415.36 :631.61
А. Т. ЦУРИКОВ
СОДОУСТОИЧИВОСТЬ И ЕЕ ДИНАМИКА
В ЧЕРНОЗЕМНО-СТЕПНЫХ СОЛОНЦАХ
ПРИ ИХ ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ
Приведены сведения об использовании на солонцах известковых мелио¬
рантов. В многолетних полевых опытах прослежена содоустойчивость со¬
лонцов под действием кальциевых мелиорантов. Делается вывод, что мело¬
вание черноземно-степных солонцов и солонцеватых черноземов может ус¬
пешно дополнять общепризнанное гипсование.
О возможности применения для мелиорации солонцовых почв изве¬
стковых веществ опубликовано большое число работ, однако в
некоторых из них высказываются сомнения о целесообразности исполь¬
зования таких мелиорантов.
В обстоятельной монографии Пака [16] указано, что в последний
период в СССР совершенствовались научные принципы мелиорации
солонцов, основанные на применении CaSO«, CaS04 в комбинации с
СаС03, СаСОз и агротехнических приемов. В частности, в ней говорит¬
ся об использовании извести (мела) на солонцах и солонцеватых чер¬
ноземах в Воронежской обл. [16, 20—24].
Бочкаи [5] также сообщает, что в настоящее время в Венгрии хими¬
ческая мелиорация пахотного горизонта солонцов проводится с приме¬
нением веществ, содержащих СаС03.
Петербургский [17] несколько ранее указывал, что в Венгрии по
традиции для мелиорации используют карбонатные почвы в количе¬
стве 20—40 т/га. Однако высокая стоимость их перевозки вызвала необ¬
ходимость изучения эффективности малых доз гипса, извести или нит¬
рата кальция. Отмечено, что в Венгрии совместное внесение молотого
известняка и пропитанного гудроном торфа лучше влияло на свойства
солонцовой почвы, чем использование их порознь.
Значительно раньше Виленский [6] также подчеркивал, что в Венгрии
рядом исследований доказано мелиорирующее действие извести на
деградированных засоленных почвах. Он же указывал, что опыты
Е. Е. Томаса в США по применению на засоленных карбонатных почвах
извести в форме молотого известняка или дефекационной грязи не дали
благоприятных результатов.
В опытах Зольникова [11] при орошении из испытанных мелиорирую¬
щих веществ на черноземных солонцах положительные результаты дали
известь с навозом.
В лаборатории Д. Н. Прянишникова Ламбиным [7] были проведены
вегетационные опыты по гипсованию и известкованию солонца Подго-
родней дачи. Исследователь приЩел к выводам о преимуществах изве¬
сткования перед гипсованием. Этот момент был критически рассмотрен
в работах Орловского [7].
Ратнер [18] сообщает, что экспериментальные данные по применению
извести (едкой или углекислой) на солонцах еще очень мало. По его
87
же сообщению сильно выраженный эффект от едкой извести в вегетаци¬
онных опытах отмечен был также в опытах ряда авторов с бескарбо-
натными солонцами Западной Сибири. В опытах с бескарбонатными со¬
лонцами в зоне каштановых почв Европейской части СССР Ратнер [181
установил, что едкая известь является весьма активным агентом повы¬
шения производительной способности этих почв.
В свое время Гедройц [8], разработавший теоретические основы ме¬
лиорации солонцов, по вопросу о возможности использования для этого*
известковых материалов не высказывал определенного мнения.
В настоящее время после немногих ранних работ [10, 14] и прове¬
денных по расширенной программе исследований сотрудников кафедры
почвоведения Воронежского СХИ [12, 20, 22—24 и др.] положительный
опыт химической мелиорации солонцов и солонцеватых черноземов,
используется и другими исследователями [13, 15, 19, 25]. Последними-,
подтверждается возможность мелиорации таких почв мелом и другими
формами известковых мелиорантов. Этот прием находит широкое прак¬
тическое применение.
В связи с недостаточной теоретической разработанностью данного-
вопроса необходимо внести в него ясность. Бытовавшее до настоящего-
времени мнение о непригодности мела для улучшения плодородия
солонцов связывалось в основном с побочными явлениями в реакции
мела и почвенного поглощающего комплекса — с содообразованием.
Чтобы выяснить параметры названных явлений и заодно объяснить-
успехи практического использования известковых веществ на солон¬
цах, мы сочли необходимым определить содоустойчивость таких почв,
а также проследить за динамикой почвенно-мелиоративных про¬
цессов.
Способность почв противодействовать появлению соды в почвенном
растворе Бобков [1—4] назвал содоустойчивостью. Нейтрализующая
способность почв по отношению к содовому засолению зависит от нали¬
чия органических и минеральных кислот, образующихся в процессе поч¬
вообразования (активная кислотность), от количества поглощенного-
водорода (потенциальная кислотность), от состава и количества других
поглощенных катионов, от количества и качества солей и других соеди¬
нений, вступающих в реакцию с содой. Количество соды, «обезврежи¬
ваемое» почвой, является мерой содоустойчивости (СУ) и в то же вре¬
мя характеризует буферную способность почвы по отношению к под¬
щелачиванию. Определенное количество ионов соды связывается с наз¬
ванными компонентами почвы и образует слаборастворимые и хорошо-
растворимые нейтральные соли. Особый интерес представляет харак¬
теристика буферной способности почв по отношению к содовым раство¬
рам не только у орошаемых почв [1, 2], но и на богаре при химической
мелиорации солонцов, где имеется опасность проявления подщелачива¬
ния, например, внесением в них больших доз мела, дефеката, извести.
По сравнению с зональными почвами (черноземами) солонцы, по-
видимому, априорно считались почвами с низкой буферной способ¬
ностью к подщелачиванию. Черноземные степные солонцы в этом отно¬
шении не изучены. Кроме того, учет этой особенности у солонцов важен
и по соображениям прогнозной характеристики с целью химической-
мелиорации их.
С учетом перечисленных обстоятельств мы провели определение со¬
доустойчивости в почвах Бурляевского солонцового стационара, распо¬
ложенного на Калачской возвышенности.
В структуре почвенного покрова солонцы разных видов занимают-
72%. Приведем описание морфологических особенностей почв черно¬
земно-солонцового комплекса по характерным разрезам. Участок под.
опытом распахивается ежегодно с 1951 г.
88
Солонец степной мелкостолбчатой малонатриевый
глинистый. Разр. 5. Заложен на ровном пахотном участке слабо-
лологого северо-западного склона. Описан 8 июня 1964 г. Почва вски¬
пает с глубины 32 до 167 см, глубже 167 см вскипание наблюдается
только по пятнам карбонатов; пятна карбонатов встречены глубже
58 см, а с глубины 76 до 114 см заметны прожилки и пятна гипса; ниже
(от 114 до 197 см) встречаются редкие пятна карбонатов и гипса.
А+В1Ш|Х 0—12 см. На поверхности пашни встречаются крупные кам¬
ни и мелкие обломки массивно-кристаллических по¬
род. Серый, в верхней части влажный, а книзу сырой
и мажущийся; глинистый, глыбистый; с поверхно¬
сти ярко выражена трещиноватая почвенная корка
с белесоватой кремнеземистой присыпкой; встреча¬
ются пятна припаханной темно-коричневой массы
нижележащего горизонта, остатки слаборазложив-
шейся растительности. Переход резкий.
В, 12—30 см. Темно-коричневый, сверху сырой, в остальной части
влажный, глинистый, призматический, плотный; на
гранях структурных отдельностей имеется глянец от
гидрофильных коллоидов; встречаются единичные
остатки корней. Переход ясный.
В* 30—43 см. Темно-коричнево-бурый, влажный, глинистый, плот¬
ный; неоднородно окрашен широкими гумусовыми
затеками; комковато-призматический; в верхней ча¬
сти на гранях структурных отдельностей заметен
глянец; вскипает. Переход заметный.
В3 43—76 см. Бурый, увлажнен, неоднородно окрашен, глинистый,
плотный, тонкопористый, комковатый; местами по
затекам гумусовых веществ прослеживается призмо-
видность; имеются расплывчатые пятна карбона¬
тов, причем книзу их становится больше; узкие за¬
теки гумуса по ходам единичных корней. Переход
заметный.
ВС 76—96 см. Коричневато-бурый, увлажнен, плотный, местами
слитой, крупнокомковатый, тонкопористый; на фоне
породы ярко заметны белые пятна карбонатов и
прожилки гипса, который книзу также выделяется
пятнами. Переход заметный.
С 96—167 см. Желтовато-бурый, увлажнен, глинистый, книзу за¬
метной становится опесчаненность, плотный, комко¬
вато-призматический; имеются пятнистые скопления
гипса — особенно между гранями структурных от¬
дельностей; изредка встречаются камни. Переход
ясны#.
D 167—250 см. Зеленовато-серый опесчаненный суглинок с включе¬
нием желто-охристых глинистых пятен; плотный,
влажный, в массе своей не/вскипает, но встречаются
мучнистые конкреции карбонатов, изредка также
камни; книзу опесчаненность усиливается, на срезе
появляются в виде линз и пятен светлый мелкозер¬
нистый кварцевый песок; глубже 197 см вскипание
отсутствует; в массе это смесь зеленовато-серого
опесчаненного суглинка и супеси, неоднородно про¬
крашенных желто-охристыми пятнами глины.
Солонцы здесь формируются без участия грунтовых вод, так как
Калачская возвышенность сильно дренирована, к тому же рядом с
опытным участком находятся овраги с обнажениями мощных залежей
трещиноватых серых песчаников, в которых грунтовый поток появляет¬
89
ся только на глубине 15—18 м. Более широко распространенные, чем
зональные почвы, солонцы не имеют ярко выраженной приуроченности
к млкрорельефным западинам. Часто они занимают и микроповышения,
а в понижениях появляются солонцеватые обыкновенные и выщелочен¬
ные черноземы. На комплексном фоне таких почв ярко выделяются вы-
положенные бугорками пятна перерытых солонцеватых черноземов —
места бывших холмиков землероев.
Чернозем обыкновенный глубоко сильносолонцева¬
тый тяжелосуглинистый характеризуется по раЗр. 20, зало¬
женному на целине 16 июня 1964 г. на ровном месте, занятом разнотрав¬
ной степной растительностью среди солонцовых пятен. Вскипает с глу¬
бины 83—85 см, глубже 101 см карбонаты находятся в виде псевдо¬
мицелия.
А 0—29 см. Темно-серый, влажный, мелкокомковатый, тяжело¬
суглинистый, слабо уплотнен; в верхней части (до
10 см) густо переплетен корнями трав, образуя дер¬
нину; в нижней части на переходе в иллювиальный
горизонт резко выделяется ход землероя, заполнен¬
ный зеленовато-буровато-серой массой нижележащих
горизонтов. Переход заметный.
В, 29—47 см. Темно-серый с коричневато-бурым оттенком, влаж¬
ный, плотный, мелкокомковатый, тяжелосуглинистый;
корней трав становится меньше; изредка встречают¬
ся ходы землероев (4—6 см в поперечнике), запол¬
ненные таким же материалом, как и в верхнем гори¬
зонте. Переход заметный.
Вг 47—63 см. Буро-коричневый с красноватым оттенком, увлажнен,
плотный, глинистый, угловато-комковатой структуры,
на гранях хорошо виден блеск коллоидной пленки;
имеются гумусовые затеки; корней мало; при вы¬
сыхании наблюдается призмовидность. Переход за¬
метный.
В,ВС 63—83 см. Буро-коричневый, влажный, тяжелосуглинистый,
плотный, крупнокомковатый; на гранях блестит кол¬
лоидная пленка; гумусовые затеки имеют черный
цвет и заужены; корешки единичные; переход посте¬
пенный.
ВС 83—93 см. Коричневато-бурый, влажный, плотный, тяжелосугли¬
нистый, комковатый, тонкопористый; со слабым бле¬
ском на гранях; затеки гумуса узкие и единичные;
имеется ход землероя горизонтального направления,
заполненный черной гумусированной массой; вски¬
пает. Переход постепенный.
С 93—160 см. Коричневато-бурый опесчаненный суглинок, влаж¬
ный, плотноватый, с псевдомицелием карбонатов; на
глубине 120—125 см находятся массовые скопления
карбонатов и гипса в виде мучнистой и комковатого
строения прослойки; глубже (до 160 см) коричнева¬
то-бурый суглинок с усиливающейся книзу опесча-
ненностью; комковатой структуры; с пятнами гипса
и карбонатов. Переход заметный.
D 160—170 см. Подстилающая порода в виде опесчаненных суглин¬
ков; ниже суглинки с прослойками оглиненного песка
различного уплотнения и разной окраски; преоблада¬
ющий цвет бледно-зеленоватый с желто-охристыми
пятнами. До глубины 196 см бледно-зеленоватый
среднезернистый глауконито-кварцевый песок с не¬
большой примесью глины; влажный, уплотнен, с чи¬
90
стыми белесыми песчаными пятнами. Переход ясный.
Еще глубже (до 212 см) залегает прослойка глинисто¬
го песка охристо-зеленой окраски, переходящего
глубже 212 см в серый песчаник.
В таких почвах по методике Бобкова (1—3] были проанализированы
индивидуальные образцы из 23 разрезов и смешанные образцы по де¬
лянкам многолетнего опыта (с 1964 г.).
Как видно из приведенных в табл. 1 данных, показатели СУ типично¬
степных черноземных солонцов свидетельствуют о сопряженности их с
химическим составом и другими показателями почвенного поглощаю¬
щего комплекса. Так, из табл. 1 видно, что карбонаты залегают в мак¬
симальном количестве на глубине около 50 см, а видимые скопления
гипса с 80 см. В соответствии с наличием этих солей в профиле почв
обнаружено различное состояние СУ.
Максимальная СУ наблюдается в элювиальном горизонте (до
30 мг-экв), а затем в нижних горизонтах (ВС), содержащих значитель¬
ные скопления гипса. В первом случае усиление буферной способности
по отношению к соде связано с наличием гумусовых веществ и особенно
поглощенного водорода, во втором же случае объясняется свойствами
гипса. Причем между этими максимумами СУ в профилях почв имею¬
щийся минимум СУ (от 14 до 18 мг-экв) в основном связан с наличием
карбонатов (до 7—13%). Нижний же минимум СУ, очевидно, связан с
уменьшением содержания глинистых и коллоидных частиц, а также в
некоторой мере с солевым составом.
Черноземные почвы по сравнению с солонцами имеют повышенную
СУ, постепенно уменьшающуюся вниз по профилю (разр. 20).
Аналогичные выводы можно сделать и на основе данных табл. 2,
в которой также приводятся дополнительно к ранее сообщавшимся ха¬
рактеристикам {24] показатели химических свойств и СУ у типичных
почв черноземно-солонцового комплекса. Эти данные согласуются с ли¬
тературными сведениями и выводами [9].
Из данных аналитической характеристики этих почв видно, что угле¬
кислый кальций способствует снижению СУ, причем с увеличением его
содержания повышается общая щелочность и соответственно уменьша¬
ется буферная способность почв к подщелачиванию. И наоборот, нали¬
чие в профилях почв гипса и других солей приводит к повышению их
защитных свойств по отношению к содопроявлениям. Но вместе с тем
при окончательной оценке буферных свойств у данных почв, а также
прогноза о целесообразности применения на них различных мелиоран¬
тов не следует исключать из рассмотрения и другие важные свойства,
какими являются кислотность, ненасыщенность основаниями, содержа¬
ние гумуса и др.
Особый интерес представляют также данные опытной проверки дей¬
ствия кальциевых мелиорантов на солонцы и определения динамики СУ
параллельно с выявлением различных видов кислотности и ее динами¬
ки (табл. 3, 4).
В полевом опыте, заложенном в 1964 г., дозы мелиорантов (гипса и
мела) ориентировочно рассчитаны только по величине поглощенного
натрия с близкими значениями его по вариантам. Солонцы, распахи¬
вавшиеся до момента закладки опыта в течение 12 лет, имели среднюю
мощность пахотного горизонта (A+Bi), равную в среднем 13 см.
В схему опыта включены варианты как на минеральном фоне (м. ф—
с внесением NeoPeo), так и на органическом фоне (орг. ф.— навоз
40 т/га): 1) контроль; 2) гипс 8 т/га+м. ф.; 3) мел 8 т/га+м. ф.; 4) гипс
8 т/га + орт. ф.; 5) мел 8 т/га + орт. ф.; 6) мел 8 т/га+орт. ф. + мел;
7) орг. ф.; 8) Рс. 2 т/га + м. ф.; 9) Рс. 3 т/га + м. ф.; 10) Рс 3 т/га+
+орг. ф.
При рассмотрении данных табл. 3 обнаруживаются заметные изме-
91
Таблица [f
Показатели химических свойств и водоустойчивость в типичных почвах
черноземно-солонцового комплекса ,
Номер разреза.
Почва. Угодье
Горизонт и
глубина, см
Гумус, %
pH водный
Гидроли¬
тическая
кислот¬
ность
S
» «
8
К
ее
8
б
<3$
%
о
о
V
Плотный
остаток
мг-экв/100 г
%
5. Солонец степ-
А+В,
0-
-10
3,29
6,9
3,95
29,4
0,20
Нет
46,65
0,236
ной мелкостолбча-
в.
16-
-26
1,93
7.3
1,06
30,2
0,45
»
66,35
0,372
тый малонатриевый
в,
32-
-42
1,60
8,3
0,19
21,8
1,82
6,64
0,032
60,69
0,232
глинистый. Пашня
в.
46-
-56
0,88
8,4
Не опр
18,6
1,49
13,09
0,084
55,94
0,312
в,
60-
-70
0,43
8,1
»
16,2
1,10
9,25
0,102
48,46
0,376
ВС
80-
-90
0,23
7,6
»
38,0
0,35
3,05
2,625
41,79
1,962
С,
100-
-110
0,17
7,6
»
30,6
0,42
1,91
1,301
40,06
1,428
Ci
130-
-150
0,16
7,8
»
27,0
0,47
1,56
0,528
38,84
1,174
D
200-
-240
0,08
8,0
»
10,4
0,51
Нет
0,079
29,26
0,334
12. Солонец
А+В,
0-
-10
2,99
6,8
4,80
29,3
0,10
Не
т
38,35
0,146
степной средне¬
в,
16-
-26
2,51
7,7
1,33
29,0
0,68
»
65,57
0,374
столбчатый мало¬
в2
30-
-40
1,52
8,0
0,21
23,0
1,58
3,29
0,066
51,96
0,296
натриевый, гли¬
нистый. Пашня
вя
40-
-50
1,02
8,0
Не опр.
18,6
1,52
9,55
0,122
54,80
0,294
ВС
60-
-70
0,36
7,8
»
18,7
1,16
9,29
0,129
43,41
0,356
ВС
80-
-90
0,31
7,7
»
28,4
0,64
4,79
0,495
42,90
1,362
Cl
100-
-110
0,23
7,9
»
—
0,94
3,38
0,082
42,57
0,506
с2
150-
-170
0,22
7,9
»
—
0,76
1,12
0,168
40,58
0,542
15. Солонец
А+В,
0-
-10
3,34
7,0
4,21
29,1
0,38
Не
т
48,48
0,196
степной средне¬
Bi
16-
-26
2,46
7,5
1,60
29,0
0,50
»
64,86
0,438
столбчатый гли¬
В2
29-
-39
1,42
8,0
0,16
22,0
1,76
1,93
0,023
55,36
0,282
нистый. Пашня
В3
50-
-60
0,49
7,9
Не опр.
14,6
1,26
7,78
0,120
49,63
0,416
ВС
75-
-85
0,28
7,7
»
27,3
0,74
6,33
0,354
44,05
1,338
Cl
100-
-110
0,20
7,9
»
19,1
0,88
2,56
0,290
43,05
0,580
С2
150-
-170
0,18
8,0
15,7
1,14
1,38
0,048
41,69
0,352
20. Чернозем
А
0-
-20
6,56
6,9
7,14
34,4
0,15
Не
т
39,90
0,034
обыкновенный глу¬
Bi
34-
-44
2,37
7,0
4,41
31,2
0,15
45,06
0,014
боко сильносолон¬
в2
50-
-60
1,46
7,4
3,26
31,6
0,20
Нет
0,011
52,34
0,046
цеватый тяжело¬
В3ВС
70-
-80
0,75
7,9
0,93
25,8
0,59
»
0,025
48,46
0,050
суглинистый. Це¬
ВС
83-
-93
0,45
8,2
0,44
24,2
0,96
3,75
0,023
42,61
0,054
лина
Cl
100-
-НО
0,44
8,3
Не опр.
20,8
1,00
2,74
0,037
41,89
0,092
Сг
130-
-150
0,18
8,2
»
22,4
1,00
3,04
0,038
39,60
0,102
нения буферности в пахотном горизонте мелиорирующих солонцов по
отношению к соде. Так, например, через 4—5 лет после внесения мелио¬
рантов по вариантам с гипсом отчетливо видно затухание влияния его
на усиление СУ. По вариантам с мелом наибольшее снижение СУ
наблюдалось только на 4-й, 5-й и 6-й год после внесения мелиоранта.
В последующие годы по СУ у мелиорированных почв по сравнению е
почвой контроля существенных различий не наблюдалось.
Если придерживаться градации по СУ почв Бобкова [1—4], то в це¬
лом можно отметить, что особых изменений в буферной способности
солонцов при их химической мелиорации не произошло. Мелиоранты, в
частности молотый мел, не вызвали ухудшения условий плодородия со¬
лонцовых почв. Отклонения в показателях СУ по всем вариантам всех
сроков наблюдений практически не выходят за пределы одной градации,,
т. е. от 20 до 35 мг-экв/100 г почвы. По Бобкову такие значения харак¬
теризуют слабую СУ, хотя данный предел и занимает срединное поло¬
жение в его группировке. Однако здесь все же ясно видно, что внесение
небольших по величине доз мелиорантов, способствующих ускоренной
мелиорации таких почв, вызывает заметный сдвиг и СУ (но в пределах
одной группы) как при гипсовании, так и при меловании. В первом слу¬
чае отмечается тенденция к усилению СУ и, наоборот, как ожидалось в
92
Таблица 2
Некоторые показатели почв черноземно-солонцового комплекса
Номер разреза.
Почва. Угодье
Горизонт и глубина,
{см
Гумус,
%
Гидроли¬
тическая
кислот¬
ность
СУ
нсо'
<0,01,
мм
Плот¬
ный
оста¬
ток
мг-экв/100 г почвы
%
1. Солонец мелко-
A+Bj
0—10
3,88
4,41
26,6
0,24
44,74
0,258
столбчатый гли-
Bi
18-28
2,46
1,10
29,6
0,66
60,08
0,698
нистый. Пашня
в2
35—45
1,01
0,15
18,8
1,34
54,44
0,312
В3
50—60
0,77
Не опр.
15,4
1,16
52,44
0,426
ВС
65—75
0,39
»
42,0
0,42
42,02
2,044
Cl
100—110
0,33
»
14,6
0,94
43,15
0,482
Q
125—135
0,27
»
15,2
0,82
43,35
0,536
7. Солонец корко-
А+Вх
0—7
3,00
2,05
32,1
0,62
53,65
0,296
востолбчатый
вх
10—20
2,21
1,02
28,4
0,68
62,32
0,384
глинистый. Паш-
в2
25—35
1,40
0,07
23,3
1,50
54,61
0,410
ня
Вз
45—55
0,61
Не опр.
24,0
1,18
51,57
0,488
ВС
60—70
0,41
»
38,3
0,54
43,11
2,024
Cl
100-110
0,20
»
37,8
0,48
40,06
1,734
с2
125—145
0,16
»
27,2
0,58
38,04
0,992
D
180-220
0,15
»
14,3
0,52
29,26
0,362
17. Чернозем обык¬
Апах
0-10
4,35
2,91
28,6
0,42
42,35
0,174
новенный пере¬
А
16—26
3,20
1,45
28,5
0,76
41,62
0,166
рытый слабо¬
подпах
Bi
35-45
2,39
0,33
24,7
0,88
46,68
0,124
солонцеватый
Во
70—80
1,23
0,15
21,8
1,28
47,16
0,082
тяжелосугли¬
ВС
100—110
0,88
0,07
20,2
1,76
51,32
0,158
нистый. Пашня
ВС
125—135
0,72
0,07
16,7
1,72
48,30
0,146
С
170-190
0,31
0,03
14,8
1,90
41,65
0,208
18. Чернозем обык¬
■^пах
0—10
6,25
8,82
33,8
0,10
37,80
0,168
новенный
19-29
4,30
9,76
33,2
0,10
37,96
0,132
сильносолонце¬
иидилл
Bi
30-40
2,19
7,55
32,0
0,10
39,81
0,054
ватый тяжело¬
вг
45-55
1,55
6,30
35,4
0,10
52,28
0,100
суглинистый.
вс
70—80
0,96
Не опр.
29,4
0,22
45,16
0,138
Пашня
Ci
100—110
0,37
»
23,6
0,86
43,29
0,210
Сз
135-155
0,26
»
15,4
0,44
28,06
0,148
D
190—210
0,05
»
12,0
0,30
20,75
0,122
19. Солонец степной
А
0-6
4,78
5,82
26,8
0,24
30,87
0,066
мелкостолбча¬
Bi
15—25
2,57
1,32
23,0
0,90
60,48
0,544
тый глинистый.
Вз
35-45
1,50
0,44
17,2
1,58
55,32
0,402
Целина
В*
55—65
0,64
Не опр.
16,0
1,27
51,60
0,452
ВС
70—80
0,42
»
23,6
0,83
47,72
1,092
Cl
100—110
0,26
»
23,4
0,80
46,01
1,140
Сз
120-130
0,18
»
31,8
0,80
42,65
1,588
D
140—160
0,13
»
8,8
0,98
22,30
0,330
D
180-200
0,08
»
3,8
0,99
13,52
0,234
теоретически, по вариантам с применением мела наблюдалось некоторое
снижение СУ. По вариантам с применением простого суперфосфора (в
разведочных целях) отмечается лишь тенденция к усилению СУ, но без
резких отличий по сравнению с контрольным вариантом, а также с ва¬
риантом применения одного навоза.
Из данных табл. 3 интересно также отметить, что в величинах СУ
обнаруживается зависимость их от климатических условий: во влажные
годы буферность к соде в солонцах несколько повышается, а в годы
с засухами (1972, 1975 гг.) снижается. Очевидно, это связано с повы¬
шением в первом случае гидролитической кислотности, а во втором —
с возвратным осолонцеванием, т. е. с некоторым увеличением содержа¬
ния поглощенного натрия, что подтверждается соответствующими опре¬
делениями, а также динамикой активности катионов натрия, кальция,
водорода и известкового потенциала [24].
93
Таблица 3
Динамика содоустойчивости по вариантам мелкоделяночного опыта от 1964 г.
по летним срокач в разные годы наблюдений, мг-экв
Вариант
юд
1
2
3
4
5
6
7
" 8
9
10
1964
30,4
35,8
28,0
29,9
27,1
28,6
27,6
29,5
30,7
28,4
1965
29,8
35,0
28,3
31,2
29,9
29,9
29,6
32,4
32,1
29,5
1966
30,4
35,3
30,1
35,1
30,4
26,7
26,0
27,5
29,2
28,3
1967
28,4
32,7
28,4
29,2
25,3
26,5
25,3
27,0
27,5
25,4
1968
28,2
28,5
25,6
27,1
24,9
26,5
27,6
27,7
27,1
25,4
1970
28,2
29,7
26,2 ,
24,9
25,6
25,5
27,3
27,7
27,0
26,5
1971
27,7
29,5
29,6
28,6
27,0
27,1
26,8
29,9
28,2
29,2
1972
26,6
28,1
23,5
24,2
21,2
22,4
23,3
24,4
23,2
24,4
1973
29,4
29,9
26,8
25,9
25,6
26,9
28,0
27,5
27,9
26,2
1974
31,4
28,2
29,3
27,5
25,7
24,6
25,7
26,6
27,3
26,1
1975
27,7
24,2
25,9
26,0
25,6
26,9
23,6
27,0
26,8
26,0
1976
1
31,0
31,5
29,9
29,3
30,0
29,1
28,4 |
30,5
30,2
31,1
Таблица 4
Динамика гидролитической кислотности в черноземных степных солонцах,
мг-экв/100 г почвы
Год,
месяц
Вариант
1
2
3 1
4
5 1
1 6
7
8
9
10
1964
VI
4,96
4,83
4,41
4,83
4,83
3,95
4,42
5,17
4,94
4,21
VII
4,27
4,44
1,56
3,35
1,25
1,59
1,70
5,61
4,92
2,87
X
4,92
4,35
1,43
3,50
1,39
1,42
2,57
4,40
4,66
3,44
1965
IV
4,36
5,09
1,83
4,22
1,25
1,44
3,09
4,09
4,75
4,09
VII
5,27
5,75
2,78
5,27
1,66
1,83
4,79
5,75
5,58
4,53
X
5,71
5,27
2,29
3,83
1,57
1,48
4,09
4,22
4,92
3,96
1966
IV
5,88
5,62
2,22
3,83
1,66
1,74
3,54
5,00
5,57
3,27
VII
5,44
5,53
1,96
4,52
1,60
1,63
3,35
5,10
5,57
3,87
X
5,44
6,09
2,92
4,18
1,89
1,68
4,22
4,96
5,35
3,66
1967
VII
6,01
5,79
2,09
5,83
1,89
2,26
3,87
5,92
5,96
4,48
1968
VII
5,09
5,01
3,09
3,52
1,42
1,28
5,50
5,09
5,05
4,05
1970
VII
5,52
5,79
2,57
3,61
1,62
1,65
3,96
5,09
5,57
4,09
1971
VII
5,11
5,09
2,26
4,05
1,71
1,25
3,57
5,22
4,53
3,70
1972
VII
5,46
4,70
2,44
4,13
1,42
1,59
4,13
4,74
4,61
3,87
1973
VII
4,70
4,90
2,16
3,17
1,96
1,49
3,96
5,00
4,63
3,93
Аналогичные изменения СУ наблюдались и в опытах Градобоевой
[9], в которых также отмечается совпадение (снижение или повыше¬
ние) СУ с проявлениями процессов засоления — рассоления, приводя¬
щих к изменению состава почвенного раствора и поглощенных осно¬
ваний.
