Author: Добровольский Г.В.
Tags: почвоведение почвенные исследования география журнал почвы
ISBN: 1064-2293
Year: 2000
Text
0032-180Х
Номер 6
Июнь 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
Главный редактор
Г.В. Добровольский
Журнал основан в январе 1899 г. На его страницах публикуются
оригинальные статьи, обзоры; отражаются различные аспекты
теоретических и экспериментальных исследований генезиса,
географии, физики, химии, биологии, плодородия почв; освещаются
результаты теоретических и экологических исследований в
глобальном и региональном плане.
“НАУК А”
МАИК “НАУКА/ИНТЕРПЕРИОДИКА”
Российская академия наук
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
№ 6 2000 Июнь
Основан в январе 1899 г.
Выходит 12 раз в год
ISSN: 0032-180Х
Главный редактор
Г.В. Добровольский
Заместители главного редактора
А.Н. Геннадиев, В.Н. Кудеяров
Ответственный секретарь
В.Д. Тонконогов
Редакционная коллегия:
Б.Ф. Апарин, Р.В. Арнольд (США), В.Е.Х. Блюм (Австрия),
И.М. Гаджиев, М.И. Герасимова, В.А. Демкин, Д.Н. Дурманов,
Ф.Р. Зайдельман, Д.Г. Звягинцев, С.В. Зонн, Л.О. Карпачевский,
А.Н. Каштанов, В.В. Медведев (Украина), Е.Н. Панкова,
Н.И. Смеян (Белоруссия), И.А. Соколов, Т.А. Соколова,
В.О. Таргульян, А.Д. Фокин, Ф.Х. Хазиев, Е.В. Шеин, Л.Л. Шишов,
А.П. Щербаков, А.С. Яковлев
Зав. редакцией Е.В. Достовалова
Адрес редакции: 109017 Москва, Пыжевский пер., 7, тел. 230-80-66
Москва
Издательство “Наука”
Международная академическая
издательская компания “Наука/Интерпериодика”
© Российская академия наук
Отделение общей биологии РАН
Докучаевское общество почвоведов при
РАН, 2000 г
СОДЕРЖАНИЕ
Номер 6,2000
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
Глинистые, железисто-глинистые и гумусово-глинистые кутаны
элювиальной части профиля дерново-подзолистых почв
М. А. Бронникова, С. Я. Седов, В. О. Таргулъян 661
Почвенный покров и свойства почв балочных водосборов
Центрально-черноземного региона
В. Д. Иванов, С. Н. Божко 671
ПАЛЕОПОЧВОВЕДЕНИЕ
Изменчивость почв и природных условий северо-восточного Приазовья
в среднесарматское время
Л. Г. Песочина, А. А. Голъева, С. В. Зайцев
Динамика изотопного состава педогенных карбонатов и гумуса
как индикатор условий почвообразования в голоцене
Я. Г. Рысков, В. А. Демкин, С. А. Олейник, Е. А. Рыскова,
И. С. Ковалевская
683
692
ХИМИЯ почв
Таллий в почвах юга Западной Сибири
В. Б. Ильин, Г. А. Конарбаева
701
Амфифильные компоненты гумусовых веществ почв
Е. Ю. Милановский
706
Сера в аллювиальных почвах бассейна Селенги
Л. Л. Убугунов
716
ФИЗИКА ПОЧВ
Гидротермические поля и климат генетических горизонтов мерзлотных
и холодных почв
О. И. Худяков, Л. Ю. Кудрявцева, В. В. Керженцева, И. К. Антипов 723
Параметризация тепловлагообмена
в системе грунтовые воды-почва-растительный/снежный покров-атмосфера
для территорий с континентальным климатом
Е. Ы. Гусев, О. Я. Насонова 733
ОХРАНА ПОЧВ
Влияние нефтяного загрязнения на целлюлазную активность почв
Я. А. Киреева, В. В. Водопьянов, А. М. Мифтахова 748
Содержание тяжелых металлов в почвах парков г. Москвы
И. О. Плеханова 754
ИСТОРИЯ НАУКИ
Из глухой тайги к мировому признанию заслуг в почвоведении.
К 125-летию академика Л.И. Прасолова
С. В. Зонн
760
Выдающаяся роль Л.И. Прасолова в развитии географии
и картографии почв в XX столетии (к 125-летию со дня рождения)
И. А. Крупеников
767
РЕЦЕНЗИИ
Новая книга об экологических функциях почв
И. А. Соколов
775
Новая карта почвенно-экологического районирования
И. И. Карманов, Д. С. Булгаков
777
ХРОНИКА
Традиционная экологическая школа в Пущино
Л. О. Карпачевский, А. С. Керженцев, В. А. Обухова
779
ЮБИЛЕИ
Эмилия Адриановна Штина (к 90-летию со дня рождения)
783
Contents
No. 6,2000
Simultaneous English language translation of the journal is available from MAIK “Nauka/Interperiodica” (Russia).
Eurasian Soil Science ISSN 1064-2293.
GENESIS AND GEOGRAPHY OF SOILS
Clay, Iron-Clay, and Humus-Clay Coatings in the Eluvial Part of the Profile
of Soddy-Podzolic Soils
M. A. Bronnikova, S. N. Sedov, and V. O. Targulian 661
The Soil Cover and Soil Properties of Gully Catchments in the Central Chemozemic Region
V. D. Ivanov and S. N. Bozhko 671
PALEOPEDOLOGY
Variability of Soils and Environmental Conditions in the Northeastern Azov Region
in the Middle Sarmatian Epoch
L. S. Pesochina, A. A. Goleva, and S. V. Zaitsev
Dynamics of Carbonate and Humus Isotope Composition as an Indicator
of Soil-Forming Conditions in the Holocene
Ya. G. Ryskov, V. A. Demkin, S. A. Oleinik, E. A. Ryskova, and | I. S. Kovalevskaya
SOIL CHEMISTRY
Thallium in Soils of the South of Western Siberia
V. B. IIin and G. A. Konarbaeva
Amphiphilous Components of Soil Humic Substances
E. Yu. Milanovskii
Sulfur in Alluvial Soils of the Selenga River Basin
L. L. Ubugunov
683
692
701
706
716
SOIL PHYSICS
Hydrothermic Fields and Climate of Genetic Horizons of Cryogenic and Cold Soils
O. I. Khudyakov, L. Yu. Kudryavtseva, V. V. Kerzhentseva, and I. K. Antipov 723
Parametrization of Heat and Moisture Transfer in the Groundwater-Soil-Plant (Snow)
Cover-Atmosphere System in the Regions with Continental Climate
E. M. Gusev and O. N. Nasonova 733
748
754
HISTORY OF SCIENCE
From the Remotest Taiga to International Recognition
(on the 125th Anniversary of the Birth of Academician L.I. Prasolov)
S. V. Zonn
SOIL CONSERVATION
Effect of Oil Pollution on Cellulase Activity of Soils
N. A. Kireeva, V. V. Vodopyanov, and A. M. Miftakhova
Content of Heavy Metals in Soils of Moscow Parks
I. O. Plekhanova
760
Outstanding Role of L.I. Prasolov in the Development of Soil Geography
and Cartography in the 20th Century (on the 125th Anniversary of the Birth)
I. A. Krupenikov
767
BOOK REVIEWS
A New Book on Environmental Soil Functions
/. A, Sokolov
775
A New Map of Soil-Environmental Zoning
/. I. Karmanov and D. S. Bulgakov
111
CHRONICLE
Traditional Ecological School in Pushchino
L. 0. Karpachevskii, A. S. Kerzhentsev, and V. A. Obukhova
779
JUBILEES
On the 90th Anniversary of the Birth of Emiliya Adrianovna Shtina
783
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 661-670
ГЕНЕЗИС
И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.48
ГЛИНИСТЫЕ, ЖЕЛЕЗИСТО-ГЛИНИСТЫЕ
И ГУМУСОВО-ГЛИНИСТЫЕ КУТАНЫ* ЭЛЮВИАЛЬНОЙ ЧАСТИ
ПРОФИЛЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ почв
© 2000 г. М. А. Бронникова1, С. Н. Седов1, В. О. Таргульян2
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
2Институт географии РАН
Поступила в редакцию 22.09.98 г.
Детальные мезо-, микро- и субмикроморфологические исследования кутан иллювиирования в элю¬
виальной части профиля дерново-подзолистых почв выявили наличие по крайней мере двух их ге¬
нераций, различающихся по составу и морфологии. Глинистые кутаны - реликты ранних стадий
формирования текстурно-дифференцированного профиля - нестабильны в условиях современных
элювиальных горизонтов и находятся в стадии деградации. Глинистые кутаны другой генерации,
обогащенные железом, гумусом, а также пылеватые кутаны и заполнения сформированы предпо¬
ложительно на современном этапе развития профиля.
ВВЕДЕНИЕ
Проблемы генезиса и эволюции почв с текстур¬
но-дифференцированным профилем, несмотря на
более чем вековую историю их исследования и
большое количество накопленных фактических
данных, остаются до настоящего времени предме¬
том научных дискуссий. Кутаны иллювиирова¬
ния, как один из важнейших элементов строения
глинисто-дифференцированных почв, представ¬
ляются перспективным источником информации
о пространственной неоднородности и временной
последовательности процессов, формирующих
профиль. На протяжении многих лет кутаны иллю¬
виирования остаются в поле пристального внима¬
ния исследователей как результат и индикатор вну-
трипочвенной мобилизации, миграции в суспензиях
и переотложения тонкодисперсного материала, яв¬
ляясь тем самым серьезным аргументом в пользу
развития процессов лессиважа и партлювации, уча¬
ствующих в формировании различных групп
почв, в том числе почв с текстурно-дифференци¬
рованным профилем.
Наличие кутан иллювиирования - один из
важнейших диагностических признаков текстур¬
ного (аржилликового) горизонта и, соответствен¬
но, текстурно-дифференцированных почв, в том
числе дерново-подзолистых. В то же время, при¬
сутствие кутан иллювиирования в элювиальной
* Термин “кутана” (cutané) используется авторами в широ¬
ком понимании Брюера [15], как любые изменения тексту¬
ры, структуры или строения почвенного материала вблизи
естественных поверхностей благодаря концентрации ка¬
ких-либо почвенных составляющих (plasma concentrations)
или перегруппировке плазмы in situ (plasma separations).
В данной статье рассматриваются главным образом кута¬
ны иллювиирования.
части профиля - явление хотя и известное, но не
столь широко обсуждаемое. Наличие кутан в гор.
А2-А2В1 различных по номенклатуре почв было
неоднократно констатировано как в отечествен¬
ной, так и в зарубежной литературе, но лишь в не¬
многих работах трактовалось как генетически
значимое и информативное. В элювиальной части
профиля текстурно-дифференцированных почв
неоднократно было описано присутствие глинис¬
тых кутан, которые при микроморфологическом
исследовании обнаруживают признаки деградации:
нарушение ориентации, растрескивание, включе¬
ние обломков кутан (рарик в терминологии Брюера
[5]) в общую массу горизонта [1, 7, 9, 14, 24-26].
Описанные кутаны обычно трактуются как унасле¬
дованные от предшествующих этапов иммобили¬
зации тонкодисперсного вещества из суспензий в
данной части профиля. Нестабильность вещества
кутан в гор. А2-А2В1, приводящая к их деграда¬
ции, рассматривалась как свидетельство активно¬
сти элювиального процесса, развивающегося
сверху вниз и постепенно перерабатывающего
нижележащий гор. Вь Таким образом, глинистые
кутаны в элювиальных горизонтах, вероятно, яв¬
ляются хотя бы частично реликтами деградиро¬
ванной верхней части иллювиальных горизонтов.
Настоящая статья ставит своей целью деталь¬
ный морфологический анализ всего разнообра¬
зия кутан элювиальной части профиля дерново-
подзолистых почв, выявление механизмов их
формирования и трансформации, принадлежнос¬
ти к одному или разным этапам иллювиирования.
Задачи исследования: 1) описать и типизировать
разнообразие кутан элювиальной части профиля
на макро-, мезо-, микро- и субмикроморфологи-
ческом уровне; 2) на основе анализа взаимораспо-
661
662
БРОННИКОВА и др.
Таблица. Некоторые физико-химические свойства дерново-подзолистой почвы (данные по содержанию углеро¬
да, обменных катионов, форм железа, фракции <0.001 мм приведены на абсолютно сухую навеску)
Горизонт,
глубина, см
рн
Гигро¬
скопичес¬
кая влаж¬
ность
Соргпо
Тюрину
Содержание обменных ка¬
тионов, мг-экв/100 г почвы
Содержание форм
железа, %
Содержа¬
ние частиц
<0.001 мм, %
ВОДНЫЙ
солевой
%
Са2+
мё2+
К+
по
Тамму
по Ме-
ра-Джек-
сону
А1пах
0-26
6.9
6.3
1.68
1.03
14.96
3.10
0.09
0.56
1.05
15.0
А2Ш
26-53
5.3
4.2
2.00
0.37
14.24
4.03
0.05
0.53
1.23
26.0
ВП
53-83
4.9
3.8
2.88
0.18
14.29
6.20
0.05
0.50
1.62
31.6
В2(
83-109
5.2
3.9
2.72
0.33
15.99
6.84
0.06
0.46
1.65
30.9
В31ё
109-153
5.5
4.0
3.43
0.26
16.40
8.30
0.05
0.28
1.56
28.8
ПВ4ЙЭ
153-195
5.9
4.3
2.26
0.09
9.67
5.05
0.02
0.28
1.19
Не опр.
1ГО
195-205
5.9
4.3
2.69
0.43
10.10
5.70
0.02
0.32
1.41
20.5
ложения кутан различных типов выявить после¬
довательность, цикличность или синхронность их
формирования; 3) выявить и объяснить субстан¬
тивные различия кутан разных генераций.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводились на дерново-подзоли¬
стых почвах (альбилювисоли согласно \¥ЯВ [27]),
развитых на пологом водораздельном склоне на
покровном суглинке мощностью до 1.5 м, подсти¬
лаемом московской мореной (Ленинский р-н
Московской обл., частный водораздел рек Не¬
знайки и Ликовы, 0.5 км к юго-юго-востоку от
п. Мешково). Морфология профиля и основные
физико-химические свойства (таблица) позволя¬
ют рассматривать почву, выбранную объектом
исследования, как достаточно характерную для
подтипа дерново-подзолистых почв. Одним из
критериев выбора объекта явилось хорошее раз¬
витие кутан иллювиирования на поверхностях ле¬
дов и стенках трещин. Детальное полевое изуче¬
ние разнообразия и пространственной неоднород¬
ности кутан проводилось в протяженных траншеях
(длиной до 200 м), что позволило наблюдать вари¬
абельность профильного распределения кутан
различной морфологии. Описание вертикальной
и латеральной дифференциации и разнообразия
морфологических типов кутан выполнялось до¬
полнительно к описанию морфологии профиля
по горизонтам.
В профиле выделялись зоны, различающиеся
по набору морфологических типов глинистых ку¬
тан, степени их развития, приуроченности к эле¬
ментам строения (верхние, нижние, боковые гра¬
ни агрегатов, стенки магистральных трещин). Со¬
поставление описания выделенных зон с общим
морфологическим описанием профиля показало,
что зоны в целом соответствуют выделенным ге¬
нетическим горизонтам. Приведем краткое опи¬
сание морфологического разнообразия кутан в
профиле согласно выделенным зонам.
Зона I (26-50 см), гор. А2 и А2В1 - зона распро¬
странения исключительно тонких серовато-пале¬
вых (приведенные цвета определялись при поле¬
вой влажности), бурых фрагментарных глинис¬
тых кутан и палево-белесых пылеватых кутан на
гранях агрегатов и стенках магистральных тре¬
щин.
Зона II (50-78 см), гор. ВЙ - зона распростране¬
ния кутан нескольких морфологических типов:
а) палево- и буро-коричневые глинистые кутаны.
На горизонтально ориентированных гранях агрега¬
тов кутаны, как правило фрагментарные, очень
тонкие; на вертикальных гранях агрегатов и стен¬
ках магистральных трещин он несколько толще и
могут быть оглеены; б) красновато-коричневые,
очень тонкие (<^0.5 мм) железисто-глинистые
кутаны на стенках магистральных трещин;
в) черные марганцевые кутаны мощностью <0.5 мм
на стенках магистральных трещин; г) серовато- и
палево-белесые пылеватые кутаны мощностью
от <5 мм до 1 мм по граням агрегатов и стенкам
магистральных трещин.