В связи с этим небезынтересно рассмотреть поведение и гидролити¬
ческой кислотности в солонцовых почвах. В типично-степных солонцах
при их физико-химической характеристике такой показатель, как содер¬
жание поглощенного водорода, обычно в исследованиях не всегда встре¬
чается. Поэтому в табл. 4 приводятся показатели гидролитической
кислотности, определенной по методу Каппена.
Если сравнить по табл. 4 показатели величин гидролитической
кислотности вариантов на минеральном (Ne0Peo) и органическом фоне
(навоз 40 т/га), то становится очевидным, что навоз вызывает некото¬
рое буферное действие по отношению к кислотности. Так, например,
гипс и суперфосфат на минеральном фоне (варианты 2, 8, 9) не способ¬
ствовали заметному возрастанию гидролитической кислотности в пер¬
вый период мелиоративного воздействия на солонцы. На фоне навоза
гипсование и применение суперфосфата (варианты 4, 10) по сравнению
с контролем, как правило, влияли на снижение гидролитической кислот-
94
ности. В некоторой мере такое же явление отмечается в варианте 7, т. е.
с применением на солонцах навоза без мелиорантов.
По мелованию солонцов отмечается несколько иной характер влия¬
ния этого мелиоранта на поведение поглощенного водорода. Так, мел
на минеральном фоне (вариант 3) хотя и вызвал сильное снижение
гидролитической кислотности, однако оно было значительно ниже, чем
по вариантам мела на фоне навоза (варианты 5, 6).
При сравнении данных табл. 3 и 4 можно заключить, что гипсование
солонцов способствует вместе с некоторым усилением СУ заметному
подкислению почвенного раствора. Мелование, наоборот, производя
значительное снижение содержания гидролитической кислотности как
на минеральном, так и на органическом фонах, способствовало умень¬
шению СУ. Однако последнее происходило с меньшим размахом, чем
устранение ненасыщенности пахотного горизонта кальцием. При этом
ясно, что нейтрализация кислотности путем мелования солонцов
(табл. 4) была более или менее стабильной за весь период наблюдений,
не вызывая существенного сдвига абсолютных размеров буферности
этих почв, не ухудшая условия роста и развития растений.
Следовательно, характеризуя СУ черноземно-степных солонцов как
слабую (по градации Бобкова (1, 2]), все-таки при окончательной оцен¬
ке мелиоративных воздействий и по гипсованию, и по мелованию можно
заключить, что эта новая характеристика среди остальных химиче¬
ских овойств для почв опытного стационара является очень важным
дополнительным показателем.
В окончательном заключении о применимости тех или иных методов
мелиорации вместе с показателями СУ следует руководствоваться так¬
же комплексом других элементов и условий плодородия. Как видно,
характеристика СУ почв позволяет делать более уверенные выводы о
возможностях химического воздействия с учетом ориентировки на мест¬
ные особенности в деле мелиорации солонцов.
В результате проведенных исследований становится очевидным, что
по показателям СУ можно судить об относительной величине осолоде-
ния солонцов, а также о буферной способности их. При наблюдении ди¬
намики СУ в длительном полевом опыте по испытанию различных
мелиорантов на черноземных солонцах появляется дополнительная
возможность судить о ходе мелиоративных процессов, об изменении
условий плодородия этих почв. Но особенно интересным в данном слу¬
чае является использование показателей СУ как для теоретической, так
и для практической оценки возможностей мелования данных солонцов
[21—23].
На основании изученного действия мелования по сравнению с гип¬
сованием можно сделать вывод, что этот относительно новый практиче¬
ский прием химического воздействия на солонцы успешно дополняет
общепризнанное гипсование. В случае использования огромных запасов
местных залежей мела и других известковых веществ для химической
мелиорации солонцов влияние нежелательных побочных реакций, ска¬
зывающихся на ухудшении условий плодородия, существенно уменьша¬
ется при соблюдении следующего правила: мелиоранты надо применять
совместно с высокими дозами навоза, а также на фоне внесения физио¬
логически кислых азотно-фосфорных удобрений.
Как показывают наши многолетние полевые и лабораторные иссле¬
дования не только по приведенному опыту, но и по другим мелкоделя-
ночным и производственным опытам, по своему действию и последейст¬
вию на плодородие солонцов молотый мел или дефекат, применяемые
на высоком агротехническом фоне, не уступают гипсованию [21—24].
Поэтому увеличивающееся использование таких местных дешевых ме¬
лиорантов значительно расширяет возможности в освоении солонцов и
солонцеватых почв — важного резерва в деле повышения урожайности
зерновых и кормовых культур в черноземной зоне.
95
Литература
1. Бобков В. П. Об определении сод©устойчивости почв. В сб.: Вопросы гидротехники
и мелиорации, вып. 2, ч. 2. Ростов-на-Дону, 1969.
2. Бобков В. Я. Об устойчивости почв и грунтов к содовому засолению. Почесведе¬
ние, 1969, № 8.
3. Бобков В. П. О возможности прогнозирования появления соды в почвах. В сб.:
Материалы международного симпозиума по мелиорации почв содового засоления.
Тр. Ин-та почвое едения и агрохимии, вып. 6. Ереван, 1971.
4. Бобков В. П. Содовое засоление почв как стадия естественного или искусственного
рассоления территории. Почвоведение, 1976, № 6.
5. Бочкай Я. Мелиорация солонцовых почв, охватывающая горизонты А и В. Тр.
X Междунар. конгр. почвов., т. 10. «Наука», >1974.
6. Виленский Д. Г. ОсноЕНые способы мелиорации засоленных почв по американским
и венгерским данным. В сб.: Солонцы Заволжья, вып. 7. Изд. ВАСХНИЛ, 1937.
7. Вопросы улучшения солонцов и солонцовых почв в Западной Сибири. Сб. работ
бригады солонцов за 1934—1935 гг. (под ред. Н. В. Орловского). Омск, 1937.
8. Гедройц К. К. Избр. соч., т. 3. М., 1955.
9. Градобоева В. Ф. Содоустойчивость солонцоеых почв Западной Сибири. Научн. тр.
ОмСХИ, т. 113, 1973.
10. Гринченко А. М. Влияние многолетних трав wa окультуривание солонцовых почв
среднего Приднепровья. Киев, Изд. АН УССР, >1954.
11. Зольников В. Т. Химическая мелиорация солонцов при орошении. В об.: Солонцы
Заволжья, вып. 7, Изд. ВАСХНИЛ, 1937.
12. Кирпиченко К. Д. Использование дефекта сахарных зэводое при мелиорации солон¬
цовых почв. В сб.: Материалы в помощь с.-х. производству, вып. 3, ч. 2. Воронеж,
1973.
13. Колесников Л. М. Солонцовые почвы Донбасса и пути повышения их эффектив¬
ного плодородия. Автореф. дис. ХарькОЕ, 1972.
14. Литовченко Я. С. Применение дефекта под сельскохозяйственные культуры на со¬
лонцеватых комплексах. Автореф. дис. Харьков, 1962.
15. Морякова Л. А. Степные солонцы восточной части Воронежской области и их ме¬
лиорация. Автореф. дис. М., 1970.
16. Пак К. П. Солонцы СССР и пути повышения их плодородия. «Колос», 1975.
17. Петербургский А. В. Химическая мелиорация солонцов. Обзор. Сельское хозяйство
за рубежом. Растениеводство, 1970, № 10. -
18. Ратнер Е. И. Известь и гипс на бескарбонатных солонцах. Почвоведение, 1933, № 6.
19. Русько Н. П., Шкиря М. П. Изменение биохимических и водно-физических свойств
почвы при орошении минерализованными водами. Почвоведение, 1976, № 10.
20. Стебакова В. Я. Особенности почвообразования «в переходной подзоне от обыкно¬
венных к южным черноземам Воронежской области и некоторые пути повышения
плодородия почв склонов и солонцовых почв. Автореф. дис. Воронеж, 1964.
21. Цыганов М. С., Цуриков А. Т. Перспективы применения мела и суперфосфата при
мелиорации солонцов. В сб.: III Делегатский съезд почвоведов. «Наука», 1968.
22. Цыганов М. С., Цуриков А. Т., Тарасенко Я. М. Опыт мелиорации солонцов мелом.
В сб.: Почвы содового засоления и их мелиорация. Тр. Ин-та почвоведения и агро¬
химии, вып. 6. Ереван, 1971.
23. Цуриков А. Т. Солонцовые почвы и их улучшение на примере Елань-Коленовского
совхоза Воронежской области. Автореф. дис. Воронеж, 1968.
24. Цуриков А. Т. Активность кальция, натрия, водорода в почвах при химической ме¬
лиорации солонцов. Почвоведение, 1977, № 4.
25. Юрин И. А., Поротиков И. Ф. Резервы дефекта для целей мелиорации солонцовых
почв. Бюл. НТИ, № 6. Воронеж, 1971.
Воронежский сельскохозяйственный Дата поступления
институт им. К. Д. Глинки 27.IX.1977 г.
A. G. TZURIKOV
SODA SALINIZATION RESISTANCE AND ITS DYNAMICS
IN CHERNOZEM-STEPPE SOLONETZES
ON THEIR CHEMICAL RECLAMATION
Literature data are presented on the application of calcareous amelio-
rants. In long-term experiments the resistance of solonetzes to soda sali¬
nization under action of calcium ameliorants has been studied. A conclu¬
sion has been drawn that chalking the chernozem-steppe solonetzes cend so-
lonetzic chernozems may success-fully suplement the popular gypsuming.
1978
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
№ 4
УДК 631.48
И. А. ЧОУДРИ, Т. В. ПОПОВА
ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ ОБЫКНОВЕННЫХ
ЧЕРНОЗЕМОВ СУКЛЕЙСКОГО ОПЫТНОГО УЧАСТКА
ПОД ВЛИЯНИЕМ ОРОШЕНИЯ
Показано, что орошение водой хорошего качества не сопровождается
неблагоприятными изменениями состава и свойств орошаемых черноземов,
их физико-химические показатели не претерпевают существенных измене¬
ний Урожаи всех возделываемых в Молдавии культур на орошаемых участ¬
ках значительно возрастают, в связи с чем увеличивается вынос питатель¬
ных веществ Орошение необходимо сопровождать внесением удобрений.
Главным объектом ирригации в Молдавии являются черноземы,
орошение которых дает высокий эффект. На орошаемых землях респуб¬
лики выход продукции со 100 га сельхозугодий возрастает более чем
в 2 раза, а при орошении и внесении уробрений — в 3 раза. При ороше¬
нии значительно увеличиваются эффективность удобрений, производи¬
тельность труда, рентабельность производства [21, 18].
Одной из главных проблем орошения черноземов является исследо¬
вание физико-химических процессов, возникающих в почве при ороше¬
нии, с учетом качества оросительных вод [13].
Данных о влиянии орошения на черноземы Молдавии пока очень-
мало. Нами была проведена сравнительная характеристика неорошае¬
мых и орошаемых в течение десяти лет водой из Днестра обыкновенных
черноземов, территории Суклейского опытного участка Молдавского
научно-исследовательского института орошаемого земледелия и овоще¬
водства.
По данным Ярошенко и Бызгу [25], днестровская вода отличается
вполне благоприятными ирригационными показателями. Общая мине¬
рализация ее во время полива не превышает 500 мг/л. При этом отно¬
шение в ней Na* к Са в мг-экв едва достигает 0,5—0,7, Na к Ca+Mg —
0,3—0,6, суммы милиграмм-эквивалентов всех ингредиентов к общей
жесткости — 2,6—3,0, а коэффициент поглощения почвой и из нее Na
составляет всего лишь 0,89—1,64.
Суклсйский опытный участок расположен в Нижнем Приднестровье
в 5 км северо-восточнее г. Тирасполя. В геоморфологическом отношении
эта территория представляет собой слабо расчлененную террасовую
равнину. Участок расположен на пятой, так называемой Колкотовской
террасе Днестра, которая является наиболее древней из четвертичных
террас [7]. Рельеф участка равнинный^
Почвообразующие породы представлены лёссовидными желто-буры¬
ми карбонатными крупнопылеватыми тяжелыми суглинками. Грунтовые
воды на высоких террасах находятся на глубине 15—20 м [6].
Климат этого района типичен для юга Молдавии и может быть оха¬
рактеризован как умеренно континентальный с недостаточным увлаж¬
нением. На террасах, в связи с тем что они расположены ниже водо¬
раздельных пространств, он суше и теплее.
На карте растительности МССР [2] территория южной Приднестров¬
ской террасовой разнины отнесена к ковыльно-типчаковым степям.
4 Почвоведение, № 4
97
Таблица 1
Физико-химические показатели обыкновенного среднемошного тяжелое у глинистого
чернозема (средние арифметические данные, п=6)
Гумус
Азот
СаСОа
Плотный
остаток
Обменные
Са | Mg| Na
%
мг*экв/100 г
почвы
Глубина,
см
Гигро¬
скопи¬
ческая
вода,
%
Содержание
фракций, %
<0,001 <0,01
Коэф¬
фици¬
ент дис¬
перс¬
ности
pH
0—10
20—30
30-40
40—50
60—70
70-80
80-90
140-150
190—200
240—250
Неорошаемый
4,0
35,3 I
1 59,8 I
1 5,9
3,7
1,23
Нет
0,07
29,1
4,5
0,4
3,8
Не определялись
3,4
0,21
0,8
Не опр.
27,6
4,9
0,4
3,9
36,5 1
1 59,6
1 3,3
3,3
0,21
2,2
0,08
26,7
5,3
0,4
3,9
Не определялись
2,5
0,19
2,7
Не опр.
26,3
5,6
0,4
4,0
»
2,0
0,17
10,4
»
22,7
5,9
0,4
3,6
36,7
59,3
3,4
1,3
0,12
15,2
0,08
21,7
5,9
0,4
3,8
41,1
63,2
3,1
0,9
0,10
17,5
Не опр.
19,7
6,0
0,4
3,5
42,0
61,0
Не определялись
11,5
0,07
16,9
6,9
,),3
3,4
40,2
57,7
»
10,3
0,05
15,8
6,9
0,2
3,7
40,0
57,7
»
12,0
0,06
14,0
6,9
0,1
7.2
7.3
7.3
7.3
7.4
7,9
8,0
8.4
8.3
8.4
0—10
20-30
30-40
40-50
60—70
70—80
80—90
140-150
190-200
240-250
4,3
33,4
1 57,5 I
1 7,3
3,7
0,23
Нет
0,11
29,1
4,0
0,6
4,2
Не определялись
3,5
0,22
»
Не опр.
27,4
4,0
0,6
4,1
36,8
61,6
11,2
3,3
0,21
0,3
»
26,8
4,4
0,6
4,0
Не определялись
2,6
0,19
0,8
0,12
25,8
4,5
0,5
3,7
»
1,9
0,16
4,5
0,11
22,4
4,5
0,5
3,6
37,5
60,9
6,2
1,2
0,11
4,8
Не опр.
21,4
4,6
0,4
3,7
39,1
62,6
3,8
1,0
0,11
9,5
»
19,8
4,8
0,4
3,4
39,1
60,9
Не определялись
12,9
0,11
14,6
5,5
0,3
3,3
37,3
58,6
»
11,9
0,07
13,5
5,9
0,2
3,1
38,1
57,7
»
13,1
0,07
11,5
6,1
Не опр.
7.2
7.2
7.2
7.3
7,5
7.8
7.9
8.3
8.3
8.3
Таблица 2
Состав гумуса обыкновенного среднемощного тяжелое у глинистого чернозема
(средние арифметические данные л=4)
Глу¬
бина.
см
^общ* %
С декаль-
цината
Гуминовые кислоты
Фульвокислоты
С негидро¬
лизуемого
остатка
Сгк : Сфк
1
2
|сумма
1
2 1
сумма
Нео рошаемый
0-10
2,14
0,05
0,80
0,24
1,04
0,29
0,054
0,34
0,71
3,0
2,3
37,3
11,3
48,6
13,4
2,4
15,8
33,3
30-40
1,76
0,04
0,66
0,15
0,85
0,23
0,048
0,28
0,62
3,0
2,2
37,0
10,6
47,6
12,9
2,7
15,4
34,8
50-60
1,32
0,03
0,40
0,14
0,54
0,20
0,03
0,23
0,52
2,3
2,2
30,4
10,6
40,9
15,1
2,3
17,4
39,4
Орошаемый
Примечание. Числитель — % от веса почвы, знаменатель — С, % от С0рщ.
0-
-10
2,12
0,08
0,78
0,21
0,99
0,29
0,06
0,35
0,71
3,8
36,8
9,9
46,7
13,7
2,8
16,5
33,0
30-
-40
1,90
0,07
0,68
0,19
0,87
0,28
0,05
0,33
0,64
50-
3,7
35,9
10,0
45,9
14,8
3,6
17,4
33,8
-60
1,32
0,04
0,39
0,13
0,52
0,20
0,04
0,24
0,52
3,0
29,6
9,8
39,4
15,1
3,1
18,2
39,4
2,8
2,7
2,2
Почвенный покров Суклейского опытного участка подробно исследо¬
вал Хорт (22]. По его данным здесь распространены преимущественно
обыкновенные среднемощные тяжелосуглинистые черноземы.
Как показали полученные нами данные, им присущи все характер¬
ные особенности, выявленные ранее для черноземов террас Днестра и
Прута Витиу, Рабиновичем [5], Рабиновичем и Фильковым [16].
По сравнению с черноземами коренного берега черноземы даже
древних высоких террас отличаются более легким механическим со¬
ставом.
Характеризуемый нами обыкновенный чернозем имеет неоднород¬
ный по профилю крупнопылевато-иловатый механический состав. Поч¬
венная масса содержит незначительное и непостоянное количество
песка. В ее составе преобладает ил, содержание которого колеблется в
пределах 35—42%. Перемещений ила по профилю не наблюдается.
Общее содержание частиц меньше 0,01 мм превышает 63%.
Весь профиль чернозема характеризуется высокой микроагрегиро-
ванностью. Коэффициент дисперсности невелик и довольно устойчив
(табл.1).
Черноземы речных террас уступают черноземам водораздельных
пространств по содержанию гумуса. Исследованный нами чернозем от¬
носится к числу малогумусных среднемощных. Запасы гумуса в его
метровом слое составляют всего 270 т/га. Невелико содержание и ва¬
лового азота (табл. 1).
В составе гумуса резко преобладают гуминовые кислоты. Основная
масса их, особенно в верхних, более гумусированных горизонтах почвы,
связана с кальцием. Значительное место в составе гумуса занимает
также негидролизуемый остаток (табл. 2).
Содержание фульвокислот колеблется в пределах 15,8—17,4%.
Немного извлекается органического вещества и при декальцировании
(около 2,3%), что говорит о малой подвижности гумуса. Отношение
Сгк: Сфк колеблется по профилю от 3 до 2,3, сужаясь с глубиной.
Неорошаемый чернозем вскипает с глубины около 25 см. На этой
глубине содержится менее 1% CaG03. Глубже содержание карбонатов
заметно увеличивается и достигает на глубине 80—90 см 17,5%. До глу¬
бины 120 см оно мало меняется — этот первый максимум в содержании
карбонатов в профиле почвы четко выражен.
По-видимому, его положение в профиле почвы можно связать с глу¬
биной промачивания. У обыкновенных черноземов водораздельных про¬
странств юга Молдавии, по данным Крупеникова [11], первый карбо¬
натный максимум располагается несколько глубже. С глубины 250 см
намечается второй карбонатный максимум.
Реакция почвенного раствора в верхних горизонтах близка к нейт¬
ральной, глубже по профилю с появлением карбонатов она становится
слабощелочной.
В связи с невысокой гумусностью и пылеватостью механического
состава по величине емкости поглощения обыкновенные черноземы
даже высоких террас уступают черноземам коренного берега.
В составе почвенного поглощающего комплекса здесь больше маг¬
ния, как в почве, так особенно и в почвообразующей породе. Обменного
натрия очень мало (<5% от суммы обменных катионов). Почва несо¬
лонцевата. Профиль чернозема до глубины 3 ж не засолен.
Длительное орошение, даже водой хорошего качества, сопровождает¬
ся изменением морфологического строения черноземов [19, 20, 4, 15].
В данном случае, как показали полевые исследования, в орошае¬
мом черноземе заметно укрупнилась структура, особенно в пахотном
слое, -который стал глыбисто-комковатымг увеличилась плотность гуму¬
совых горизонтов, заметно уменьшилось количество стабильных карбо¬
натных новообразований в виде белоглазки,, увеличилось количество
4*
99
ходов червей. Механический состав существенных изменений не пре¬
терпел.
Орошение вызывает некоторое разрушение микроструктуры по все¬
му профилю чернозема и особенно в его средней части, о чем можно су¬
дить по величине коэффициента дисперсности (табл. 1).
Сведения о том, что в результате орошения водой с хорошими ирри¬
гационными показателями происходит разрушение микроструктуры
черноземных почв, можно найти в работах и других исследователей
[19, 15, 24].
По данным Лабенец, Горбунова, Щур иной [12], орошение способст¬
вует увеличению содержания водно-пептизируемого ила, ускоряет раз¬
рушение минералов, сопровождается передвижением высокодисперсной
части почвы по профилю (лессиваж).
Содержание гумуса в почве и его качественный состав в результате
орошения не претерпели существенного изменения (табл. 2). Коренное
изменение содержания и состава гумуса почв — процесс длительный [9].
Отмечается лишь тенденция к некоторому увеличению содержания ве¬
ществ, извлекаемых при декальцирдвании, и фульвокислот, в результа¬
те чего сужается отношение Сгк : Сфк.
Орошение не изменило содержание общего азота в почве. Остались
в тех же пределах и значения pH.
В исследованных нами обыкновенных черноземах до глубины 100 см
заметно уменьшается содержание CaCOs. Глубже оно становится более
равномерным. Данные, характеризующие изменения в строении карбо¬
натного профиля орошаемых черноземов, можно найти во многих рабо¬
тах, но они противоречивы. Одни исследователи отмечают, что под влия¬
нием орошения глубина вскипания черноземов существенно не изменя¬
ется [20], другие — что она понижается [19, 15], и, наконец, третьи ут¬
верждают, что в староорошаемых черноземах содержание карбонатов
в верхнем полуметровом слое увеличивается в 2—3 раза [4]. Различная
подвижность и устойчивость СаС03 в орошаемых черноземах разных
природных провинций могут быть связаны с различной динамикой угле¬
кислоты почвенного воздуха и термическим режимом почв.
Как видно из полученных нами данных, при орошении днестровской
водой не происходит существенного изменения емкости обмена и со¬
става обменных оснований. В орошаемом черноземе отмечается лишь
очень незначительное увеличение в составе почвенного поглощающего
комплекса кальция и натрия. За более чем 10-летний срок орошения
солонцевания почвы не произошло.
В результате длительного орошения днестровской водой не происхо¬
дит и засоления чернозема, о чем можно судить по изменению величины
плотного остатка (табл. 1).
По содержанию валового фосфора исследованные нами черноземы
уступают черноземам водораздельных пространств юга Молдавии.
По данным Крупеникова [11], последние содержат в пахотном слое
0,16% Р205, а в материнской породе — 0,12%. В террасовых черноземах
эти показатели соответственно колеблются в пределах 0,135—0,085%
Р205. Эти различия можно объяснить, с одной стороны, характером поч¬
вообразующих пород, а с другой — малым содержанием гумуса. В верх¬
них горизонтах почвы^наблюдается биогенная аккумуляция фосфора.
Под влиянием орошения вынос фосфора с урожаем возрастает и его ва¬
ловое содержание уменьшается.
Нами был исследован групповой состав фосфатов по Чирикову [23].
Легкодоступных фосфатов I группы, извлекаемых углекислой вытяж¬
кой в обыкновенных черноземах высоких террас Днестра содержится'
мало (табл. 3). При орошении количество их несколько возрастает, что,
по-видимому, можно объяснить улучшением условий жизнедеятельно¬
сти микроорганизмов.
100
Таблица 3
Групповой состав фосфатов обыкновенного среднемощного тяжелосуглинистого
чернозема (по Чирикову) ,
6 §
Глу¬
бина.
и <у \
О X 2|
О J *
см
«2.3
о * * я
*5 Q.O Э"
Я Я «4 0
CQ 5а ё
0—10
135
20—30
130
40-50
127
60—70
125
80-90
122
140—150
110
190—200
97
250-260
84
0-10
132
20-30
127
40-50
126
60—70
124
80-90
120
140—150
107
190-200
96
250—260
84
Группы Р205, мг/100 г почвы
Группы Р206, % от валового
содержания
я
S
1
1 ■
JU
а. с
о.
о
а
X
X
2
а
о.
of
и
■
II
III
IV
V
I
II
III
IV
V
Не
орошаемый
2,9
26
13,5
66
26,6
2,2
19,2
10,0
48,8
19,7
69,0
1,04
3,23
3,0
26
12,7
61
27,3
2,3
20,0
9,8
46,9
21,0
69,0
1,11
3,41
2,8
28
11,7
56
28,5
2,2
22,0
9,2
44,0
22,4
70,0
1,25
2,95
2,4
32
11,7
49 ‘
30,1
1,2
25,6
9,3
39,2
24,0.
76,2
1,55
3,09
2,4
32
13,3
43
32,3
1,9
26,2
9,2
35,1
25,9
78,0
1,81
1,42
2,1
34
13,9
27
29,9
1,9
30,9
12,6
24,5
29,9
79,9
2,95
Не опр.
2,1
34
12,0
19
30,0
2,1
35,0
12,3
12,2
30,9
78,1
4,11
»
2,1
32
10,0
13
27,0
2,5
38,0
11,9
15,4
32,8
71,1
5,46
»
О
»р о ш
аем i
•I й
3,1
24
13,9
65
26
2,3
18,1
10,5
49,2
19,7
67,0
1,01
3,20
3,2
24
11,5
60
27
2,5
19,2
9,0
47,2
22,0
66,7
1,11
3,52
3,1
26
12,5
55
29
2,5
21,6
9,9
43,6
23,0
71,5
1,30
3,04
2,9
29
10,5
52
30
2,3
23,3
8,4
41,9
24,2
72,4
1,39
2,99
2,6
32
10,9
44
29
2,1
26,6
9,0
36,6
24,1
74,5
1,69
1,41
2,6
36
11,9
31
26
2,4
33,6
11,1
28,9
24,2
76,5
2,46
Не опр.
2,6
37
11,0
20
26
2,7
38,5
11,4
20,8
26,9
76,6
3,83
«
2,6
35
11,0
15
26
3,0
41,6
13,0
17,8
30,9
74,6
4,97
»
Фосфаты II группы извлекаются из почвы уксуснокислой вытяжкой,
они представлены главным образом фосфатами кальция. С появлением
в профиле почвы карбонатов количество их заметно увеличивается!
В верхних горизонтах орошаемого чернозема содержится несколько
меньше фосфатов кальция, что, очевидно, связано с их более актив¬
ным использованием в условиях орошения.
Фосфаты III группы, извлекаемые солянокислой вытяжкой, пред¬
ставлены в основном соединениями фосфора с железом и алюминием.
Как отмечалось выше, почвообразующие породы террас неоднородны.
Поэтому 'какой-либо закономерности в распределении фосфатов
III группы не наблюдается.
Около половины почвенных фосфатов в верхних горизонтах прихо¬
дится на долю органических фосфатов. Количество органического фос¬
фора уменьшается с глубиной по профилю от 48 до. 14%. Содержание
органических фосфатов в орошаемом и неорошаемом черноземах суще¬
ственно не различается. Можно отметить лишь, что под влиянием оро¬
шения количество их несколько увеличивается в глубоких горизонтах.
О содержании фосфора в гумусе можно судить по отношению
С : Рорг. Чем уже это отношение, тем выше насыщенность гумуса фос¬
фором.
Как видно из приведенных данных, насыщенность гумуса фосфором
увеличивается с глубиной. Наибольший вынос органических фосфатов
происходит из слоя 20—30 см, причем при орошении вынос усиливается.
Орошение активизирует биологический круговорот и усиливает пре¬
вращения минеральных фосфатов в органические, о чем свидетельствует
отношение Рмин : Рорг.
Фосфаты V группы, не растворившиеся в вышеперечисленных рас¬
творителях, представлены фосфатами первичных минералов. Последние
распределены по профилю чернозема неравномерно. В орошаемом чер¬
ноземе их содержится несколько меньше, что, вероятно, можно объяс-
101
Таблица 4
Групповой состав фосфатов обыкновенного среднемощного тяжелосуглинистого
чернозема (упрощенный вариант Чирикова)
Глубина, см
Группы Р2Ов, мг! 100
г почвы
Содержание
основного
Р*06, % от
варианта
Н е о
рошаемый
0—10
0,9
15,3
24,7
31,0
57,8
20—30
0,9
15,0
24,9
30,0
57,3
40-50
1,0
10,7
28,4
35,7
36,2
60—70
1,2
8,9
29,1
56,0
27,6
80—90
1,0
8,5
30,4
41,7
26,5
100—110
1,2
9,2
31,5
50,0
27,8
140—150
1,0
8,7
32,4
47,6
25,5
190—200
1,0
9,4
32,8
47,6
27,6
240-250
1,1
9,5
33,9
52,4
29,6
250-290
1,2
9,6
33,9
57,1
29,0
О рошаемый
0-10
1,4
16,8
22,1
45,1
70,0
20-30
1,5
15,8
22,0
46,8
65,8
40-50
1,6
И,2
24,2
51,6
42,7
60—70
1,8
9,4
29,4
62,0
33,3
80-90
1,2
8,5
26,3
46,0
26,7
100-110
0,9
8,2
31,4
39,1
25,1
140—15Q
0,9
8,9
32,3
34,6
24,7
190—200
0,9
9,7
32,5
34,6
26,2
240-250
1,0
9,8
34,8
38,4
28,0
280-290
1,1
9,9
34,9
42,3
27,5
нить активизацией в условиях орошения внутрипочвенного выветри¬
вания.