Зона Ш (78-104 см), гор. В12- зона распростра¬
нения кутан следующих типов: а) светло-корич¬
невые и палево-серые в различной степени огле-
енные глинистые кутаны, развитые преимущест¬
венно на боковых поверхностях агрегатов и
стенках магистральных трещин, в корневых хо¬
дах, б) черные марганцевые кутаны в тонких кор¬
невых ходах; в) палево-белесые пылеватые кута¬
ны на поверхностях агрегатов и магистральных
трещин. В этой зоне распределение кутан стано¬
вится неравномерным, сильно варьирует их мощ¬
ность (от <^0.5 до 3-4 мм).
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ГЛИНИСТЫЕ, ЖЕЛЕЗИСТО-ГЛИНИСТЫЕ И ГУМУСОВО-ГЛИНИСТЫЕ КУТАНЫ
663
Зона IV (104-154 см), гор. Bt3 - зона распрост¬
ранения сильно оглеенных коричнево-серо-сизых
гумусово-глинистых кутан мощностью 0.5-2 мм на
отдельных участках вертикальных стенок круп¬
ных магистральных трещин, вдоль крупных кор¬
невых ходов.
Зона V (154-195 см), горизонт IIBt4D-30Ha весь¬
ма спорадического распространения очень сильно
оглеенных серо-голубых и серо-сизых гумусово¬
глинистых кутан мощностью <1 мм по стенкам
крупных трещин и в корневых ходах.
При макроморфологическом изучении разно¬
образия и распространения кутан по профилю
дерново-подзолистой почвы были отдельно и бо¬
лее подробно описаны глинистые и пылеватые
кутаны иллювиирования в элювиальной части
профиля. Обнаруженные кутаны были исследо¬
ваны под бинокулярным микроскопом, в шлифах
под оптическим поляризационным микроскопом.
В процессе мезоморфологических исследований
под бинокулярным микроскопом были подготов¬
лены препараты для изучения поверхностей и
сколов кутан с помощью электронного сканиру¬
ющего микроскопа “Hitachi” Н514-2А, оборудо¬
ванного рентгеновским микроанализатором фир¬
мы Link.
Кроме того в шлифах были исследованы кута¬
ны элювиальной части антропогенно-нарушен¬
ного профиля дерново-подзолистой почвы и по¬
лучены радиоуглеродные датировки материала
прослоев угля, находящихся в пределах и под ант-
ропогенно-турбированной толщей.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Кутаны иллювиирования были исследованы
мезоморфологически в гор. А2 и A2Bt на гранях
структурных отдельностей (они занимают не¬
сколько большую площадь на нижних и боковых
гранях агрегатов), в редких внутриагрегатных по¬
рах и тонких каналах корневых ходов. Они не¬
многочисленны, как правило приурочены к отно¬
сительно менее оподзоленным зонам, имеют ок¬
раску от тускло-коричневой до яркой охристо¬
коричневой (7.5YR 6/3; 7.5YR 5/3 (dull brown) до
7.5YR 5.5/6 (orange bright brown)) в сухом состоянии
при фоновой окраске горизонта 10YR 2/5 (light
gray to light yellow-orange), кутаны в каналах корне¬
вых ходов иногда имеют серые оттенки за счет не¬
которой прокраски органическим веществом. Опи¬
санные кутаны при исследовании на мезоморфоло¬
гическом уровне различаются только по наличию
или отсутствию в окраске охристо-бурых или серых
тонов, то есть по степени прокраски железом и
(или) гумусом и по степени глянцевого блеска. Ку¬
таны очень тонкие (как правило <0.1 мм), фрагмен¬
тарные, полупрозрачные. На их поверхности ино¬
гда обнаруживаются фрагментарные силтаны или
точечные скопления сортированного отбеленного
пылеватого материала. Описаны также многочис¬
ленные пылеватые кутаны, не сопряженные с гли¬
нистыми кутанами. В этом случае при мезоморфо¬
логическом исследовании довольно трудно судить
об их “инситном” или иллювиальном происхожде¬
нии. Некоторые признаки, например, частичное пе¬
рекрывание силтаной микротрещин на поверхнос¬
ти агрегатов первого порядка и межагрегатных
пор-трещин на поверхностях агрегатов первого-
третьего порядков подтверждают уже отмечав¬
шуюся ранее [8,9,19] возможность короткодистан¬
ционного перемещения пылеватого материала в
гор. А2 и А2В1.
Микроморфологическое исследование гор. А2
и А2В1 в шлифах под поляризационным микро¬
скопом выявило ряд информационно значимых
особенностей строения и пространственного рас¬
пределения кутан. Были выделены следующие ти¬
пы кутан и заполнений пор (шИИЬ^, согласно [18]):
1. В различной степени деградированные (мно¬
жество трещин дегидратации, дезориентация мате¬
риала, ассимиляция с вмещающей массой) светлые
глинистые кутаны действующих пор, глинистые
заполнения пор, обломки кутан (рис. 1Аа, 1Ба,
1Ва). Степень их деградации и ассимиляции с вме¬
щающим материалом горизонта уменьшается с
глубиной, а количество возрастает, следуя ослаб¬
лению элювиальных процессов. Для гор. А2В1, и,
особенно, его слабо элювиированых микрозон,
более характерны слабо нарушенные глинистые
кутаны действующих пор, крупные блоки-папулы,
сложенные ориентированной глиной, имеющие
резкие границы с вмещающей массой и высокое
двупреломление, а также участки с сохранившейся
блочной структурой, характерной для гор. В1, где
грани структурных отдельностей покрыты глини¬
стыми кутанами хорошей сохранности.
2. Тонкие железисто-глинистые кутаны дейст¬
вующих внутриагрегатных пор, темные красно¬
вато-бурые или ярко-бурые и в проходящем, и в от¬
раженном свете, слабо анизотропные (рис. 1В6).
Прокраска кутан соединениями железа однородна
или имеет некоторую диффузную пятнистость.
Такие кутаны часто залегают поверх слабо нару¬
шенных глинистых кутан первого типа.
3. Гумусово-глинистые кутаны современных
внутриагрегатных пор, также часто залегающие
поверх слабо нарушенных глинистых кутан пер¬
вого типа или несогласно с ними (рис. 1 Аб, 1Б6),
гумусово-глинистые прослои во внешних слоях
глинистых кутан. Для них характерны серые тона
в окраске, низкое двупреломление до полной изо¬
тропности, зернистость, примесь пылеватых час¬
тиц. Органическая составляющая представлена
точечным гумусом.
4. Пылеватые кутаны на стенках пор, состоя¬
щие из сортированных пылеватых частиц, пылева¬
тые заполнения трубчатых пор (рис. 1Бв), стенки
которых часто покрыты глинистыми, железисто¬
глинистыми или гумусово-глинистыми кутанами.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
664
БРОННИКОВА и др.
Рис. 1. Типы кутан и заполнения пор гор. А2 и А2В дер¬
ново-подзолистой почвы (оптический поляризацион¬
ный микроскоп): А - N11, ув. 70: а - глинистое заполне¬
ние поры; б - гумусово-глинистая кутана; Б - ув. 70:
а - обломок глинистой кутаны, ассимилированный с
ВПМ; б - гумусово-глинистая кутана; в - скопление
сортированной пыли; В - N11, ув. 56: а - глинистая ку¬
тана с трещинами дегидратации; б - “свежая” желези¬
сто-глинистая кутана.
К пылеватым инфиллингам часто приурочены
зоны сегрегации железа.
Остановимся отдельно на пространственном
взаиморасположении описанных типов кутан, так
как подобная информация весьма существенна для
понимания последовательности процессов иллюви-
ирования. Железисто-глинистые и гумусово-глини¬
стые кутаны залегают: а) согласно на глинистых
кутанах в действующих порах (рис. 1В); б) несоглас¬
но, в случае, когда современная пора, покрытая же¬
лезисто- или гумусово-глинистой кутаной, сечет об¬
ломки глинистых кутан, в той или иной мере асси¬
милированных с внутрипедной массой (ВПМ) (рис.
1Б); в) индифферентно по отношению к глинис¬
тым кутанам в действующих или прекративших
функционирование порах.
Пространственное взаиморасположение пыле¬
ватых, железисто-глинистых и гумусово-глинистых
кутан разнообразно. Они могут переслаиваться в
произвольной последовательности в одной поре
или существовать независимо друг от друга даже
в соседствующих порах сходной морфологии.
Субмикроморфологическое исследование поз¬
волило достоверно различить четыре типа кутан на
основании особенностей их морфологии и данных
рентгеновского микроанализа, соответствующих
типам, выделенным при микроморфологическом
исследовании: 1) деградирующие преимущественно
глинистые; 2) “свежие” железисто-глинистые;
3) “свежие” гумусово-глинистые; 4) фрагментар¬
ные пылеватые. Глинистые, железисто-глинис¬
тые и пылеватые кутаны встречаются как на по¬
верхностях агрегатов, так и во внутриагрегатных
порах и каналах корневых ходов. Гумусово-гли¬
нистые кутаны развиты только в каналах корне¬
вых ходов.
1. Кутаны первого типа отличаются наличием
признаков деградации: поверхность их растреска-
на, кавернозна, края разбиты на блоки и чешуйки
(рис. 2А). В материал таких кутан часто включе¬
ны зерна пылеватой и песчаной размерности, на
поверхности встречаются фрагментарные силта-
ны. Деградирующие глинистые кутаны были об¬
наружены единично и в виде обломков-папул,
включенных в приповерхностный слой ВПМ. По¬
верхность агрегата над погребенными обломка¬
ми глинистой кутаны покрыта “свежей” железис¬
то-глинистой кутаной.
Кутаны с наиболее яркими признаками дегра¬
дации были описаны в микрозонах, сильно прора¬
ботанных элювиальным процессом: материал, на
котором залегают кутаны, значительно обеднен
плазменной составляющей, скелетные зерна ли¬
шены глинисто-железистых пленок.
С помощью рентгеновского микроанализа бы¬
ли получены спектры химического состава дегра¬
дирующих кутан. Основные элементы спектра:
кремний, алюминий, железо, кальций (или калий)
и их соотношения свидетельствуют о том, что
главной составляющей кутанного материала яв¬
ляются глинистые алюмосиликаты (рис. ЗБ). Та-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ГЛИНИСТЫЕ, ЖЕЛЕЗИСТО-ГЛИНИСТЫЕ И ГУМУСОВО-ГЛИНИСТЫЕ КУТАНЫ
665
Рис. 2. Типы кутан гор. А2 и А2В дерново-подзолис¬
той почвы (электронный сканирующий микроскоп):
А - деградирующая глинистая кутана. Ув. 2000; Б -
“свежая” железисто-глинистая: а - поверхность кута¬
ны, б - поверхность зерна полевого шпата с каверна¬
ми травления (ув. 2000); В - “свежая” гумусово-глини¬
стая кутана (ув. 2000); Г - фрагментарная пылеватая
кутана на поверхности глинистой кутаны (ув. 500).
Рис. 3. Химический состав кутан: А - ненарушенной
железисто-глинистой; Б - деградирующей глинистой.
ким образом, кутаны с признаками деградации
являются глинистыми кутанами.
2. Для кутан второго типа (рис. 2Ба) характер¬
ны гладкая ненарушенная поверхность, практи¬
чески без трещин, следов размыва, шелушения
или каких-либо других признаков деградации, хо¬
рошая ориентация материала. Такие кутаны ино¬
гда частично покрывают отдельные крупные зер¬
на полевых шпатов, выступающих из основы и
имеющих фигуры травления на поверхности,
причем край кутаны не несет никаких признаков
деградации (рис. 2Б). На поверхности “свежих”
кутан иногда также встречаются точечные скоп¬
ления пылеватых частиц и фрагментарные пыле¬
ватые кутаны.
Поверхности агрегатов, не покрытые “све¬
жей” фрагментарной кутаной, довольно богаты
глинистым веществом, что может свидетельство¬
вать о преимущественной приуроченности кутан
этого типа к относительно слабее элювиирован-
ным зонам.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
666
БРОННИКОВА и др.
Данные рентгеновского микроанализа пока¬
зывают, что в составе кутан с ненарушенной по¬
верхностью (второй тип) содержание железа до¬
вольно значительно. Как правило, железа в этих
кутанах вдвое больше, чем алюминия, и чуть
меньше, чем кремния (рис. ЗА). Соотношения ос¬
новных компонентов химического состава свиде¬
тельствуют о наличии несиликатного железа в
составе кутан этого типа, то есть это железисто¬
глинистые кутаны.
3. Особенностью кутан третьего типа является
зернистость поверхности и плохая ориентация
материала, обнаруживаемая при рассмотрении их
скола. Поверхность таких кутан не несет никаких
признаков деградации (рис. 2В). Подобные кута¬
ны описаны в каналах корневых ходов. Данные
рентгеновского микроанализа выявили, что содер¬
жание железа в этих кутанах составляет около 1/2
от содержания кремния, то есть можно предпола¬
гать присутствие в них некоторого количества
несиликатного железа.
Таким образом, по содержанию железа кута¬
ны с зернистой ненарушенной поверхностью зани¬
мают промежуточную позицию между деградиру¬
ющими глинистыми (первый тип) и “свежими” же¬
лезисто-глинистыми кутанами (второй тип). Такие
кутаны с зернистой ненарушенной поверхнос¬
тью, плохой ориентацией материала, несколько
обогащенные несиликатным железом, соответст¬
вуют описанным микроморфологически гумусо¬
во-глинистым кутанам. Наличие в них гумуса не¬
возможно подтвердить аналитически, так как ме¬
тод рентгеновского микроанализа не позволяет
получать данные по содержанию легких элемен¬
тов, к которым относится углерод. Однако есть
все основания полагать, что слабая ориентация
глины и зернистая поверхность, характерные для
таких кутан, приуроченных исключительно к ка¬
налам корневых ходов, являются следствием
включения органического вещества в виде гумо-
нов в глинистый материал.
Фрагментарные пылеватые кутаны и неболь¬
шие скопления пылеватых частиц, сложенные
хорошо сортированным материалом (рис. 2Г),
встречаются на поверхности глинистых и железис¬
то-глинистых кутан, как было отмечено и при мик-
роморфологическом исследовании. Иногда линзы
сортированной пыли обнаруживаются между слоя¬
ми глинистых кутан. Эти факты свидетельствуют
о возможности партлювации в элювиальной тол¬
ще наряду с лессиважем.
Таким образом исследование кутан иллювии-
рования, описанных в гор. А2 и А2Ш дерново-
подзолистой почвы, разными морфологическими
методами позволило получить взаимодополняю¬
щую информацию об их строении, составе и ста¬
дийности процесса элювиирования. Исследова¬
ния на мезоморфологическом уровне разделили
кутаны элювиальных горизонтов на глинистые,
железисто-глинистые, гумусово-глинистые и пы¬
леватые. Причем между первыми тремя типами
кутан не было отмечено каких-либо морфологи¬
ческих различий, кроме различий в окраске. Иссле¬
дования гор. А2 и А2Еи в шлифах выявили, что гли¬
нистые кутаны относятся к более ранней генера¬
ции, а железисто-глинистые, гумусово-глинистые и
пылеватые кутаны - к более поздней, о чем свиде¬
тельствует их взаиморасположение и выражен¬
ные в большей или меньшей степени признаки
деградации глинистых кутан, наличие папул, вклю¬
ченных в ВПМ. Субмикроморфологические на¬
блюдения позволили обнаружить наличие очевид¬
ных признаков деградации глинистых кутан и с
помощью рентгеновского микроанализа выявить
различия в химическом составе кутан разных ти¬
пов.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Полученные результаты позволяют констати¬
ровать разнокачественность материала иллюви¬
ального происхождения в элювиальной части
профиля дерново-подзолистых почв, гетерохрон-
ность его формирования в одних случаях и разне¬
сенное в пространстве синхронное формирование
различных по составу кутан - в других.
Глинистые кутаны, обломки кутан и заполне¬
ния пор находятся в настоящее время в стадии де¬
градации. Они, вероятно, представляют собой ре¬
ликты гор. В1 более ранних стадий развития текс¬
турно-дифференцированного профиля. По мере
развития элювиальных процессов верхняя часть
исходного покровного суглинка и/или гор. В1 де¬
градировала и замещалась современными гор А2
и А2Ш, верхняя граница иллювиальной толщи
опускалась. Таким образом реликтовые глинис¬
тые кутаны оказываются нестабильными в со¬
временной элювиальной обстановке данной час¬
ти профиля. Материал глинистых кутан действу¬
ющих пор подвергается диспергации и переносу;
обломки кутан и глинистые заполнения пор по¬
степенно включаются во вмещающую массу го¬
ризонтов под действием современного элювиаль¬
ного процесса и различного рода турбаций.
Степень деградации глинистых натеков замет¬
но выше в верхней части элювиальных горизон¬
тов. В переходных гор. А2В1 встречаются как
сильно деградированные натечные образования,
так и зоны с хорошей сохранностью глинистых
кутан и их обломков и слабо нарушенной органи¬
зацией, характерной для иллювиальных горизон¬
тов (угловатые агрегаты, покрытые глинистыми
кутанами и разделенные системой простых пор-
трещин). Это является свидетельством затухания
элювиального процесса с глубиной и изменения
его фронтального характера на локальный.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ГЛИНИСТЫЕ, ЖЕЛЕЗИСТО-ГЛИНИСТЫЕ И ГУМУСОВО-ГЛИНИСТЫЕ КУТАНЫ
667
Представления о возможных причинах и меха¬
низмах деградации кутан в элювиальной части
профиля и верхних иллювиальных горизонтах не¬
однозначны. Ряд исследователей среди таких при¬
чин указывают на ухудшение дренажа и элювиаль¬
ное оглеение верхней части профиля по мере разви¬
тия текстурной дифференциации [1, 24,25], резкие
изменения влажности, педотурбации [1,19], воздей¬
ствие агрессивных растворов [2]. Бринкман с соавт.
предложили механизм химического разрушения
глины кутан, как частный случай ферролиза, при
сезонном переувлажнении верхней части профи¬
ля [17]. Пэйтон основным механизмом считает
селективное элювиирование железа из кутан без
разрушения алюмосиликатов при периодическом
создании в верхних горизонтах восстановитель¬
ной обстановки, стимулирующее пептизацию
тонкодисперсного материала кутан и развитие
микроэрозии их поверхности [24]. Такой меха¬
низм представляется нам наиболее вероятным.
В его пользу свидетельствуют: а) обратная зави¬
симость между степенью прокраски глинистых
кутан железом и степенью их деградированности,
б) данные микроанализа, выявившего более низ¬
кое содержании железа в деградирующих кутанах
по сравнению со “свежими” кутанами, имеющими
ненарушенную поверхность; в) наличие морфоло¬
гических признаков периодического оглеения в
верхней части элювиальной толщи, где глинистые
кутаны наиболее сильно деградированы.
Микроморфологические наблюдения показа¬
ли, что глинистые кутаны, перекрытые гумусо-
во- и железисто-глинистыми кутанами, дегради¬
рованы в меньшей степени. Лучшая сохранность
глинистых кутан ранних стадий иллювиирования
под покровом более молодых кутан свидетельст¬
вует о том, что последние, относительно устойчи¬
вые к деградации в современной обстановке элю¬
виальных горизонтов, выполняют защитную
функцию по отношению к глинистым кутанам-
реликтам, предотвращая их дальнейшую деграда¬
цию. Брюэр предполагал, что кутаны, образуя
пленки на поверхности педов, ограничивают раз¬
витие во внутрипедной массе ряда процессов, в
частности выщелачивания [15]. Таким образом
защитная роль кутан может быть реализована не
только на агрегатном, но и на более низких уров¬
нях организации.
Наличие “свежих” кутан с гладкой ненарушен¬
ной поверхностью без каких-либо признаков де¬
градации свидетельствует о микрозональном про¬
явлении современного иллювиального процесса в
элювиальных горизонтах наряду с деградацией ре¬
ликтовых глинистых кутан, сформированных на
более ранних этапах развития текстурно-диффе¬
ренцированного профиля. Можно полагать, что
кутаны второго и третьего типов формировались
уже на современном этапе развития профиля и
его элювиальных горизонтов. Отмечено, что в
ряде случаев они частично покрывают поверх¬
ность минеральных зерен, выступающих из осно¬
вы, с хорошо выраженными фигурами травле¬
ния - результатом селективного химического вы¬
ветривания, свойственного гор. А2 [5]. Можно
предположить, что источниками тонкодисперсного
вещества для формирования кутан второго и треть¬
его типов в гор. А2, А2В1 являются: а) материал де¬
градирующих кутан-реликтов более ранних стадий
иллювиирования, подвергающийся диспергации,
короткодистанционному переносу и переотложе-
нию; б) остатки первоначального резерва тонко¬
дисперсного вещества горизонтов (в настоящее
время в элювиальной части профиля содержится
от 15 до 26% фракции <0.001 мм); в) новообразо¬
ванное тонкодисперсное вещество, формирую¬
щееся в гор. А2-А2Ш в результате внутрипочвен-
ного выветривания [5, 7].
Микроморфологические наблюдения показа¬
ли, что “свежие” кутаны поздней генерации обо¬
гащены железом, что подтверждено результата¬
ми рентгеновского микроанализа.
Феномен обогащения “свежих” кутан железом
может быть следствием ряда одновременно или по¬
следовательно протекающих процессов: а) окисли¬
тельно-восстановительной сегрегации железа на
границе раздела фаз, покрытых глинистой кута¬
ной, которая может служить фронтом сегрега¬
ции; б) совместной миграции железа и ила в сус¬
пензиях и их иммобилизации в кутанах [19, 20];
в) современной миграции железисто-гумусовых
соединений, выносимых из опада и подстилки и
осаждения этих соединений в элювиальной части
профиля (палевый А1-Ре-гумусовый субпрофиль
в элювиальных горизонтах) [4, 9,12, 13].
Если принять изложенное выше положение,
что деградация кутан инициируется селективным
удалением несиликатных форм железа из них и
является актуальным процессом для данной части
профиля, то наличие значительного количества
несиликатного железа в “свежих” кутанах явля¬
ется косвенным свидетельством относительно
недавнего их формирования.
Гумусово-глинистые кутаны элювиальной тол¬
щи, вероятно, также являются молодыми образова¬
ниями. Они обнаружены, в частности, при микро-
морфологическом исследовании гор. А2В1 антро¬
погенно-нарушенного профиля, расположенного
над слоем углей, который залегает на глубине
40 см. Угли из этого слоя были продатированы
радиоуглеродным методом. Их возраст составля¬
ет 401 ± 61 лет. Таким образом, “свежие” гумусо¬
во-глинистые кутаны в антропогенно-переме¬
щенном слое, который залегает выше датирован¬
ного слоя углей, вероятно, сформировались уже
после привнесения материала, а значит не могут
иметь больший возраст, нежели слой углей.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
668
БРОННИКОВА и др.
В настоящее время участок, где проводились
исследования, представляет собой залежь, однако
на протяжении длительного периода эта террито¬
рия использовалась под пахотные угодья. Из ли¬
тературных данных известно, что длительное
распахивание приводит, в частности, к дестабили¬
зации органо-минеральных комплексов, увеличи¬
вает подвижность органического вещества, ини¬
циируя его перемещение в профиле и формиро¬
вание гумусово-глинистых кутан [3]. Кутаны,
содержащие регулярные включения пылеватых
частиц (тип “impure clay coatings” согласно класси¬
фикации [18]), часто трактуются как агрогенные
[18, 21, 23]. Таким образом, появление гумусово¬
глинистых кутан, содержащих примесь пылева¬
тых частиц, возможно, является результатом аг-
рогенного воздействия на почвы.
На современном этапе в элювиальной части
профиля происходит также партлювация. Об этом
свидетельствуют следующие факты: а) при мезо¬
морфологическом исследовании обнаружено, что
пылеватые кутаны иногда частично перекрывают
микротрещины на поверхности агрегатов первого
порядка и поры-трещины между агрегатами перво-
го-третьего порядков; б) скопления сортированно¬
го пылеватого материала часто встречаются на
поверхности деградирующих глинистых, поверх
сформированных позднее железисто-глинистых
и гумусово-глинистых кутан, а также независимо
от перечисленных типов кутан в виде пылеватых
кутан или заполнений функционирующих внут-
риагрегатных пор. Представляется очевидным,
что мобилизация пыли становится возможной
только после заметного обезыливания и (или)
обезжелезнения элювиальных горизонтов текс¬
турно-дифференцированных почв, приводящих, в
частности, к дестабилизации стенок проводящих
пор [24]. Активизация перемещения пылеватых
частиц, возможно, связана также и с дестабилиза¬
цией минеральной фазы в результате недавнего
агрогенного воздействия.
Гумусово-глинистые, железисто-глинистые и
пылеватые кутаны по всей вероятности сформи¬
рованы современными иллювиальными процес¬
сами одной генерации. Эти процессы действуют
синхронно, но разнесены в пространстве по раз¬
ным микрозонам, или периодически сменяют
друг друга в зависимости от состава суспензий и
условий их осаждения, создающихся в каждой
конкретной поре или трещине, где формируется
сложная кутана с чередованием гумусово-глинис¬
тых, железисто-глинистых и пылеватых слоев.
Об этом свидетельствует пространственное взаи¬
морасположение кутан трех означенных типов:
они могут переслаиваться в произвольной после¬
довательности в одной поре, или существовать
независимо друг от друга даже в соседствующих
порах сходной морфологии.
Рядом исследователей было высказано пред¬
положение, что лессиваж и (или) оподзоливание в
дерново-подзолистых почвах развивались интен¬
сивно в первой половине голоцена и к концу ат¬
лантического периода эти почвы имели уже
вполне сложившийся текстурно-дифференциро¬
ванный профиль, а в настоящее время процессы
элювиирования-иллювиирования сильно ослаб¬
лены или вовсе не имеют места [6, 11, 22]. Боль¬
шая деградированность глинистых кутан в инди¬
видуальном залегании по сравнению с глинисты¬
ми кутанами, находящимися “под защитой” кутан
более поздней генерации, может служить свиде¬
тельством активности элювиального процесса на
современном этапе развития профиля. Наличие
“свежих” ненарушенных кутан иллювиирования
в зоне действия современных элювиальных про¬
цессов позволяет говорить об актуальности лес-
сиважа.
ВЫВОДЫ
Таким образом, в элювиальной части профиля
дерново-подзолистых почв с помощью морфоло¬
гических методов и рентгеновского микроанализа
идентифицированы следующие типы кутан и за¬
полнений пор: глинистые, железисто-глинистые,
гумусово-глинистые и пылеватые. На основании
анализа взаиморасположения кутан разных типов
выделено две генерации кутан. К первой, более
ранней генерации, относятся глинистые кутаны.
Ко второй генерации, более поздней, относятся
железисто-глинистые, гумусово-глинистые и пы¬
леватые кутаны.
Глинистые кутаны - реликты ранних стадий
формирования текстурно-дифференцированного
профиля оказываются нестабильными в услови¬
ях современных элювиальных горизонтов. Дегра¬
дация кутан, вероятно, инициируется селектив¬
ным элювиально-глеевым удалением несиликат¬
ных форм железа, приводящим к дестабилизации
и редиспергации глины кутан.
Наряду с процессами деградации глинистых ку¬
тан в элювиальной части профиля в настоящее
время имеет место формирование железисто-гли¬
нистых, гумусово-глинистых и пылеватых кутан
второй генерации. Источником ила для формиро¬
вания этих кутан может служить материал дегра¬
дирующих глинистых кутан, тонкодисперсный ма¬
териал, “недоэлювиированный” из основной массы
гор. А2-А2В, а также, возможно, ил, образующий¬
ся в результате внутрипочвенного выветривания в
этих горизонтах. Обогащение кутан последней
генерации железом может быть результатом его
окислительно-восстановительной сегрегации и
(или) совместной миграции и осаждения тонкоди¬
сперсных частиц оксидов железа и глинистых ми¬
нералов, А1-Ре-гумусового иллювиирования в
верхней части профиля. Возможно, кутаны вто¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ГЛИНИСТЫЕ, ЖЕЛЕЗИСТО-ГЛИНИСТЫЕ И ГУМУСОВО-ГЛИНИСТЫЕ КУТАНЫ
669
рой генерации являются частично также резуль¬
татом агрогенного воздействия на почву.
Деградация глинистых кутан-реликтов в элю¬
виальной части профиля с последующим переот-
ложением их материала в иллювиальных гори¬
зонтах и сохранение этих кутан под “защитным
экраном” более стабильных в данных условиях
железисто-глинистых и гумусово-глинистых ку¬
тан являются реальной реализацией двух предло¬
женных Таргульяном с соавт. [10] гипотетически
возможных механизмов накопления внутри поч¬
венной системы твердофазных продуктов функ¬
ционирования.
Таким образом, полученные данные свидетель¬
ствуют о сосуществовании разнонаправленных
процессов - деградации кутан и их формирования,
локализованных в разных микрозонах элювиаль¬
ных горизонтов, а следовательно об актуальности
элювиально-иллювиальных процессов на совре¬
менном этапе развития профиля дерново-подзо¬
листых почв.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Герасимова М.И.У Губин С.В., Шоба С.А. Микро¬
морфология почв природных зон СССР. Пущино:
ОНТИ Пущинского Научного Центра, 1992. 200 с.
2. Добровольский Г.В., Шоба С.А. Растровая элек¬
тронная микроскопия почв. М.: Изд-во МГУ, 1978.
141 с.
3. Кулинская Е.В. Микромофологическая диагнос¬
тика текстурно дифференцированных почв лесной
зоны Восточно-Европейской равнины. Дис. канд....
биол. н. М., 1988. 222 с.
4. Русанова Г.В., Соколова Т.А.У Кузнецова Е.Г.У
Слобода А.В. Почвообразование на пылеватых
суглинках в таежной зоне Европейского Северо-
Востока. Л.: Наука, 1978. 128 с.
5. Седов С.Н., Шоба С.А. Методы исследования ми¬
нерального скелета почв // Почвоведение. 1996.
№ 10. С. 1157-1166.
6. Скрынникова Н.Н. О современных почвенных
процессах в южной части лесной зоны // Почвове¬
дение. 1958. № 4. С. 1-13.
7. Соколова Т.А.У Шоба С.А.У Бганцов В.Н.У Урусев-
ская И.С. Профильная и внутригоризонтная диф¬
ференциация глинистого материала в дерново-
подзолистых почвах на морене // Почвоведение.
1987. № 6. С. 38-48.
8. Таргульян В.О.у Вишневская И.В. Передвижение
пылеватых и илистых частиц в профиле дерново-
подзолистой почвы // Геохимические и почвенные
аспекты в изучении ландшафтов. М.: Изд-во МГУ,
1975. С. 26-42.
9. Таргульян В.О.у Соколова Т.А.У Бирина А.Г. и др.
Организация, состав и генезис дерново-палево¬
подзолистой почвы на покровных суглинках. Мор¬
фологическое исследование. М.: Наука, 1974. 55 с.
10. Таргульян В.О.у Соколова Т.А. Почва как биокос-
ная природная система // Почвоведение. 1996. № 1.
С. 34-47.
И. Таргульян В.О.у Тонконогов В.Д.У Александров-
ский А.А. Гипотеза голоценовой эволюции сугли¬
нистых тундровых и таежно-лесных почв Восточ¬
но-Европейской равнины // Научные основы раци¬
онального использования и повышения плодородия
почв. Ростов-на-Дону, 1978. С. 6-10.
12. Тонконогов В.Д.У Рубилина Н.Е. О природе пале¬
вого и белесого элювиальных горизонтов дерно¬
во-подзолистых почв // Почвоведение. 1980. № 8.
С. 18-29.
13. Шоба В.Н. Процессы миграции и аккумуляции
продуктов почвообразования в дерново-глубоко-
подзолистых поверхностно-оглеенных почвах Са-
лаира. Автореф. дис. ... канд. биол. н. 1978. 25 с.