Состав фосфатов, определяемых по основному варианту Чирикова,
мало характеризует степень их доступности растениям. Для определе¬
ния степени доступности фосфатов было проведено их извлечение по
упрощенному варианту Чирикова (табл. 4).
Доля фосфатов от соответствующего основного варианта показывает
степень подвижности их в пределах каждой группы (табл. 4). Из полу¬
ченных данных хорошо видно, что при орошении подвижность фосфа¬
тов I и II групп возрастает. Таким образом, под влиянием полива в поч¬
ве улучшается пищевой режим.
Одновременно в связи со значительным увеличением урожаев возде¬
лываемых культур ворастает вынос питательных веществ. Поэтому
только совместное воздействие орошения и удобрений может значитель¬
но и устойчиво повысить эффективное плодородие чернозема.
Выводы
1. Орошение пресной днестровской водой в условиях хорошего есте¬
ственного дренажа и высокой культуры земледелия не сопровождается
существенными изменениями состава и свойств обыкновенных чернозе¬
мов (механического состава, содержание гумуса, азота, качества орга¬
нического вещества, реакции почвенного раствора, величины емкости
обмена, состава обменных катионов, содержания легкорастворимых
солей).
2. В условиях орошения несколько изменяется морфологическое
строение почвы (укрупняется структура, увеличивается плотность про¬
филя, повышается его биогенность, уменьшается количество бело¬
глазки).
102
3. Повышается подвижность фосфора, главным образом фосфатов
кальдия, возрастает относительное содержание органических фосфатов.
А. Ухудшаются некоторые физические свойства (повышается*
дисперсность, плотность).
Литература
1. Антипов-Каратаев И. Я., Филиппова В. Я. Влияние длительного орошения на про¬
цессы почвообразования и плодородие почв степной полосы Европейской части
СССР (черноземы и каштановые почвы). Изд. АН СССР, 1955.
2. Андреев В. Я. Деревья и кустарники Молдавии. Изд. АН СССР, 1958.
3. Барановская А. В, Азовцев В. Я. СаС03 и его миграция в орошаемых почвах За¬
волжья. В кн.: Проблемы генезиса и мелиорации орошаемых почв, ч. II. «Наука»,
1973.
4. Барановская А. В., Азовцев В. Я. Влияние орошения на современный почвообразо¬
вательный процесс. Тр. X Междунар. контр, почвов, т. X. «Наука», 1974.
5. Витиу В. В., Рабинович Я. 3. К вопросу о почвах террас Прута в северной Молда¬
вии. Тр. Докучаевск. конф. Кишинев, 1961.
6. Взнуздаев С. Т. Грунтовые воды Нижнего Приднестровья. Изд. АН СССР, 1959.
7. Геология СССР, т. LV, МССР. «Недра», 1969.
8. Егоров В. В. Задачи почвоведения в X пятилетке. Почвоведение, 1974, № 5.
9. Кононова М. М. Органическое вещество почвы. Изд. АН СССР, 1963.
10. Крупеников Я. А., Урсу А. Ф., Балтянский Д. М., Родина Л. К. Агропочвенное рай¬
онирование МССР. «Картя Молдовеняска», 1965.
И. Крупеников Я. А. Черноземы Молдавии. В кн.: Черноземы СССР, т. I. «Колос»,
1974.
12. Лабенец Е. М., Горбунов Я. Я., Щурина Г. Я. Прогноз изменений свойств почв и
разрушения минералов под влиянием воды и растворов. Почвоведение, 1974, № 4.
13. Панкова Е. Я. Совещание по мелиорации орошаемых почв. Почвоведение, 1975, № 5.
14. Подарь В. Д. Групповой состав фосфатов в основных почвах Молдавии. Автореф.
дис. Кишинев, 1974.
15. Позняк С. Я., Трус Б. М. Морфологические признаки и некоторые физические свой¬
ства южных черноземов Правобережной Украины и их изменение под влиянием
орошения. Тр. Почв, ин-та им. В. Й. Докучаева, 1976.
16. Рабинович Й. 3Филъков Я. А. Почвы правобережных террас Нижнего Днестра.
Зап. КГУ, т. 57 (почвенный). Кишинев, 1961.
17. Розанов Бv Г. Прогноз эволюции черноземов юга Европейской части СССР при
орошении. В кн: Проблемы генезиса и мелиорации орошаемых почв, ч. II, «Наука»,
1973.
18. Рубан Г. Ф. Задачи мелиорации земель юго-западной части СССР. В об.: Водные
мелиорации в СССР. «Наука», 1974.
19. Соборникова Я. Г. Влияние орошения на террасовые предкавказские черноземы
Ростовской обл. Почвоведение, 1959, N° 2.
20. Соколовский С. Я. О воздействии орошения на некоторые свойства предкавказских
черноземов и каштановых почв. Почвоведение, 1968, N° 9.
21. Фомина В. М., Чеботарева А. Г. Эффективность орошаемого земледелия в юго-
восточной части МССР. В сб.: I съезд географов Молдавии. Кишинев, «Штиинца»,
1975. .
22. Хорт М. Я. Почвенный покров Суклейского опытного участка. Тр. МНИИОЗиО,
т. 4, вып. 1, 1962.
23. Чириков Ф. В. Агрохимия калия и фосфора. М., 1956.
24. Шевцов Я. М., Поляков Ю. П., Савченко А. Д. Изменение микроагрегатного и ме¬
ханического состава почв при дождевании. Тр. Южгнпроводхоза, вып. 19, 1975.
25. Ярошенко М. Ф., Бызгу С. Е. Об оросительных качествах воды внутренних водое¬
мов Молдавии. Сер. биол. и хим. наук, N° 1. Изд. АН МССР, 1968.
Кишиневский государственный Дата поступления
университет 23.V. 1977 г.
I. A. CHOUDRI, Т. V. POPOVA
CHANGES OF MOLDAVIAN CHERNOZEMS UNDER
THE EFFECT OF IRRIGATION
Irrigation by fresh water with a good drainage does not lead to con¬
siderable changes in composition and properties of ordinary chernozems
only some changes in their morphology are observed, as well as an in¬
crease of phosphorus mobility and slight worsening of some physical pro¬
perties of soils.
1978
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
№ 4
ЭРОЗИЯ почв
УДК 631.4-^632.125
Г. И. ВАСИЛЬЕВ, Г. Г. МАМАЕВА
ВЛИЯНИЕ ВЕТРОВОЙ ЭРОЗИИ НА СВОЙСТВА
ЧЕРНОЗЕМОВ ПРЕДКАВКАЗЬЯ
Выявлен характер изменений обыкновенных черноземов Предкавказья
под воздействием процессов ветровой эрозии
Широкое распространение ветровой эрозии на территории Предкав¬
казья делает необходимым изучение характера изменений почвенного
покрова под ее воздействием в связи с возможным изменением уровня
плодородия почв. Опубликованные в настоящее время по этой проблеме
данные в основном характеризуют изменения почв легкого механиче¬
ского состава [1, 3, 8, 9]. В этих публикациях показано, что почвы лег¬
кого механического состава под воздействием ветровой эрозии теряют
пылеватую фракцию и обогащаются песчаной (1, 3, 9], в них перерас¬
пределяется минералогический состав [9], уменьшаются содержание
гумуса [1, 3, 9] и емкость обмена, изменяются агрегатный состав и
количество водопрочных агрегатов [9], верхние горизонты обедняются
микроэлементами [8]. Значительно меньшее количество работ, выпол¬
ненных для районов Северного Казахстана и Западной Сибири [1, 2, 5],
посвящено изменению под действием ветровой эрозии почв тяжелого
механического состава. Авторы этих работ отмечают меньшую отчет¬
ливость изменений таких почв под действием ветровой эрозии, в том
числе по таким важным признакам, как содержание гумуса или ила,
которые широко используются при диагностике эродированных почв.
В некоторых работах по Северному Кавказу [4, 6] хотя и дана харак¬
теристика эродированных ветром почв, однако спорной представляется
методика их выделения, так как в них сравнивается почвенный покров
на разных территориях, один из которых предположительно эродирован
ветром.
В связи с этим Почвенным ин-том им. В. В. Докучаева были про¬
ведены исследования по изучению характера изменений черноземов
Предкавказья, имеющих тяжелый механический состав, под воздейст¬
вием ветровой эрозии. Полевые исследования проводили в 1972—
1973 гг. на территории Новокубанского р-на Краснодарского края.
Предметом изучения были черноземы обыкновенные сверхмощные, мощ¬
ные и среднемощные (по местной классификации — черноземы предкав-
казские карбонатные), тяжелосуглинистые и легкоглинистые, преобла¬
дающие в почвенном покрове Краснодарского края и занимающие пло¬
щадь 2750 тыс. га [5].
Для Новокубанского р-на, как и для всего Краснодарского края в
целом, характерна сеть лесных полос, созданная на пахотных угодьях,
с размещением в большинстве случаев 1000X1000 м. В связи с этим
при проведении исследований мы исходили из предпосылки, что поля.
104
расположенные на ровных по рельефу участках, до создания лесных
полос имели одинаковый почвенный покров, а в случае подвержен¬
ности этих участков ветровой эрозии — одинаковую степень эродиро¬
ванное™ почв. После создания на таких участках лесных полос послед¬
ние способствовали образованию на полях зон с различной интенсив¬
ностью проявления ветровой эрозии.
В непосредственной близости от лесополос образовались зоны, в
которых почва не подвергается выдуванию. По мере удаления от лесо¬
полос в глубь поля образовались зоны с различной интенсивностью
воздействия ветровой эрозии на почву. Если учесть, что лесные полосы
на территории Новокубанского р-на создавались в 1952—1954 гг., то
в случае выявления в настоящее время неоднородности почвенного по¬
крова (по эродированности) в пределах поля последняя может быть
объяснена лишь за счет неодинаковой степени эродированности почв,
проявлявшейся за последние 15 лет (примерный срок действия лесных
полос). При исследовании применяли метод профилей из буровых сква¬
жин и разрезов, заложенных вдоль основного направления эрозионно¬
опасных ветров. Скважины закладывали через 200 м, а в приполосной
части — дополнительно через 20, 50 и 100 м с каждой стороны от попе¬
речных к ветру лесополос. Бурение скважин сопровождалось отбором
образцов почв по генетическим горизонтам с последующим определе¬
нием в них содержания гумуса (по Тюрину) и С02 карбонатов (по Коз¬
ловскому) .
В разрезах по генетическим горизонтам и в пахотном слое были
отобраны почвенные образцы для определения содержания гумуса (по
Тюрину), С02 карбонатов (по Козловскому), механического состава
(пирофосфатным методом), общего азота (по Кьельдалю), общего
фосфора (по фосфорно-молибденовой сини), подвцжных форм Р20* (по
Мачигину) и КгО (по Протасову), максимальной гигроскопичности и
гигроскопической воды.
Поля для исследований выбирали на участках с разной хтепенью
проявления ветровой эрозии: средней (совхоз «Заречный»), сильной
(совхоз «Заречный» и колхоз им. XXII партсъезда) и очень сильной
(колхоз «Путь к коммунизму»). Выделение участков по степени про¬
явления ветровой эрозии проведено в соответствии с «Указаниями по
проектированию противоэрозионных мероприятий» (М., 1970), которые
предусматривают следующие степени проявления ветровой эрозии: сла¬
бую, среднюю, сильную и очень сильную. Этот подход применялся Поч¬
венным ин-том в 1970 г. при разработке схемы противоэрозионных
мероприятий для территории Новокубанского р-на.
Как показали полученные в анализах данные, все исследованные
черноземы — тяжелосуглинистые по механическому составу, а на уча¬
стке колхоза им. XXII партсъезда — легкоглинистые. Содержание физи¬
ческой глины составляло в них около 60%, оставаясь одинаковым во всех
генетических горизонтах и лишь несколько увеличиваясь в горизонтах
ВС и С (62—64%). Содержание ила составляло 30—35%, пылеватой
фракции (с преобладанием тонкой и крупной пыли)—>50%.
По данным табл. 1 видно, что с глубиной ни одна из фракций в поч¬
венном профиле существенно не меняется, поэтому сопоставление дан¬
ных механического состава пахотного и подпахотного слоев может по¬
казать избирательный вынос отдельных фракций, если таковой проис¬
ходит под действием ветровой эрозии.
Как видно из приведенных в табл. 2 данных, в неэродированном
черноземе наиболее четко с глубиной изменяется содержание гумуса
(уменьшается) и С02 карбонатов (увеличивается). Это позволяет ожи¬
дать, что возможное изменение мощностей верхних горизонтов почвы
под действием ветровой эрозии будет сопровождаться изменением этих
показателей как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах.
105
Таблица 1
Механический состав обыкновенного сверхмощного неэродированного легкоглинистого
чернозема на лессовидных суглинках (колхоз им. XXII партсъезда)
Горизонт и
глубина» см
Гигроско¬
пическая
веда. %
Содержание фракций, %; размер частиц, лш
1-0,25
0,25—0,05
0,05—0,01 |
0,01—0,005
0,005—0,001
<0,001 |
<0.01
Апах 0-25
4,7
0
11,0
28,6
6,8
23,2
30,4
60,4
А 30—40
4,8
0
9,5
28,5
8,0
22,4
31,6
62,0
40-50
4,7
0
11,5
24,5
7,3
21,0
35,7
64,0
50—60
4,6
0
11,1
24,9
9,0
18,5
36,5
64,0
60—70
4,6
0
8,1
28,3
5,9
22,7
35,0
63,6
Вх 80—90
4,4
0
9,0
27,7
6,6
19,6
37,1
63,3
В2 110—120
4,2
0,1
6,9
28,2
9,1
19,3
36,4
64,8
В3 130—140
4,0
0
7,6
27,3
6,8
20,3
38,0
65,1
ВС 145—155
4,0
0
9,2
26,6
6,8
21,8
35,6
64,2
Таблица 2
Некоторые данные химических анйлизоз неэродированного чернозема
(колхоз им. XXII партсъезда)
Горизонт и
глубина, см
Гумус
СО,
pH вод¬
ный
Общий
азот, %
Общий фос¬
фор, мг/100 г
почвы
Подвижные, мг/100 г
почвы
%
Р«Ов
к,о
А„ах 0-25
4,8
0
8,3
0,24
26,4
1,1
34,0
А 30—40
4,3
0
8,2
0,24
26,4
0,4
28,0
40—50
4,2
0,4
8,3
0,20
28,0
Сл.
26,5
50-60
3,85
0,5
7,9
0,20
26,4
Нет
26,5
60—70
3,8
0,8
8,0
0,16
22,4
»
24,1
В2 80—90
2,8
3,0
8,2
0,15
20,8
»
26,5
В2 110—120
2,0
2,9
8,3
0,14
24,0
»
22,5
В. 130-140
1,35
3,2
8,2
0,11
Не опр.
»
20,5
ВС 145—155
1,2
3,4
8,3
Не опр.
»
20,8
155—165
1,1
3,9
8,4
»
»
19,3
С 165—175
Не опр.
4,1
8,4
»
»
18,9
175-185
»
4,6
8,5
»
»
18,9
Определение мощностей гумусовых горизонтов (A, Bt и В2) на за¬
ложенных профилях затруднялось установлением в полевых условиях
границы перехода гор. А в гор. В, а следовательно, и определением мощ¬
ности гор. А.
Если допустить, что в сверхмощных черноземах влияние ветровой
эрозии отразилось лишь на изменении гор. А (мощность которого в не-
эродированных разностях составляет не менее 60 см), в то время как
мощность горизонтов В, и В2 не могла заметно измениться, можно при¬
нять какую-либо границу между этими горизонтами за маркирующую
линию для того, чтобы выровнять по ней все почвенные профили сква¬
жин и разрезов. В данном случае за маркирующую линию была приня¬
та граница между горизонтами Bt и В2, переход между которыми в
полевых условиях был более отчетливым.
Соединив прямой линией нижние границы гор. Bt всех почвенных
профилей, можно получить кривую изменений мощности верхних гори¬
зонтов исследованных черноземов, ибо если влияние ветровой эрозии
на мощность гор. А проявилось, то неэродированные и эродированные
разности будут характеризоваться неодинаковыми мощностями гори¬
зонтов А+В. На рисунке 1 показан профиль, заложенный в колхозе
им. XXII партсъезда на участке с сильным проявлением ветровой эро¬
зии. На нем отчетливо видна уменьшенная мощность горизонтов A+Bt
106
Рис. 1. Изменение мощности гумусовых горизонтов чернозема
обыкновенного сверхмощного под влиянием ветровой эрозии
(пунктир — до посадки лесополос, сплошная линия — через
20 лет после посадки лесополос)
Рис. 2. Изменение содержания гумуса в пахотном и подпахотном
горизонтах чернозема обыкновенного сверхмощного под влиянием
ветровой эрозии (сплошная линия — в пахотном слое, пунктир — в
подпахотном слое)
в центральных частях полей по сравнению с прилегающими к лесо¬
полосам участками, где мощность горизонтов А+В, в некоторых слу¬
чаях даже больше за счет навевания. Аналогичная зависимость обна¬
ружена на других профилях с сильным (совхоз «Заречный» и очень
сильным (колхоз «Путь к коммунизму») проявлением ветровой эрозии.
На рисунке 2 показаны изменения содержания гумуса в пахотном
и подпахотном горизонтах чернозема обыкновенного сверхмощного лег¬
коглинистого на участке с сильным проявлением ветровой эрозии (кол¬
хоз им. XXII партсъезда). Показанный профиль характеризуется умень¬
шением содержания гумуса в пахотных и подпахотных (30—40 см) го¬
ризонтах на расстоянии 200 м и далее от лесных полос.
На рис. 3 показаны изменения содержания С02 карбонатов в пахот¬
ных и подпахотных горизонтах на этом же профиле, выражающиеся в
увеличения содержания С02 карбонатов в почвах центральной части
поля по сравнению с приполосными участками.
107
Рис 3 Изменение СОг карбонатов в пахотном и подпахотном гори¬
зонтах чернозема обыкновенного сверхмощного под влиянием ветровой
эрозии (сплошная линия — в пахотном слое, пунктир — в подпахотном
слое)
Как видно из рис. 2 и 3, максимальное содержание гумуса при ми¬
нимальном содержании С02 наблюдается в приполосных частях полей
в пахотных горизонтах, а в случае навевания — в подпахотных (30—
40 см).
Профили, заложенные на участках со средним проявлением ветро¬
вой эрозии, не обнаружили по мере удаления от лесных полос замет¬
ных изменений содержания гумуса, карбонатов и мощности гумусовых
горизонтов. Это свидетельствует о том, что на участках со средним
проявлением ветровой эрозии почвенный покров за последние 15 лет
не претерпел заметных изменений. В связи со сказанный в дальней¬
шем будет рассматриваться характер изменений почвенного покрова
лишь на участках с сильным и очень сильным проявлением ветровой
эрозии.
Рассмотрение данных, полученных при закладке почвенных профи¬
лей на территориях с сильным и очень сильным проявлением ветровой
эрозии, позволило выявить на полях, обсаженных лесными полосами,
зоны, различные по интенсивности воздействия ветровой эрозии на
почвенный покров, и объединить по зонам все заложенные разрезы и
скважины. В пределах полей были выделены следующие зоны почв:
1) не подверженные эрозии, 2) подверженные слабой ветровой эрозии,
3) подверженные средней ветровой эрозии, 4) подверженные сильной
ветровой эрозии.
На территориях с сильным проявлением ветровой эрозии приполос-
ные участки полей, прилегающие к поперечным по направлению ветра
лесополосам, являются зоной неподверженных и слабоподверженных
ветровой эрозии почв. Прилегающая к лесополосам зона шириной око¬
ло 100 м занята почвами, не подверженными ветровой эрозии. Их про¬
филь не нарушен, однако в некоторых случаях возможно частичное или
полное засыпание почв этой зоны мелкоземом. Слабоподверженные
ветровой эрозии почвы находятся от лесополос на расстоянии от 100 до
200 м. Центральные части полей, а также все участки, расположенные
от лесополос далее 200 му выделены в зону среднеподверженных вет¬
ровой эрозии почв.
На территориях с очень сильным проявлением ветровой эрозии поч¬
вы зоны, непосредственно примыкающей к лесной полосе, засыпаны
мелкоземом. К ней примыкает зона слабоподверженных ветровой эро¬
зии почв (примерно до 200 м от лесополос); зона среднеподверженных
108
Таблица 3
Средние показатели черноземов обыкновенных, в различной степени
подверженных ветровой эрозии
Гори¬
зонт
Черноземы обыкновенные сверхмощные
Черноземы обыкновенные средне¬
мощные (колхоз «Путь к ком¬
мунизму»
совхоз «Заречный» |
колхоз им. XXII партсъезда
1
2 1
3
1
2
3
2
3
4
Мощность
горизонтов, СМ
А
53
52
42
58
48
38
28
24
20
В,
42
45
42
31
32
33
28
21
18
в2
38
40
40
29
30
30
23
22
26
А+Вх
95
97
83
89
80
71
57
45
38
А+В
134
137
124
118
110
101
80
67
64
(
D о д е р ж
а н ие г)
гм уса, <
Уо
Апах
5,4
4,9
4,7
5,0
4,5
4,2
4,6
4,4
3,8
Ann
4,4
4,4
4,1
4,1
3,9
3,6
3,8
—
—
Bi
3,2
3,2
3,1
2,8
2,8
2,7
2,8
2,8
2,8
в2
2,2
2,2
2,2
2,1
2,0
2,0
1,9
2,0
2,0
Содержание С02 карбонатов, %
Ajiax
0,1
0,4
0,5
0,2
0,3
0,5
3,1
2,9
3,8
Ann
0,7
1,0
1,1
1,1
1,0
1,1
4,0
—
—
Bx
2,0
2,3
2,3
2,7
2,6
2,2
5,3
4,8
5,1
в2
3,1
3,4
3,4
3,3
3,2
3,0
6,4
5,7
6,0
Примечание. Здесь и в табл. 4: 1 — неподверженные,|2 — слабоподверженные, 3 среднепод¬
верженные, 4 — сильноподверженные.
почв находится на расстоянии от 200 до 300 м от лесополос; централь¬
ные части поля отнесены к зоне сильноподверженных ветровой эрозии
почв.
В табл. 3 приведены данные мощности генетических горизонтов чер¬
ноземов обыкновенных в зависимости от степени подверженности вет¬
ровой эрозии, из которых видно, что на всех участках за последние
15 лет под воздействием ветровой эрозии произошла заметная потеря
мощности гумусовых горизонтов. Вследствие трудности определения
границы перехода между горизонтами А и В, более точным показате¬
лем следует считать мощность слоя А+В,. По этим показателям вид¬
но, что сверхмощные черноземы на участке совхоза «Заречный» в зоне
наибольшего проявления ветровой эрозии потеряли примерно 10 см от
мощности гумусового слоя, а на участке колхоза им. XXII партсъезда —
около 20 см по сравнению с не подвергающимися действию ветровой
эрозии черноземами приполосных участков. На участке колхоза «Путь
к коммунизму» почвы в зоне защитного действия лесополос погребены
под валом мелкозема, прилегающие к нему участки являлись ранее
зоной слабого воздействий процессов ветровой эрозии. По сравнению с
этими участками в зоне сильного проявления процессов ветровой эро¬
зии утрачено около 20 см мощности гумусового слоя и в настоящее
время происходит подпахивание гор. В,. По среднему содержанию гу¬
муса (табл. 3) среднеподверженные ветровой эрозии участки утратили
в пахотном слое 0,7—0,8% гумуса, что составляет 13—16% от содер¬
жания гумуса в пахотных горизонтах черноземов приполосных участ¬
ков, не подверженных действию ветровой эрозии. Участки, подвержен¬
ные сильному действию ветровой эрозии, потеряли в пахотном слое
0,8% от содержания гумуса в пахотных горизонтах, испытывающих
слабое воздействие ветровой эрозии.
Соответственно уменьшается содержание гумуса в подпахотных го¬
ризонтах: на 0,3—0,5% для сверхмощных черноземов и на 1% для
среднемощных.
109
Среднее содержание С02 карбонатов в сверхмощных черноземах,
наиболее подвергающихся ветровой эрозии, увеличивается в пахотных
горизонтах на 0,3—0,4%, в среднемощных — на 0,7—0,9% (табл. 3).
Увеличение С02 в подпахотных горизонтах наблюдается для чернозе¬
мов участка совхоза «Заречный» и особенно для участка колхоза «Путь
к коммунизму», где подпахотным горизонтом становится гор. В2.
Выявлено, что под воздействием ветровой эрозии сверхмощные чер¬
ноземы утратили 14—18, а среднемощные —9 т/га от запасов гумуса в
пахотных горизонтах (табл. 4). Еще больше составили потери запасов
гумуса в целом по гумусовому профилю: в сверхмощных черноземах
запасы гумуса сократились на 73—133 т/га, что составляет 15—40% от
запаса гумуса в почвах, не подверженных ветровой эрозии, у средне¬
мощных— на 81 т/га, что составляет 35% от запасов гумуса в почвах,
подверженных слабому действию ветровой эрозии.
Таблица 4
Средние показатели черноземов обыкновенных, в различной степени подверженных ветровой
, эрозии
Горизонт
Черноземы обыкновенные сверхмощные
Черноземы обыкновенные средне¬
мощные (колхоз «Путь к комму¬
низму»)
совхоз «Заречный»
колхоз им. XXII партсьезда
1
2
3
1
2
3
2 3
4
Запасы гумуса, т/г а
Апах I
117 I
108 I
1 103 1
| 110 I
I 100 I
92 1
97 I
95 I
А+В |
, 563 |
| 580 |
490
I 494 |
1 421 |
361 ' |
310 |
260 |
Общий азо
т, %
Апах
0,26
0,24
0,23
0,24
0,22
0,21
0,24
0,20
Ап„
0,20
0,22
0,22
0,20
0,18
0,16
0,20
—
Bi
0,16
0,18
0,18
0,15
0,13
0,14
0,14
0,14
в2
0,15
0,15
0,15
0,14
0,10
0,10
0,10
0,10
Общий азо
т, ml г й
-
Апах
6,0
5,2
4,8
5,2
4,8
4,6
5,2
4,4
0—50 см
13,2
13,1
11,5
12,4
10,5
10,0
10,4
9,6
0—100 см
24,0
23,6
23,3
22,8
18,0
17,2
17,8
16,2
Общи]
ftфосфо
р, т/г й
Апах I
6,0 I
6,0 I
5,8 I
1 5>81
1 5’7 1
5,2 I
4,8 I
4,3 I
0—50 см |
15,7 |
1 15,4 |
1 14,9 |
1 15,1 I
1 13,6 |
13,9 |
11,9 |
н,о I
Ф и
зиче
екая гл
и и а, %
58,0
58,7
60,1
60,4
63,3
58,8
56,8
60,1
59,2
61,6
60,8
63,4
63,2
62,0
57,2
—
61,0
64,6
61,9
63,3
62,4
64,2
58,0
62,0
58,8
64,0
61,2
64,8
Не опр.
64,1
58,8
60,0
63,2
64,0
60,2
64,7
»
61,3
59,9
60,7
62,1
62,0
Не опр.
64,3
63,8
64,8
88
229
0,20
0,14
0,13
3.9
9.9
59.0
57.0
59,9
Не опр.
Различия в содержании общего азота (табл. 4) между пахотными
горизонтами не подверженных и среднеподверженных действию ветро¬
вой эрозии сверхмощных черноземов составили 0,03% при минимальной
значимой разнице 0,025% при Р 0,95; для слабоподверженных и сильно¬
подверженных почв эта разница составила 0,04%.. На участках, подвер¬
женных сильной и средней эрозии, запасы общего азота в Апах умень¬
шились на 0,6—1,2 т/га (табл. 4). Потери запасов общего азота в слое
0—50 см составили от 0,8 до 2,4 т/га.
Запасы общего фосфора (табл. 4) заметнее уменьшаются под влия¬
нием ветровой эрозии в среднемощных черноземах по сравнению с
110
мощными и сверхмощными. На участках с наибольшей подвержен¬
ностью ветровой эрозии запасы общего фосфора в пахотном слое сокра¬
тились на 0,2—0,6 т/га у сверхмощных почв и на 0,9 т/га — у средне¬
мощных.
Различий по величине подвижных форм фосфора и калия, веществ,
определяемых в водной вытяжке, pH водного в пахотном горизонтах
черноземов, не подверженных и подверженных ветровой эрозии, не
получено.
' Особый интерес представляет показатель механического состава
черноземов, подверженных разной степени ветровой эрозии, так как он
во многом определяет уровень почвенного плодородия. Как видно из
данных табл. 4, существенных различий в содержании физической гли¬
ны в пахотных горизонтах почв, подвергающихся и не подвергающихся
ветровой эрозии, не наблюдается. Не обнаруживается также различий
в механическом составе пахотных и подпахотных горизонтов у чернозе¬
мов, подверженных в разной степени ветровой эрозии. Следовательно,
выдувание почвы, которое имеет место при ветровой эрозии, не носит
избирательного характера. Это подтверждено нашими наблюдениями
за механизмом проявления пыльных бурь, которые показали, что поч¬
венный материал во время пыльных бурь выдувается с поверхности
почвы послойно полностью.
Таким образом, как показали проведенные исследования, процессы
ветровой эрозии вызывают в черноземах Предкавказья ряд изменений,
основным из которых следует считать потерю мощности гумусового
слоя.