14. Ярилова Е.А.У Рубилина Н.Е. Микроморфология
дерново-подзолистых почв на морене и покровных
суглинках // Почвоведение. 1975. № 6. С. 12-21.
15. Brewer R. Cutans: their definition, recognition and inter¬
pretation //J. Soil Sci. 1960. V. 11. № 2. P. 19-24.
16. Brewer R. Fabric and mineral analysis of soils. N.Y.-
London-Sydney, 1964.470 p.
17. Brinkman R.y Jongmans A.G.y Miedema R.y Maaskani P.
Clay decomposition in seasonally wet acid soils: micro-
morphological and mineralógica! evidence from indvid-
ual argillans // Geoderma. 1973. V. 10. P. 259-270.
18. Bullock P.y FedoroffN.y Jongerius A. et al. Handbook
for soil thin section description. Waine Research Publi¬
cations. Wolverhampton, 1985. 152 p.
19. Fedor off N. Clay illuviation // Proceedings of the 3rd In¬
ternational Working Meeting of Soil Micromorphology.
Wroclav, Poland, 1972. P. 195-207.
20. Jamagne M.y Jeanson C.y Eimberck M. Données sur la
composition des argilanes en regions temperees et conti¬
nentales // Proceedings of Working Meeting of Soil Mi¬
cromorphology, 1987. P. 279-287.
21. Jongerius A. The role of micromorphology in agricultur¬
al research / P. Bullock and C.P. Murphy (eds.). Soil Mi¬
cromorphology I. Berkhamsted: AB Academic Publish¬
ers, 1983. P. 111-138.
22. Kleber A.y Gusev V.V. Soil parent materials in the
Moshaysk district, Russia // Catena. 1998. V. 34. P. 61-
74.
23. Macphail R.y Romans J.C.C.y Robertson L. The applica¬
tions of micromorphology to the understanding of Ho¬
locene soils development in the British Isles; with spe¬
cial reference to early cultivation // Proceedings of
Working Meeting of Soil Micromorphology. 1987.
P. 647-656.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
670
БРОННИКОВА и др.
24. Payton R.W. Fragipan formation in argillic brown earths
(Fragiudalfs) of Milfield Plain, Northeast England //
Geoderma. 1993. V. 44. P. 703-723.
25. Soil Micromorphology and Soil Classification. SSSA
Special Publication. 1985. № 15. 261 p.
26. Tompson ML. Micromorphology of four argialbolls in
Iowa // Proceedings of Working Meeting on Soil Micro-
morphology. 1987. P. 271-277.
27. World Reference base for soil resources // World Soil
Resources Reports. Rome, 1998. V. 84. P. 88.
Clay, Iron-Clay, and Humus-Clay Coatings in the Eluvial Part of the Profile
of Soddy-Podzolic Soils
M. A. Bronnikova, S. N. Sedov, and V. O. Targulian
Comprehensive meso-, micro-, and submicromorphological studies of illuviation coatings in the eluvial part of
the profile of soddy-podzolic soils proved that there are at least two generations of these coatings differing by
their composition and morphology. The first generation is represented by the coatings that appeared during ear¬
ly stages of the development of a texturally differentiated profile; they are unstable in modem eluvial horizons
and undergo degradation. Clay coatings of the second generation are likely to be formed during the recent stage
of soil development. They are represented by iron- and humus-rich coatings, as well as by silty coatings and
infillings.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 671-682
ГЕНЕЗИС
И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.48+631.47:631.452(470.2)
ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И СВОЙСТВА ПОЧВ БАЛОЧНЫХ
ВОДОСБОРОВ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА
© 2000 г. В. Д. Иванов, С. И. Божко
Воронежский государственный аграрный университет им. КД. Глинки
Поступила в редакцию 09.12.98 г.
Конкретизированы диагностические признаки почв и охарактеризована структура почвенного по¬
крова балочных водосборов по элементам рельефа на основании учета особенностей элементарных
почвенных и эрозионно-аккумулятивных процессов. Выявлены некоторые закономерности изме¬
нения свойств почв и структуры почвенного покрова в различных геоморфологических условиях
правобережья средней части Дона.
Почвы балочных склонов, днищ балок и овра¬
ги занимают соответственно 6.8; 3.8 и 1.3% от об¬
щей площади исследуемого Семилукско-Нижне-
девицкого почвенно-геоморфологического райо¬
на [17]. В условиях широкой распаханности (82%)
почвы овражно-балочного комплекса являются
важным резервом повышения интенсивности ис¬
пользования почвенных ресурсов области. При
этом эродированные почвы составляют 37.4% от
площади пашни, в том числе сильноэродирован-
ные 11%. В связи с этим особое значение приоб¬
ретают исследования закономерностей формиро¬
вания эрозионно-аккумулятивных процессов и
почв, подверженных их влиянию на основе гене¬
тико-геоморфологического подхода. Почвы ов¬
ражно-балочного комплекса и водосборных пло¬
щадей, генетически связанные общими элемен¬
тарными почвенными процессами, необходимо
исследовать на принципиально новой методоло¬
гической основе, учитывающей всю совокуп¬
ность факторов их формирования. Исследование
почв в пределах балочных водосборов обусловле¬
но существованием реального склонового стока,
а также процессов эрозии и аккумуляции исклю¬
чительно на малых водосборах.
Объекты исследования расположены в севе¬
ро-западной части Воронежской обл. (северный и
западный геоморфологические районы) в зоне
лесостепи [5]. Исследовались два ключевых уча¬
стка, которыми являются балочные водосборные
площади. Первый расположен на правом берегу
р. Ведуги (б. “Лог Репный”), второй — на водораз¬
деле рек Девицы и Ведуги (б. “Гнилой Лог”).
Правобережье Дона в пределах области - юго-
восточная оконечность Среднерусской возвы¬
шенности, характеризующаяся большой глуби¬
ной и густотой расчленения территории (70-95 м
и 0.8 км/км2 - северный геоморфологический рай¬
он и 70-130 м и 0.9 км/км2 - западный). Водораз¬
делы имеют высоту 200-220 м над уровнем моря.
Наибольшая густота оврагов в Семилукском ад¬
министративном районе наблюдается на водо¬
сборной площади р. Ведуги (0.5 км/км2). Местный
базис эрозии здесь составляет 105 м, распахан-
ность - 83%, склоны крутизной более 3° - 29%,
смытые почвы - 19% [2].
Водосборная площадь б. “Лог Репный” -
5.42 км2. Преобладают склоны крутизной до 5°-7°,
берега - 7°-15°, местами до 35°. Глубина расчлене¬
ния - 60 м. Уровень грунтовых вод на водоразделе
15-20 м, на днище балки они выходят на поверх¬
ность, образуя постоянный водоток. Балка имеет
отроги первого и второго порядков, что придает
местности волнисто-увалистый характер. Форма
водоразделов куполо- и четковидная. В присетье-
вой части развиты ложбинные формы рельефа.
Лог Репный - это древняя балка, в которую вре¬
зан современный донный овраг. Глубина донного
размыва у вершины до 8-10 м, вниз по балке она
уменьшается и в устьевой части отсутствует.
На водоразделах второго участка уровень
грунтовых вод варьирует от 3 до 15 м, на днище
балки 1.5-3 м. Глубина расчленения - 65 м. Кру¬
тизна юго-западных склонов увеличивается вниз
по профилю от 1° до 5°; на берегу - до 25°. Про¬
слеживаются две бровки древней гидрографичес¬
кой сети. На северо-восточном выпуклом склоне
бровка не выражена, и он простирается до таль¬
вега с постепенным увеличением крутизны до 7°.
Распахивается до днища. Четко выражена асим¬
метрия склонов и покровных пород.
Почвенный покров (ПП) овражно-балочных
комплексов (преимущественно берега и днища
балок) изучен недостаточно. Эти почвы характери¬
зуются как малоразвитые, смытые, размытые и пе-
реотложенные [9,13]. На почвенных картах земле¬
пользований (масштаб 1:10000) они отражаются
как почвы овражно-балочного комплекса.
671
672
ИВАНОВ, БОЖКО
Таблица 1. Таксономические уровни генетических признаков почв балочного водосбора
Процесс (признак)
Признак почвы
Уровень выделения; индекс
тип
подтип
род
ВИД
Смыв
смытая
-
-
-
1
Намыв
намывная
-
-
-
и
намытая
-
Н1
-
-
погребенная
-
-
Н] + Х
-
Смыв - намыв
смыто-намытая
-
-
-
¿и
Намыв - смыв
намыто-смытая
-
-
-
и>1
Размыв
размытая
-
-
-
с
ф
Делювиальный процесс
делювиальная балочная
д
-
-
-
делювиальная склоновая
-
дел.
-
-
Денудация
эрозионная балочная
эр.
-
-
-
денудационная склоновая
-
ден.
-
-
Делювиально-денудационный
делювиально-денудационная балочная
дд
-
-
-
процесс
делювиально-денудационная склоновая
-
д-д
-
-
Аллювиальный процесс
аллювиальная
А
-
-
- •
Аллювиально-делювиальный процесс
аллювиально-делювиальная
АД
-
-
-
Онтогения различных стадий
первичная (эмбриональная)
Пв
-
-
-
примитивная
Пм
-
-
слабразвития
Ср
-
-
-
недоразвитая
-
нед.
-
-
неполноразвитая
-
-
неп.
-
Оструктуривание
бесструктурная
-
-
б.
-
слабооструктуренная
-
-
сб.
-
хорошо оструктуренная
-
-
X.
-
Зернистость
зернистая
-
-
3.
-
Слоистость
слоистая
-
-
сл.
-
Слоистость, зернистость
зернисто-слоистая
-
-
з.-сл.
-
Зернистость, слоистость
слоисто-зернистая
-
-
сл.-з.
-
Примечание. Прочерк обозначает, что генетический признак на данном таксономическом уровне не выделялся.
По настоящее время не решен вопрос о месте
смытых, намытых и специфических зональных не-
смытых балочных и овражных почв различных ста¬
дий развития в единой классификационной схеме.
Эродированным почвам отводится самая низкая
ступень, выходящая за пределы таксономических
уровней [9, 15]. Существует мнение, что слабо-
смытые почвы могут быть рассмотрены как вари¬
анты полнопрофильных почв, так как изменения в
них незначительны, а средне- и сильносмытые поч¬
вы необходимо выделять на более высоком родо¬
вом и типовом таксономических уровнях [14]. Под
намытыми почвами понимают почву вместе с на¬
носом (маломощным - до 20 см, среднемощным -
20-50 см или мощным - более 50 см) [13]. По дру¬
гим источникам “переотложенные” почвы делятся
на маломощные - с наносом мощностью 30-60 см,
среднемощные - 60-90 см и мощные - более 90 см,
под которыми залегают погребенные почвы [9].
До сих пор не разработана диагностика, номенк¬
латура и соотношение различных почв в структу¬
ре почвенного покрова (СПП) балочных водо¬
сборов.
Детальная характеристика СПП и классифи¬
кация почв балочных водосборов может в даль¬
нейшем совершенствоваться на основе более
полного учета генезиса, стадии эволюции, абсо¬
лютного возраста почв и элементарных почвен¬
ных процессов. Степень смыва, намыва-смыва и
смыва-намыва, диагностируемую по изменению
мощности и характера гумусового горизонта,
следует рассматривать на видовом уровне и выде¬
лять только на пашне (табл. 1). Степень смыва
целесообразно определять по уменьшению сум¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И СВОЙСТВА почв
673
мы мощностей гор. А + АВ + В, так как нижняя
граница гор. В более четкая, чем гор. АВ. Генетиче¬
ские признаки намытых почв определяют подтипо¬
вой уровень, погребенных под ними - родовой. По
мощности намытого слоя и степени погребения их
целесообразно подразделять на слабо- (меньше
30 см), средне- (30-60 см) и сильно (больше 60 см)
намытые и погребенные. Эти почвы встречаются,
как правило, на границе пашня-выгон или в
ложбинах и потяжинах (особенно в их вогнутых
частях).
Намывные почвы характеризуются увеличен¬
ной по сравнению с эталонной мощностью и хо¬
рошей оструктуренностью по всему профилю.
В них трудно отличить намытую часть почвенно¬
го профиля от погребенной. Они образуются при
скорости намыва, близкой к скорости почвообра¬
зования и встречаются преимущественно на паш¬
не. Их аналогом на непахотных участках является
делювиальная почва. Делювиальные и денудаци¬
онные почвы мы предлагаем выделять на типо¬
вом (берега балок) или подтиповом (склоны)
уровне [6]. Денудация и аккумуляция делювиаль¬
ного почвенного материала являются в данном
случае соответственно ведущими или налагаю¬
щимися процессами почвообразования.
На днище балок под действием аллювиально¬
го (постоянный водоток), пролювиального (вре¬
менный русловой) и делювиального (склоновый)
притока материала на фоне зонального почвооб¬
разования формируются разнообразные почвы.
Признаки этих процессов выделяются на типо¬
вом уровне, наряду с зональным типом почвооб¬
разования.
На берегах балок ПП усложняется специфичес¬
кими почвами различных стадий развития. Послед¬
ние диагностируются по степени выраженности зо¬
нальных признаков почвообразования: мощности
гумусового горизонта, содержанию гумуса, степени
дифференциации профиля на горизонты, четкости
границ, оструктуренности, прочности структуры и
др. Первичные почвы имеют только гор. А
мощностью до 3-8 см, граница нечеткая, острук-
туренность слабая, гумуса до 1 %. Примитив¬
ные почвы имеют профиль: гор. А - 8-12 см,
1.5% гумуса, слабооструктуренный; гор. ВС-5-
6 см, 1.5-0.7% гумуса, слабооструктуренный.
Слаборазвитые почвы: гор. Ад - 1-3 см и
больше; гор. А до 15-17 см, содержание гумуса
1.5-3%, но резко уменьшается вниз по профилю,
хорошо оструктурен; гор. В - 3-6 см с четкой, но
не прочной ореховатой структурой; гор. ВС - не¬
однороден по цвету и структуре. Недоразви¬
тые почвы: гор. Ад 3-5 см; гор. А -17 см, гуму¬
са - 3%, переход четкий; гор. АВ - 5-7 см, неодно¬
роден по цвету, комковатая с ореховатосгью
структура; гор. В - 10-15 см, мелкоореховатый, хо¬
рошо оструктуренный; гор. ВС - постепенный пе¬
реход в почвообразующую породу. Неполно¬
развитые почвы: гор. Ад - 3-6 см; гор. А до
20 см, гумуса до 5%; гор. АВ до 10 см; гор. В -17 см;
гор. ВС до 18 см [8,10,12].
Стадии развития выделяются на родовом (чер¬
нозем карбонатный неполноразвитый), подтипо¬
вом (чернозем карбонатный недоразвитый) или,
при отсутствии диагностических признаков типа,
на типовом уровне (первичная степная - по харак¬
теру растительности) [10, 12]. Почвы берегов и
склонов балки имеют зональный характер, за ис¬
ключением размывов и обнажений, на которых
формируются первичные и примитивные почвы,
зависящие не столько от типа почвообразования,
сколько от состава материнских и подстилающих
пород.
Почвенная съемка балочного водосбора лога
Репный выполнена в зависимости от сложности
ПП в масштабах 1:5000 и 1:2000 (рис. 1). На пла¬
то располагаются несмытые среднемощные и
мощные почвы, которые при появлении малей¬
шего уклона на расстоянии 50-400 м от водораз¬
дела сменяются почвами, подверженными смыву
и намыву, денудации и аккумуляции [7]. На севе¬
ро-восточных пахотных склонах преобладают ти¬
пичные делювиально-денудационные смыто-на-
мытые и выщелоченные намыто-смытые и сла-
босмытые черноземы. На юго-западных склонах
распространены черноземы карбонатные делюви¬
ально-денудационные; на юго-восточном пахотном
наиболее крутом участке склона устьевой части
балки - делювиально-денудационные неполнораз¬
витые слабо- и среднесмытые почвы. В прибровоч-
ной части южного и западного склонов находятся
черноземы карбонатные неполноразвитые и не¬
доразвитые. ПП здесь усложняется намытыми и
погребенными почвами, расположенными по
ложбинам и потяжинам. В нижней части юго-за¬
падного склона наблюдается явление, близкое к
анастомозу. Здесь соседние отроги балки соеди¬
няются ложбиной, пересекающей склон поперек
направления стока. На днище ложбины формиру¬
ются намытые и погребенные под ними почвы,
разнообразные по мощности, гумусированности,
оструктуренности, карбонатные и выщелочен¬
ные. Берега балки северной и восточной экспози¬
ций заняты черноземами делювиально-денудаци¬
онными выщелоченными различной мощности и
гумусности. Примитивные и первичные степные
эрозионные почвы встречаются в современных
размывах и на наиболее крутых участках южных
берегов. Последние формируются на коренных
меловых породах при постоянном омолаживании
в результате денудации. В верхней прибровочной
части южного берега на рухляке мела образуются
черноземы делювиально-денудационные неполно¬
развитые и недоразвитые. Наиболее крутые участ¬
ки (20°-25°) юго-западного берега древней балки
покрыты слаборазвитыми черноземовидными поч-
2 ПОЧВОВЕДЩШЕ № 6 2000
674
ИВАНОВ, БОЖКО
Рис. 1. Почвенный покров балочного водосбора (лог Репный, масштаб 1:15000). Обозначения: черноземы: 1 - выще¬
лоченный; 2 - типичный; 3 - делювиально-денудационный выщелоченный (балочный); 4 - делювиально-денудационный
карбонатный; 5 - выщелоченный делювиально-денудационный (склоновый); 6 - карбонатный неполноразвитый намыто-
смытый; 7- типичный делювиально-денудационный смыто-намытый; 8 - выщелоченный намыто-слабосмытый и слабо-
смытый; 9 - делювиально-денудационный карбонатный неполноразвитый слабо- и среднесмытый; 10 - выщелоченный де¬
лювиально-денудационный неполноразвитый; 12 - выщелоченный делювиально-денудационный неполноразвитый не-
смытый и слабосмытый; 13 - карбонатный неполноразвитый; 14 - делювиально-пролювиальный недоразвитый
карбонатный; 15 - черноземно-луговая аллювиально-делювиально-пролювиальная недоразвитая карбонатная гле-
евая почва; 16 - делювиально-денудационный недоразвитый карбонатный чернозем; 17 - слаборазвитая черноземо¬
видная выщелоченная делювиально-денудационная глееватая почва; 18 - то же карбонатная; 19- примитивная и пер¬
вичная степная карбонатная почва; 20 - недоразвитый слабопогребенный карбонатный слабосмытый чернозем под
намытой черноземной карбонатной почвой; 21 - делювиально-денудационный слабо- и среднепогребенный карбонат¬
ный чернозем под намытой черноземной карбонатной почвой; 22 - выщелоченный делювиально-денудационный не¬
доразвитый среднепогребенный чернозем под намытой черноземной карбонатной почвой; 23 - то же полноразвитый.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
почвенный покров и свойства почв
675
в
Рис. 2. Делювиально-денудационная структура почвенного покрова (лог Репный, масштаб 1:6000). Обозначения: 1 - вари¬
ация почв: смыто-намытой и недоразвитой, неполноразвитой слабо- и среднесмытой; 2 - сочетание аллювиально-делюви¬
ально-пролювиальной недоразвитой, аллювиально-делювиальной и делювиально-пролювиальной недоразвитой с
комплексом первичной, примитивной, слаборазвитой и недоразвитой почв; 3 - вариация выщелоченных почв: несмы-
той, слабо смытой, намыто-смытой, делювиально-денудационной смыто-намытой и типичной; 4 - вариация по мощ¬
ности и гумусности делювиально-денудационных почв берега балки; 5 - вариация карбонатных и выщелоченных не¬
полноразвитых почв в комплексе с погребенными; 6 - пятнистость неполноразвитой и неполноразвитой делювиаль¬
но-денудационной средне- и маломощных почв в комплексе с погребенными; 7 - пятнистость погребенных почв:
выщелоченной, карбонатной и делювиально-денудационной карбонатной в комплексе с пятнистостью неполноразви¬
той и делювиально-денудационной неполноразвитой; 8 - вариация делювиально-денудационных неполноразвитых
средне- и тяжелосуглинистых почв; 9 - сочетание слаборазвитой почвы с вариацией неполноразвитой и делювиально¬
денудационной неполноразвитой и с мозаикой слаборазвитой сильноразмытой; 10 - комплекс делювиально-денуна-
ционной, слаборазвитой и погребенной почв с пятнистостью неполноразвитой и недоразвитой; 11 - вариация типич¬
ной и делювиально-денудационной карбонатной почв.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
2*
н
48
36
24
12
О
60
.20
Ь
Н
48
36
24
12
0
60
[20
Ь
ИВАНОВ, БОЖКО
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6
2000
ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И СВОЙСТВА почв
677
вами. На днище балки преобладают недоразвитые
аллювиально-делювиально-пролювиальные и де¬
лювиально-пролювиальные почвы, сформировав¬
шиеся в условиях современного глубинного вреза.
На водосборной площади лога Репный преоб¬
ладающим сельхозугодьем является пашня (67%),
расположенная на плато и склонах. Залежь зани¬
мает значительный участок на юго-западном скло¬
не и распространена узкой лентой вдоль бровки
балки (под лесополосами и прибровочными водоза¬
держивающими и водоотводящими валами) на ос¬
тальной части водосборной площади (13%). Берега
и днище балки занимают 20% водосбора.
На пахотных плато и склонах преобладают не-
смытые (38%) и делювиально-денудационные не-
смытые (26%) почвы. Намыто-смытые и делюви¬
ально-денудационные смыто-намытые, намыто-
смытые почвы составляют 21%, слабосмытые, де¬
лювиально-денудационные неполноразвитые сла¬
бо- и среднесмытые - 15% пашни.
В присетьевой части склонов на залежи преоб¬
ладают делювиально-денудационные неполно¬
развитые (34%) и неполноразвитые (33%) почвы.
Намытые и погребенные под ними почвы зани¬
мают 17%, а делювиально-денудационные недо¬
развитые -16% залежи [7].
На северо-восточных берегах балки преобла¬
дают черноземы делювиально-денудационные ти¬
пичные и выщелоченные различной мощности и
гумусности (48% от площади балки). На юго-запад¬
ных берегах и молодых эрозионных поверхностях
распространены первичные, примитивные (26%> и
слаборазвитые (10%) почвы. Почвы днища балки
представлены черноземами делювиально-пролю¬
виальными, черноземно-луговыми аллювиально-
делювиально-пролювиальными недоразвитыми
и полноразвитыми почвами (16% от общей пло¬
щади балки).
От общей площади водосбора почвы зоны от¬
сутствия эрозии составляют 25%, зоны эрозии,
преобладающей над почвообразованием и аккуму¬
ляцией, - 17%, из них 7% - почвы ранних стадий он¬
тогении (первичные, примитивные и слаборазви¬
тые). Зона транзита материала занимает 52%
площади. Здесь формируются делювиально-де¬
нудационные и смыто-намытые почвы. Зона ак¬
кумуляции (почвы днища балки, намытые, на¬
мывные и погребенные под ними почвы) занима¬
ют 6% площади.
Почвы одного типа и подтипа, различающиеся
по видовому признаку различной степени смыто-
сти и размытости и приуроченные к микро- или
мезорельефу, выделяются как вариации или пят¬
нистости. Исключение составляют мозаики силь¬
норазмытой почвы, встречающиеся, как прави¬
ло, на берегах балок и образующиеся под влияни¬
ем неумеренного выпаса скота (антропогенный
фактор). Например, слаборазвитая черноземо-
Рис. 3. Изменение мощности гумусового горизонта и компоненты почвенного покрова по геоморфологическим профилям.
Масштабы: А - Ь - 1 : 6000; Н - 1 : 600; Ь — 1 : 30; Б — Ь — 1 : 1000; Н -1:600; Ь — 1 : 30. Условные обозначения: А - северо-
восточная и юго-западная экспозиции, лог Репный; Б - юго-западная экспозиции, Гнилой Лог; Ь - длина склона, м; Н - от¬
носительное превышение склона, м; Ь - мощность гумусового гор почвы (А + АВ + В), см; ^ - граница сельскохозяй¬
ственных угодий.
I - литология: 1 - усК^П-Ш средний и тяжелый субаэральный и делювиальный перегляциальный суглинок; 2 - есК^П-Ш
средний и легкий суглинок - отложения покровные и делювиальные; 3 - gQI-dns тяжелый ледниковый суглинок гля-
циальный днепровского возраста; 4 - К21 мел туронского возраста; 5 - песок разнозернистый, прослоями
слюдистый, фосфориты сеноман-альбского возраста; 6 - К^а песок крупнозернистый, аптский ярус; 7 - верхнеде¬
вонская глина с прослоями известняка; 8 - а(ЗП1-1У - балочный аллювий.
II - компоненты ПП: 1 - чернозем выщелоченный; 2 - то же слабосмытый; 3 - лугово-черноземная выщелоченная
глееватая; 4 - чернозем типичный делювиально-денудационный; 5 - чернозем делювиально-денудационный (склоновый)
карбонатный; 6 - лугово-черноземная выщелоченная делювиально-денудационная почва; 7 - чернозем делювиально-де¬
нудационный типичный; 8 - чернозем делювиально-денудационный выщелоченный; 9 - чернозем делювиально-денудаци¬
онный (балочный) карбонатный маломощный среднегумусный среднесуглинистый; 10 - то же среднемощный малогумус-
ный легкосуглинистый; 11 - то же неполноразвитый тяжелосуглинистый; 12 - чернозем карбонатный неполноразвитый;
13 - чернозем выщелоченный делювиально-денудационный неполноразвитый слабонамывной; 14 - чернозем делювиаль¬
но-денудационный выщелоченный неполноразвитый; 15 - чернозем недоразвитый карбонатный; 16- чернозем делюви¬
ально-денудационный выщелоченный недоразвитый; 17- чернозем делювиально-денудационный недоразвитый карбо¬
натный; 18 - лугово-черноземная делювиально-денудационная выщелоченная недоразвитая почва; 19- лугово-черно¬
земная делювиально-денудационная выщелоченная недоразвитая почва; 20 - слаборазвитая черноземовидная
делювиально-денудационная выщелоченная слоистая глееватая почва; 21 - слаборазвитая черноземовидная делюви¬
ально-денудационная карбонатная слоистая почва; 22 - черноземно-луговая аллювиально-делювиально-пролювиаль¬
ная карбонатная недоразвитая глеевая почва; 23 - лугово-черноземная аллювиально-делювиальная выщелоченная
хорошо оструктуренная почва; 24 - лугово-черноземная делювиально-пролювиальная выщелоченная сильнопогре-
бенная почва под мощной делювиально-пролювиальной черноземной карбонатной слоистой бесструктурной почвой;
25 - чернозем делювиально-денудационный среднепогребенный карбонатный под намытой черноземной карбонат¬
ной слабооструктуренной почвой.
Арабскими цифрами на схеме даны номера разрезов, римскими -1 - пашня на склоне, П - залежь на склоне, Ш - лес
на склоне, IV - пастбище на склоне, V - залежь в ложбине, VI - пастбище по берегам и днищу балки, VII - террасиро¬
ванная часть борта балки.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
678
ИВАНОВ, БОЖКО
видная делювиально-денудационная выщелочен¬
ная почва берега составляет мозаику с сильнораз¬
мытой почвой того же типа и подтипа (рис. 2).
В средней части склона в зоне транзита материа¬
ла часто формируются вариации и пятнистости
делювиально-денудационных и смыто-намытых
почв. На берегу балки ниже границы пашня-вы¬
гон встречаются комплексы почв, погребенных
под намывом.
Слаборазвитые, примитивные, первичные и
недоразвитые почвы распространены на наибо¬
лее крутых участках берега, на выходах корен¬
ных пород и выделяются как комплексы и соче¬
тания между собой и с другими почвами берега
балки. Неполноразвитые почвы составляют не¬
контрастные комбинации с полноразвитыми и с
недоразвитыми почвами того же типа и подтипа.
Так, чернозем типичный делювиально-денудаци¬
онный смыто-намытый составляет вариацию с
вариацией черноземов карбонатных делювиаль¬
но-денудационных: неполноразвитого и недораз¬
витого (рис. 2). Почвы основных элементов рель¬
ефа: склонов водосбора, берегов и днища балки
принадлежат к различным типам ландшафта и
составляют между собой контрастные почвен¬
ные комбинации.
В приводораздельной части распространены
неконтрастные среднесложные комбинации зо¬
нальных почв, определяемые контурами по сте¬
пени выщелоченности и эродированности почв.
В прибровочной части склона преобладает влия¬
ние денудационно-аккумулятивных (на залежи) и
эрозионно-аккумулятивных (на пашне) явлений.
Структура почвенного покрова здесь усложняет¬
ся контрастными мезо- и микрокомбинациями
намытых, погребенных под ними почв и почв ран¬
них стадий онтогении. Последние формируются
на наиболее крутых участках на выходах мело¬
вых пород и имеют геоморфологическую и лито¬
генную природу. Берега и днище балки характери¬
зуются наибольшей сложностью и контрастностью
ПП и представляют собой древовидные эрозион¬
ные сочетания-вариации и комплексы-пятнистости
почв - умеренно-сложные и умеренно-контраст¬
ные.
Ряд авторов отмечают широкое преобладание
на склонах сочетаний и вариаций почвенных ком¬
понентов с учетом степени смытости почв. Ком¬
плексы и пятнистости, по их мнению [1, 11, 16],
возникают реже. Детальная почвенная съемка
показала, что на балочных водосборах комплек¬
сы и пятнистости занимают значительную часть в
СПП.
Метод почвенно-геоморфологических профи¬
лей в сочетании с детальной почвенной съемкой
позволили отобразить форму склона, особеннос¬
ти микрорельефа в малейших его проявлениях и
их взаимосвязь с мощностью гумусового горизон¬
та почв, выделить зоны эрозии и аккумуляции.
Сопряженный учет длины, крутизны, превыше¬
ния, формы, экспозиции склона и его литологии,
расположения по элементам рельефа балочной
водосборной площади и сельскохозяйственным
угодьям позволяет точнее определить стадии раз¬
вития и генетические классификационные при¬
знаки почв.
На северо-восточном приводораздельном па¬
хотном склоне лога Репный, по мере увеличения
крутизны, чернозем выщелоченный среднемощ¬
ный малогумусный несмытый сменяется слабо-
смытой почвой (рис. 3). При этом мощность гуму¬
сового гор. (А + АВ + В) уменьшается на 24 см.
Под лесополосой и пастбищем выше бровки бал¬
ки в зоне транзита материала располагается чер¬
нозем типичный делювиально-денудационный, ха¬
рактеризующийся слабой оструктуренностью и
непрочностью структуры верхней части профиля.
На берегу балки залегают черноземы делювиаль¬
но-денудационные типичные и выщелоченные на
мощных проблематичных отложениях перигляци-
ального периода. Эти почвы в зоне транзита мате¬
риала характеризуются слабой оструктуренно¬
стью и непрочностью структуры по всему про¬
филю. В прибровочной части мощность почвы
минимальная, вниз по берегу она закономерно уве¬
личивается, достигая максимума на вогнутых уча¬
стках. В нижней части берега располагаются недо¬
развитые бесструктурные слабогумусированные
почвы современного размыва. На днище находятся
аллювиально-делювиально-пролювиальные вы¬
щелоченные недоразвитые почвы на древних ал¬
лювиальных песчаных отложениях, подстилаемых
известняками и глинами. Последние являются во-
доупором и определяют близкое залегание грун¬
товых вод - 176 см (разр. 47).
Юго-западный пахотный склон покрыт черно¬
земом делювиально-денудационным карбонат¬
ным среднемощным среднегумусным, сформиро¬
вавшимся на среднесуглинистой карбонатной по¬
роде (рис. 3). Ниже по склону под многолетней
залежью располагаются неполноразвитые и не¬
доразвитые почвы на плотных меловых породах.