На территориях с сильным проявлением ветровой эрозии предкав-
казские черноземы тяжелосуглинистого и легкоглинистого механиче¬
ского состава потеряли за последние 15 лет от 10 до 20 см первоначаль¬
ной мощности гумусового профиля, что составляет от 50 до 100 т/га от
общих запасов гумуса, от 3 до 6 т/га запасов общего азота и от 3 до
6 т/га от запасов общего фосфора. Содержание гумуса в пахотных го¬
ризонтах эродированных черноземов центральных частей полей умень¬
шилось на 0,7—0,8% при одновременном возрастании содержания СО*
карбонатов на 0,3—0,8%.
При существующей интенсивности процессов ветровой эрозии на тер¬
ритории Предкавказья центральные части полей в среднем ежегодно
теряют от 0,6 до 1,3 см гумусового слоя. Это свидетельствует о том, что
дальнейшее сельскохозяйственное использование обыкновенных черно¬
земов Предкавказья немыслимо без скорейшего применения почвоза¬
щитных мероприятий.
Литература
1. Бельгибаев М. Е., Паракшина Э. М. Ветровая эрозия на территории совхоза им.
Белинского. В ни.: Эрозия почв в Казахстане и борьба с ней. «Наука», 1970.
2. Градобоев Н. Д. Итоги трехлетних почвенно-эрозионных исследований в Омской обл.
В сб.: Водная и ветровая эрозия и меры борьбы с ней в Сибири. Новосибирск, 1974.
3. Досмухамедов Т. X. Почвенно-эрозионные исследования на территории Пресновско-
го совхоза. В кн.: Эрозия почв в Казахстане и борьба с ней. «Наука», 1970.
4. Завитко Г. В., Жуков А. Я. Влияние ветровой эрозии на плодородие черноземов в
юго-восточной части Краснодарского края. Тез. докл. кн. IV. Алма-Ата, 1970.
5. Зайцева А. А., Шиятый Е. Я., Лавровский А. Е„ Полянский А. К. К вопросу опре¬
деления эродированности почв ветром. В сб.: Агропочвоведение и мелиорация со¬
лонцов. Целиноград, 1972.
6. Ляхов А. И., Герасимова А. В. Агрохимическая характеристика эродированных кар¬
бонатных черноземов Научи, тр. ВАСХНИЛ, 1974.
7. Симакин А. Я. Агрохимическая характеристика Кубанских черноземов и удобрения.
Краснодар, 1969.
8. Султанбаева У. М. Влияние ветровой эрозии на содержание микроэлементов в про¬
111
филе эродированных почв каштановой зоны в Кустанайской обл. Изд. АН КазССР.
Сер. биол., 1973, № 5.
9. Чакветадзе Е. А. Ветровая эрозия темно-каштановых супесчаных почв Северного
Казахстана. «Наука», 1967.
Почвенный институт Дата поступления
им. В. В. Докучаева 8.VI.1977 г.
R. I. VASILIEV, G. G. MAMAEVA
EFFECT OF WIND EROSION ON THE CISCAUCAS1AN CHERNOZEMS
The changes of the Ciscaucasian ordinary chernozems under the effect
of wind erosion have been studied. It has been found that during 15 last
years the soils on the areas subjected to the action of strong and very
strong wind erosion lost from 10 to 20 cm of the humus layer thickness.
This lead to losses from 50 to 100 t/ha humus, from 3 to 6 t/ha total nitro¬
gen, and from 3 to 6 t/ha phosphorus. The content of humus in the ploughed
layer decreased by 0,7—0,8 per cent, and the content of carbonates increa¬
sed by 0.3—0,8 per cent. No changes in mechanical composition of soils
subgected to wind erosion have been observed.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
УДК 631.4-^-632.125
Н. к. ШИКУЛА, М. М. ЛОМАКИН
ПОТЕРИ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ СЕРЫХ
ОПОДЗОЛЕННЫХ ПОЧВ С ПОВЕРХНОСТНЫМ СТОКОМ
На серых оподзоленных почвах изучали потери растворимых питатель¬
ных веществ с поверхностным стоком талых вод С жидким стоком теряется
наибольшее количество магния и кальция, наименьшее — фосфора. Мульчи¬
рование почвы соломой снижало потери нитратного азота, но несколько
увеличивало потери с жидким стоком аммиачного азота и калия. Смешива¬
ние мульчи с верхним слоем почвы увеличивало потери растворимых ве¬
ществ с жидким и твердым стоком.
Вследствие потерь элементов питания растений в результате водной
эрозии снижается плодородие почвы. Так, в Курской обл. в период
весеннего снеготаяния со склоновых земель с жидким стоком теряется
до 460 т/га водно-растворимого азота, до 120 т/га фосфора (Р205) и до
2500 т/га калия (К20). При этом потери увеличиваются примерно в 5 и
более раз в случае внесения в почвы минеральных удобрений (И]. Осо¬
бенно велики потери элементов питания при внесении минеральных
удобрений осенью, по маломощному слою снега или до начала вегета¬
ции [3, 7, 12].
Экономический ущерб от указанных потерь усугубляется также и тем,
что элементы питания растений, поступая с жидким стоком в водоемы,
вызывают бурный рост водорослей, дающих массу легко загнивающего
вещества. Разлагаясь, оно потребляет большое количество кислорода,
создавая таким образом затруднение существования, а в иных случаях
и гибель водной фауны. В период массового размножения водорослей
вода становится малопригодной для питья, создаются трудности очист¬
ки ее насосными станциями, а также условия для различного рода за¬
болеваний человека и животных [1, 2, 8, 9].
В настоящей работе приведены результаты изучения потерь раство¬
римых питательных веществ со стоком талых вод в зависимости от
способа обработки почвы.
Определение потерь веществ со стоком талых вод в 1972—1976 гг.
проводили в колхозе «Прогресс» Фатежского р-на Курской обл. на
склоне крутизной 4—5°. Почвы опытного участка — серые оподзолен-
ные тяжелосуглинистые. Несмытая почва в пахотном слое имела сле¬
дующие агрохимические показатели: гумус (по Тюрину)—3,8%, Р205
(по Чирикову)—14,4 мг, КгО (по Масловой)— 10,6 .мг/100 г почвы, pH
солевой — 5,2, Hr (по Каппену) —2,4 мг-экв, сумма полощенных осно¬
ваний—23,3 мг-экв/Ю0 г почвы, степень насыщенности—91%. В сред-
несмытой почве эти показатели были следующими: гумус—2,05%,
Р205—19,1 мг, К20— 14,9 мг, pH солевой — 5,2, Нг"— 1,8 мг-экв, сумма
поглощенных оснований—16,9 мг-экв, степень насыщенности—93%.
Слабосмытая почва по всем агрохимическим показателям занимает
промежуточное положение между несмытой и среднесмытой почвой.
Вынос веществ с жидким и твердым стоком определяли на участках
с различными способами обработки почвы и мульчирования.
ИЗ
Таблица 1
Смыв питательных вещестз и гумуса со стоком талых воду кг/га
Потери питательных веществ и гумуса со стоком
Способ об*
работки
1972 г.
1973 г.
1974 г.
1976 г.*
почвы
вещество
жидким
твердым
жидким
твердым
жидким
твердым
жидким
Вспашка на
N01
0,120
0,001
0,349
0,022
0,258
0,004
0,124
глубину —
20—22 см
3
NH.
0,092
0,002
0,023
0,057
1,250
0,022
0,084
(контроль)
Р*0,
0,022
0,006 .
0,090
0,320
0,104
0,073
0,013
К20
Не опо.
0,0
0,375
0,448
0,062
0,021
Са* *
1,420
3,700
3,446
0,820
0,265
Mg--
»
2,028
Не опр.
3,708
Не опр.
0,0
Гумус
Жидкий
сток,
мм
Твердый
Не опр.
1,20
Не опр.
60,0
0,143
14,0
0,0
4,5
Не опр.
22,5
Не опр.
24,1
Не опр.
3,0
сток,
кг [га
Не опр.
50
Не опр.
2500
Не опр.
560
0,0
Рыхление па-
ш;
0,358
0,001
0,204
0,009
0,288
0,0
0,040
хотного
слоя КПГ-
nh;
0,329
0,004
0,032
0,045
1,589
0,0
0,040
250 на глу¬
Р2О5
0,037
0,015
0,114
0,130
0,123
0,0
0,006
бину 20—
к2о
Не опр.
0,0
0,186
1,600
0,0
0,012
22 см с
Са* •
»
1,780
2,280
3,180
0,0
0,110
размеще¬
Mg-
3,807
Не опр.
5,482
Не опр.
0,0
нием муль¬
чи на по¬
Гумус
Жидкий
Не опр.
2,90
Не опр.
24,0
0,080
0,0
0,0
верхности
почвы
сток,
мм
Твердый
12,5.
Не опр.
33,5 .
Не опр.
23,6
Не опр.
1,5
сток,
кг/га
Не опр.
110
Не опр.
930
Не опр.
0,0
0,0
Смешивание
no;
0,344
0,001
0,231
0,028
0,114
0,0
0,241
мульчи с
nh4
0,482
0,004
0,134
0,086
0,965
0,0
0,336
верхним
слоем О —
Р205
0,048
0,012
0,103
0,315
0,108
0,0
0,036
vvH/vra v
10 см сло¬
ем почвы
к20
Са**
Mg**
Не опр.
»
»
0,0
3,480
4,944
0,430
6,000
Не опр.
1,347
1,782
5,784
0,0
0,0
Не опр.
0,094
0,618
0,0
Гумус
Жидкий
Не опр.
2,70
Не опр.
70,0
0,070
0,0
0,0
сток,
мм
Твердый
сток.
кг/га
11,9
Не опр.
34,9
Не опр.
24,0
Не опр.
10,5
/
Не опр.
ИЗ
Не опр.
2870
Не опр.
0,0
0,0
♦ В 1975 г. стока не было, а в 1976 г. был только жидкий сток.
На опытном участке высевали кукурузу на зерно, яровую пшеницу,
ячмень, вико-овес на зеленый корм, озимую пшеницу. Для мульчирова¬
ния использовали солому урожая высеваемой культуры. В качестве
мульчи в 1971 г. использовали овсяную солому в количестве 1,5—1,8 г/га,
в 1972 г.— измельченные стебли кукурузы—1,5 т/га, в 1973 г.— солому
яровой пшеницы—3—3,5 г/га и в 1974 г.— солому ячменя 2,5 г/га. Под
основную обработку в 1971 г. вносили Ыц120Рсво, в 1972 и 1973 гг.—
NUi2o-eo. В последующие годы никаких удобрений не применяли.
Исследования проводили на стоковых площадках размером 28X
Х170 м, на каждой из которых были примерно равные доли несмытых
слабо- и среднесмытых почв. Расход поверхностного стока учитывали
при помощи водосливов с треугольным вырезом. Для химического ана¬
лиза стекающих вод ежедневно с каждого участка отбирали среднюю
114
пробу талой воды объемом 0,5 л. Пробы фильтровали через обычный
фильтр и для прекращения микробиологических процессов, протекающих
в воде, добавляли в нее несколько капель толуола. Анализ проводили в
каждой (ежедневной) пробе. Результаты химических анализов талой
воды и твердого стока приведены в табл. 1—4.
Из табл. 1 видно, что количество смываемых питательных веществ
с жидким стоком зависит в основном от его величины и отчасти от
способа обработки почвы и мульчирования. Так, в период стока в 1972 г.
наибольший смыв растворимых веществ наблюдался на участках с
мульчированием, где сток вследствие преобладающих запасов снеговой
воды был почти в 3 раза больше, чем на обычной вспашке. Такая же
зависимость выноса элементов питания, за исключением азота, со¬
хранилась и в 1973 г. В 1974 г. при равном стоке наибольшее количе¬
ство смыва растворимых веществ, за некоторым исключением, было
также на участках с мульчированием соломой. Значительно больше
было смыто азота и других элементов в 1976 г. на варианте со смеши¬
ванием мульчи с верхним слоем почвы. Увеличение смыва отдельных
элементов на мульчированных агрофонах связано не только с большим
стоком талых вод, но и с выщелачиванием веществ снеговой водой из
мульчи, накоплением питательных элементов в верхнем слое почвы
. и т. д.
Разница в запасах воды в снеге на различных вариантах опыта, а
также разное количество стока на них затрудняют возможность выяв¬
ления зависимости потерь веществ от излучаемых факторов (способа
обработки почвы, глубины заделки удобрений и т. д.). В подобных
случаях для более точного установления такой зависимости можно
пользоваться удельными потерями — количеством смываемых веществ
в граммах на 1 мм стока.
Немалое влияние на смыв питательных веществ оказывали условия
формирования стока, которые в период исследований были довольно
разнообразны. В 1971 г. вследствие обильных осенцрх осадков почва к
зимнему периоду была хорошо увлажненной. Зима 1971—1972 гг. была
малоснежной. В декабре периоды со слабыми морозами сменялись от¬
тепелями, во время которых снег полностью стаивал. Длительная холод¬
ная погода в январе и малоснежье вызывали глубокое промерзание
почвы (до 156 см). Из-за сухой погоды в январе-феврале и отсутствия
снежного покрова на вспашке слой почвы 0—5 см высох до воздушно¬
сухого состояния. Почва этого слоя легко переносилась ветром. Ниже
сухого слоя обнаруживалось сплошное оледенение почвы. В третьей
декаде февраля морозы ночью сменялись в некоторые дни положитель¬
ной температурой при ясной солнечной погоде. Запасы снеговой воды
на плоскорезной обработке составляли 34,5 мм, на вспашке—16 мм,
а на участке со смешиванием мульчи с верхним слоем почвы —27 мм.
Сток проходил при ясной солнечной погоде, почва быстро оттаивала и
хорошо поглощала воду.
В таких условиях удельные потери нитратного азота на вспашке
составляли 26 г/мм, на мульчированных участках —28—29 г/мм. Удель¬
ные потери аммиачного азота на мульчированных участках были в
1,3—2 раза больше, чем на вспашке.- Относительно велики потери
аммиачного азота были на участке со смешиванием мульчи с верхним
слоем почвы —40 г/мм (табл. 2).
Осень 1972 г. была теплой и дождливой. Почва в зиму ушла силь¬
но увлажненной. Зимой морозы часто сменялись оттепелями с полным
оттаиванием снега. В начале февраля (1973 г.) наступила глубокая
оттепель, которая продолжалась до 4 марта. Запасы снеговой воды в
это время на участках опыта были от 21 до 32 мм. Во время оттепели
большая часть снеговой воды просочилась в почву, а часть в виде ледя¬
ной корки осталась на ее поверхности. В некоторые дни среднесуточная
115
Таблица 2
Удельный смыв питательных веществ с жидким стоком в зависимости от способа
обработки почвы
Способ обработки почвы
Вещество
Смыв питательных веществ, г/мм
1972 г.
1973 т.
1974 г.
1976 г.
среднее
Вспашка на глубину 23—
no;
26
15
И
61
28
22 см (контроль)
nh4
20
1
52
28
25
p2os
4
4
4
4
4
к*о
Не опр.
0
18
7
8
Са-
»
63
143
88
98
Mg"
»
90
154
0
81
Рыхление КПГ-250на глу¬
no;
28
6
12
27
18
бину 20—22 см с раз¬
Ntl4
26
1
67
27
30
мещением мульчи на по¬
P*06
3
3
5
4
4
верхности почвы
K20
Не опр.
0
68
8
25
Ca"
»
53
135
73
87
Mg"
»
113
232
0
115
Смешивание мульчи с
no;
29
6
5
23
16
верхним 0—10 см сло¬
nh4
40
4
40
32
29
ем почвы
p*o.
4
3
5
4
4
KsO
Не опр.
0
56
9
22
Ca"
»
100
74
59
77
Mg"
»
142
241
0
128
Примечание. По КгО, Са** и Mg" — средние данные за 3 года.
температура в период оттепели была положительной. После оттепели
до весеннего стока при небольшом снежном покрове (9,5—14,5 см)
удерживались умеренные морозы. Почва промерзла на глубину 76—
90 см. Запасы снеговой воды перед весенним снеготаянием на вспашке
были 44,2 мм, на плоскорезной —53,2 мм. Сток высокой интенсивности
проходил при ясной солнечной погоде и сопровождался значительным
смывом почвы на вспашке и на участке со смешиванием мульчи с верх¬
ним слоем почвы (табл. 1).
В 1973 г. в условиях частых оттепелей с полным просачиванием сне¬
говой воды в почву удельные потери нитратного азота во время весен¬
него снеготаяния были в 2—5 раз, аммиачного в 13—26 раз меньше,
чем в 1972 г. В таких условиях совсем не было смыва калия. На муль¬
чированных участках потери нитратного азота составляли 6 г/мм, маг¬
ния—113 г/мм, на вспашке — соответственно 15 и 90 г/мм. Величины
потерь фосфора и аммиачного азота в условиях 1973 г. на всех участ¬
ках опыта были близки.
Осенью 1973 г. влажность почвы перед уходом в зиму в пахотном и
подпахотных слоях достигала 26,1—30,2%- В течение зимы 1973—
1974 гг. часто слабоморозная погода сменялась оттепелями. В пеовой
половине зимы проходило постепенное наращивание снежного покрова.
В начале февраля наступила глубокая оттепель, во время которой снег
полностью растаял. Большая часть снеговой воды просочилась в почву,
частично стекла по поверхности и некоторое количество ее сохранилось
в виде ледяной корки. До весеннего снеготаяния сплошного снежного
покрова не образовалось и в некоторые дни наблюдался небольшой
сток. Запасы снеговой воды перед началом зимнего стока составили на
вспашке 76 мм, на плоскорезной —105 мм и на участке со смешиванием
мульчи с верхним слоем почвы —96 мм. Вследствие слабой интенсив¬
ности стока смыва почвы на мульчированных участках не было.
116
В таких условиях, за исключением нитратного азота и фосфора, рез¬
ко возросли потери питательных веществ. На вспашке и на плоскорез¬
ной обработке удельные потери аммиачного азота в 1974 г. были в
2,6 раза больше, чем в 1972 г., и 52—67 раз больше, чем в 1973 г. Более
чем вдвое возросли потери магния: на мульчированных участках они
составляли 232—241 г!мм, что на 78—87 г!мм больше, чем на вспашке.
Кальция, наоборот, было больше смыто на вспашке.
Зимой 1975 г. почва промерзла на глубину 20—27 см и местами
была талая. В таких условиях вся снеговая вода весной просочилась в
почву.
В 1975 г. на опытном участке была посеяна озимая пшеница. Из-за
очень сухой погоды растения пшеницы ушли в зиму в фазе 2—3 листьев.
Зима 1975—1976 гг. была многоснежной и сравнительно устойчивой, с
очень низкими температурами. Влажность почвы перед весенним снего¬
таянием в слое 0—10 см была от 10,7 до 14,7%. В нижележащих слоях
почва также имела очень низкую влажность. Вследствие этого созда¬
лись благоприятные условия для просачивания талых вод. Запасы сне¬
говой воды перед весенним снеготаянием на вспашке составляли 128 мм,
ка плоскорезной—129 мм и на участке со смешиванием мульчи с верх¬
ним слоем почвы—114 мм. Сток талых вод был слабый.
В условиях устойчивой зимы и прохождения стока по сухой почве
наблюдались высокие удельнуе потери азота. На вспашке потери нит¬
ратного азота на 1 мм стока составили 61 г, что в 2,3—5,5 раза боль¬
ше, чем в предшествующие годы. Наоборот, удельные потери калия
были в 2,5—8,5 раза меньше, чем в 1974 г. В этих условиях в жидком
стоке не обнаружено магния и водно-растворимого гумуса. Удельные
потери кальция были также меньше, чем в 1974 г., но больше, чем в
1973 г.
Резюмируя потери веществ с жидким стоком, следует отметить, что
на мульчированных участках, несмотря на поверхностное внесение
высоких доз азотных удобрений, удельные потери нитратного азота в
среднем в 1,5—1,6 раза меньше, чем на вспашке (табл. 2). В данном
случае снижение потерь связано с сильным биологическим закреплени¬
ем азота при внесении в почву соломы [4—6]. Кроме того, многократное
накопление и стаивание в оттепели на мульчированных участках мощ¬
ного снежного покрова создает благоприятные условия для миграции
азота и других веществ в более глубокие слои почвы. Потери нитрат¬
ного азота находятся в тесной зависимости и от условий формирования
стока талых вод.
Потери аммиачного азота в меньшей мере зависят от способа обра¬
ботки почвы и главным образом тесно связаны с условиями формиро¬
вания стока, степенью промерзания почвы, характером формирования
снежного покрова и т. д. Удельные потери фосфора, по нашим иссле¬
дованиям, почти не зависят от способа обработки почвы и условий фор¬
мирования стока. В среднем удельные потери его на всех участках
опыта составляли 4 г/мм (табл. 2).
Удельные потери калия в сильной мере зависят от условий форми¬
рования стока и способов обработки почвы. На мульчированных участ¬
ках потери калия в среднем были в 2,7—3,1 раза больше, чем на обыч¬
ной вспашке. Что связано с вымыванием его из растительных остатков.
Потери кальция и магния зависят от условий формирования стока
и способа обработки почвы. Особенно резко увеличивается смыв маг¬
ния на мульчированных участках, что также связано с интенсивным
вымыванием его из мульчи. Наоборот, удельные потери кальция на
вспашке выше. Видимо, при вспашке на поверхность выворачивается
слой почвы, сравнительно богатый кальцием, а возможности вымыва¬
ния его в нижележащие слои на обычной вспашке гораздо меньше, чем
117
на мульчированных участках, вследствие чего и наблюдается некоторое
увеличение потерь кальция при обработке почвы с оборотом пласта.
Следует заметить, что смыв растворимых веществ происходит в
начале стока, а не с момента освобождения почвы от снега, как это
бывает со смывом твердой фазы почвы, что объясняется наличием час¬
тичек почвы в снеге, а также выщелачиванием химических элементов
при соприкосновении талой воды с почвой и мульчей. Для проверки
этого факта в 1975 г. перед весенним снеготаянием вырезали монолиты
снега и подвергали таянию его при температуре 2—4°, после чего воду
фильтровали и проводили в ней химические анализы.
Т а б л и'ц а 3
Содержание растворимых веществ з снеговой воде, мг/л
Азот
Способ обработка почвы
нитратный
аммиачный
Фосфор
Калий
Гумус
Вспашка на глубину 20—22 см
Рыхление КПГ-250 на глубину
0,62
1,90
0,43
2,40
0,20
20—22 см с мульчированием
соломой
0,91
3,20
0,40
14,40
1,03
Анализы показали, что в снеговой воде содержатся не только эле¬
менты питания растений, но и водно-растворимый гумус, причем на
участках с мульчированием соломой содержание всех веществ, кроме
фосфора, значительно больше, чем содержание их в снеговой воде на
вспашке (табл. 3).
Обычно на стерневом участке происходит многократное формирова¬
ние снежного покрова большей мощности. (В первые метели и в мало¬
снежные зимы снег переносится с частичками почвы). В оттепели на
стерневом участке снег не всегда стаивает полностью, и таким образом
на этом агрофоне происходит накопление почвы в снеге, обеспечиваю¬
щей повышенное содержание тех или иных веществ в снеговой воде.
На вспашке снег нередко в оттепели стаивает полностью, и в дальней¬
шем снежный покров на этом участке формируется с меньшей кон¬
центрацией почвенных частичек.
Калия в снеговой воде на мульчированном участке содержалось в
6 раз больше, а нитратного азота — в 1,4 раза больше, чем на вспашке
(табл. 2). Это говорит о том, что кроме выщелачивания веществ из
частичек почвы происходит также освобождение их во время снеготая¬
ния из растительных остатков, последнее подтверждается опытом с
промыванием дистиллированной водой свежей ячменной соломы. После
промывания в воде содержалось 200 мг/л калия, 320 мг/л — кальция,
312 мг/л — магния, 8,90 мг/мл — нитратного и 6,38 мг/л — аммиачного
азота.
Питательные элементы в зависимости от абсолютной величины
потерь с жидким стоком можно расположить в следующий ряд: маг-
ний>кальций >калий>аммиачный азот>нитратный азот >фосфор.
В зависимости от обработки почвы потери веществ с жидким стоком
распределяются в следующем порядке: на вспашке — кальций>маг-
ний>нитратный азот>аммиачный азот>калий>фосфор; на безотваль¬
ных обработках с мульчированием соломой — магний>кальций>
>аммиачный азот>калий>нитратный азот>фосфор.
* Потери веществ с твердым стоком находятся в прямой зависимости
от его величины. С твердым стоком теряется наибольшее количество
фосфора, кальция и гумуса. С жидким стоком по исследованиям 1974
и 1976 гг. потери водно-растворимого гумуса ничтожны. Наибольшие
118
потери веществ с твердым стоком были на вспашке и на участке со
смешиванием мульчи с верхним слоем почвы (табл. 1).
Абсолютные величины потерь питательных веществ незначительны,
однако следует учесть, что теряется наиболее легкоусвояемая часть.
Особый интерес представляет концентрация питательных веществ в та¬
лой воде. Если количество потерь их уменьшается от начала к концу
стока, то концентрация большинства, наоборот, возрастает. Динамика
потерь и концентрации питательных веществ в талой воде 1974 г. пока¬
зана на рисунке. Кривые потерь азота и калия достигают максимума в
начале стока и постепенно падацэт к концу периода стока. Кривые кон-
Динамика смыва питательных веществ с жидким стоком в изме¬
нение концентрации их- в талой воде (1974 г.)
А — вспашка на 20—22 см, Б — плоскорезная обработка на 20—22 см с
мульчированием соломой. 1 — N(V—NH^ . 2 — КаО, 3 — Р3Ов
центрации, наоборот, резко поднимаются к концу стока. Кривые фос¬
фора за весь период стока находятся почти на одном и том же уровне.
Такая же закономерность динамики смыва и концентрации веществ в
талой воде наблюдалась и в другие годы исследований.
Концентрация фосфора в жидком стоке почти не зависит от спосо¬
ба обработки почвы и мульчирования. Значительные изменения в его
концентрацию вносит растворимый фосфор твердого стока. Концентра¬
ция от фосфора увеличивается в 2—5 раз. Увеличение концентрации
азота от твердого стока незначительна (табл. 4).
Установлено [10], что активный рост водорослей в водоеме проис¬
ходит, когда средняя концентрация растворимого неорганического азо¬
та превышает 0,3 части на миллион, а растворимого фосфора —0,01
части на миллион. По нашим исследованиям, соотношения питательных
веществ в талой воде значительно превосходят указанные параметры.
В 1972 и 1973 гг. соотношения фосфора в жидком стоке достигали
119
0,23—0,33 части на миллион, а в 1974 г.—0,60—0,75 части на миллион*
У нитратного азота соотношение более чем в 10 раз превышает уро¬
вень, благоприятный для развития водорослей. Соотношения с учетом
растворимых веществ твердого стока значительно увеличиваются
(табл. 4). Особенно резко они расширяются у фосфора, достигая 1,71
части на миллион, что превышает критический уровень содержания era
в воде в 171 раз. Все это создает благоприятные условия для эвтрофи¬
кации водоемов.
Явление потерь питательных веществ с поверхностным стоком тре¬
бует наряду с регулированием стока внесения минеральных удобрений
Таблица 4
Концентрация азота и фосфора в талой воде, г/мг*
Способ обработки почвы
Вещество
Концентрация питательных веществ в стоке
1972 г.
1973 г.
1974 г.
1976 г.
1
2
1 2
1
1 2
1
Вспашка на глубину 20—
no;
3,08
+0,02
2,25
+0,10
2,47
+0,02
4,10
22 см
nh;
2,31
+0,04
0,90
+0,25
8,00
+0,19
2,80
РА
0,03
+0,13
0,29
+1,42
0,60
+0,30
0,4а
Рыхление КПГ-250 на глуби¬
no;
3,63
+0,01
1,85
+0,08
1,80
+0,0
3,00
ну 20—22 см с мульчиро¬
ванием соломой
nh;
2,49
+0,03
2,12
+0,13
8,17
+0,0
3,00
РА
0,24
+0,09
0,28
+0,40
0,60
+0,0
о,4а
Смешивание мульчи с верх¬
no;
3,73
+0,01
1,26
+0,08
0,53
+0,0
2,30
ним 0—10 см слоем почвы
nh4
3,42
+0,03
1,90
+0,25
4,68
+0,0
з,2а
p2o6
0,33
+0,10
0,23
+0,92
0,60
+0,0
0,30
Примечание. 1—в фильтрате жидкого стока, 2 — с учетом растворимых веществ твердого сто¬
ка.
на склоновых землях незадолго до вегетации растений или во время
вегетации их, что отвечает наиболее рациональному использованию
удобрений и уменьшает опасность загрязнения водоемов.
Выводы
1. При изучении поверхностного стока на серых оподзоленных тя¬
желосуглинистых почвах Курской обл. установлено, что со стоком та¬
лых вод теряются легкоусвояемые питательные вещества. Потери пита¬
тельных элементов в зависимости от абсолютной величины потерь с
жидким стоком располагаются в следующем убывающем порядке: маг-
ний>кальций>калий>аммиачный азот>нитратный азот>фосфор.
2. Основная масса растворимого азота теряется с жидким стоком, а
фосфора, кальция и гумуса — с твердым.
3. Концентрация растворимых веществ в стоке талых вод находится
в пределах, опасных для загрязнения водоемов.
Литература
1. Гудзон Н. Охрана почвы и борьба с эрозией, (пер. с англ.). «Колос», 1974.
2 . Костоусова М. Н. Особенности очистки воды от фитопланктона. Водные ресурсы,
1974, № 3.
3. Кулик М. С., Замараев А. Т„ Баринов А. И. Потери азота со стоковыми водами.
Метеорология и гидрология, 1974, № 11.
4. Мишустин Е. Н., Лериовская. М. И. Микроорганизмы и самоочищение почвы. М.,
1954.
5. Мишустин Е. Н. Невидимые друзья земледельца. Земледелие, 1976, № 4.
6. Синягин И. И. Прогрессивная технология внесения минеральных удобрений. «Ко¬
лос», 1975.
120
7. Соловцова Г. А, Покровская С. Ф. О возможности загрязнения окружающей среды
в результате неправильного использования минеральных удобрений» Химия в с.-х.,
1975, № 2.