На днище лощины, пересекающей склон в месте
сближения соседних ответвлений балки, находится
намытая среднемощная и погребенная под ней де¬
лювиально-денудационная почва на среднесуглини-
сгой карбонатной породе. Происхождение ложби¬
ны ледниковое, возраст плейстоценовый, так как ее
берега и днище покрыты древними делювиальны¬
ми и покровными отложениями. Ниже по склону
представлены черноземы делювиально-денуда¬
ционные карбонатные неполноразвитые средне¬
мощные малогумусные. Причем на вогнутом уча¬
стке мощность почвы больше, чем на прямых и
выпуклых, так как интенсивность ускоренной и
естественной эрозии здесь значительно больше
[18, 19]. Выявлены количественная зависимость
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И СВОЙСТВА почв
Таблица 2. Некоторые свойства почв различных элементов рельефа балочных водосборов
679
№ разреза,
индекс почвы
Горизонт,
глубина
образца, см
Гумус
Азот
общий
Подвижный
фосфор
Обменный
калий
рн
Г идролитическая
кислотность
Сумма поглощен¬
ных оснований
Содержание
фракций, %;
размер час¬
тиц, мм
%
мг/кг почвы
соле¬
вой
вод¬
ный
мг-экв/100 г
почвы
<0.001
<0.01
Приводораздельный склон СВ экспозиции; зона отсутствия эрозии и аккумуляции
25, ЧДД^'с
Апах
0-22
5.62
0.34
138.2
115.6
5.43
6.27
2.77
29.99
24.4
55.2
А
23-33
4.66
0.25
94.2
79.3
6.01
6.65
1.27
31.18
28.7
51.1
АВ
42-52
3.54
0.17
87.5
77.2
5.72
6.75
1.83
29.40
28.8
54.6
В
62-72
1.98
0.13
82.5
68.7
6.67
7.11
0.44
29.11
27.9
53.7
ВС
74-84
0.52
0.03
12.0
7.8
7.76
7.98
Не опр.
28.4
56.0
С
105-115
0.00
0.00
5.8
6.0
7.92
8.18
»
29.5
56.5
Берег балки СВ
экспозиции; зона транзита материала
А
8-18
3.48
0.18
44.0
102.8
5.95
7.15
0.82
31.8
29.9
49.4
АВ
29-39
2.15
0.11
19.6
70.3
Неопр.
7.41
Не <
эпр.
27.4
48.9
В
55-65
1.90
0.08
16.2
60.0
»
7.88
»
25.7
47.2
ВС
76-86
0.85
0.06
12.1
30.4
»
7.82
»
26.3
47.8
С
150-160
0.17
0.03
9.1
5.8
»
7.78
»
26.9
48.1
Днище ложбины в месте перехвата стока на склоне ЮЗ экспозиции; зона транзита материала
169, чДзе + Н^с
Берег балки ЮЗ экспозиции; зона преимущественной денудации
41, СрЧДД“б.2с
Днище балки, подверженное глубинному врезу; зона преимущественной аккумуляции
Анам
11-21
6.14
0.39
10.2
102.1
Неопр.
8.39
Не опр.
15.8
Апог
38-48
4.52
0.28
10.0
90.8
»
8.17
»
19.5
АВ
55-65
2.46
0.13
6.5
81.5
»
8.19
»
21.0
В
71-81
1.20
0.09
9.5
79.8
»
8.24
»
20.8
ВС
90-100
0.70
0.06
7.2
60.0
»
8.24
»
20.8
С
100-110
0.00
0.03
7.1
60.2
»
8.25
»
20.1
А
4-14
2.95
0.14
124.6
92.4
6.08
6.62
1.29
12.47
27.6
В
15-25
1.68
0.09
146.7
98.1
5.41
6.06
1.09
10.74
24.2
ВС
35-45
0.52
0.05
180.2
101.8
5.45
6.10
1.02
5.24
20.8
С
100-110
0.00
0.00
202.4
104.9
5.47
6.10
1.05
6.16
15.2
32.1
38.7
37.9
38.5
40.2
38.3
16.1
13.7
10.0
7.8
47, ЧЛАДП"*з'к|111 л
А
13-23
4.01
0.22
68.7
101.0
Не опр.
8.09
Не опр.
14.4
24.5
АВ
55-65
2.49
0.20
30.3
71.0
»
8.14
»
11.8
19.5
82-92
2.12
0.13
18.5
73.8
»
8.27
»
18.6
37.9
В
132-142
1.25
0.09
16.2
50.7
»
8.30
»
16.2
29.4
ВС
166-176
0.28
0.05
9.2
8.3
»
8.34
»
14.4
25.7
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
680
ИВАНОВ, БОЖКО
между степенью выпуклости или вогнутости скло¬
на и интенсивностью эрозии и аккумуляции [4]. Ни¬
же границы залежь-целина мощность гумусового
горизонта возрастает на 20 см в результате аккуму¬
ляции в прошлом смываемого с пашни материала.
Здесь формируются неполноразвитые делювиаль¬
но-денудационные бесструктурные почвы прибро-
вочных частей склона и берега на песчаных поро¬
дах. Ниже на берегу крутизной до 25° преоблада¬
ют слаборазвитые почвы на песчаных породах.
В нижней части берега на эрозионной террасе со¬
хранились древние (голоценовые) аллювиально¬
делювиальные сверхмощные среднегумусные
почвы (разр. 45).
Выровненные целинные (лесной фонд) участки
юго-западного склона водосбора балки Гнилой Лог
с уклоном до 30° заняты черноземом выщелочен¬
ным среднемощным среднегумусным тяжелосугли¬
нистым. С увеличением уклона мощность гумус-
ного горизонта уменьшается до 60 см. Здесь на
среднем и тяжелом перигляциальном суглинке,
подстилаемом на глубине более 1 м тяжелым гля-
циальным суглинком, формируется лугово-чер¬
ноземная глееватая среднемощная почва с укоро¬
ченным гумусовым горизонтом (рис. ЗБ). В прибро-
вочной части склона и берега формируются лугово¬
черноземные делювиально-денудационные почвы
зоны транзита. Ниже бровки балки на вогнутом
террасированном участке мощность почвы увели¬
чивается, и формируются неполноразвитые средне¬
мощные зональные балочные почвы. Ниже второ¬
го перегиба на наиболее крутом выпуклом участке
формируются зональные балочные недоразвитые
и слаборазвитые почвы на меловых отложениях.
В средней части склона происходит смена плот¬
ных почвообразующих пород на рыхлые. Здесь
формируются среднемощные средне- и малогу-
мусные почвы средне- и легкосуглинистые. При
переходе к днищу мощность почвы резко возрас¬
тает до двух и более метров (разр. 55). На днище под
мощными делювиально-пролювиальными карбо¬
натными слоистыми бесструктурными слабогуму¬
сированными среднесуглинистыми почвами залега¬
ют выщелоченные мощные малогумусные хорошо
оструктуренные легкосуглинистые почвы.
Северо-восточный склон водосбора и берег
Гнилого Лога заняты черноземами типичными и
выщелоченными делювиально-денудационными
смыто-намытыми на мощных делювиальных и
покровных суглинках. ПП здесь более однообра¬
зен и характеризуется нарастанием денудации и
смыва в средней части склона и преобладанием
делювиального переотложения и намыва в ни¬
жней части.
По гранулометрическому составу почвы севе¬
ро-восточных склонов и берегов относятся к тяже¬
лосуглинистым, юго-западных склонов - к средне¬
суглинистым, юго-западных берегов и днища
балки - к легкосуглинистым. На приводораздель¬
ной части северо-восточного склона лога Репный в
зоне отсутствия эрозии и аккумуляции формируют¬
ся черноземы выщелоченные среднемощные мало¬
гумусные тяжелосуглинистые (табл. 2, разр. 1).
Почвы прибровочной части берега, принадлежа¬
щие к зоне эрозии, компенсируемой скоростью
почвообразования [3], содержат 3.5% гумуса
(разр. 25). Они содержат в 2 раза меньше валово¬
го азота и в 3 раза меньше подвижного фосфора,
чем несмытые почвы прилегающего склона. На
днище ложбины, пересекающей юго-западный
склон, формируются маломощные малогумус¬
ные почвы под маломощным намывом среднегу-
мусной среднесуглинистой почвы (разр. 169). Они
содержат приблизительно такое же количество
гумуса и валового азота, как и почвы водоразде¬
лов. Слаборазвитые почвы юго-западного берега
отличаются низким содержанием гумуса и азота,
но хорошей обеспеченностью фосфором и калием,
что объясняется повышенным содержанием этих
элементов в почвообразующей породе (разр. 41).
На днище балки в результате современного глу¬
бинного вреза формируются недоразвитые мало¬
гумусные почвы, среднеобеспеченные фосфором
и низкообеспеченные калием (разр. 47).
ВЫВОДЫ
1. В условиях расчлененного рельефа местно¬
сти структура почвенного покрова и свойства почв
определяются не только зональными факторами
почвообразования, но также интенсивностью и ха¬
рактером процессов эрозии и аккумуляции в преде¬
лах водосборных площадей реки, балки, лощины,
ложбины, оврага по их элементарным составляю¬
щим: водораздел (плато), склон, берег, пойма
(днище).
2. Установлено, что в условиях правобережья
среднего Дона на плато и приводораздельных
склонах располагаются черноземы типичные и
выщелоченные, а по берегам балок северных
экспозиций - черноземы делювиально-денудаци¬
онные выщелоченные; на склонах южных экспози¬
ций преобладают карбонатные делювиально-дену¬
дационные почвы, в прибровочной части склона и
на берегу - почвы различных стадий онтогении,
карбонатные на меловых и выщелоченные на пе¬
счаных отложениях.
3. Выявлено, что на склонах балочных водо¬
сборов распространены неконтрастные средне¬
сложные комбинации зональных почв, определяе¬
мые контурами по степени выщелоченности и эро¬
дированное™ почв. В прибровочной часта склона
структура почвенного покрова усложняется средне¬
контрастными мезо- и микрокомбинациями намы¬
тых, погребенных под ними почв и почв ранних
стадий онтогении. Берега и днище балки характе¬
ризуются наибольшей сложностью и контрастно¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И СВОЙСТВА почв
681
стью почвенного покрова и представляют собой
древовидные эрозионные сочетания-вариации и
комплексы-пятнистости почв, умеренно-сложные
и умеренно-контрастные.
4. Основными процессами на склонах являют¬
ся зональное почвообразование, а также эрозия и
аккумуляция, и большинство почв образуются при
одновременном их влиянии. На выпуклых участках
доминирует эрозия, на вогнутых - аккумуляция,
при этом интенсивность определяется степенью
выпуклости или вогнутости, превышением, длиной
и крутизной склона. При слабом проявлении эрози¬
онно-аккумулятивных процессов образуются зо¬
нальные полноразвитые почвы; активизация этих
процессов приводит к формированию смытых, на¬
мытых, смыто-намытых, размытых, погребен¬
ных и намывных почв.
5. От общей площади водосбора балки “Лог
Репный” зона отсутствия эрозии (плато и приво¬
дораздельная часть склонов) составляет 25%, зо¬
ны эрозии (выпуклые части склонов и берега кру¬
тизной более 25°) -17%. Зона транзита материала с
одновременным проявлением эрозии и аккумуля¬
ции (прямые и вогнутые части склонов и берега
балки) занимают 52% площади. Зона преобладаю¬
щей аккумуляции днища балки составляет 3% и ак¬
кумуляции по другим элементам водосбора - 3%.
6. Применительно к объектам исследования по¬
казана целесообразность выделения степени смы¬
ва, размыва, смыва-намыва и намытости почв на
видовом классификационном уровне; степени на¬
мыва - на подтиповом, степени погребения - на
родовом уровне. Признаки делювиального и дену¬
дационного процессов целесообразно выделять на
подтиповом уровне для склонов и на типовом уров¬
не для берегов балки. Почвы ранних стадий онтоге¬
нии (первичные, примитивные и слаборазвитые)
следует выделять на типовом уровне, недоразви¬
тые почвы - на подтиповом и неполноразвитые
почвы - на родовом таксономическом уровне.
7. Выполненные исследования позволяют пол¬
нее раскрыть закономерности формирования почв
овражно-балочного комплекса, определить струк¬
туру почвенного покрова, конкретизировать основ¬
ные диагностические классификационные призна¬
ки почв, использовать изложенные методические
подходы при картографировнии и агропроизвод-
ственной группировке почв.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ахтырцев Б.П. Структура почвенного покрова
черноземных областей центральной России // Поч¬
венный покров ЦЧО и его рациональное исполь¬
зование. Сб. науч. тр. Воронеж: Изд-во Воронеж,
ун-та, 1982. С. 5-16.
2. Долгополов А.Я., Смольянинов В.М., Овчиннико¬
ва Т.В. Комплексная оценка состояния загрязне¬
ния земель в районах с интенсивным антропоген¬
ным воздействием на природную среду. Воронеж:
Изд-во Воронеж, агроун-та, 1997. 126 с.
3. Иванов В.Д. Обоснование границы динамического
равновесия между эрозией и скоростью почвооб¬
разования // Почвоведение. 1984. № 1. С. 85-92.
4. Иванов ВД. Элементарные формы продольных
профилей склонов и относительная интенсивность
поверхностного смыва // География и природные
ресурсы. 1984. № 2. С. 141-147.
5. Иванов ВД. Эрозия и степень нуждаемости почв в
противоэрозионной мелиорации // Геоморфоло¬
гия. 1983. № 2. С. 35-38.
6. Иванов В.Д., Божко С.Н. Генезис, структура поч¬
венного покрова и свойства почв балочных водо¬
сборов правобережья Дона Воронежской облас¬
ти// Научные основы и пути рационального ис¬
пользования химических средств в современном
земледелии: Сб. науч. тр. Воронеж: Изд-во Воро¬
неж. агроун-та, 1998. С. 154-160.
7. Иванов ВД., Божко С.Н. Характеристика почв ос¬
новных элементов рельефа балочных водосбо¬
ров// Вестник ВГАУ. Воронеж, 1998. № 1. С. 40-
49.
8. Ивонин В.М., Ревяко И.В., Чырыев Н.С. Измене¬
ние эрозии почвогрунтов овражных склонов в свя¬
зи с их зарастанием // Почвоведение. 1995. № 8.
С.1003-1010.
9. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Ко¬
лос, 1977. 224 с.
10. Косов Б.Ф., Зорина Е.Ф., Любимов Б.П. и др. Ов¬
ражная эрозия. М.: Изд-во МГУ, 1989. 168 с.
И. Лидов В.П., Орлова В.К., Углова Л.В. Значение
струйчатых размывов в формировании почвенно¬
го покрова // Эрозия почв и русловые процессы:
Сб. науч. тр. М.: Изд-во Моек, ун-та, 1973. Вып. 3.
С. 35-63.
12. Морякова Л.А., Позднякова Т.И. Возраст почв ов¬
ражных склонов как показатель происхождения
оврагов // Закономерности проявления эрозион¬
ных и русловых процессов в различных природных
условиях. Сб. науч. тр. Изд-во Моек, ун-та, 1981.
С.173-174.
13. Общесоюзная инструкция по полевым обследова¬
ниям и составлению крупномасштабных почвен¬
ных карт землепользования. М.: Колос, 1973.93 с.
14. Орлов АД., Танасиенко А.А. О месте эродирован¬
ных черноземов в единой классификационной схе¬
ме почв // Эродированные почвы и повышение их
плодородия. Сб. науч. тр. Новосибирск: Наука,
1985. С. 19-26.
15. Розов Н.Н., Иванова Е.Н. Классификация почв
СССР // Почвоведение. 1967. № 3. С. 12-22.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
682
ИВАНОВ, БОЖКО
16. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова.
М.: Мысль, 1972. 423 с.
17. Цыганов М.С., Шепелева В.Г. Особенности струк¬
туры почвенного покрова правобережья Дона в
пределах Воронежской области и пути его рацио¬
нального использования // Охрана природы Цент¬
рально-Черноземной полосы. Сб. науч. тр. Воро¬
неж, 1980. Вып. 10. С. 26-31.
18. Mutchler Calvin K., Young Robert A. Soil movement on
irregular slopes // Water Resour. Res. 1969. V. 5.
P. 1084-1089.
19. Rodenburg H., Sabelberg U., Wagner H. Sind honhave
und honvexe Hange prozess - spezifische Formen?
Ergebnisse von Hangentwichlungssimulationnen mitte¬
les EDV // Catena. 1976. V. 3. № 1. P. 113-136.
The Soil Cover and Soil Properties of Gully Catchments
in the Central Chernozemic Region
V. D. Ivanov and S. N. Bozhko
Soil diagnostic features and peculiarities of the soil cover patterns in catchment areas of balkas (flat-bottom
gullies) in the central chernozemic zone are characterized. The differentiation of elementary soil-forming and
erosion—accumulation processes by the elements of meso- and microtopography is shown. The regularities of
changes in soil properties and the soil cover patterns in different geomorphic conditions on the right bank of
the Don River in the middle reaches are revealed.
№ 6
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, М 6, с. 683-691
У%К 631.48
ПАЛЕОПОЧВОВЕДЕНИЕ
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОЧВ И ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ
СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ПРИАЗОВЬЯ
В СРЕДНЕСАРМАТСКОЕ ВРЕМЯ*
© 2000 г. Л. С. Песочина1, А. А. Гольева2, С. В. Зайцев3
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино
2Институт географии РАН, Москва
3Московский физико-технический институт, Долгопрудный
Поступила в редакцию 16.02.99 г.
Проведено палеопочвенное изучение курганного могильника среднесарматского времени (I в. н. э.)
на территории северо-восточного Приазовья. Выявлены закономерности динамики солевого, гип¬
сового, карбонатного, гумусового профилей, состава ППК и фитолитов. По палеопочвенным при¬
знакам реконструировано состояние природных условий среднесарматского времени. Показано,
что в этот период наблюдалась заметная динамика климатических условий. В природном отноше¬
нии среднесарматское время явилось переходным от аридных условий почвообразования в IV—Ы вв.
до н. э. к более гумидным в позднесарматское время (П-1У вв. н. э.).
ВВЕДЕНИЕ
Палеопочвенные исследования становятся не¬
отъемлемой частью комплексного изучения архео¬
логических памятников. Сравнительный анализ
свойств современных и погребенных почв дает цен¬
ный материал не только для восстановления исто¬
рии развития почв, но и позволяет охарактеризо¬
вать палеогеографическую обстановку прошлых
эпох.
К настоящему времени накоплен большой
фактический материал по изучению палеопочв
под археологическими памятниками в различных
регионах нашей страны, особенно в степной и ле¬
состепной зонах (многочисленные публикации
И.В. Иванова, В.А. Демкина, А.Л. Александров¬
ского, Б.П. Ахтырцева, А.Н. Геннадиева и др.). Вы¬
явлены основные закономерности пространствен¬
но-временной изменчивости почвенного покрова,
оценены направленность и скорость изменения ря¬
да почвообразовательных процессов, установлены
факты смещения почвенно-географических гра¬
ниц, предложены схемы динамики климата. Нали¬
чие некоторых разногласий в трактовке изменчи¬
вости природных событий в отдельные периоды
голоцена, с одной стороны, свидетельствует о
сложности проблемы и необходимости дальнейших
исследований, с другой - о необходимости тщатель¬
ного анализа и отбора объектов для реконсгрукци-
онных задач. В частности, высока вероятность
искажения реальных закономерностей динамики
природных условий, обусловленная сравнением па¬
леопочв, сформированных в различных литолого¬
геоморфологических условиях, а также при ис¬
* Работа выполнена при поддержке Российского фонда фун¬
даментальных исследований.
пользовании объектов с разной степенью клима-
сенсорности. Крайне важным является длитель¬
ность временных интервалов между рассматривае¬
мыми хроносрезами, уменьшение ее до 100-200 лет
позволяет фиксировать разнопериодные циклич¬
ные изменения природных условий. Следует от¬
метить неравномерность накопления палеопоч-
венного материала по отдельным археологичес¬
ким культурам голоцена. На наш взгляд,
достаточно детально представлена эпоха бронзы
(Ш-П тыс. до н. э.). Меньше материала по ранне¬
железному веку (I тыс. до н. э. - IV в. н. э.), осо¬
бенно для среднесарматской культуры (I в. до н. э. -
I в. н. э.). Недостаток фактического материала
для этого хроносреза не позволил почвоведам до
настоящего времени зафиксировать время и ха¬
рактер (скорость, масштабы) преобразований
природных условий при смене раннесарматского
(1У-П вв. до н. э.) аридного климата более влаж¬
ным, выявленным в позднесарматское время
(Н-1У вв. н. э.). Поэтому рассмотрение в данной
работе природной изменчивости в течение имен¬
но этого хроноинтервала, на наш взгляд, является
крайне актуальным.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проведены на территории При¬
азовской равнины. Климат района засушливый, ги¬
дротермический коэффициент составляет 0.7-0.8.
Сумма осадков за год составляет 450-480 мм.
Средняя температура июля 22-23°С, продолжи¬
тельность безморозного периода 180-190 дней.
Зима умеренно мягкая, средняя температура ян¬
варя -5.5°С.
683
684
ПЕСОЧИНА и др.
Изученный курганный могильник “Шаумян-96”
расположен на юго-восточной окраине села Чал-
тырь, на землях бывшего колхоза имени Шаумяна
Мясниковского р-на Ростовской обл. Археологиче¬
ские раскопки проводились под руководством Е.И.
Беспалого. В геоморфологическом отношении уча¬
сток находится на южной оконечности водораздела
между реками Тузлов и Дон, имеющего небольшой
уклон на юг и расчлененного двумя балками: на за¬
паде - балкой Сафьянова, на востоке - Мокрым
Чалтырем. Абсолютные высоты территории
74—75 м. Курганы расположены очень компактно
на небольшой площади. Почвенно-грунтовая тол¬
ща имеет тяжелосуглинистый гранулометрический
состав. Почвообразующей породой является лёссо¬
видные суглинки, плащеобразно перекрывающие
аллювиальные отложения. Изучено 4 кургана
раннежелезного века. По данным археологов кур¬
ганы сооружены носителями среднесарматской
культуры в I веке н. э. с максимальным временным
интервалом в 100 лет. Высота насыпей составляла
от 50 до 135 см. Один курган (№ 5) был расположен
на пашне, остальные (№№ 1, 3,4) - на трехлетней
залежи, заросшей сорной растительностью.
Проведен анализ морфолого-химических
свойств погребенных и современных фоновых
почв. Определены содержание и состав гумуса, во¬
дорастворимых солей, обменных катионов, карбо¬
натов, гипса, гранулометрический состав. Выпол¬
нен биоморфный анализ почв, представляющий
собой последовательное изучение компонентов
биогенной фракции образца: пыльцы, спор, древес¬
ного и растительного детрита, остатков корней, ми¬
кроскопических углистых частиц, грибных гифов,
копролитов и биогенного кремнезема, то есть фи¬
толитов, диатомовых водорослей, спикул губок.
Комплексный многокомпонентный подход позво¬
ляет получать информацию об условиях формиро¬
вания и эволюции окружающего ландшафта в
пространстве и во времени [2]. При решении кон¬
кретных исследовательских задач наибольшее
значение приобретают те или иные отдельные
компоненты фракции или их сочетания. В данной
работе наиболее информативным оказался фито-
литный анализ почвенных образцов. Исследова¬
ния проведены в верхней 20(30)-сантиметровой
толще с дифференциацией, в основном, на 2 слоя:
0-10 и 10-20(30) см.
Одним из важных генетических показателей яв¬
ляется величина магнитной восприимчивости почв.
Измерение ее проводилось каппаметром КТ-5 (Че¬
хия) по генетическим горизонтам.
Для выявления количественных изменений
различных почвенных параметров в определен¬
ные хроноинтервалы был использован коэффи¬
циент временной изменчивости [3] и предложен
новый коэффициент, характеризующий степень
изменения почвенных параметров (СИП), опре¬
деляемый по формуле: СИП = (Пт1 - Пт2)/Пгр,
где Пт1 и Пт2 - значения почвенных параметров
в начале и в конце хроноинтервала, Пгр - значе¬
ние почвенной градации данного параметра, ис¬
пользуемой в классификационных целях. Пред¬
ложена шкала степени изменения индикационных
параметров: 1) изменения, не превышающие 1 гра¬
дацию, - слабые; 2) от 1 до 2 - средние; 3) от 2
до 3 - сильные; 4) свыше 3 градаций - очень
сильные. В качестве градационных единиц были
приняты следующие: для легкорастворимых со¬
лей - содержание плотного остатка - 0.2%; для
обменного Na в составе почвенного поглощаю¬
щего комплекса (ППК) - 5%.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Наиболее древний курган, датируемый нача¬
лом I века нашей эры (около 2 тыс. лет назад) в
настоящее время имеет высоту насыпи около 50 см.
Погребенная почва была перекрыта выкидом из
могильной ямы, представляющим собой желтый
карбонатный материал из нижних горизонтов, и
четко отделялась от насыпи. Отсутствие вскипа¬
ния от НС1 в верхнем горизонте погребенной поч¬
вы свидетельствует об отсутствии вноса веществ
из насыпи и хорошей ее сохранности. Верхняя
часть насыпи была сооружена из материала гуму¬
совых горизонтов. Погребенная почва имела сле¬
дующее строение:
гор. А 0-25 см, темно-серый тяжелый сугли¬
нок, структура комковато-мелкоореховатая, при
подсыхании в верхних 10 см отмечается неболь¬
шая сголбчатость, переход в нижележащий го¬
ризонт постепенный, заметен по окраске;
гор. АВ 25-44 см, буровато-серый тяжелый
суглинок комковато-мелкоореховатой струк¬
туры, переход заметен по окраске и структуре;
гор. В1 44-67 см, серовато-бурый тяжелый
суглинок с призмовидно-ореховатой структу¬
рой, по граням структурных отдельностей сла-
бовыраженный псевдомицелий, переход заме¬
тен по окраске и появлению карбонатных но¬
вообразований в форме белоглазки;
гор ВК[ 67-97 см, тяжелый суглинок палевого
цвета с ярко-белыми пятнами карбонатов разме¬
ром 3-4 мм, комковато-ореховатой структуры;
гор. Вк2 97-131 см, тяжелый суглинок пале¬
вого цвета с редкой, но более крупной (5-6 мм)
белоглазкой;
гор. ВС 131-173 см, тяжелый суглинок, на
палевом фоне темные вертикальные затеки по
ходам корней, кротовины, заполненные гуму¬
совым материалом, переход заметен по появле¬
нию гипсовых аккумуляций;
гор. С 173-220 см, желто-палевый тяжелый
суглинок с темно-серыми затеками по ходам
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОЧВ И ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ
685
корней и гипсовыми аккумуляциями в форме
кристаллических друз и ярко-белых пятен.
С гор. Вк2 и вниз по профилю на вертикаль¬
ных стенках структурных отдельностей бурова¬
тые (с глубиной более темной окраски) пленки
кутан с черными Fe-Mn пунктуациями. Морфоло¬
гические признаки солонцового процесса отмече¬
ны в гор. В1.
Весь почвенный профиль тяжелосуглинис¬
тый. Содержание физической глины колеблется
в пределах 52-57%. Преобладающей фракцией
являются частицы размером 0.05-0.01 мм (круп¬
ная пыль). Элювиально-иллювиальная диффе¬
ренциация профиля практически отсутствует.
Отношение содержания глины в гор. В к гор. А со¬
ставляет 1.05. По данным анализа водных вытяжек
насыпь и гумусовые гор. А и АВ не засолены
(рисунок, табл. 1). Во втором же полуметре поч¬
венной толщи (гор. В1 и Вк,) отмечено слабое гид-
рокарбонатно-сульфатное кальций-натриевое за¬
соление. Величина плотного остатка здесь превы¬
шает 0.3%. С глубины 173 см фиксируется сильное
сульфатно-кальциевое засоление. Величина ем¬
кости поглощения 28-33 мг-экв, с максимумом в
гор. А и АВ (рисунок). В составе ППК преобладает
Са, с глубиной его содержание несколько умень¬
шается. Магния в 2-4 раза меньше, и, наоборот, с
глубиной количество его увеличивается. Значи¬
тельно содержание поглощенного натрия, мак¬
симум его зафиксирован в гор. В1 и Вк, - около
10—12% от суммы поглощенных оснований. Вели¬
чина pH изменяется в пределах 7.6-8.2. Карбонат¬
ный профиль имеет следующие характеристики:
вскипание от НС1 с 25 см, верхняя граница акку¬
муляционных выделений фиксируется на глубине
67 см, мощность карбонатного горизонта - 64 см.
В распределении карбонатов по профилю отме¬
чено два максимума (рисунок). Один расположен
во втором полуметре от поверхности, другой - на
глубине 200-250 см. Средневзвешенное содержа¬
ние карбонатов в этих слоях - около 11-12%. С
глубины 173 см появляется гипс в форме ярко-бе¬
лых пятен и кристаллических друз. Средневзвешен¬
ное его содержание в 2-метровой толще составляет
1.89%. Гумусовый профиль характеризуется сред¬
ней мощностью и слабой гумусированностью (фик¬
сированное содержание гумуса 1.84-1.57% в гор. А
и гор. АВ, соответственно, рисунок, табл. 1).
Рассмотренные морфологические и химичес¬
кие свойства палеопочв дают основание считать,
что на изучаемой территории в начале I века на¬
шей эры были развиты черноземы южные сред¬
немощные слабогумусированные солонцеватые
глубокосолончаковатые.
Наиболее поздние погребения на территории
данного могильника были вскрыты под двумя
курганами (№ 4 и № 5) и датированы археологами
концом I века нашей эры (около 1900 лет назад).
Насыпи курганов были сооружены из гумусовых
горизонтов и имели высоту от 55 см (курган № 4)
до 135 см (курган № 5). Граница между погребен¬
ной почвой и насыпью хорошо выделялась. Поч¬
ва имела следующее строение:
гор. Ао 0-2 см, минерализованный бывший
дерновый горизонт, белесый тяжелый сугли¬
нок, пылеватый с большим количеством чер¬
ных Ре-Мп пунктуаций и углистых частиц;
гор. А 2-17 см, серый тяжелый суглинок
комковато-порошистой структуры, переход
заметен по структуре и сложению;
гор. АВ 17-45 см, буровато-темно-серый тя¬
желый суглинок с хорошей мелкокомковатой
структурой, переход заметен по окраске;
гор. В1 45-70 см, серовато-бурый тяжелый
суглинок с комковато-мелкоореховатой струк¬
турой, переход заметен по окраске, структуре,
появлению карбонатных новообразований в
нижележащем горизонте;
гор. Вк, 70-107 см, белесовато-палевый тя¬
желый суглинок, комковато-ореховато-поро-
шистой структуры, с большим количеством кар¬
бонатов как в форме белоглазки, так и пропитки
и вертикальных трубочек, кротовины, темные
вертикальные затеки по ходам корней;
гор. Вк2 107-152 см, желтовато-палевый тя¬
желый суглинок, с глыбисто-комковатой пло¬
хо выраженной структурой, белоглазка;
гор. Вк3 152-189 см, желтовато-палевый тя¬
желый суглинок с редкой желтоватой выделя¬
ющейся при подсыхании белоглазкой;
гор. ВС 189-224 см, желтовато-палевый тя¬
желый суглинок, с плохо выраженной глыбис-
то-порошистой структурой;
гор. С гипс 224—270 см, желтовато-палевый
тяжелый суглинок с аккумуляцией, в основном,
мелкокристаллического гипса в форме рыхлых
пятен диаметром 2-4 см, изредка встречается
крупнокристаллический, расположенный по
сферической поверхности.
С гор. Вк, появляются слабо выраженные бу¬
рые кутаны по граням структурных отдельнос¬
тей, вниз по профилю степень развития этого
признака усиливается, появляются Ре-Мп черные
пунктуации.
Гранулометрический состав почвы тяжелосуг¬
линистый, преобладающими фракциями являют¬
ся крупнопылеватая и илистая. Разница в содер¬
жании глины в гор. В и А невелика, соотношение
их составляет 1.04-1.07. Верхняя двухметровая
толща выщелочена от легкорастворимых солей
(рисунок, табл. 1). Средневзвешенное количество
солей в слое 0-2 м составляет 0.08%. С глубины
240-250 см фиксируется сильное сульфатно¬
кальциевое засоление. Величина емкости погло¬
щения варьирует от 26 до 34 мг-экв/100 г с макси-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
Погребенная почва Насыпь Погребенная почва Насыпь
686
ПЕСОЧИНА и др.