8. Сорокин Ю. И. Роль бактерий в жизни водоемов. «Знание», 1974.
9. Топочевский А. В., Сиренко Л. А., Цееб Я. Я. Антропогенное эвтрофирование во¬
дохранилищ, цветение воды и методы его регулирования, Водные ресурсы, 1975,
№ 1.
10. Фергюссон Ф. А. В кн: Эренфельд Д. Природа и люди (пер. с англ.). «Мир», 1973.
11. Явтушенко В. Я. Запасы питательных веществ и потери их из черноземных почв
под влиянием водной эрозии. Научи, тр. Курской гос с.-х. ол. ст., т. 1. Курск, 1967.
12. 5 Klausner. Surface runoff lossis of soluole nitrogen and phosphorus undur two
Systems of Soil management. S. lnotron W. Qual., 1974.
Украинская сельскохозяйственная академия Дата поступления
ВНИИ защиты почв от эрозии 27.Х.1977,г.
Курск
N. К. SHIKULA, М. М. LOMAKIN
LOSSES OF NUTRIENTS FROM GREV PODZOLIZED SOILS DUE
TO WATER EROSION
Losses of soluble nutrients with the runoff of thawing water have been
studied. The liquid runoff causes the lavgest losses of magnesium and the
least of phosphorus. Mulching the soil with straw decreased the losses of
nitrate nitrogen but increased to a small degree the losses of ammonia
nitrogen and potassium. Mixing the mulch with the upper soil layer increa¬
sed the losses of soluble substances with the liquid and solid runoff.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
ДИСКУССИИ
УДК 631.48
А. Н. ГЕННАДИЕВ
О ПОЧВООБРАЗОВАНИИ ПОД ЛУГОВОЙ И ЛЕСНОЙ
РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ В ВЫСОКОГОРЬЕ
ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА
(Приэльбрусье)
Сопоставление ряда почв, развивающихся в высокогорном районе При-
эльбрусья под луговой и лесной растительностью, показало относительное
ослабление элювиальных и усиление аккумулятивных явлений в почвах
под лесом. Это объясняется особенностями биокруговорота в лесных и лу¬
говых биогеоценозах, большей активностью беспозвоночных в почвах под
лесом, экранирующей ролью древесной растительности по отношению ^
солнечной радиации.
К настоящему моменту в литературе сложилось практически одно¬
значное представление о соотношении аккумулятивных и элювиальных
явлений в горно-луговых почвах и непосредственно граничащих с ними
почвах верхней части лесного пояса*. Господствуют взгляды, согласно
которым в почвах, формирующихся под фитоценозами с участием дре¬
весной растительности, всегда относительно ослаблена аккумуляция
вещества и усилены элювиальные процессы, обусловливающие деграда-
ционную направленность почвообразования.
Между тем подобные представления иногда не согласуются с факти¬
ческим материалом, который приводят сами авторы. Для иллюстрации
этого замечания рассмотрим несколько примеров.
На Южном Урале Богатыревым и Ногиной [2] описаны почвы, на¬
званные ими горно-луговыми оподзоленными. Их образование авторы
связывают с более широким в прошлом распространением лесной расти¬
тельности. В настоящее время эти почвы формируются под травяными
редкостойными лесами и отличаются по ряду признаков от горно-луго¬
вых типичных почв. Как отмечают авторы, по сравнению с последними
своеобразие названных почв выражено в понижении кислотности и в
сужении отношений С : N. Можно добавить также, что по приводимым
данным почвы под лесом лучше агрегированы и отличаются значительно
более высоким содержанием поглощенного кальция. Эти особенности
почв редколесий Богатырев и Ногина объясняют вполне вероятными при¬
чинами: смягчением континентальности микроклимата под лесом, улуч¬
шением условий микробиологической деятельности, увеличением скоро-
* Горно-луговые почвы понимаются в соответствии с классификацией Фридланда
[17], в которой они отделены от горных лугово-степных и горно-луговых черноземовид¬
ных (на карбонатных породах).
122
сти разложения органического вещества и биологического накопления
оснований, но почему-то, называют совокупность этих явлений деграда¬
цией почв, а сами почвы оподзоленными. Других доказательств не при¬
водится. Нам представляется, что в данном случае лесная раститель¬
ность, развитая в зоне контакта с горно-луговой, напротив, выступает
как фактор, ослабляющий элювиальные процессы в почвах. Возможность
оподзоливания в названных лугово-лесных почвах явно сужена, а за¬
ключение авторов неправомерно.
В пределах западной части Алтайско-Саянской горной страны Петро¬
вым [11] исследован ряд почв, отнесенных им к типу горно-луговых.
Под характерной луговой альпийской и субальпийской растительностью
выделены горно-луговые типичные почвы. В полосе травянистых суб¬
альпийских лесов под формациями высокотравья описаны почвы, являю¬
щиеся по мнению Петрова несколько видоизмененными вариантами
расположенных ниже аодзолистых почв и названные им горно-луговыми
подзолистыми (светлыми). Однако единственный показатель подзоли¬
стости (некоторое осветление верхней части профиля), вероятнее всего,
целиком связан лишь с уменьшением в этих почвах содержания гумуса.
Остальные же отличительные признаки (сужение отношений С : N и
уменьшение кислотности) также не свидетельствуют о подзолистости и
обусловлены, как нам представляется, специфическим взаимодействием
с почвой высокотравной растительности, экологический оптимум кото¬
рой в горах чаще всего создается в лесолуговом поясе (разложение
остатков высокотравной растительности в силу особенностей ее биоло¬
гического строения протекает с высокой интенсивностью и сопровожда¬
ется уменьшением общего содержания гумуса, повышением значений
pH и насыщенности почв, что отмечалось, в частности, Фридландом [17]).
Согласно выводам Михайловской [10], среди субальпийских почв
Южной Осетии наиболее кислыми и ненасыщенными являются почвы
верхней границы леса. Однако аналитический материал автора показы¬
вает, что самая высокая кислотность характерна скорее для светлых
горно-луговых почв.
Противоречия, подобные описанным выше, имеются и в ряде дру¬
гих работ, касающихся почвообразования под высокогорной луговой и
лесной растительностью.
Необходимость уточнения данного вопроса вызывается не только
теоретическим интересом, но и прямой его связью с задачей организа¬
ции правильного ведения лесного и пастбищного хозяйства в горах, а в
более широком плане — с разработкой общих научных основ лесокуль¬
турных, лесомелиоративных и лугово-пастбищных мероприятий.
Нами были исследованы почвы, сформированные под луговыми и
лесными фитоценозами в высокогорной зоне Центрального Кавказа
(Приэльбрусье). Непосредственными объектами изучения явились сле¬
дующие пары разрезов, каждая из которых характеризуется однотип¬
ностью литологических условий формирования.
Южный склон массива Эльбрус, район междуречья Баксан — Тер-
скол. Почвообразующие породы — несортированные мелкоземисто-хря-
щевато-щебнистые отложения андезито-дацитового состава.
Разрез 36. Высота 2450 м над ур. м. Слабонаклонная ровная по¬
верхность уступа. Разнотравно-злаковый луг: овсяница, костер, души¬
стый колосок, буквица, горец. Проективное покрытие 100%. Строение
профиля А1,—А1—Bh—В,—ВС.
Разрез 35. Высота 2470 м над ур. м. Пологий участок склона.
Сосняк травянистый. Напочвенный покров составляют костер, душистый
колосок, колокольчик, крестовник, вика. Проективное покрытие 90%•
Строение профиля 01— А1Т1 — А1г — Bh — ВС — С.
Верховья долины р. Адылсу. Почвообразующие породы — мелко-
земисто-хрящевато-щебнистые обложения гранитного состава.
123
Разрез 53. Высота 2700 м над ур. м. Уплощенная неширокая вер¬
шина гряды, сложенная породами коренного залегания. Овсяницевый
луг. Проективное покрытие около 100%. Встречаются костер, душистый
колосок, копеечник. Строение профиля А1У—А1—Bh—В,—ВС.
Индексы горизонтов соответствуют следующим морфологическим
признакам: 01—горизонты, состоящие преимущественно из органиче¬
ских остатков слабой степени разложенности; АО — органо-минеральные
горизонты, в которых органическое вещество находится в механической
смеси с минеральным; А1 —.горизонты, содержащие гумифицированный
органический материал, тесно связанный с минеральной частью почвы;
А1Т — дерновинные горизонты, такие же, как А1, но содержат 30% и
более живых корней растений; АЦ — такие же, как А1, но более поло¬
вины их массы составляют зоогенные агрегаты; Bh — минеральные го¬
ризонты коричневых или буро-коричневых оттенков, характеризующие¬
ся наличием органо-минеральных натечных пленок (любой степени вы¬
раженности) на каменистых компонентах; Bf — минеральные горизонты
бурых оттенков, в которых каменистые компоненты покрыты желези¬
стыми пленками, преимущественно автохтонными. Более половины мас¬
сы горизонтов В и С составляют обломки пород (хрящ, щебень).
Разрез 59. Высота 2400 м над ур. м. Склон долины юго-западной
экспозиции. Почти пологая поверхность ступени. Мертвопокровный со¬
сновый лес. Проективное покрытие травами (герань, мятлик) не более
10%. Строение профиля 01— АО— А1В — В, — С.
Склон массива Чегет юго-восточной экспозиции. Почвообразующие
породы — продукты разрушения кристаллических сланцев (мелко-
земисто-хрящево-щебнистые отложения).
Разрез 45. Высота 2600 м над ур. м. Слабонаклонная поверхность
уступа. Разнотравно-злаковый луг: костер, овсяница, мытник. Проектив¬
ное покрытие 80%. Строение профиля А1У—А1—Bh—ВС.
Разрез 49. Высота 2200 м над ур. м. Выположенная поверхность
ступени. Сосняк высокотравный. Проективное покрытие 100%. В на¬
почвенном покрове борец, борщевик, буквица, ястребинка. Строение
профиля 01— А1У — А1г — В, — ВС.
На основании полученных данных (табл. 1, 2 и 3) можно сделать
следующее заключение о соотношении в исследованных высокогорных
луговых и лесных почвах элювиальных и аккумулятивных про¬
цессов.
В почвах под луговыми фитоценозами интенсивнее, чем в почвах под
лесной растительностью, развиты элювиальные и метаморфические яв¬
ления. Почвы под горными лугами оказываются более кислыми и более
ненасыщенными. Для них характерен повышенный уровень валовой де-
силикации профиля и соответственно более выраженное остаточное
ожелезнение и алюминирование по сравнению с почвами под травяни¬
стыми и мертвопокровными сосняками, развивающимися в сходных ли-
тологичёских и геоморфологических условиях в непосредственной бли¬
зости к горно-луговой зоне. В горно-луговых почвах отчетливее, чем в
лесных, выражена элювиально-иллювиальная дифференциация профи¬
ля по содержанию несиликатных и валовых полуторных окислов.
В почвах под лесом относительно сильнее проявляются аккумулятив¬
ные процессы. Для них характерны более широкие, чем в горно-луговых
почвах, отношения гуминовых кислот к фульвокислотам. Показатель¬
ным оказывается и характер распределения по генетическим горизонтам
коэффициентов экстинкций (оптических плотностей) гуминовых кислот.
Во всех изученных почвах под лесом наиболее высокие значения коэф¬
фициентов экстинкций обнаружены в гумусово-аккумулятивных горизон¬
тах А1, в то время как в горно-луговых почвах максимальная оптическая
плотность гуминовых кислот отмечена в нижележащих иллювиально¬
метаморфических горизонтах. Согласно существующим представлениям
124
Таблица 1
Некоторые свойства мелкозема исследованных почв
Номер разреза.
Горизонт и
pH
Гумус,
Поглощенные катионы
(по Гедройцу), мг-экв/100 г
ппипм
Нена¬
сыщен¬
Растительность
глубина, см
водный
%
Са
М g
Н
сумма
ное! ь,
%
53. Луг овсяницевый
59. Сосняк мертвопокров¬
ный
Почвы на гранитах
Alv
0—9
4,9
19,81
А1
9—18
4,7
16,03
Bh
18—41
4,7
7,00
Bf
41—75
5,0
Не опр
ВС
75-85
4,9
1,40
АО
2—7
5,2
12,88
А1В
7—27
5,1
5,33
Bf
27—65
5,5
0,89
С
65—105
5,5
0,55
13,6
3,5
7,7
24,8
2,9
0,8
13,8
17,5
2,3
1,5
6,5
10,3
1,5
1,3
2,4
5,2
1,8
0,3
1,4
3,5
19,2
4,2
2,1
25,5
8,8
1,8
2,8
13,4
3,0
1,2
0,7
4,9
2,7
1,0
0,5
4,2'
Почвы на андезито-дацитах
31
79
6&
45
41
8
22
14
13
36. Луг разнотравно-зла¬
ковый
35. Сосняк травянистый
А1„
0-6
5,5
17,12
15,7
7,3
7,7
30,7
25
А1
6-24
5,1
11,84
7,5
3,1
5,8
16,4
36
24-37
5,1
7,71
4,4
1,8
5,0
11,2
45
Bf
37-65
5,2
4,61
4,1
1,3
2,5
7,9
32
ВС
65—100
5,2
Не опр.
4,0
1,0
1,3
6,3
21
Alvz
1-5
4,8
20,51
14,8
6,9
9,0
30,7
29
Alz
5—20
5,1
11,77
9,9
7,8
6,4
24,1
26
Bh
20—45
5,5
5,24
7,0
2,9
2,6
12,5
21
ВС
45—85
5,6
1,40
3,5
1,0
1,0
5,5
17
с
85—100
5,7
Не опр.
3,3
1,8
0,8
5,9
13
Почвы на кристаллических сланцах
45. Луг разнотравно-зла¬
Alv 0-10
5,0
10,79
11,9
2,5
2,1
16,5
ковый
А1 10—30
5,1
Не опр.
4,8
1,5
4,1
10,4
Bh 30—55
5,1
2,95
2,0
1,0
2,8
5,8
ВС 55-65
5,2
Не опр.
1,5
0,5
1,0
3,0
49. Сосняк высокотрав¬
Alv 3-10
5,2
11,48
15,8
3,8
3,3
22,9
ный
А12 10—22
5,3
Не опр.
12,0
3,6
2,4
18,0
Bf 22-42
5,5
2,42
5,8
1,5
0,8
8,1
ВС 42-75
5,7
Не опр.
3,2
1,0
0,4
4,6
С 75-85
5,7
»
3,0
0,7
0,3
4,0
13
39
48
34
15
13
9
9
8
[1]. наиболее благоприятным условием для созревания гуминовых кис¬
лот (и соответственно повышения оптических плотностей) в почвах ока¬
зывается их прочное закрепление в органо-минеральной форме в виде
сгустков и пленок. Следовательно, можно считать, что полученные нами
результаты свидетельствуют об относительной непрочности закрепления
гумуса (в форме органо-минеральных соединений) в верхней части про¬
филя горно-луговых почв, т. е. о повышенном уровне его элювиирования;
вместе с тем они указывают на благоприятную обстановку для созрева¬
ния гумуса в верхней части профиля почв под лесом, т. е. на развитие
здесь процессов аккумуляции.
Сразу необходимо подчеркнуть, что все наши наблюдения и выводы
сделаны на основе изучения почв довольно ограниченной и весьма свое¬
образной территории и, конечно, не претендуют на широкое распростра¬
нение. Она является лишь примером того, что в умеренно холодных и
влажных областях при определенных условиях принципиально возмож¬
но более заметное проявление элювиальных процессов в почвах под лу-
125
Таблица 2
Валовой химический состав и содержание несиликатных окислов в мелкоземе исследованных почв, % на грокаленную навеску
Потери при
sio2
R2O3
А12Оз
F e2Os
тю2
МпО
СаО
MgO
к2о
Na20
Молекулярные отно¬
шения
прокали¬
вании, %
Si02
Si02
SiOa
А12Оа
Fe2Oa
RaO,
Номер разреза.
Растительность
Глубина,
' см
Несиликатные
окислы
(по Тамму)
А1а03
FeaO,
Почвы на гранитах
53. Луг овсяницевый
0-
-9
29,95
66,70
24,18
17,99
5,11
0,67
0,061
1,99
1,26
2,93
2,21
6,3
34,8
6,3
1,77
1,93
9-
-18
22,46
66,21
25,70
18,30
6,36
0,67
0,055
1,48
1,11
2,90
2,09
6,1
27,8
5,0
2,97
2,45
18-
-41
11,65
64,07
26,60
19,71
6,16
0,50
0,072
1,29
1,69
3,04
1,97
5,5
27,7
4,6
3,24
1,45
41-
-75
5,60
66,40
24,65
18,62
5,42
0,46
0,090
1,16
1,73
3,41
2,12
6,1
32,6
5,1
1,66
0,73
75-
-85
3,55
66,56
24,61
18,54
5,44
0,50
0,088
1,18
1,94
3,39
2,15
6,1
32,6
5,1
1,13
0,51
59. Сосняк мертвопокров¬
2-
-7
22,83
67,78
23,70
17,53
5,53
0,43
0,192
2,45
1,68
2,77
2,40
6,6
32,6
5,5
0,89
0,86
ный
7-
-27
8,73
69,09
22,94
16,70
5,60
0,51
0,132
1,60
1,48
2,65
2,28
7,0
32,9
5,8
0,95
1,05
27-
65
3,26
70,30
21,79
17,05
4,30
0,34
0,044
1,20
1,34
2,82
2,11
7,0
43,-5
6,0
0,38
0,46
65-
-105
2,46
72,03
20,12
15,75
3,87
0,42
0,029
0,97
1,21
2,92
2,36
7,8
49,6
6,7
0,38
0,25
Почвы на андезито-дацит ах
36. Луг разнотравно-зла¬
ковый
^5. Сосняк травянистый
0-
-6
27,17
64,95
24,66
19,18
4,55
0,49
0,135
3,68
2,06
2,49
2,73
5,7
38,1
5,0
2,16
0,81
6-
-24
17,27
65,23
24,98
19,45
4,70
0,49
0,102
3,17
1,90
2,45
2,97
5,7
37,0
4,9
2,45
1,00
24-
-37
13,00
63,63
26,20
20,75
4,78
0,38
0,090
2,96
1,88
2,40
3,05
5,2
35,4
4,5
3,00
1,15
37-
-65
9,54
63,06
27,09
21,04
5,30
0,51
0,086
2,97
1,95
2,34
2,94
5,1
31,7
4,4
3,98
1,00
65-
-100
5,16
62,23
27,14
21,49
4,92
0,45
0,075
3,71
1,83
2,30
3,33
4,9
33,8
4,3
2,15
0,60
100-
-110
2,17
64,09
24,35
19,22
4,44
0,44
0,073
3,87
1,81
2,42
3,78
5,7
38,5
4,9
1-
-5
30,76
64,17
24,25
18,82
4,42
0,60
0,082
3,76
2,04
2,68
3,02
5,8
38,7
5,0
1,46
0,85
6-
-20
15,28
65,09
24,17
18,77
4,53
0,55
0,075
3,40
1,78
2,60
3,26
6,9
38,3
5,1
2,06
0,78
20-
-45
7,90
63,29
24,71
19,59
4,31
0,53
0,070
3,47
2,04
2,57
3,37
5,5
39,2
4,8
4,64
0,63
45-
-85
3,15
64,00
23,98
19,14
4,10
0,49
0,066
3,60
2,08
2,57
3,56
5,7
41,7
5,0
1,86
0,75
85-
-100
1,98
64,89
22,50
17,84
3,91
0,51
0,065
3,42
2,07
2,73
3,67
6,2
44,3
5,4
0,91
0,49
Таблица 3
Состав гумуса исследованных почв
С, % от общего углерода почвы
Негидро-
личуемый
Номер разреза. Растительность
Глубина,
см
гуминовых кислот
фульвокислот
Сгк: Сфк
)
2
3
сумма
1а
I
2
3
4
сумма
остаток
Почвы на гранитах
53. Луг овсяницевый
0—9
19,7
1,3
'2,5
23,5
5,2
19,3
0,3
2,7
12,7
40,2
36,3
0,58
0,050
9—18
18,1
2,5
1,4
22,0
12,4
12„9
5,2
1,2
5,9
37,6
*40,4
0,59
0,055
59. Сосняк мертвопокровный
18—41
12,6
9,6
1,2
23,4
31,5
11,6
1,0
0,7
5,9
50,7
25,9
0,46
0,084
2-7
19,7
2,1
2,1
23,9
2,4
16,9
2,8
2,7
6,4
31,2
44,9
0,76
0,041
7—27
11,6
10,0
2,9
24,5
6,1
15,5
Не опр.
2,6
5,8
- 30,0
45,5
0,81
0,058
36. Луг разнотравно-зла¬
27—65
3,8
5,8
3,8
13,4
Почвы и
11,8
а андеэ
7,7
ито-дац
»
,итах
1,9
15,4
36,8
49,8
0,36
0,055
ковый
0—6
17,2
0,1
5,0
22,3
3,7
18,5
4,9
3,5
16,3
46,9
30,8
0,48
0,031
6—24
19,5
1,9
3,3
24,7
4,4
26,2
Не опр.
2,2
8,9
41,7
33,9
0,59
0,042
24—37
14,8
2,5
2,0
19,3
19,6
19,4
3,6
1,8
5,6
50,0
30,7
0,38
0,071
35. Сосняк травянистый
1—5
22,3
Не опр.
3,2
25,5
2,6
21,3
2,3
2,8
6,9
35,9
38,6
0,71
0,066
5—20
19,5
»
2,3
21,8
10,3
14,9
3,1
2,2
3,9
34,4
43,8
0,63
0,084
20—45
18,8
»
1,6
20,4
28,6
18,7
1,0
1,3
3,9
53,5
26,1
0,38
0,039
Почвы на кристаллических сланцах
45. Луг разнотравно-зла¬
ковый
0—10
14,2
0,9
3,2
18,3
3,5
15,6
Не опр.
2,7
16,5
38,3
43,4
0,48
0,049
10—30
Не определялись
0,050
30—55
16,9
2,9
1.2
21,0
13,4
20,5
Не опр.
2,9
4,7
41,5
37,3
0,51
0,059
49. Сосняк высокотравный
3 -10
19,4
2,6
3,i
25,1
3,7
24,8
»
3,7
9,6
41,8
33,1
0,59
0,062
10—22
Не определялись
0,081
22—42
19,0
2,1
1.4
22,5 |
14,8
17,6
1,4
2,1
7,0
42,9
34,6
0,52
0,067
говой растительностью по сравнению с почвами под лесными фито цено¬
зами и относительное усиление в последних аккумулятивных процес¬
сов.
Причины элювиальных явлений в горно-луговых почвах
Еще со времени первых работ Захарова по Кавказу [5] в почвове¬
дении существуют взгляды, согласно которым результатом воздействия
луговых фитоценозов на почвы (причем не только в горных условиях)
обязательно оказывается гумофиксация. В более широком смысле этому
термину соответствует понятие «дерновый процесс», т. е. исключительно
аккумулятивное накопление в почве усредненных гумусовых веществ,
интенсивная концентрация в верхних горизонтах зольных элементов
травянистых растений (преимущественно оснований) и заторможенность
хемогенного внутрипочвенного выветривания.
Между тем в литературе уже накоплено определенное количество
материалов, указывающих на то, что наблюдающийся в действительно¬
сти характер формирования почв под луговыми фитоценозами не всегда
соответствует такому сочетанию процессов почвообразования.
Так, например, явления элювиирования глиноземно-гумусовых комп¬
лексов в субарктических луговых почвах Скандинавии отмечала Глазов-
ская [4]. Соколов [15] подчеркивал, что ведущими процессами автоном¬
ного мезоморфного почвообразования под травянистой растительностью
в условиях субарктического гумидного климата Камчатки являются
сухое торфонакопление и иллювиально-гумусовая миграция.
Для горно-луговых почв также рядом авторов признается актуаль¬
ность иллювиальных явлений, связанных с Al-Fe-гумусовым процессом
[9, 18, 19].
Подобные отклонения от собственно дернового процесса в луговых
почвах, как представляется, главным образом связаны с реальными
особенностями биологического круговорота веществ в луговых биогео¬
ценозах и со спецификой их жизненных циклов, на которые указывает
Пономарева [14].
Значительная аккумуляция в луговых почвах элементов-органогенов
(и сопутствующая ей нейтрализация гумусовых кислот) происходит
только при условии постоянного привноси в луговые биогеоценозы до¬
полнительных масс минерального вещества — солей минерализованных
грунтовых вод или атмосферных осадков, пойменно-аллювиальных, аэ-
рально-вулканогенных или эоловых отложений. В такой экологической
обстановке луговая растительность выполняет функцию биологическо¬
го барьера на пути аллохтонных по отношению к почвенной толще ма¬
териальных потоков.
В условиях же более автономного лугового почвообразования, при
недостаточности аллохтонных веществ (или при их полном отсутствии)
потребности в минеральном питании удовлетворяются луговой расти¬
тельностью за счет исходного субстрата. В случае ее произрастания на
продуктах разрушения массивно-кристаллических пород биологическая
мобилизация элементов-органогенов приводит к разложению силикат¬
ной части почвы. При избыточном атмосферном увлажнении и интенсив¬
ном промывном режиме этот процесс не только не приводит к суще¬
ственному обогащению почвы элементами минерального питания, но в
значительной степени облегчает и усиливает вынос биологически моби¬
лизованных веществ за пределы почвенной толщи. Ежегодное отмира¬
ние значительной массы луговой растительности приводит к тому, что
из мертвых органических остатков легко вымываются накопленные жи¬
вым веществом элементы-органогены и необратимо выносятся за преде¬
лы досягаемости фитоценозом. Таким образом, в каждом последующем
цикле вегетации растений вовлечение веществ в биологический круго-
128
ворот сопровождается интенсификацией биогенного внутрипочвенного
выветривания.
Можно ожидать, что и в рассматриваемых высокогорных условиях
описанные явления будут одной из причин, вызывающих элювиальные
процессы под горно-луговой растительностью.
Кроме того, элювиальные и метаморфические явления в горно-луго¬
вых почвах обусловливаются высоким содержанием в почвенных гори¬
зонтах агрессивных подвижных органических соединений.
При этом определенную роль играет, вероятно, специфический фак¬
тор высокогорного почвообразования — значительный уровень солнеч¬
ной радиации. В настоящее время экспериментально установлены по¬
следствия интенсивного светового облучения почв, которые выражаются
в фотохимической деструкции гумусовых кислот — в увеличении подвиж¬
ности гумуса и повышении в его составе доли фульвокислот [8]. В при¬
родных условиях это может привести к повышению агрессивного потен¬
циала гумусовых веществ, образующихся в слое органических остатков
наземной фитомассы.
Причины усиления аккумулятивных и ослабления
элювиальных явлений в почвах под горно-лесной растительностью
За последние десятилетия широко распространенная ранее точка
зрения об однотипном элювиальном воздействии лесной растительности
на почвы многими авторами начала подвергаться пересмотру. Это про¬
исходило по мере того, как под лесными фитоценозами (главным обра¬
зом в таежных областях Сибири и Урала) были выявлены и исследова¬
ны типы почв со слабо выраженными признаками элювиальных явлений.
Были описаны лесные бурые, дерновые, черноземовидные почвы.
Вместе с тем в поддержку самой идеи об обусловленности лесом
исключительно деаккумулятивного почвообразования еще высказыва¬
ются некоторые исследователи. Концептуально эта идея защищается на
том основании, что потребительская (главная) сторона влияния леса
на почвы является выражением особенностей биоморфологической
структуры древесной растительности [12, 13]. При этом наличие черно¬
земовидных и дерновых почв под таежными фитоценозами рассматри¬
вается как исключение, частный результат стечения факторов — обстоя¬
тельств (мерзлота, холодность, богатство почвообразующих пород пер¬
вичными минералами и т. п.).
Относительно данной концепции можно заметить, что, во-первых, в
ней самой заключены некоторые противоречия. Не согласуются друг
с другом положения о потребительском отношении леса к почве (в отли¬
чие от аккумулятивного, якобы характерного для травянистых расте¬
ний) и об автоморфном биологическом круговороте веществ в лесных
биогеоценозах (происходящем между живыми особями и мертвым опа-
дом или подстилкой). Такой замкнутый биокруговорот, напротив, в ря¬
де случаев должен обеспечивать наиболее экономичный расход древес¬
ной растительностью запасов минерального питания в почве. Кроме
того, разделение факторов почвообразования или их сочетаний на ано¬
мальные и нормальные без достаточно четко сформулированных кри¬
териев такой дифференциации представляется субъективным.
Наиболее плодотворной и правильной, вероятно, следует считать точ¬
ку зрения, развитую Зонном [6, 7], согласно которой закономерным
признается разнотипный (элювиальный, аккумулятивный) характер
влияния лесной растительности на почву, когда та или иная направлен¬
ность почвообразования определяется особенностями взаимодействия
компонентов лесного биогеоценоза в различных условиях.
Полученные и приведенные нами данные, выявляя в исследованном
высокогорном районе аккумулятивный вариант лесного почвообразова-
5 Почвоведение, № 4
129
ния на фоне лугового почвообразования, свидетельствуют в пользу этой
позиции.
Причины, вызывающие относительное усиление аккумулятивных и
ослабление элювиальных явлений в рассматриваемых высокогорных
лесных почвах, могут быть следующими.
Пологом леса ослабляется действие интенсивной в высокогорье сол¬
нечной радиации на поверхность почвы. В результате тормозится фо¬
тохимический деструктивный процесс в напочвенном слое органических
остатков: сокращается (относительно горно-луговых почв) доля проду¬
цируемых агрессивных подвижных компонентов и вследствие этого элю¬
виальный потенциал части гумусовых кислот уменьшается.
Усилению аккумулятивных явлений в почвах под лесом способствует
также биогенное перемещение вещества на поверхность почвы с назем¬
ным опадом древесной растительности (что в горно-луговых биогеоце¬
нозах выражено слабее). В случае тяжелого механического состава
почвы и при выраженном поверхностном стоке это могло бы привести
к необратимому обеднению почвенного профиля веществами-органогена¬
ми [16]. В условиях же преобладающего вертикального стока, характер¬
ного для исследованных нами почв, данный процесс противодействует
климатогенному нисходящему выносу вещества, поскольку часть мигри¬
рующих элементов-органогенов перехватывается корневой системой
древесной растительности и вовлекается в восходящий биологический
поток.
В исследованных почвах под сосняками мертвопокровными, кроме
того, ослабление элювиальных явлений (по сравнению с горно-луговы¬
ми почвами на аналогичных породах) обусловлено значительно мень¬
шей, чем в почвах под луговой растительностью, обогащенностью про¬
филя органическим веществом. Сокращение суммарного объема гуму¬
совых кислот, воздействующих на минеральную часть почвы, приводит
к ослаблению хемогенного внутрипочвенного выветривания и к умень¬
шению количества образующихся при этом лабильцых и миграционно¬
способных соединений.
В почвах под сосняками травянистыми активнее, чем в почвах под
луговой растительностью, проявляют себя почвенные беспозвоночные.
Вероятно, относительная активизация почвенных беспозвоночных в лесо¬
луговых биоценозах обусловлена позитивным сочетанием в них пище¬
вого фактора (луговая растительность) с экологически благоприятным
фактором стабилизации микроклимата (древесная растительность).
Следствием повышенной активности беспозвоночных в почвах под сосня¬
ками травянистыми является зоогенное ускорение в них процессов гуми¬
фикации и фиксация продуктов почвообразования в копрогенных агре¬
гатах, т. е. усиление аккумулятивных явлений.
Выводы
1. В высокогорных почвах Центрального Кавказа (Приэльбрусье),
развивающихся под луговыми и лесными фитоценозами, выявлено со¬
отношение двух групп профилеобразующих процессов — элювиальных
и аккумулятивных.
2. В почвах под луговой растительностью более развиты элювиаль¬
ные и метаморфические явления, которые обусловлены разомкнутостью
во времени биологического круговорота, что ведет к интенсивному вы¬
мыванию биогенно-мобилизованных элементов; интенсивным продуци¬
рованием агрессивных подвижных органических соединений, являющим¬
ся следствием неблагоприятных для процесса гумификации условий поч¬
венного климата и результатом воздействия на поверхность почвы зна¬
чительной солнечной радиации.
3. В почвах под лесной растительностью отмечается относительное
(по сравнению с горно-луговыми почвами) усиление аккумулятивных
130
и ослабление элювиальных явлений, причинами чего могут быть: экра¬
нирующая роль древесной растительности по отношению к солнечной
радиации; в почвах под пологом леса ослабляется фотохимическая де¬
струкция гумусовых веществ; особенности биокруговорота в лесных био¬
геоценозах— переброска минеральных веществ непосредственно к по¬
верхности почвы, т. е. процесс, противодействующий климатогенному
нисходящему выносу элементов; повышенная активность беспозвоночных
в почвах под лесолуговыми фитоценозами, приводящая к ускорению в
них процессов гумификацйи; сокращение в почвах под мертвопокровным
лесом суммарного объема гумусовых кислот, агрессивно воздействую¬
щих на минеральную часть почвы.
Литература
1. Александрова Л. Н. О номенклатуре, применяемой в учении о почвенном гумусе.
Почвоведение, 1975, № 2.
2. Богатырев К. Я., Ногина Н. А. Почвы горного Урала. В сб.: О почвах Урала, За¬
падной и Центральной Сибири. Изд. АН СССР, 1962.
3. Геннадиев А. Н., Герасимова М. И. Микроморф о логическое исследование почв райо¬
на Эльбрусской станции МГУ. Вести. МГУ. Сер. геогр., 1976, N° 3.
4. Г лазовская М. А. Северо-Атлантичеокая фация дерновых субарктических и иллю¬
виально-гумусовых подзолистых почв. В юб.: Генезис и геагр1афия почв. 1966.
5. Захаров С. А. К характеристике высокогорных почв Кавказа. Изв. Константинов-
ского межевого ин-та, вып. 5, 1914.
6. Зонн С. В. Почва как компонент биогеоценоза. В кн * Основы лесной биогеоцено-
логии «Наука», 1964.
7. Зонн С. В. О некоторых организационных и научно-методических вопросах дальней¬
шего развития лесного почвоведения. Почвоведение, 1965, N° 12.
8. Ильин Н. П., Орлов Д. С. Фотохимическая деструкция гумусовых кислот. Почво¬
ведение, 1973, N° 1.
9. Мартынов В. Я. Почвы горного Прибайкалья. Улан-Удэ, 1965.
10. Михайловская О. Я. К вопросу о генезисе высокогорных почв. Тр. Почв, ин-та им.
-В. В. Докучаева, т. 13, 1936.
11. Петров Б. В. Почвы Алтайско-Саянской области. Тр. Почв, ин-та им. В. В. Доку¬
чаева, 1952.
12. Пономарева В. В. Биогеохимическое значение леса. Изв. АН СССР. Сер. геогр.,
1966, N° 5.
13. Пономарева В. В. Лес как элювиально-устойчивый тип растительности. Вотан, ж.,
1970, N° 11.
14. Пономарева Д. В. Некоторые особенности почвообразования на о. Сахалине и
вопросы экологии луговых трав. Почвоведение, 1971, N° 10.
15. Соколов И. А. Вулканизм и почвообразование. «Наука», 1973.
16. Фокин А. Д. Радиоиндикационные исследования переноса железа и фосфора в под¬
золистой тяжелосуглинистой почве. Почвоведение, 1976, № 6.
17. Фридланд В. М. Почвы высокогорий Кавказа. В сб.: Генезис и география почв.
«Наука», 1966.
18. Хмелев В. А. О горно-луговых почвах Центрального Алтая. Изв. СО АН СССР.
Сер. биол., 1973, № 10.
19. Хтрян Н. /С. О природе горно-луговых почв Памбакского хребта. Изв. АН
АрмССР. Сер. биол. и с.-х. наук, т. XI, N° 4, 1958.
Географический факультет Дата поступления
. МГУ 21.XI.1977 г.
А. N. GENNADIEV
SOIL FORMATION UNDER MEADOW AND FOREST VEGETATION
IN HIGH MOUNTAINS OF THE CENTRAL CAUCASUS (THE ELBRUS AREA)
The comparison of several soils developing under meadow and forest
vegetation in high mountains of the Elbrus Area showed a relative wea¬
kening of eluvial and intensification of accumulative fenomena in soils
under forests. This may be explained by some peculiarties of the biological
turnover in forest and meadow biogeocenoses, a greater activity of inver¬
tebrates in soils under forests and by a screeming role of arboreal vegeta¬
tion with respect to solar radiation.
5*
131
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
МЕТОДИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 631.4:519.240
Г. Г. ДУДА, А. А. ЕГОРШИН
О НЕКОТОРЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ПЛАНИРОВАНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТА В ПОЧВОВЕДЕНИИ И АГРОХИМИИ
Применяемые в почвоведении и агрохимии планы экспериментов для
различных исследований должны давать возможность проверять адекват¬
ность принятой математической модели и в случае ее неадекватности вы¬
брать более соответствующую модель. Поэтому предложены специальные
планы, которые состоят из двух простых схем с общим центром в фактор¬
ном пространстве, но с разными уровнями варьирования факторов. При
этом внешняя схема (с большей амплитудой уровней) должна быть обя¬
зательно схемой второго порядка, внутренняя схема может быть и схемой
первого порядка. Адекватность принятой математической модели проверя¬
ется сравнением результатов обработки полного опыта и отдельно вариан¬
тов внутренней схемы. При несовпадении результатов обработки (в пре¬
делах ошибки опыта) приводится методика подбора адекватной модели.
В последние годы в почвоведении и агрохимии все более широко при¬
меняются математические методы планирования эксперимента, резко
повышающие информативность исследований. Традиционные подходы к
планированию эксперимента основаны, как известно, на идее прямых
наблюдений, план опыта содержит только интересующие исследователя
варианты, каждый из которых требуется повторить 4—5 раз. Большая
повторность наблюдений диктуется значительной изменчивостью резуль¬
татов, например, в полевом опыте из-за невыравненности плодородия
почвы и ряда других условий. Известно, что дисперсия случайной измен¬
чивости средних результатов по k параллельным опытам в k раз мень-
О*.
ше дисперсии результатов между повторениями, т. е. равна —. Прак-
k
такой установлена необходимость k=4—5 повторений в условиях суще¬
ствующей изменчивости результатов полевого опыта.
Недостатки традиционного планирования эксперимента очевидны:
для получения более или менее общей картины зависимости результатов
опыта (например, урожайности культуры) от исследуемых факторов
(например, от основных видов минеральных удобрений) схема должна
содержать очень большое число вариантов, которые к тому же необхо¬
димо повторить минимум 4—5 раз.
Новые схемы полевого опыта, разработанные с учетом требований
теории планирования эксперимента, основаны на идее косвенных наблю¬
дений: план опыта может не содержать всех интересующих эксперимен¬
татора вариантов, необходимые данные будут получены интерполяцией
по результатам опытных данных. Все варианты плана (даже малоинте-
132
ресные с точки зрения исследователя) необходимы для расчета парамет¬
ров интерполяционного уравнения (ура1внения производственной поверх¬
ности). Повторность новых схем (планов) опыта сравнительно невели¬
ка— в среднем k=2—3. К ним предъявляется два требования. Во-пер¬
вых, изменчивость всех расчетных результатов не должна быть выше
•изменчивости результатов прямых наблюдений с учетом 4—5-кратной
повторности последних. Это условие определяет необходимую повтор¬
ность опыта. Во-вторых, интерполяционное уравнение должно адекватно
описывать истинную зависимость результатов опыта от исследуемых
факторов (истинная зависимость может оказаться очень сложной, ин¬
терполяционное уравнение является всего лишь приближением). Напри¬
мер, при двух уровнях варьирования факторов интерполяционное урав¬
нение (математическая модель) является линейной, действительная же
зависимость может оказаться существенно нелинейной. В этом случае
все промежуточные расчетные результаты будут иметь неслучайную
ошибку, которую невозможно уменьшить путем увеличения повторности
опыта. Поэтому в применяемых планах для полевого опыта все факторы
должны иметь не менее 4 уровней варьирования.
Рассмотрим оба требования по порядку. Дисперсия расчетных значе¬
ний у по интерполяционному уравнению прямо пропорциональна дис¬
персии случайной изменчивости (дисперсии между повторениями опы¬
та) и обратно пропорциональна общему числу вариантов опыта с уче¬
том повторений:
у
0)
где сте2 — дисперсия между повторениями, п — число вариантов плана,
k — число повторений, d(x)—коэффициент пропорциональности, зави¬
сящий от принятого вида интерполяционного уравнения (математиче¬
ской модели), выбранного плана опыта и значений изучаемых факторов.
Для математической модели типа
т
у = ьо + 2 b(2i,
t=i
(2)
где zt — известные функции факторов х, коэффициент пропорциональ¬
ности d(x) подсчитывается по формуле
d(x)
т т
1 + S S
«-I/=i
2{-2(
(3)
где с„ — элементы матрицы, обратной к матрице коэффициентов кор¬
реляций Г Z,Zj.
В пределах варьирования факторов для данного плана следует най¬
ти максимальное значение dmtz, после чего устанавливается необходи¬
мая повторность опыта
max
<
4--5 ’
(4)
откуда
Л>-^-(4-=_5). (5)
П
Очевидно, величину dma можно принять как оценку качества плана:
чем меньше daaI, тем лучше план.
Чаще всего адекватной оказывается квадратичная модель, которая
является частным случаем модели (2) при соответствующем выборе
133
функций 2,. Так, для случая трех факторов *„ хг, х3 эти функции не¬
обходимо ввести следующим образом:
Ч = *i *1= (*i ^ *i) (*а —'х2) z7 =» (Xi — xjf,
Z2 = Хг Z5 = (Xi — Xj) (X3 — X3) Z8 = (Xg — *j)2, (6)
Z3 ^ X3 Z3 — (Xj Xj) (x3 x3) z, = (x3 X3)2.
Значение dma* для многих планов (квадратичная модель) приведено
в каталоге планов 2-го порядка [2], для некоторых схем, отсутствую¬
щих в каталоге, подсчитано нами по формуле (3).
Для полного факторного эксперимента (ПФЭ) [6] 3X3X3 п=27,
dmax=l3,8. Повторность (4-j-5) = (2-г-З). Общее число вариан¬
тов (делянок) в опыте с учетом повторений равно nk=27 (2—3) =54—
81. Первое значение обеспечивает надежность 4-кратного, а второе —
5-кратного повторения прямого наблюдения.
Часть схемы ПФЭ 3X3X3, так называемый план В, (БоксДб], три
фактора), может оказаться по ряду свойств предпочтительней полной
схемы [3]. Для этого плана (табл. 1) л=14—16 (могут добавляться
1—2 центральных варианта), dma= 11,2. Повторность -д- (4-=-5) =
= (Зч-4). Общее число вариантов опыта с учетом повторений должно
быть равно nk=\A (3—4) =42—56, что на 12—25 вариантов меньше,
чем при реализации ПФЭ 3X3X3.
Следует заметить, что упомянутые две схемы не удовлетворяют вто¬
рому требованию — по результатам опыта с тремя уровнями варьирова¬
ния факторов нельзя проверить адекватность квадратичной математи¬
ческой модели. Вместе с этим подобные простые схемы могут входить
в состав некоторых составных схем, о чем будет сказано ниже.
Рассмотрим ПФЭ 4X4X4. Для него n=64, dmiX= 19,1. Повторность
19 1
соответственно k^ -gj- (4-j-5) = l—1,5. Принимаем k= 1—2, откуда
общее число вариантов опыта с учетом повторностей равно nk=64—
128 вариантов. Нижней границей k является 1, т. е. однократная повтор¬
ность схемы уже обеспечивает надежность 4-кратного повторения пря¬
мого наблюдения. Однако однократное повторение неудобно ввиду опас¬
ности утери части результатов во время проведения опыта и трудности
в вычислении а«2 (дисперсию случайной ошибки удобнее вычислить как
дисперсию между повторениями).
Нами разложен ПФЭ 4X4X4 на две половины, каждая из которых
обладает достоинствами полного плана 4X4X4 (в частности, обе схемы
ортогональны относительно всех эффектов квадратичной модели). Для
полученных схем п=32, dmaI= 19,1. Повторность k=2—3, откуда общее
число вариантов опыта с учетом повторений равно пк=Ы—96 вариантов.
Предлагаемые схемы предпочтительнее полной схемы.
В табл. 2 и 3 приведены варианты обеих схем Е,' и Е". Каждая из
схем £/ и Е" разбита на 8 блоков по 4 варианта, которые равноценны
по суммам доз каждого фактора (равно 6) и суммам произведений доз
любых двух факторов (равно 9).
В 1970—1976 гг. в Украинском НИИ почвоведения и агрохимии
им. А. Н. Соколовского были испытаны на практике составные планы,
включающие две простые схемы с общим центром, но с разными уров¬
нями факторов. Внешней схемой служил план В3, внутренней — план В3
либо ПФЭ 2X2X2. Составные планы названы нами планами ВВ3 и BF3
(Бокс, Фишер, три фактора). Для четырех факторов предложен план
BF3, для пяти — HFS (Хартли [1, 7], Фишер, пять факторов). Модифи¬
кации предложенных планов различаются пропорцией в размахах уров¬
ней варьирования факторов внешней и внутренней схем, а также числом
134
Т аблнца 1
План Въ
Уровни варьирования факторов
Уровни варьирования факторов
*1*2*1
*1*2*3
*1*2*3
*1*2*3
*1*2*3
| *1*2*3
*1*3*3
000
022
он
110
002
020
101
111
202
220
211
112
200
222
121
111
Примечание. Три цифры, входящие в каждый вариант, означают количественную характеристи¬
ку каждого из трех факторов, выраженную в условных единицах. Схема разложена на 4 равноценный
блока, в которых суммы уровней любого фактора и суммы произведений уровней любых двух факторов
одинаковы и равны 4.
Таблица 2
Схема £' (1/2 ПФЭ 4x4x4)
Уровни варьированияЗфакторов
Уровни варьирования факторов
*1*3*3
*1*2*3
*1*2*3
*1*2*8
*1*2*8
*1*2*3
*1*3*3
*1*3*3
000
011
101
И (/
030
021
131
120
330
321
231
220
300
311
201
210
033
022
132
123
003
012
102
113
303
312
202
213
333
322
232
223
Таблица 3
Схема £, (1/2 ПФЭ 4x4x4)
Уровни варьирования факторов
Уровни варьирования факторов
*1*3*3
*1*2*3
*1*2*8
*1*2*8
*1*2*3
*i*2*a
*1*2*3
*1*3*3
111
100
010
001
121
130
020
031
221
230
320
331
211
200
310
301
122
133
023
032
112
103
013
002
212
203
313
302
222
233
323
332
Таблица 4
План BF9
Уровни варьирования факторов
Уровни варьирования факторов
*1*2*3
*1*3*3
*1*3*3
*1*3*3
*1*2*3
*1*2*3
000
033
111
006
330
115
606
633
515
600
336
511
066
303
155
060
333
151
660
363
551
666
333
555
центральных точек. Составные планы имеют по 5 уровней каждого
фактора.
План BFb с дозами 0—1—3—5—6 (внешняя схема Bs с дозами
0—3—6, внутренняя — ПФЭ 2X2X2 с дозами 1—5) содержит п=22 ва¬
рианта. Для этого плана d^.,= 14.5. Повторность &= (44-5) =2,6—
—3,3«3, откуда общее число вариантов опыта с учетом повторений
nk=22-3=66 (т. е. меньше, чем для схемы 3X3X3). Интересно, что
если принять равномерные уровни 0—1—2—3—4, то качество плана BF,
слегка понизится. Для такого плана п=22, dmax=16. Повторность k=
= | (44-5) = (2,94-3,6), откуда пк=22 (34-4) =66-88.
135
План BF%
Таблица 5
Уровни варьирования факторов
*1*2*3*4
xtxgxsx4
адл
XiXfX$X4
6666
1111
0006
5551
3330
0660
5115
6000
1555
3336
6060
1515
0600
5155
3303
0066
5511
6606
1151
3363
6600
1155
0060
5515
3033
0606
5151
6066
1511
3633
6006
1551
0666
5111
0333
0000
5555
6660
1115
6333
Таблица 6
План HF6
Уровни варьирования факторов
xixtxax4xt
xtxtxax4xt
ХхХгХаХ4Хь
XtX2XsX4X$
*l*t*3*4*6
00000
00066
11111
11155
03333
60006
60060
51115
51151
63333
06006
06060
15115
15151
30333 4
66000
66066
55111
55155
36333
00606
00660
11515
11551
33033
60600
60666
51511
51555
33633
06600
06666
15511
15555
33303
06606
66660
55515
55551
33363
33330
33336
В табл. 4 приведены варианты плана BF3 с двумя центральными ва¬
риантами (24 варианта) для удобства разложения на равноценные
блоки.
Схема ВВ, разбита на 6 блоков, равноценных по суммам доз факто¬
ров (равна 36).
Для четырех факторов подобный план ВВ4 (уровни 0—1—3—5—6)
содержит п=40 вариантов. Для этого плана dmai— 27,2, откуда необхо-
27 2
димая повторность k= -^-(4-^5) =2,7—3,4«3. Общее число вариан¬
тов с учетом повторности равно nk=40-3=120.
В табл. 5 приведены варианты плана, разбитые на 5 равноценных
блоков. Сумма доз каждого фактора по блокам равна 24, сумма про¬
изведений двух любых факторов — 72.
План BFS для пяти факторов содержит п=74 варианта, что уже
слишком много. Поэтому предлагается план HFS (внешняя схема — план
Хартли Hit внутренняя — дробный факторный эксперимент ДФЭ 2s-‘),
который содержит п=42 варианта и требует k=Z—4 повторности, от¬
куда общее число вариантов опыта с учетом повторности равно nk=
*126—168. План HFS приведен в табл. 6 (на блоки не разбит).
Рассмотрим на примере результатов полевого опыта, проведенного
в 1972 г., вопрос о проверке адекватности квадратичной математической
модели и подборе (в случае необходимости) более соответствующей мо¬
дели. В опыте был реализован план ВВ3 (внешняя схема — В, с уровня¬
ми факторов 1—5—10, внутренняя схема — В, с уровнями 2—5—8,
п= 32 варианта, повторность А=3) для изучения действия трех основ¬
ных видов минеральных удобрений (N, P2Os, К20) на урожай ячменя у.
Внешняя схема содержала дозы удобрений 0—140—280 кг/га, а вну¬
тренняя — 56—140—224 кг/га питательных веществ. Варианты плана
136
BBj и значения урожайностей (усредненные по трем повторениям от¬
дельно по внешней и внутренней схемам) приведены в табл. 7.
Полученные результаты были обработаны методом множественного
регрессионного анализа по квадратичной математической модели (7).
У — Qo + ^i (N—Ncp) + flj (Р Рср) 4~ о3 (К—Кср) +
+ °ii (N—NCp)2 + Щл (Р—Рср)2 4- азз (К—КСр)2 4- (7)
4~ ^12 (N Ncp) (Р Рср) 4" ^13 (N Ncp) (К Кср) О^з (Р—Рср) (К—Кср).
Отдельно для сравнения обработаны варианты внешней В" и вну¬
тренней В/ схем.
Что касается внешней схемы В", то результаты ее обработки прак¬
тически совпали с результатами обработки полного плана ВВ3. Но ре¬
зультаты обработки внутренней схемы В/ существенно отличались от
аналогичных результатов обработки внешней схемы. Особенно большие
расхождения были получены в оценке главного эффекта азотных удоб¬
рений.
При обработке данных внешней схемы В" (а значит и полного плана
ВВ3) было получено положительное значение коэффициента регрессии
а1,/=1,38, а при обработке данных внутренней схемы В/ было получе¬
но отрицательное значение этого коэффициента (а/=—1,57). Обе оцен¬
ки значимы по Стьюденту (<"„,=4,8, 7,4), расхождение между ними
также значимо по Стьюденту и не может быть объяснено случайностью.
Так, обрабатывая усредненные урожайные данные (табл. 7) на квад¬
ратичную модель
у = а0 + а. (N—1,4) + о, (N-1,4)2, (8)
по вариантам внешней схемы (дозы N=0; 1,4; 2,8), получили такие зна¬
чения параметров:
о£ = 39,31, а! =1,38, аг = —1,71.
При обработке усредненных данных по вариантам внутренней схемы
(дозы N=0,56; 1,4; 2,24) получили другие значения параметров:
0^ = 40,82, а[ =—1,57, а'г= —1,49.
Отметим, что величины параметров а" и а/, рассчитанные по усред¬
ненным данным, совпадают с их значением, полученным по неусреднен-
ным данным. Это естественно, так как схема В3 (и ВВ3) ортогональна
относительно линейных эффектов и эффектов парных взаимодействий
всех факторов.
На рис. 1 показаны обе квадратичные зависимости (для внешней и
внутренней схем). Ни одна из этих квадратичных зависимостей не опи¬
сывает удовлетворительно опытные данные, хотя они точно проходят
через заданные опытные точки, входящие в состав той или другой схемы.
Заметим, что схема с тремя уровнями варьирования факторов не дает
возможности проверить адекватность применяемой модели. В связи с
этим на упомянутом выше примере рассмотрим методику выбора более
соответствующей математической модели. Прежде всего производится
графическое сглаживание опытных данных путем проведения плавной
кривой [4] (рис.Л, 3). При графическом сглаживании исправляются все
значительные «выбросы» экспериментальных точек.
Сглаженные значения у, уменьшенные на 40 ц/га, снятые со сглажен¬
ной кривой через равный интервал AN=56 кг/га, приведены в табл. 8.
Введем условную переменную •*=о-5б > котоРая в узлах координатной
сетки принимает целочисленные значения: 0, 1,2, 3, 4, 5; ж = 2,5.
Зависимость у от х имеет максимум, поэтому предполагаем квадра¬
тичную зависимость у, но не от х, а от некоторой известной функции
137
Результаты опыта, полученные при реализации плана ВВ3
Таблица 7
Внешняя схема £а, дозы удобрений 0; 1,4; 2,8 ц/га д. в.
Внутренняя схема В8, дозы
Удобрений 0, 56; 1.40; 2,24 ц/га д. в.
N
р
К
У* ц/га 1 N
Р
К
у, ц/га|| N
1 р
К
У* ц/га
1 «
Р
К
У» ц/га
N
Р
К
у. Ц/га |
1 N |
1 р
К
У* ц/га
0
0
0
29,98
1,4
0
1,4
36,68
2,8
0
0
33,79
0,56
0,56
0,56
39,18
1,4
0,56
1,40
40,06
2,24
0,56
0,56
39,04
0
0
2,8
30,58
1,4
1,4
0
40,52
2,8
0
2,8
34,81
0,56
0,56
2,24
38,51
1,4
1,40
0,56
40,45
2,24
0,56
2,24
37,42
0
1,4
1,4
35,70
1,4
1,4
1,4
40,85
2,8
1,4
1,4
40,09
0,56
1,40
1,40
42,49
1,4
1,40
1,40
2,24
40,85
2,24
1,40
1,40
38,40
0
2,8
0
35,09
1,4
1,4
2,8
38,37
2,8
2,8
0
39,32
0,56
2,24
0,56
42,17
1,4
1,40
40,73
2,24
2,24
0,56
39,21
0
Сред¬
2,8
2,8
38,83
1,4
2,8
1,4
40,11
2,8
2,8
2,8
41,47
0,56
2,24
2,24
43,12
1,4
2,24
1,40
42,05
2,24
2,24
2,24
38,15
нее
0
1,4
1,4
34,04
1 1,4
1,4
1,4
39,31
2,8
1,4
1,4
37,90
0,56
1,4
1,4
41,09
1,4
1,4.
1,4
40,821
| 2,24
1,4
1,4
38,44
Табл иц а 8
Выбор математической модели
Графическое сглажива¬
ние (эмпирические
данные)
Модель (10)
Модель (11)
Модель (12)
Модель (13)
N
у — 40.4
X
х —2.5
у-40.4
УТ
Ух —1,58
у —40,4
а
VI
а
Ух -1.36
У — 40,4
4
Ух
4
Ух -1.26
У —40,4
х — 2,5
VI —1,68
а
VI —1.36
4
Ух —1,26
0
—6
0
—2,5
2,40
0
-1,58
3,80
0
-1,36
4,41
0
-1,26
4,76
0,56
1
1
—1,5
-0,67
1
-0,58
—1,72
1
-0,36
—2,78
1
—0,26
—3,85
1,12
0,5
2
—0,5
—1,00
1,41
—0,17
-2,92
1,26
—0,10
—5,00
1,19
—0,07
—7,14
1,68
—0,5
3
0,5
—1,00
1,73
0,15
—3,33
1,44
0,08
—6,25
1,32
0,06
—8,33
2,24
—1,6
4
1,5
—1,07
2
0,42ч
—3,81
1,59
0,23
—6,96
1,41
0,15
—10,67
2,80
—2,8
5
2,5
—1,16
2,24
0,66
-4,39
1,71
0,35
—8,28
1,50
0,24
—12,08
q>(x):
У = Ь0 + &i [ср (дс) — Ф (*)] + &2 [ф (л) — ФI*)]2. (9)
Если ф(дс) —х, то из выражения (9) получим обычную квадратичную
модель:
У = Ь0 + Ь1(х — 2,5) + bt(x — 2,5)а. (10)
Если ф(д;)=удс, то из формулы (9) получим модель, квадратичную
относительно корня квадратного:
У = 60 + MV*~ U58) + Ьг(Ух-1.58)2. (11)
8
Если ф(х)=у*, то из уравнения (9) получим модель, квадратичную
относительно корня кубического:
У = 6, + (Ух — 1,36) + Ь% (Ух — 1,36)2. (12)
Наконец, если ф(х)=Удс, то из уравнения (9) получим модель, ква¬
дратичную относительно корня четвертой степени:
У =» Ь0 + Ьг (Ух - 1,26) + Ьг (Ух- 1,26)а. (13)
Конечно, можно рассмотреть и другие функциональные преобразо¬
вания аргумента; допустимо также функциональное преобразование за¬
висимой переменной у.
Рис. 1. Зависимость у от N
/ — квадратическая зависимость по
результатам внешней схемы ВУ\
2 — то же. внутренней схемы В/,
3 — сглаженная зависимость
Рис. 2. Зависимость у от Цх
Обобщенная квадратичная зависимость (9) анализируется следую¬
щим образом. На сглаженной кривой выбираем самую надежную точ¬
ку, которой в данном случае является лс=*=2,5 (N=1,4), «/=40,4. Зна¬
чение у, равное 40,4, получено усреднением у(х) (для внешней и вну¬
тренней схем), поэтому оно является средним из 10 данных, в то время
как остальные точки будут средними по 5 данным. Эта точка отмечена
на рис. 1 звездочкой. Потребуем, чтобы теоретическая кривая (9) точно
проходила через эту точку, для чего необходимо положить Ь0=40,4 ц/га.
Таким образом, зависимость (9) фактически содержит только два не¬
определенных параметра bit Ьг.
Преобразуем зависимость (9) к виду
Д~40;4,1Г - 1Ф W -ф (2.5)]. (14)
ф(дс) —ф(2,5)
139
Формально зависимость (14) является линейной относительно пере¬
менных —У~40,4— и „/да Воспользуемся этим критерием для выбора
ф (■*) — ф (2,5)
функционального преобразования ф(х).
Квадратичную зависимость (10) можно отбраковать сразу — ведь
именно квадратичная модель оказалась неадекватной при обработке
плана ВВ3. Против квадратичной модели говорит несимметричный вид
сглаженной кривой (рис. 1), а квадратичная модель должна быть сим¬
метричной относительно точки оптимума. Если все же построить зави¬
симость У~^'\ от х (все выкладки приведены в табл. 8), то получен-
х — 2,5
ная кривая будет резко отличаться от прямой, что не согласуется ^ли¬
нейным видом уравнения (14).
_ Проверяем зависимость (11). На рис. 2 показана зависимость у от
V*. Заметим, что эта кривая уже почти симметрична относительно оп¬
тимума. Однако опытные точки в координатах Ух,
у — 40,4
V* — 1,58
не груп¬
пируются вокруг какой-либо прямой, что не согласуется с линейным
видом уравнения (14). Гипотеза о квадратичной модели относительно
корня квадратного отвергается.
Рис. 3. Зависимость
у от
Vi
Рис. 4. Зависимость у от
V~x
Проверяем зависимость (12). На рис. 3 показана зависимость у от
Ух, которая явно симметрична. Опытные точки в координатах ifx,
у—40,4 _ . „
—pz группируются вокруг прямой линии. Принимается гипотеза
у х— 1,36
о квадратичной зависимости относительно корня кубического.
Можно проверить также зависимость (13). Все необходимые выклад¬
ки приведены в табл. 8. Если построить зависимость у от У*, т0 полу¬
ченная кривая будет опять асимметричной, опытные точки в координа-
«/— у—40,4
тах г х'~Гр не группируются вокруг какой-либо прямой, причем
140
если кривые
у — 40,4
<Р (*) — ф(2,5)
—/(<р(*)) для ф=х, <р=т/х были вогнутыми,
то для <p=V* эта кривая уже выпуклая (рис. 4); для <р = уСё имеем
промежуточный случай — прямую.
Итак, графическим анализом была установлена приемлемая мате¬
матическая модель по первому фактору. Параметры этой модели Ьи Ь2
определяем из линейной зависимости (14) по двум точкам. Из рис. 3
и — 40,4 з /— 8/—
измеряем ПРИ Ух = 0 и у •* = 1,71
(крайние точки). Состав¬
ляя уравнение прямой по двум известным точкам, получим bt=—5,30
и Ь2=—7,13. Таким образом, усредненные по дозам N данные описы¬
ваются зависимостью
у = 40,4 — 5,30(у'х —1,36) — 7,13 (Ух — 1,36)а,
(15)
где х =
N
0,56 *
Проверка показывает, что зависимость (15) практически точно дает
значения сглаженной кривой.
Аналогичным образом были проанализированы зависимости по
остальным факторам Р и К. Обе зависимости оказались квадратичными.
Таким образом, общая модель по трем факторам имеет вид
У ^ ло 4" Р ~Ь ОзК + л14>^NP+ Л13NК-(- РК +
+ /N* + аи Р2 + Озз К2.
(16)
Выводы
1. Существующие схемы опытов, как правило, предполагают вполне
определенную математическую модель и при неадекватности этой моде¬
ли не дают никакой полезной информации. Поэтому проверка адекват¬
ности используемой модели должна быть обязательной операцией. В то
же время проверка адекватности выбранной модели обычно не предпо¬
лагается и не проводится. Для проверки адекватности и обоснованного
выбора модели необходимо достаточное число уровней варьирования
факторов и предварительный графический анализ исследуемой зависи¬
мости по каждому фактору отдельно.
2. Графический анализ весьма громоздкий, не программируется на
ЭЦВМ, поэтому желательно проводить его только в случае обнаружен¬
ной неадекватности модели. Необходим стандартный способ проверки
адекватности модели. В связи с этим предлагаются для проведения ис¬
следований составные планы, состоящие из двух (и более) схем 2-го
порядка с общим центром, но с разными уровнями варьирования фак¬
торов.
Если результаты обработки данных внешней и внутренней схем су¬
щественно различаются по критерию Стьюдента, то принятая модель
признается неадекватной и в этом случае неизбежна ручная обработка
данных (графический анализ по каждой компоненте, выбор иной моде¬
ли, оценка ее параметров и проверка ее адекватности). Если различия
между результатами обработки внешней и внутренней схем незначимы
по критерию Стьюдента, то принятая модель признается адекватной.
3. Принятая квадратичная модель (относительно исходных факторов,
корней квадратных от факторов или любых преобразований факторов)
может оказаться адекватной. В этом случае почти все промежуточные
варианты схемы оказываются излишними, так как результаты обработ¬
ки полной схемы определяются в основном вариантами внешней схемы.
141
Варианты внутренней схемы необходимы, только для страховки в слу¬
чае неадекватности принятой модели. Следует число этих вариантов
сократить до возможных пределов.
Наименьшее число вариантов из схем второго порядка имеет схема
Вш, Вк для трех и четырех факторов и схема Нь для пяти факторов. По¬
этому в качестве внешних схем предлагается выбирать именно эти схе¬
мы. В качестве внутренней схемы можно кроме этих схем брать про¬
стейшую схему F — ПФЭ 2X2X2 или 2Х2Х2Х2, а для пяти факто¬
ров — ДФЭ 25”1.
Предлагаемые составные планы BFSt BFk, HFb рекомендуется про¬
водить при 3-кратной повторности. Они содержат наименьшее количе¬
ство вариантов и позволяют вычислять устойчивые оценки параметров
адекватной модели при минимуме затрат на проведение опыта.
Литература
1. Андрукович П. Ф., Голикова Т. И., Костина С. Г. Планы второго порядка на ги¬
перкубе, близкие по свойствам к /^-оптимальным. В кн.: Новые идеи в планировании
эксперимента. «Наука», 1969.
2. Голикова Т. И., Панченко Л. А., Фридман М. 3. Каталог планов второго порядка,
т. 1, 2, вып. 47. Изд. МГУ, 1974.
3. Дуда Г. Г., Егоршин О. О. Ращональне планування експерименив з добривами на
шдстав1 пошвняльжи оцшки результат випробувань за деяхими трифакторными
планами.— В кн.: АгрохМя грунтознавство, дош. 30. Кшв, «Урожай», 1975.
4. Уорсинг А., Геффнер Дж. Методы обработки экспериментальных данных. М., Изд-
во иностр. лит., 2-е изд. 1953.
5. Box G. Е. Р., Hunter /. S. Multifactor experimental designs for exploring response sur¬
faces. Ann. Math. Statistics, 1957, v. 28, No. 1.
6. Fisher R. A. The desinga of experiments. Sc., D., F. R. S. London, 1935.
7. Hartley H. 0. Smallest composite designs for quadratic response surface. Biometrics,
1959, v. 15.
Украинский НИИ почвоведения и Дата поступления
агрохимии им. А. Н. Соколовского 7.Х.1977 г^
G. G. DUDAf A.!A. EGORSH1N
ON SOME MATHEMATICAL METHODS FOR PLANNING EXPERIMENTS
IN SOIL SCIENCE AND AGROCHEMISTRY
Composite plans, including two second order schemes with a common
centre but a different amplitude of factor variation, allow to calculate stab¬
le evaluations of parameters of an adequate mathematical model with mi¬
nimum experimental expenses.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
УДК 631.4
А. Е. ЯНЧУКОВИЧ, В. В. ЗВЕРЕВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА В ПОЧВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИХ
ОБЪЕКТАХ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Показана возможность применения рентгенорадиометрического метода
с использованием альфа-частиц &ля количественного определения углерода
в почвенно-биологических объектах. Применимость метода доказана на
примере анализа углерода в почвах и выпаренных водных вытяжках из
засоленных почв При навеске пробы весом 0,5—1,0 г длительность анализа
одного образца 100 сек. Получено относительно простое аналитическое вы¬
ражение для оценки выхода вторичного излучения при возбуждении рент¬
геновской флуоресценции альфа-частицами.
Определение углерода в почвенно-биологических объектах очень
распространено при проведении элементного анализа. До недавнего вре¬
мени возможность использования рентгенорадиометрического метода
для анализа элементов с малыми атомными номерами ограничивалась
магнием и натрием [1, 3, 4]. Известны попытки качественного анализа
элементов группы — углерода, кислорода, фтора [6—8]. Использование
в рентгенорадиометрическом методе безоконного полупроводникового
детектора в сочетании с возбуждающим рентгеновскую флуоресценцию
углерода и кислорода электронным пучком [5] обеспечивает энергетиче¬
ское разрешение спектральных линий соседних по атомному номеру эле¬
ментов, позволяет проводить анализ одновременно с рядом элементов
и вместе с тем приводит к значительному усложнению анализирующей
аппаратуры, к необходимости глубокого вакуумирования измерительно¬
го объема, следовательно, к значительным трудностям при анализе рас¬
творов и сыпучих материалов.
В то же время ряд авторов [2, 7, 8] указывает на перспективность
возбуждения флуоресценции альфа-частицами при анализе легких эле¬
ментов. При этом не требуется глубокого вакуумирования измеритель¬
ного объема и обеспечивается высокий выход флуоресцентного излуче¬
ния легких элементов.
В данной работе показана возможность количественного рентгено¬
радиометрического анализа углерода в почвенно-биологических объек¬
тах (почвы, выпаренные водные вытяжки из засоленных почв).
Для случая возбуждения альфа-частицами число квантов вторичного
рентгеновского излучения определяемого элемента А, испускаемых в
единицу телесного угла на одну частицу, представляется выражением
где <о*А — отдача флуоресценций; N — число Авогадро; Ал и ZA— соот¬
ветственно атомный вес и порядковый номер элемента А; р — плотность
мишени; СА — концентрация определяемого элемента; a=min {/?, d};
R — пробег альфа-частицы; d — толщина мишени: окл — сечение иониза¬
ции 6-оболочки атома элемента А; Е(х) — текущее значение энергии
альфа-частицы на глубине х в мишени; р— массовый коэффициент
(1)
о
143
ослабления вторичного излучения; Т — угол отбора излучения (угол
падения альфа-частиц — 90°).
Используя линейную аппроксимацию зависимости 0kA(x), предло¬
женную Рёссигером [9], и вводя поправку k, учитывающую отклонение
реальной зависимости скл (*) от линейной, получим
o*A(*) = oif(0).[l-^]. (2)
Соответствующий расчет показал, что поправка k линейно зависит
от атомного номера
&= 1,12 — 0,0274 • Za (3)
и слабо зависит от энергии альфа-частицы. Подставляя значения (2) и
(3) в выражение (1), получим после интегрирования
/л-
! const —■
■ \kr-
sin^
+ U+ SULL-
\iPd -1
-kR)-e~*ia'y
(4)
Яц
L
ixp
\ HP
/. J
при
а*
/Л
Ia const
44
«? —(
sin*? 1
(5)
Яц L
V
/
PP J
при
d^kR,
const
akak
(£0) N sin V
(6)
где
К К
4пАл
const
отн.еЗ,
Результаты расчета выходов вторичного получения углерода для
моделей почв и выпаренных водных вытяжек из засоленных почв в слу¬
чае возбуждения флуоресценции альфа-частицами энергией 4 Мэе пред¬
ставлены на рис. 1. Расчет и рис. 1 пока¬
зывают весьма значительную зависи¬
мость выхода вторичных квантов
углерода от его концентрации, что созда¬
ет основу для рентгенорадиометрического
определения углерода. Например, при
изменении концентрации углерода в вы¬
паренной водной вытяжке из почв от
0,01 до 2% выход вторичных квантов
возрастает в 7,3 раза. При фотонном воз¬
буждении выход вторичных квантов ха¬
рактеристического излучения углерода
возрастает всего лишь в 3,1 раза. Анало¬
гичные результаты получены и для поч¬
венных моделей, что указывает на суще¬
ственное преимущество альфа-возбужде¬
ния в данной области рентгеновского
спектра перед фотонным.
По формулам (4) — (6) рассчитано
влияние элементного состава на точность
анализа углерода для почвенных моде¬
лей, т. е. смесей Si02, SiO2+50%А1203,
Si02+5%NaCl с углеродом. Как видно
из рис. 1, изменение химического состава
твердой фазы почвенных моделей суще¬
ственного влияния на интенсивность ана¬
литической линии углерода не оказывает. Аналогичный результат полу¬
чен при сопоставлении почвенных моделей, характеризующих незасо¬
ленные и сильнозасоленные почвы (добавление NaCl).
Рис. 1 Результаты расчета выхо¬
дов флуоресценции при возбужде¬
нии альфа-частицами (£а=4 Мэе)
1 — NaHCO3+0,l% NaCl (выпаренный
водный раствор), 2 — C+Si02, 3—С +
+SiO2+50% А120з, 4 — C+Si02+5%
NaCl
144
Определение углерода проводили на рентгенорадиометрическом ана¬
лизаторе, блок-схема которого представлена на рис. 2. Конструктивно
анализатор состоит из двух основных блоков — датчика I и регистри¬
рующего устройства II. Датчик включает в себя устройство для ввода
образцов 1 без разгерметизации измерительного объема, источник воз¬
буждающего излучения 210Ро 2, проточный пропорциональный счетчик $
с входным окном из 'полипропилена толщиной 1 мкм, селективный
фильтр 4, предварительный импульсный усилитель 5. Прокачку счетчика
проводили метаном от баллона III, а измерительного объема — слабопо-
глощающим газом (гелием) от баллона IV. Регистрирующее устройство
содержит линейный усилитель 6, амплитудный дифференциальный дис-
Рис. 2. Блок-схема рентгенорадиометрического анализатора
криминатор 7, устройство вывода информации 8. В качестве последнего-
могут использоваться цифровой пересчетный прибор и цифропечатаю¬
щее устройство. Возможно непосредственное подключение спектромет¬
рического канала ко входу ЭЦВМ, что существенно облегчает обработку
результатов измерений и повышает экспрессность метода при массовых
анализах.
Результаты определения НС03- в выпаренных водных вытяжках из
засоленных почв дельты р. Терек (А) и гумуса в почвах Вологодской,
N, имп/с
Рис. 3. А — содержание НС03_ в выпаренных водных вытяжках из почв
различной степени засоления, Б — содержание гумуса в диапазоне кон¬
центраций 0,2—1,0%, В —то же, 1,0—10,0%
обл. (Б, В) по данным рентгенорадиометрического анализа углерода
приведены на рис. 3. Анализ выпаренных водных вытяжек из засолен¬
ных почв проводили в диапазоне реальных концентраций НС03~ в сухом
145
остатке от 0,015 до 0,061 %. Подготовку образцов для определения НСО,"
обеспечивали выпариванием стандартной водной вытяжки в алюминие¬
вой кювете диаметром 35 мм и объемом 2,5 мл при температуре 60°.
Измерение содержания гумуса в почвах с pH<7 проводили для двух
диапазонов концентраций: от 0,2 до 1,0% и от 1,0 до 10,0%. Подготовка
почвенных проб для определения гумуса рентгенорадиометрическим ме¬
тодом аналогична подготовке проб для определения гумуса химическим
методом. Навеска пробы составляла 0,5—1,0 г, при этом толщина пробы
намного превышала величину полного пробега альфа-частиц. Поэтому
при подготовке образцов не требовалось точного взвешивания образца.
Длительность анализа— 100 сек. на один образец.
Данные оценки чувствительности и точности рентгенорадиометрического анализа
НСО" и гумуса в почвах в сравнении с химическим методом анализа
Объект измерения
Параметр
Выпаренная водная
вытяжка (НСО^~)
Псчва (гумус)
Диапазон измеряемых концентра¬
ций, %
0,015-0,061
0
to
1
►Л.
О
1,0-10,0
Среднеквадратичная абсолютная по¬
грешность, %
Среднеквадратичная относительная
погрешность, %
Чувствительность, имп1сек-п, %
±0,003
±0,05
±0,05
4,0
8,0
300 (я=0,1)
1,0
1600(я=0,01)
280 (п=0,1)
Основными факторами, влияющими на точность и воспроизводи¬
мость данного метода определения углерода, являются: нестабильность
интенсивности излучения радиоактивного источника за счет статистиче¬
ского характера излучения, общего падения активности источника из-за
распада радиоактивного изотопа (период полураспада изотопа 210Ро
138 дней), нестабильность спектрометрической аппаратуры, чистота по¬
верхности пробы. Для измерений был выбран изотоп активностью
20 мКи, т. е. интенсивность излучения составляла ДО» 10® част/сек, что
при времени анализа 100 сек. соответствует 10“ частицам. Тем самым
нестабильность излучения не превышает уДО»3-10* частиц, т. е.
»3‘10-t%. Таким образом, этой нестабильностью можно пренебречь.
Падение активности источника можно весьма точно учесть, периодиче¬
ски измеряя эталонные пробы, исходя из требуемой точности анализа и
периода полураспада изотопа. Относительная нестабильность аппарату¬
ры не превышает 1 %.
Различие в чистоте поверхности проб учитывается выбором опти¬
мальной геометрии системы источник—проба—детектор.
В таблице представлены данные по чувствительности и точности
рентгенорадиометрического метода анализа НСО,- и гумуса в сравне¬
нии с химическим анализом. Полученные результаты свидетельствуют
о применимости данного метода к определению НСО,- и гумуса в
почвах.
Выводы
1. Получено приемлемое при практических расчетах аналитическое
выражение для оценки выхода вторичного излучения при альфа-возбуж¬
дении легких атомов.
2. Теоретически и экспериментально показана возможность количест¬
венного определения углерода в образцах почв, выпаренных водных вы¬
тяжках из засоленных почв рентгенорадиометрическим методом с ис¬
14
пользованием альфа-частиц для возбуждения характеристического из¬
лучения углерода.
3. Экспериментально показана возможность определения НС03- и
гумуса в почвах экспрессным рентгенорадиометрическим методом ана¬
лиза при оценке содового засоления почв и их плодородия.
Литература
1. Аб Э. А., Глинский Е. Е., Федорова П. М. В об.: Аппаратура и методы рентгенов¬
ского анализа (СКВ РА). «Машиностроение», 1974, вып. 14.
2. Бродский С. М„ Мамиконян С. В., Мельтцер М. Б. и др. В сб.: Радиационная тех¬
ника. Атомиздат, 1973, вып. 9.
3. Корнев Е. А. Бюл. НТИ по агроном, физике. Л., 1974, JSfe 20.
4. Корнев Е. А. Бюл. НТИ по агроном, физике. Л., '1976, № 25.
5. Flad Е. IEEE, Trans. Nucl. Sci., 1970, NS-17, p. 354.
6. Jaklevic /. Goulding F. S. IEEE, Trans. Nucl. Sci., 1971, NS-18, p. 187.
7. Policarpo A. /. Ph.f Alves M. A. F., Dos Santos M. С. M. e. a. Nucl. Instrum, and
Meth., 1974, v. 118.
8. Robert A., Martinelli P. Radiochem. Meth. Analys., IAEA, Vienna, 1965, v. 2.
9. Rdssiger V. Isotopenpraxis, 1975, Bd II, № 1.
Агрофизический институт Дата поступления
4.V.1977 г.
А. Е. YANCHUKOVICHc V. V. ZVEREV
DETERMINATION OF CARBON IN SOIL-BIOLOGICAL SYSTEMS
BY THE X-RAY RADIOMETRIC METHOD
The possibility of the application of the x-ray radiometric method with
the use of alpha-particles for the estimation of carbon in soil-biological sy¬
stems has been shown. The applicability of the method has been proved by
the analysis of carbon in soils and in evaporated water extracts from sali¬
ne soils. The analysis of 0,5—1,0 g samples took 100 sec. A rather simple
analytical expression has been obtained for the estimation of the secondary
radiation yield due to excitation of the x-ray fluorescence by alpha-parti¬
cles.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
МАТЕРИАЛЫ НАУЧНЫХ СОБРАНИЙ
УДК 631.46
КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ТЕМЕ «РАЗВИТИЕ И ЗНАЧЕНИЕ
ВОДОРОСЛЕЙ В ПОЧВАХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ»
С 24 по 27 мая в г. Кирове состоялась межвузовская конференция по
теме «Развитие и значение водорослей в почвах Нечерноземной зоны»,
организованная Кировским сельскохозяйственным институтом при уча¬
стии Кировского отделения Всесоюзного общества почвоведов, Киров¬
ского отделения Всесоюзного ботанического общества и Кировского от¬
деления Всесоюзного микробиологического общества. Конференция бы¬
ла логическим продолжением двух предыдущих конференций по поч¬
венной альгологии, проведенных в г. Кирове в 1966 и 1971 гг. Несмотря
на региональную тематику; она привлекла большой круг специалистов—
альгологов и почвоведов, микробиологов и зоологов; в ее работе приня¬
ли участие 130 человек из 38 городов 13 союзных республик страны.
На конференции было представлено 59 научных учреждений, в том чис¬
ле 14 университетов, 6 сельскохозяйственных вузов, 9 учреждений АН
СССР, 8 — АН союзных республик, 5 — ВАСХНИЛ и МСХ СССР.
Участники конференции рассмотрели и обсудили 72 доклада. Все
материалы были распределены по шести тематическим заседаниям.
Два вводных доклада было посвящено вопросам роли водорослей
нечерноземных почв в создании почвенного плодородия (Э. А. Штина,
Кировский СХИ), итогам и перспективам флористических исследований
в почвенной альгологии (М. М. Голлербах, Ботанический
ин-т им. В. Л. Комарова АН СССР).
В ряде докладов были представлены материалы по распространению
и составу водорослей под различными угодиями: в коренных и произ¬
водных типах леса (Т. И. Алекса хин а, Лаборатория лесоведения
АН СССР), в почвах естественных и сеяных лугов (Г. Н. Пермино-
в а, Кировский СХИ), в луговых фитоценозах на серых лесных почвах
(Ж. Ф. Пивоварова, Новосибирский гос. пед. ин-т).
Из докладов, посвященных теме «Влияние водорослей на почву и
высшие растения», следует отметить доклад Е. М. Панкратовой
(Кировский СХИ) о роли азотфиксирующих водорослей в накоплении
азота в почве; проведенные автором исследования с использованием ме¬
ченого азота позволили выявить пути трансформации биомассы водо¬
рослей и фиксированного ими азота. Т. А. Калининская и
Ю. М. Миллер (ИНМИ АН СССР) сообщили об использовании син¬
тезированных сине-зелеными водорослями азотсодержащих соединений
растениями риса; средний коэффициент использования колебался от 10
до 20%. В докладе В. В. Леоновой (Омский СХИ) на примере луго¬
во-солонцовых комплексов рассмотрено влияние водорослей на процесс
осолонцевания. Обнаружено увеличение относительного содержания
натрия, повышение pH, концентрации анионов HCOs и С03 и др. Доло¬
женные Г. И. Марковой материалы но изучению альгофлоры неко¬
торых горных почв Таджикистана подтвердили положение о противо-
эрозионной роли водорослей. И. В. Александровой (Почвенный
14
ин-т им. В. В. Докучаева) показана возможность снижения под влияни¬
ем продуктов метаболизма водоросли Nostoc muscorum отрицательного
действия на растения высоких доз минерального азота, а также некото¬
рых органических низкомолекулярных и ароматических кислот.
Среди докладов, посвященных проблеме «Почвенные водоросли и
сельскохозяйственная обработка почвы», большой интерес вызвали ма¬
териалы по влиянию удобрений на почвенные водоросли (К. А. Н е-
красова и др., Л. С. Балезина, А. Н. Третьякова,
Л. П. Манылова и Л. Б. Неганова, Кировский СХИ). Нельзя
не отметить новизну этого вопроса и в то же время его плохую изучен¬
ность. В ряде докладов были рассмотрены результаты изучения зависи¬
мости группировок водорослей от степени окультуривания почвы
(Т. С. Н о с к о в а, Кировский гос. пед. ин-т; Е. А. Судаков а, Ир¬
кутский гос. пед. ин-т). Заслуживают внимания данные об изменении
сообществ водорослей при мелиорации почв (по Литовской ССР —
Ч. П о ц е н е, Вильнюсский гос. ун-т, по Карелии — Г. С. Антипи¬
ной, Ин-т леса Карельского филиала АН СССР), равно как и материа¬
лы 3. Н. Сайфуллиной (Башкирский гос. ун-т) и Ш. У. Ума¬
ровой с соавт. (Отдел микробиологии АН УзССР) по влиянию поли¬
вов на развитие водорослей.
М. В. Г е ц е н с соавт. (Ин-т биологии Коми филиала АН СССР)
показали изменение свойств почв и ее альгофлоры под влиянием дли¬
тельных посевов многолетних трав в тундре. В докладе К. А. Некра¬
совой (Кировский гос. пед. ин-т), Л. Н. Крыловой (Кировский
СХИ), И. А. Вертоградской с сотр. (Кировская лугоболотная
станция), Т. И. АртемьевойиТ. М. Борисович (Ин-т биоло¬
гии Казанского филиала АН СССР) изложены результаты комплексно¬
го исследования изменений биологической активности выработанных
торфяников на первых этапах их окультуривания. Развитию водорослей
на различных антропогенных субстратах — промышленных отвалах,
гидропонических наполнителях, загрязненных нефтью песках — посвя¬
щены материалы Л. Б. Негановой (Кировский СХИ) и И. И. Ш и-
ловой (Ин-т экологии УНЦ АН СССР), М. Г. Шушуевой (Цент¬
ральный Сибирский ботанический сад СО АН СССР), Р. И. Ланиной
(Уральский гос. ун-т) и Н. Н. Тамбиан (Ин-т агрохимических про¬
блем и гидропоники АН АрмССР).
В ряде докладов показано влияние гербицидов на различные груп¬
пы водорослей, что дает возможность использовать последние в каче¬
стве биоиндикаторов наличия остаточных гербицидов в почвах, а также
в качестве тест-объектов для характеристики вновь синтезируемых со¬
единений (Ю. В. Круглов, Е. И. Михайлова, ВНИИ с.-х. микро¬
биологии; О. Г. Воропаева, Ярославский гос. ун-т; К- Ю. М у с а е в
с соавт., Ташкентский гос. ун-т; М. А. Кучкарова с соавт., Отдел
микробиологии АН УзССР; Ч. Поценес соавт., Вильнюсский гос. ун-т;
В. Г. Масленникова с соавт., ВНИИ сельхозмикробиологии).
На конференции рассмотрены также некоторые теоретические про¬
блемы альгологии, включая вопросы систематики, флористики, физио¬
логии и экологии микроводорослей.
Участники конференции приняли резолюцию, наметившую основные
направления почвенно-альгологических исследований в Нечерноземной
зоне. Отмечена своевременность и актуальность проведения данной кон¬
ференции. Исследование биологических процессов, протекающих в поч¬
ве, приобретает особое значение в условиях интенсификации земледе¬
лия и широкого применения химизации и мелиорации.
Материалы конференции изложены в сборнике «Развитие и значение
водорослей в почвах Нечерноземной зоны» (Пермь, 1977).
Я. В. Александрова, Э. А. Штина
1978
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
№ 4
ЮБИЛЕЙНЫЕ СТАТЬИ
НИКОЛАИ ИЛЬИЧ ГОРБУНОВ
(К 70-летию со дня рождения
и 45-летию научной деятельности)
Одному из ведущих почвоведов-минералогов и физико-химиков Союза, Николаю*
Ильичу Горбунову в 1977 г. исполнилось 70 лет. Дата весьма знаменательная в жизни ш
особенно в научной деятельности, которую Николай Ильич плодотворно продолжает в
течение более 45 лет.
За это время Н. И. Горбунов прошел большой и яркий путь и завоевал заслуженное
уважение всех почвоведов Союза, любовь и признательность большого коллектива уче¬
ников, воспитанных им.
Мы не ошибемся, если скажем, что преобладающее число физико-химиков и мине¬
ралогов, работающих в настоящее время в высших учебных заведениях и научных
учреждениях сельскохозяйственного и почвенного профилей, являются прямыми и кос¬
венными его учениками. К косвенным принадлежат специалисты, которые учились по
его теоретическим монографиям, методическим работам и руководствам в области кол¬
лоидной химии и минералогии почв.
Николай Ильич принадлежит к числу ведущих почвоведов Союза, и это доложение
он завоевал не только своими знаниями и многочисленными трудами в области коллоид¬
ной и физической химии, минералогии, рекультивации горных пород и отвалов на основе
особенностей их минералогического состава, но и активной и весьма полезной научно¬
воспитательной, а также общественно-организационной деятельностью. Деятельность и
научные интересы Николая Ильича никогда не ограничиваются рамками лаборатории.
Он принимает активное участие в общественной жизни почвоведов по линии ВОП.
Он много сил и времени отдает ведущему печатному органу почвоведов — ж. «Почвове¬
дение». В редколлегии журнала Николай Ильич долгое время был ответственным секре¬
тарем, а затем стал ее активным членом.
Н. И. Горбунов постоянный участник всех съездов почвоведов, совещаний и сим¬
позиумов по своей специальности Он много сил и времени уделяет пропаганде и попу¬
ляризации знаний о почвах, их минералогическом составе и физико-химических свой¬
ствах.
Столь широкая и активная деятельность Н. И. Горбунова связана с его становле¬
нием как почвоведа — химика и минералога.
Родился Николай Ильич в 1907 году в г. Сасово Рязанской области в крестьянской
семье. В 1931 г. Н. И. Горбунов закончил ТСХА и был направлен в аспирантуру во
Всесоюзный институт удобрений и агропочвоведения. В 1936 г. Николай Ильич защи¬
тил кандидатскую диссертацию по адсорбции калия почвами и тем самым определил
дальнейшее направление своей научной деятельности в области физической и коллоид¬
ной химии почв. В формировании этих интересов большую роль сыграли научные идеи*
И. А. Каблукова, К. К. Гедройца, Е. Н. Гапона, Д. Н. Прянишникова.
С 1939 года и по настоящее время Н. И. Горбунов работает в Почвенном инсти¬
туте им. В. В. Докучаева сначала в качестве докторанта, а затем старшего научного
сотрудника. С 1943 г. Николай Ильич заведовал рентген-электронографическим каби¬
нетом, а затем с 1948 г. лабораторией минералогии почв. Защитив в 1940 г. доктор¬
скую диссертацию, Н. И. Горбунов обобщил свои работы в монографии «Поглотитель¬
ная способность почв и ее природа» (1948), не потерявшей научного значения и в на¬
стоящее время. Одновременно Николай Ильич много и успешно работает над пробле¬
мами минералогии почв, и особенно ее тонкодиоперсных фракций. Он широко внед¬
ряет в изучение почв рентгеноструктурный и термографический методы анализа. Резуль¬
таты этих усилий изложены в коллективной монографии «Рентгенография, термогра¬
фия и кривые обезвоживания минералов» (1952). Одновременно им издана моногра¬
фия «Почвенные коллоиды» (1957), в которой гармонично соединены минералогические
и коллоидные, а также физико-химические аспекты учения о свойствах и плодородии
почв.
150
Многочисленные минералогические исследования Н. И. Горбунов обобщает в мо¬
нографии «Высокодисперсные минералы и методы их изучения» (1963). Работы Николая
Ильича пользуются большой популярностью как в нашей, так и в зарубежных странах.
Они переведены на югославский, польский, китайский языки.
Н. И. Горбуновым опубликовано более 150 работ. Среди монографических работ
выделяются кроме упомянутых выше книги «Минералогия и коллоидная химия почв»
(1974), а также «Методы изучения минералогического состава и микроморфологии
почв» (1971).
Н. И. Горбунов охотно делится своими знаниями с молодежью. За большую педа¬
гогическую работу Николаю Ильичу в 1944 году присвоено ученое звание профессора
по физико-химии почв. Он подготовил более 30 кандидатов наук и 2 докторов. По при¬
глашению научных и учебных заведений Николай Ильич читал лекции и выступал с до¬
кладами в ТСХА, Харьковском и Днепропетровском сельскохозяйственных институтах,
в Туркменском институте пустынь, в МГУ, Польской Высшей Школе.
В последнее десятилетие Н. И. Горбунов увлекся работами в области рекультива¬
ции. Он успешно изучает свойства и минералогический состав почв и пород, нарушен¬
ных промышленностью, с целью их повторного сельскохозяйственного освоения. Им
на основании комплекса физико-химических и минералогических показателей разрабо¬
тана классификация пригодности вскрышных пород в сельском хозяйстве.
Николай Ильич длительное время работал членом экспертной комиссии ВАК. В те¬
чение 30 лет он входит в состав редколлегии ж. «Почвоведение».
За активную деятельность во Всесоюзном обществе почвоведов в качестве предсе¬
дателя VII комиссии (минералогия почв), члена Президиума ЦС, он избран Почетным
членом этого общества.
За плодотворную научную и организационную работу Н. И. Горбунов награжден
орденом Трудового Красного Знамени и медалями. В 1976 году Н. И. Горбунову при¬
своено звание заслуженного деятеля науки РСФС1Р.
Свое 70-летие Николай Ильич встречает полным творческой энергии и планов,
он много трудится над новыми проблемами и обобщением накопленных результатов
исследований.
Николай Ильич по-прежнему поддерживает тесные связи со своими учениками и
последователями.
Весь коллектив почвоведов Союза желает ему здоровья, бодрости и новых науч¬
ных свершений.
Почвенный институт
им. В. В. Докучаева
Всесоюзное общество почвоведов
Редакция ж. «Почвоведение»
АНДРЕЙ ГРИГОРЬЕВИЧ МЕДВЕДЕВ
(К 80-летию со дня рождения)
8 ноября 1977 г. исполнилось 80 лет заведующему кафедрой почвоведения и гео¬
логии Белорусского государственного университета, заслуженному деятелю науки БССР,
лауреату Государственной премии БССР и премии им. акад. В. Р. Вильямса, члену-
корреспонденту АН БССР, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Андрею*
Григорьевичу Медведеву.
. А. Г. Медведев родился в 1897 г. в семье крестьянина-белоруса в дер. Сочилов
Брянской обл. Учеба в Стародубской низшей сельскохозяйственной школе определила
его дальнейший жизненный путь в области агрономии и почвоведения. Под руковод¬
ством известного почвоведа проф Я. Н. Афанасьева он прошел квалифицированную
подготовку, будучи в 1919—1925 гг. студентом агрономического факультета Белорус¬
ской сельскохозяйственной академии в г. Горки (б. Сельскохозяйственный институт).
Со второго курса А. Г. Медведев активно включился в научную работу кафедры поч¬
воведения в качестве помощника заведующего хозяйством геодезического кабинета, затем
младшего научного сотрудника экспедиции по’исследованию почв. Кроме того, он про¬
водил лабораторную и полевую учебную практику со студентами, а с четвертого курса
читал лекции по почвоведению на землеустроительном и мелиоративном факультетах.
Первые печатные работы А Г. Медведева были посвящены исследованию почв Белорус¬
сии и их свойств, среди них его дипломная работа «Микрорельеф лёссовых плато и
влияние его на глубину залегания карбонатного горизонта».
По окончании института А. Г. Медведева как опытного специалиста оставили ра¬
ботать на кафедре почвоведения, где он трудился в течение 27 лет. Увлеченность нау¬
кой, творческий поиск, высокая трудоспособность, организаторские способности позво¬
лили ему в короткий срок пройти путь от ассистента до профессора, заведующее
кафедрой и декана факультета агрохимии и почвоведения. Одновременно он продолжал
оставаться руководителем экспедиции по исследованию почв сначала в Курской обл.
(1926—1929 гг), затем в Белоруссии (1929—1941, 1945—1956, 1958—1961 гг.).
Исследованию почв Андрей Григорьевич посвящает все свое время. Им составлено
740 почвенных карт крупного масштаба и написано около 170 агропочвенных очерков
колхозов и совхозов. Им проведены также рекогносцировочные исследования почв Бе¬
лоруссии, организованы стационарные наблюдения и лабораторные опыты по влиянию
анаэробных процессов на динамику химических элементов в почвах.
Данные по крупномасштабному картированию почв и рекогносцировочным исследЬ-
ваниям положены в основу при составлении первой сводной почвенной карты Белорус¬
сии. В 1940—1941 гг. по договору с СОПС АН СССР он налисал монографию «Почвы
Полесской почвенной провинции и Витебско-Псковского округа западной почвенной
провинции». За успешную педагогическую и научно-исследовательскую работу в 1941 г.
А. Г. Медведев был участником Всесоюзной сельскохозяйственной выставки.
В годы Великой Отечественной войны Андрею Григорьевичу поручили проводить
научные исследования на Троицком опытном поле Челябинской обл. по изучению агро¬
техники получения высоких урожаев люцерны и выращиванию овощных культур.
На мелкоделя,ночных опытах он изучал влияние различных доз органических удобрений
на полевую влагоемкость черноземовидных песчаных почв, результаты которых в на¬
стоящее время послужили основой для расчетов и рекомендаций по оптимизации пита¬
ния и коренной мелиорации мелкозалежных торфяников и малоплодородных песчаных
почв Полесской низменности.
В 1951 г. А. Г. Медведев защитил докторскую диссертацию на тему «Характери¬
стика почвенного покрова Белорусской ССР в сельскохозяйственных целях», материалы
которой использованы им при написании в соавторстве монографии «Почвы БССР»
(1952 г.) и составлении почвенной карты к ней
В 1956—1958 гг. Андрей Григорьевич возглавлял кафедру почвоведения и агро¬
химии Житомирского сельскохозяйственного института и руководил крупномасштаб¬
ными почвенными исследованиями колхозов и совхозов Житомирской обл. В это время
он был также членом методической комиссии по крупномасштабным исследованиям в
УССР и составлял методические рекомендации.
В 1958—1961 гг Андрей Григорьевич работал заместителем директора по научной
работе Института почвоведения АСХН БССР, был организатором и руководителем
крупномасштабных исследований почв в колхозах и совхозах БССР. За творческий
вклад в картирование и агропочвенные исследования почв в 1959 г. он был избран ака¬
демиком и членом пленума АСХН БССР по отделению земледелия и растениеводства,
в 1961 г — членом-корреспондентом АН БССР по отделению биологических наук. В эти
годы под его руководством разрабатывается методика бонитировки почв, впервые в
стране он увязывает бонитировку с крупномасштабным картированием почв Его работа
с соавторами — «Качественная оценка земель в колхозах и совхозах БССР» удостоена
в 1972 г. премии им. акад В Р. Вильямса.
С 1967 г. А. Г. Медведев избран профессором, затем заведующим кафедрой почво¬
ведения и геологии Белорусского государственного университета. Он продолжал руко¬
водство работами по бонитировке и эрозии почв, руководил исследованиями по про¬
блеме «Влияние коренных мелиораций на динамику плодородия почв» в лаборатории
152
-мелиораций ландшафтов географического факультета, проводил исследования по опти¬
мизации питания и реконструкции мелиорированных почв, по составлению карты почвен¬
но-агрохимического районирования БССР. Эти работы получили высокую оценку уче¬
ных в нашей стране. По материалам исследований А. Г. Медведевым опубликовано
130 работ, из них 4 монографии.
Для творческой работы Андрея Григорьевича характерна целеустремленность,
стремление внедрить научные достижения в народное хозяйство республики. Под его
руководством защитили кандидатские диссертации 15 аспирантов.
Лекции А Г. Медведева отличаются высоким мастерством, доступностью изложения
сложных вопросов. Андрей Григорьевич ведет также большую научно-организационную
и общественную работу. Он избирался членом горсовета (г. Горки, 1926—1927 гг.),
членом правления Общества по распространению политических и научных знаний, чле¬
ном правления Украинского филиала почвоведов и заместителем председателя правле¬
ния Белорусского филиала почвоведов, членом Научного совета по географии и туризму,
комиссии содействия Госпартконтролю, является членом ученых советов по защите
диссертаций, Научного совета по проблемам Полесья, редколлегии журналов «Вестник
Б ГУ», «Известия АН БССР» и др.
Творческая энергия, высокое трудолюбие и результаты научной деятельности Ан¬
дрея Григорьевича высоко оценены партией, правительством и научной общественно¬
стью. Он награжден орденами Трудового Красного Знамени, «Знак Почета», медалью
«За доблестный труд в период Великой Отечественной войны 1941—1945 гг.», Почет¬
ной грамотой Верховного Совета БССР, удостоен званий заслуженного деятеля науки
БССР (1968 г.), лауреата Государственной премии БССР (1976 г.) за цикл работ по
почвоведению и географии почв и соавторство в монографии «Почвы Белорусской ССР»
(1974 г.).
В день 80-летнего юбилея мы от всего сердца поздравляем дорогого Андрея Гри¬
горьевича и желаем ему крепкого здоровья, счастливой жизни и осуществления всех его
творческих замыслов во имя нашей славной Родины.
Белорусский филиал ВОП
Белорусский государственный университет
Белорусский научно-исследовательский институт
почвоведения и агрохимии
Биологическое отделение АН БССР
Белорусская сельскохозяйственная академия
НИКОЛАИ ИВАНОВИЧ ПЬЯВЧЕНКО
(К 75-летию со дня рождения и 55-летию научной, педагогической
и общественной деятельности)
1 декабря 1977 г. исполнилось 75 лет известному советскому ученому-болотоведу,
почвоведу и геоботанику, члену-корреспонденту АН СССР, заслуженному деятелю науки
РСФСР, доктору биологических наук, профессору, члену Центрального совета Всесоюз¬
ного общества почвоведов, председателю Карельского отделения Всесоюзного общества
почвоведов Николаю Ивановичу Пьявченко.
Н. И. Пьявченко родился 1 декабря 1902 г. в Курске, в семье народного учителя.
Свою трудовую деятельность он начал в Курском губернском земельном отделе. После
окончания торфяных курсов Николай Иванович работал уездным и районным торф-
мейстером, а с 1929 г.— директором Дреняевского опытного показательного торфяного
пункта. В первые же годы своей деятельности Н. И. Пьявченко успешно сочетал админи¬
стративную и исследовательскую работу. В это время появляются в печати его первые
книги «Добыча торфа на топливо резным способом», «Основы сельскохозяйственного
освоения выработанных карьеров», а также многочисленные статьи и брошюры.
После окончания факультета агрохимии и почвоведения ТСХА Н И Пьявченко
прослушал полный курс на биологическом факультете Ленинградского государственного
университета, который окончил в 1938 г.
В 1941 г. Н. И. Пьявченко успешно защитил кандидатскую диссертацию на тему
«Торфяные болота Черноземной зоны, их происхождение и развитие», которая послу¬
жила основой для монографии «Торфяники русской лесостепи». В этой книге впервые
были даны классификация и районирование торфяников лесостепной зоны.
С 1949 г. Н. И. Пьявченко работал в Институте леса АН СССР, где создал первую
в стране лабораторию лесного болотоведения, которой бессменно руководил в течение
последующего десятилетия. Лаборатория с первых дней своего существования взяла
на вооружение биогеоценологический метод изучения лесного болотообразования.
В 1950 г. Н. И. Пьявченко успешно защитил докторскую диссертацию на тему «Про¬
исхождение, эволюция и пути практического использования торфяных болот Крайнего*
Севера СССР». Основные теоретические положения диссертации были опубликованы
в монографии «Бугристые торфяники», удостоенной премии Президиума Академии наук
СССР. Теоретическим ядром монографии служит новая гипотеза образования бугристых
болот, сформулированная автором в результате многолетнего изучения различных типов
болот европейского и западносибирского Севера СССР. Автор выдвигает и аргументи¬
рует эрозионно-климатическую гипотезу торфяного бугрообразования, подчеркивая осо¬
бенности этого процесса в различной географической обстановке. В последующие годы
эта гипотеза получает подтверждение в дальнейших исследованиях тундрового боло¬
тообразования.
В связи с переводом Института леса в Красноярск Н. И. Пьявченко развернул ши¬
рокие научные исследования в Сибири. За короткий срок он создал в Институте первую
в Сибири лабораторию лесного болотоведения. Молодой коллектив лаборатории вос¬
питывается научным руководителем на творческих традициях биогеоценологической
школы, комплексно решает основные задачи изучения болотных почв Сибири, охватив
исследованиями обширные заболоченные лесные территории Красноярского края, Том¬
ской обл. и Приамурья. Под руководством Н. И. Пьявченко создан ряд комплексных
стационаров, на которых получены ценные результаты для теории болотообразования
и биогеоценолопии. Позднее эти исследования были дополнены работами, которые про¬
водились по Международной биологической программе.
В этот период Николай Иванович опубликовал монографии «Лесное болотоведение»,
«Основы гидролесомелиорации» и принял участие в написании книги «Основы биогеоце-
нологии».
За большие заслуги в области изучения и использования торфяных запасов СССР*
Н. И. Пьявченко в 1963 г. было присвоено почетное звание заслуженного деятеля
науки РСФСР.
В 1968 г. Н. И. Пьявченко возглавил Карельский филиал АН СССР. Наряду с вы¬
полнением большой административной работы на посту председателя Президиума Ка¬
рельского филиала АН СССР Н. И. Пьявченко продолжает проводить исследования в
области биогеоценологии, мелиорации заболоченных почв, классификации почв, возглав¬
ляя лабораторию болотоведения Института биологии.
За успешное решение ряда теоретических проблем в области болотоведения, поч¬
воведения и геоботаники, а также за большой вклад в практику по мелиорации забо¬
лоченных земель в 1970 г. Н. И. Пьявченко избирается членом-корреспондентом АН
СССР.
Николаем Ивановичем Пьявченко опубликовано около 200 печатных работ, из них.
9 монографий.
С 1976 г. Николай Иванович возглавляет лабораторию лесоосушительной мелиора¬
ции Института леса Карельского филиала АН СССР. -
Научная и научно-организационная деятельность Н. И. • Пьявченко многообразна.
Он является членом Президиума Карельского филиала АН СССР, членом Ученого со¬
вета Института леса Карельского филиала АН СССР, членом ученых советов многих
научных и учебных заведений, членом ряда редколлегий Николай Иванович состоит
членом Совета по проблеме леса, Научного совета по проблеме «Биологические основы
рационального использования, преобразования и охраны растительного мира», возглав¬
ляет секцию болотных биогеоценозов Совета по биогеоценологии и охране природы
СССР, избран членом-корреспондентом Научного лесного общества Финляндии.
Многолетняя научно-исследовательская деятельность Н. И. Пьявченко выдвинула
«го в число широко известных ученых нашей страны и за рубежом.
Николай Иванович является участником многих международных конгрессов, съез¬
дов. Он был председателем оргкомитета по проведению третьего тура экскурсии (Ка¬
релия) X Международного конгресса почвоведов.
Николай Иванович ведет большую педагогическую работу. Он преподавал на кур¬
сах по подготовке специалистов торфяного дела в Калужском мелиоративном техни¬
куме, в Московском торфяном институте и др. В течение многих лет Н. И. Пьявченко
является руководителем аспирантов и соискателей по болотоведению и почвоведению.
Многие из них успешно руководят комплексными исследованиями в институтах АН
СССР.
Наряду с научной, научно-организационной и педагогической деятельностью Ни¬
колай Иванович выполняет большую партийную и общественную работу В течение 7 лет
он был членом Карельского обкома КПСС, депутатом Верховного Совета Карельской
АССР двух созывов. Н. И. Пьявченко является членом Центрального совета Всесоюз¬
ного общества почвоведов, председателем Карельского отделения Всесоюзного обще¬
ства почвоведов, членом Совета Северного филиала Географического общества СССР,
членом Всесоюзного ботанического общества, председателем научно-технического совета
Карельского отделения Всероссийского общества охраны природы и др.
Правительство высоко оценило деятельность Н. И. Пьявченко. За заслуги в обла¬
сти науки, педагогической и общественной деятельности он награжден двумя орденами
Трудового Красного Знамени, орденом «Знак Почета» и медалями «За доблестный труд
в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.», «За доблестный труд в ознаменование
100-летия со дня рождения В. И. Ленина», «30 лет Победы в Великой Отечественной
войне 1941—1945 гг.», «В память 800-летия Москвы»
Свой 75-летний юбилей Николай Иванович встречает полным энергии и больших
творческих замыслов. Н. И. Пьявченко обладает способностью сплотить вокруг себя
коллектив не только как крупный ученый, но и как исключительно внимательный, отзыв¬
чивый и скромный человек, всегда готовый помочь коллегам в любом деле.
Карельское отделение Всесоюзного общества почвоведов сердечно поздравляет до¬
рогого Николая Ивановича в день славного юбилея, желает ему доброго здоровья,
счастья и дальнейших творческих успехов.
Карельское отделение
Всесоюзного общества почвоведов АН СССР
ЛИЯ ГРИГОРЬЕВНА ЕЛОВСКАЯ
(К 60-летию со дня рождения и 35-летию научной
и общественной деятельности)
В декабре 1977 г. исполнилось 60 лет со дня рождения и 35 лет научной, педаго'-
гической и общественной деятельности заслуженного деятеля науюи ЯАССР, доктора
сельскохозяйственных наук, профессора, заместителя директора по науке и заведую¬
щего лабораторией почвоведения Института биологии Якутского филиала СО АН
СССР, члена Центрального совета ВОП Лии Григорьевны Еловской.
Л. Г Еловская родилась 29 декабря 1917 г. в г. Малин Киевской губернии в семье
учителя. После окончания естественного факультета Якутского государственного пе¬
дагогического института (1942 г.) Лия Григорьевна работала директором школы в
пос. Хандыга Якутской АССР.
В 1947 г. Лия Григорьевна Еловская была приглашена на работу в только что
созданную Якутскую базу АН СССР, преобразованную впоследствии в Якутский филиал
СО АН СССР, где и работает до сих пор. За этот период она прошла большой путь от
старшего лаборанта до профессора, одного из ведущих ученых страны в области изуче¬
ния мерзлотных почв. Первым учителем Лии Григорьевны в области почвоведения был
Василий Георгиевич Зольников. После выезда из Якутии В. Г. Зольникова Л. Г. Елов¬
ская возглавила лабораторию почвоведения. С 1968 г. «наряду с заведованием лабора¬
торией она является заместителем директора по научной части Института биологии
ЯФ СО АН СССР.
Лия Григорьевна Еловская выполнила ряд оригинальных исследований по мерзлот¬
ным почвам, представляющих большой научный и практический интерес. Ею обследо¬
ваны почвы и земельные ресурсы всех сельскохозяйственных и почвенно-географических
зон Якутии. Выявлены особенности почвенного покрова, рекомендованы массивы, при¬
годные для сельскохозяйственного использования. Дана классификация и номенклатура
мерзлотных почв и проведено почвенное районирование всей территории Якутии. Все
эти материалы послужили основой для составления почвенной карты Якутии и напи¬
сания монографий «Почвы земледельческих районов Центральной Якутии и их исполь¬
зование» и «Почвы Вилюйского бассейна и их использование» (в соавторстве с
В. Г. Зольниковым, Л. В. Тетериной и Е. И Петровой).
В 1956 г. Л. Г. Еловская защитила кандидатскую диссертацию. С 1959 г. под ее
руководством и при непосредственном участии были начаты исследования засоленных
гочв Якутии. Впервые выявлен их генезис, особенности режимов и способов мелиорации,
составлена карта засоленности почв Якутии, вошедшая в общую обзорную карту засо¬
ленности почв СССР. Материалы этих исследований были обобщены Лией Григорьев¬
ной в докторской диссертации на тему «Генезис, режим и мелиорация мерзлотных за¬
соленных почв Центральной Якутии», которую она успешно защитила в 1967 г., а также
в монографии «Мерзлотные засоленные почвы Центральной Якутии». В последнее время
Л. Г. Еловская и коллектив руководимой ею лаборатории проводят стационарные иссле¬
дования по повышению плодородия мерзлотных почв, по выявлению возможностей сель¬
скохозяйственного использования земель в зоне БАМа, по вопросам мелиорации,
а также картирования почвенного покрова.
Л. Г. Еловская — автор около 130 научных и научно-популярных работ. Под ее
редакцией опубликовано 16 монографий и сборников
Исследования Л Г Еловской тесно связаны с практикой сельского хозяйства.
Профессор Л. Г. Еловская принимает активное участие в международных, всесоюзных
и региональных форумах почвоведов и специалистов сельского хозяйства.
За 30-летний период работы в Якутском филиале Л. Г. Еловская отдала много
сил развитию в Якутии биологических и сельскохозяйственных исследований, подготовке
высококвалифицированных научных кадров. Под ее руководством вырос большой кол¬
лектив высококвалифицированных ученых-почвоведов, ныне работающих в Институте
биологии ЯФ СО АН СССР и других организациях Якутии.
Лия Григорьевна преподавала в Якутском педагогическом институте и в Якутском
государственном университете, руководила работами дипломников и аспирантов
Л. Г Еловская — активная общественница Она член ВЛКСМ с 1931 по 1943 г,
член КПСС с 1943 г., неоднократно избиралась на общественные посты в городские к
областные организации. В настоящее время является председателем Якутского отделе¬
ния ВОП. Лия Григорьевна — член многих головных научных советов.
Л. Г. Еловская — активный популяризатор научных и политических знаний За ак¬
тивное участие в развитии науки и росте научных кадров, активную общественную дея¬
тельность Л. Г. Еловской в 1968 г. присвоено звание заслуженного деятеля науки
ЯАССР, она неоднократно награждалась почетными грамотами Президиума АН СССР,
СО АН СССР, ЯФ СО АН СССР, Якутского ГК и ОК КПСС, СМ ЯАССР и Верхов¬
ного Совета ЯАССР, Всесоюзного и Республиканского обществ «Знание», общества
«Охрана природы»; награждена медалью «За доблестный труд в ознаменование 100-ле¬
тия со дня рождения В. И. Ленина».
Свой юбилей Л. Г. Елозская встречает полной сил, энергии, творческих замыслов.
Мы от всей души желаем Лии Григорьевне долгих лет творчества и успехов в ис¬
следовании мерзлотных почв, бодрости, счастья и крепкого здоровья.
Всесоюзное общество почвоведов
156
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
1978
№ 4
НЕКРОЛОГИ
| СЕРГЕЙ ИЛЛАРИОНОВИЧ ДОЛГОВ]
12 апреля 1977 г. на 72-м году ушел из жизни крупный почвовед-физик, доктор*
сельскохозяйственных наук, профессор Сергей Илларионович Долгов.
Сергей Илларионович родился и вырос в семье путейца. В 1920 г. он поступил на
рабфак при МГУ, а по его окончании учился на почвенно-агрохимическом отделении
агрономического факультета ТСХА, совмещая учебу с преподаванием физики на раб¬
факе.
Опубликованная совместно с Н. А. Карпинским работа С. И. Долгова (его диплом¬
ная работа) «Механический анализ почв методом пипетки» (1930 г.), выполненная в
лаборатории В. Р. Вильямса, явилась первым его шагом в науке.
По окончании ТСХА С. И. Долгов был принят на должность ассистента кафедры
физики ТСХА, руководимой В. А. Михельсоном, а в 1930 г. перешел в ВИУАА, где
работал в качестве научного сотрудника, а затем руководителя лаборатории физики
почв. Уже в эти годы Сергей Илларионович увлеченно работал в области изучения
водных свойств почв и дуффузного передвижения солей, руководил физико-мелиоратив¬
ными исследованиями почв Заволжья.
В 30-е годы, будучи по совместительству ассистентом кафедры Общего земледелия
ТСХА, он работал в тесном контакте с А. Г. Дояренко, учеником которого считал себя
до конца жизни. В этом же году С. И. Долгову было присвоено звание доцента и по
совокупности работ присуждена ученая степень кандидата сельскохозяйственных наук.
В 1936 г. Сергей Илларионович поступил в докторантуру Почвенного института им.
В. В. Докучаева АН СССР и посвятил диссертационную работу изучению подвижности
почвенной влаги. В апреле 1940 г. Сергей Илларионович вступил в члены КПСС.
Накануне Великой Отечественной войны, в апреле 1941 г., Сергей Илларионович
Долгов успешно защитил докторскую диссертацию. С первых дней войны Сергей Илла¬
рионович вступил в ополчение.
В 1945 г. после возвращения из армии С. И. Долгов был зачислен на должность
старшего научного сотрудника лаборатории физики и технологии почв Почвенного ин¬
ститута им. В. В. Докучаева и продолжал исследования водных свойств почв. Его моно¬
графия «Исследования подвижности почвенной влаги и ее доступности для растений»
(1948 г.) явилась большим вкладом в изучение гидрологии почв и до настоящего вре¬
мени является настольной книгой почвоведов-физиков и специалистов смежных отрас¬
лей науки.
Послевоенные работы С. И. Долгова непосредственно отвечают решению поставлен¬
ных временем народно-хозяйственных проблем по освоению новых земель (Кулундин-
ская степь, Алтайский край, Барабинская низменность) и мелиорации почв (Мильская
степь, Кура-Араксинская низменность). В этих экспедиционных исследованиях Сергей
Илларионович всегда оставался ученым, умеющим жить заботами практиков земледе¬
лия, имел с ними тесный контакт, широко пропагандировал как в устных выступле¬
ниях, так и в периодической печати достижения науки, делился личным опытом уче¬
ного, борющегося за повышение плодородия почв и получение высоких устойчивых
урожаев сельскохозяйственных культур.
С. И. Долгов всегда призывал почвоведов, работающих в области физики почв,
к изучению смежных дисциплин: физиологии растений, агрометеорологии, физики, фи-
зико-химии, математики и других и комплексному проведению исследований учеными
данного профиля.
С 1961 г. С. И. Долгов стал руководителем лаборатории, а позднее отдела физики
и технологии почв. В этот последний период научной деятельности Сергей Илларио¬
нович занимался решением разносторонних вопросов физики почв, агротехники, мелио¬
рации.
В основу управления физическим плодородием почв С. И. Долговым было поло¬
жено создание оптимального сложения почв. Изучение этого вопроса привело к ре¬
комендациям по проведению минимальных обработок почв и созданию путем увели¬
чения содержания перегноя оптимума структуры дерново-подзолистых почв.
157
Большая эрудиция в вопросах земледелия позволила С. И. Долгову принять уча¬
стие в разработке генеральной схемы природно-сельскохозяйственного районирования
земельного фонда СССР (опубликована в 1975 г.).
Сергею Илларионовичу Долгову принадлежит ряд ценных методических разрабо¬
ток. Он принимал участие в составлении «Руководства по почвенно-мелиоартивным
исследованиям в степных и лесостепных районах Европейской части СССР» П951 г.).
В 1966 г. под его редакцией вышла книга «Агрофизические методы исследования
почв».
На протяжении многих лет С. И. Долгов принимал активное участие в научной и
организационной деятельности комиссии физики Всесоюзного общества почвоведов.
В научной и общественной деятельности Сергея Илларионовича всегда отличали
творческая увлеченность, которую он умел передать своим ученикам почвоведам-фи-
зикам.
За заслуги перед Родиной Сергей Илларионович Долгов был удостоен ряда пра¬
вительственных наград.
С уходом из жизни Сергея Илларионовича Долгова почвоведение потеряло не
только крупного ученого, коммуниста, но и прекрасного человека, отзывчивого това¬
рища.
Почвенный институт им. В. В. Докучаева
Всесоюзное общество почвоведов
Редакция ж. ^Почвоведение»
Главный редактор В Р. Волобуев
Зам. гл. редактора С. В. Зонн
Редколлегия: Я. Я. Герасимов, Я. Я. Горбунов, К. Я. Горшенин,
В. Я. Егоров, Я. П. Карпинский, Я. С. Кауричев, В. А. Ковда,
М. М. Кононова, Ю. Л. Ливеровский, А. Я. Соколов,
В. Я. Сотников, Я. Я. Скрынникова (ответственный секретарь)
Адрес редакции: Москва, Пыжевский пер., 7
Почвенный институт им. В. В. Докучаева
Технический редактор Иванова Г. Н.
Сдано в набор 8/11-1978 г. Т-00193 Подписано к печати 20/111*1978 г. Тираж 4800 экз*
Зак. 4046. Формат бумаги 70XlQ8Vie Уел. печ. л. 14,0. Бум. л. 5,0. Уч.-изд. листов 15,1.
2-я типография издательства «Наука», Москва, Шубинский пер., 10