15 10
I
А Б
5 0 5 10 15 15 10 5 0
НСО;
10 15
БО!'
В
к+
II
Б
В
К
III
Гумус, %
№, % от суммы
поглощенных оснований
0 5 10 15
Химические свойства разновозрастных почвенных профилей: I - данные водной вытяжки (мг-экв/100 г); II - состав
поглощенных оснований (мг-экв/100 г); III - гумус, СаС03, N3. Обозначения: А - разрез 961, начало I в. н. э.; Б - раз¬
рез 964, конец I в. н. э.; В - разрез 962, фоновая почва.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОЧВ И ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ
687
Таблица 1. Морфолого-химическая характеристика почв могильника “Шаумян-96”
№ разреза, датировка объектов
Параметр
разр. 961,
начало
I в. н. э.
разр. 964,
конец
I в. н. э.
разр. 962,
современ¬
ность
Мощность гумусового горизонта (А + АВ), см
44
45
47
Содержание гумуса (%) в горизонтах:
А
1.84
2.03
2.86
АВ
1.57
1.57
1.76
Средневзвешенное содержание легко- 0-50
0.10
0.05
0.06
растворимых солей (%) в слоях (см): 50-100
0.27
0.07
0.04
100-150
0.14
0.10
0.04
150-200
0.65
0.09
0.05
200-250
1.08
0.76
0.38
0-100
0.18
0.06
0.05
0-150
0.17
0.07
0.05
0-200
0.29
0.08
0.05
0-250
0.45
0.21
0.11
Верхняя граница залегания аккумуляции гипса, см
173
224
230
Средневзвешенное содержание 0-50
0.06
0.01
0.01
гипса (%) в слоях (см): 50-100
0.39
0.08
0.01
100-150
0.34
0.11
0.02
150-200
6.77
0.18
0.16
200-250
12.09
3.76
7.22
0-100
0.23
0.05
0.01
0-150
0.27
0.07
0.02
0-200
1.89
0.10
0.05
0-250
3.93
0.83
1.46
Содержание обменного Ыа в гор. В, % от суммы поглощенных оснований
9.8
2.5
1.0
Отношение содержания глины в гор. В к гор. А
1.05
1.04
1.06
Величина магнитной восприимчивости почв (п х 1СГ5 ед. СИ) в горизонтах:
А
66
75
81
АВ
66
61
59
В1
37
45
51
Характеристика карбонатного профиля
Глубина вскипания, см
25
41
32
Глубина залегания верхней границы аккумуляции карбонатов, см
67
70
67
Мощность карбонатного горизонта (Вк! + Вк2), см
64
82
78
ВК} мощность, см
30
37
50
форма новообразований (НО)
белоглазка
размер, см
0.3-0.4
0.3-0.4
0.7-0.9
количество, шт./дм2
10-12
4-5
8
размер, см
0.5-0.7
количество, шт./дм2
2-3
Вк2 мощность, см
34
45
28
форма НО
белоглазка
размер, см
0.3
1-1.2
количество, шт./дм2
0-1
4-5
размер, см
0.5-0.6
0.5-0.7
количество, шт./дм2
5-6
2-3
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
688
ПЕСОЧИНА и др.
Таблица 1. Окончание
№ разреза, датировка объектов
Параметр
разр. 961,
начало
I в. н. э.
разр. 964,
конец
I в. н. э.
разр. 962,
современ¬
ность
Вк3 мощность, см
-
37
35
размер, см
0.5-0.7
0.6-0.9
количество, шт./дм2
1-3
1-3
Средневзвешенное содержание карбонатов (%) в слоях (см):
0-50
5.2
1.9
4.0
50-100
11.6
13.2
13.4
100-150
9.4
11.1
12.6
150-200
9.8
12.0
11.9
200-250
11.0
10.3
10.1
0-100
8.4
7.6
8.7
0-150
8.7
8.7
10.2
0-200
9.0
9.6
10.6
0-250
9.4
9.7
9.7
мумом в гумусовых горизонтах. Количество об¬
менного 14а в ППК в гор. В и Вк не превышает
3-3.5%. pH изменяется в пределах 6.8-7.9. Вски¬
пание от НС1 начинается с 41 см, верхняя граница
аккумуляционных карбонатных выделений рас¬
положена на глубине 70 см, мощность карбонат¬
ного горизонта - 82 см. Фиксируется перераспреде¬
ление карбонатов в почвенной толще: вынос из
верхнего полуметра в нижний. Аккумуляция гипса
отмечена с глубины 224 см, в основном в форме
мелкокристаллических пятен. Средневзвешенное
его содержание в двухметровой толще составляет
0.10%. Гумусовый профиль средней мощности,
фиксированное содержание гумуса в гор. А со¬
ставляет 2.03%, в гор. АВ - 1.57%.
На основании рассмотренных признаков палео¬
почву можно отнести к чернозему южному сред¬
немощному слабогумусированному.
Профиль фоновых почв характеризуется сле¬
дующими морфолого-стратиграфическими осо¬
бенностями:
гор. А 0-35 см, темно-серый тяжелый суг¬
линок комковато-мелкоореховатый порошис-
тый;
гор. АВ 35-47 см, буро-серый тяжелый суг¬
линок комковато-мелкоореховатой структу¬
ры, редкая белая очень тонкая сетка псевдо¬
мицелия;
гор. В1 47-67 см, серовато-бурый тяжелый
суглинок комковато-мелкоореховатой струк¬
туры, тонкая сетка псевдомицелия;
гор. Вк, 67-117 см, палевый с вертикальными
темными ходами, тяжелый суглинок комковато-
мелкоореховатый, преобладают карбонаты в
форме вертикальных прожилок (трубочек) и
редкой крупной (от 0.7 до 1 см) белоглазки;
гор. Вк2 117-145 см, желтовато-палевый тя¬
желый суглинок с глыбисто-комковато-поро-
шистой плохо выраженной структурой, с
крупной белоглазкой (диаметром до 1.2 см) -
4-5 штук на 1 дм2;
гор. Вк3 145-180 см, желтовато-палевый тя¬
желый суглинок комковато-глыбисто-порошис-
тый с желтоватыми пятнами карбонатов (диаме¬
тром 0.6-0.9 см) - 1-3 шт/дм2;
гор. ВС 180-230 см, желто-палевый тяже¬
лый суглинок, плохо выраженная комковато-
глыбисто-порошистая структура;
гор. С гипс 230-250 см, желто-палевый тя¬
желый суглинок глыбисто-порошистый, гипс
в виде сферических скоплений крупных крис¬
таллов.
С горизонта Вк2 и вниз с усилением по граням
структурных отдельностей глянцевые серовато¬
бурые пленки, Бе-Мп пунктуации.
Весь почвенный профиль тяжелосуглинистый.
Преобладает фракция частиц размером 0.05-
0.01 мм. Отношение содержания глинистых час¬
тиц в гор. В к гор. А составляет 1.06. До глубины
230 см почвенная толща не засолена, ниже фикси¬
руется сильное сульфатно-кальциевое засоление.
Емкость поглощения - около 26-29 мг-экв/100 г.
В составе ППК преобладает Са, содержание 14а
не превышает 1% от суммы поглощенных основа¬
ний. Величина pH изменяется в пределах 7.4-8.2.
Карбонатный профиль имеет следующие харак¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОЧВ И ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ
689
теристики: вскипание от НС1 с 32 см, верхняя гра¬
ница аккумуляционных выделений фиксируется
на глубине 67 см, мощность карбонатного горизон¬
та составляет 78 см, максимум содержания карбона¬
тов расположен во втором полуметре от поверхно¬
сти и достигает 13.4%. Средневзвешенное содержа¬
ние гипса в двухметровой толще - 0.05%.
Гумусовый профиль характеризуется средней мощ¬
ностью, слабой гумусированностью.
В соответствии с морфолого-химическими па¬
раметрами фоновую почву можно диагностиро¬
вать как чернозем южный среднемощный слабо¬
гумусированный.
Полученные данные позволяют выявить сле¬
дующие основные закономерности педогенеза в
среднесарматское время.
На протяжении I в. н. э. мощность гумусового
горизонта, а также содержание гумуса в гор. АВ
оставались практически стабильными. Некото¬
рое увеличение количества гумуса зафиксирова¬
но в гор. А (на 0.2-0.4%).
Все исследованные почвы характеризовались
достаточно высокой карбонатностью. В течение
рассматриваемого интервала времени наблюда¬
лась некоторая динамика в содержании и про¬
фильном распределении СаС03, мощности акку¬
мулятивного горизонта, количестве и размере
форм морфологических новообразований. Наи¬
более интенсивно эти преобразования протекали
в верхнем метровом слое. Так, глубина вскипания
снизилась на 16 см, произошло перераспределе¬
ние карбонатов: вынос их из верхнего полуметра
в нижний. Верхняя граница горизонта аккумуля¬
ции карбонатов практически не изменилась. Вме¬
сте с тем мощность этого слоя существенно уве¬
личилась - с 64 до 82 см, главным образом, вследст¬
вие изменения глубины залегания нижней границы
аккумуляций СаС03. Некоторые преобразования
отмечены в формах и количестве новообразова¬
ний: уменьшилось количество мелкой белоглаз¬
ки, увеличилась доля прожилочных карбонатных
аккумуляций в верхней части карбонатного про¬
филя.
Развитие процесса выщелачивания почв за¬
фиксировано и по другим параметрам: уменьши¬
лось содержание легкорастворимых солей и гип¬
са, понизилась глубина аккумуляции последнего.
Отмеченные преобразования солевого, гипсово¬
го, карбонатного профилей сопровождались сти¬
ранием как морфологических, так и химических
признаков солонцового процесса: уменьшилась
доля поглощенного Na в составе ППК, призмо-
видно-ореховатая структура гор. В1 трансформи¬
ровалась в комковато-мелкоореховатую.
Отмечается некоторое увеличение магнитной
восприимчивости в гор. А с 66 до 72-75 х 10-5 еди¬
ниц СИ в течение рассматриваемого интервала
времени.
Сравнительное изучение погребенных почв
свидетельствует о том, что на территории региона
в течение столетия произошли изменения таких
свойств и признаков, как гумусносгь, карбонат-
ность, засоленность, солонцеватость. Полученные
данные дают возможность количественно оценить
масштабы преобразований отдельных почвен¬
ных параметров (табл. 2).
Наиболее высокая интенсивность временной
изменчивости (КИВИ) зафиксирована для соле¬
вого и гипсового профилей (максимальная в слое
150-200 см), карбонатного профиля в верхнем по¬
луметре, а также для содержания поглощенного
натрия в составе ППК, минимальная - для пока¬
зателей распределения глинистых частиц в поч¬
венном профиле и мощности гумусового горизон¬
та. Слабая интенсивность временнбй изменчивос¬
ти выявлена для содержания гумуса в гор. А и
величин магнитной восприимчивости почв. Сте¬
пень изменчивости показателей содержания лег-
корасгворимых солей в почвенном профиле варьи¬
рует от слабой до средней, на глубине 150-200 см
достигает 3 градаций, для показателей доли по¬
глощенного натрия в составе ППК она составля¬
ет 1.5 градации.
Исследованиями выявлено высокое и качест¬
венно разнообразное содержание фитолитов, не
характерное для естественных фитоценозов. Это
может свидетельствовать о влиянии антропогенно¬
го фактора: привносе органической или органо-ми¬
неральной массы (например, сапропеля) в почву в
качестве удобрений. Возможность этого под¬
тверждается и морфологическими исследования¬
ми почвенного профиля, выявившими дифферен¬
циацию гор. А на верхние 10-15 см, характеризу¬
ющиеся некоторой потерей агрегированное™, и
нижнюю часть с хорошо сформированной комко-
вато-мелкоореховатой структурой и четкой до¬
вольно ровной границей между ними, зафиксиро¬
вавшей, по-видимому, бывший пахотный слой. Об¬
работка земель была прекращена, на наш взгляд, с
некоторым временным интервалом до момента со¬
оружения могильника, и в течение I века и. э. почвы
исследованного участка не использовались в сель¬
скохозяйственном производстве, о чем свидетель¬
ствует ряд показателей: постепенное восстанов¬
ление структуры верхнего слоя, уменьшение ко¬
личества фитолитов в два и более раз к концу
рассматриваемого хроносреза.
Несмотря на сложность, обусловленную до¬
полнительным привносом органической массы,
анализ спектрального состава фитолитов позволил
реконструировать естественную растительность
ландшафтов и выявить тенденцию их динамики на
протяжении I века н. э. Для всех исследованных
почв характерно лугово-степное разнотравье с при¬
месью сухостепной и пустынно-степной флоры.
В то же время в почвах начала I века н.э. зафик-
3 ПОЧВОВЕДЕНИЕ №6 2000
690 ‘ ПЕСОЧИНА и др.
Таблица 2. Характеристика интенсивности и степени изменчивости некоторых показателей среднесарматских почв
Почвенные параметры
Величина коэф¬
фициента времен¬
ной изменчивости
(КИВИ, %/100 лет)
Величина степени
изменчивости
показателя, СИП
Средневзвешенное содержание
0-50
-50
-0.3
легкорастворимых солей в слоях (см):
50-100
-74
-0.1
100-150
-29
-0.2
150-200
-86
-2.8
0-100
-67
-0.6
0-150
-59
-0.5
0-200
-72
-1.1
Средневзвешенное содержание
0-50
-83
гипса в слоях (см):
50-100
-79
100-150
-68
150-200
-98
0-100
-78
0-150
-74
0-200
-96
Средневзвешенное содержание
0-50
-69
карбонатов в слоях (см):
50-100
+12
100-150
+16
150-200
+18
0-100
-10
0-150
+1
0-200
+6
Содержание обменного № в гор. В
-75
-1.5
Отношение содержания глины в гор. В/гор. А
-1
Мощность гумусового горизонта (А + АВ)
+2
+0.1
Содержание гумуса в горизонтах:
А
+9
+0.1
АВ
0
0
Магнитная восприимчивость в горизонтах:
А
+9
АВ
+2
сирована высокая доля (17% от общего количест¬
ва фитолитов) форм, характерных для сухостеп¬
ной растительности, и присутствие до 4% фито¬
литов растений полупустынной флоры, что
свидетельствует об аридных климатических усло¬
виях этого периода. В почвах конца I века н. э. воз¬
растает доля форм влаголюбивых злаков и разно¬
травья (с 27-28 до 33-48%), уменьшается количе¬
ство полупустынных злаков (до 1%), что является
показателем гумидизации климата.
Итак, комплексный анализ почв, погребенных
под археологическими памятниками, сооруженны¬
ми носителями среднесарматской культуры на
территории северо-восточного Приазовья, вы¬
явил существенную динамику процессов почво¬
образования на протяжении исследованного хро¬
ноинтервала. Оценка роли диагенетических про¬
цессов была осуществлена с учетом двух основных
моментов: во-первых, данные морфолого-химичес¬
кого анализа почв (распределение солей в профи¬
ле насыпь-палеопочва) зафиксировали хорошую
степень их консервации; во-вторых, диагенетичес-
кие изменения, обусловленные перекрытием днев¬
ных почв, внесли свои коррективы в профили всех
исследованных палеопочв, погребенных как в нача¬
ле, так и в конце I века н. э. Поэтому различия, об¬
наруженные в свойствах почв разных хроносре¬
зов, являются, в основном, результатом динамики
условий их былого функционирования. Посколь¬
ку изученные курганы были расположены очень
компактно на небольшой площади, однородной
по литолого-геоморфологическим условиям, что
практически исключало возможное влияние прост¬
ранственной вариабельности свойств почв, то это
позволяет нам с большой долей уверенности кон¬
статировать, что почвы зафиксировали в своих про¬
филях динамику климатических условий. Домини¬
рование и почвенном покрове на исследуемой тер¬
ритории в начале I века н. э. южных черноземов с
хорошо развитыми признаками солонцеватости и
глубинным засолением дает основание говорить о
засушливости климата этого периода. Свойства па¬
леопочв конца I в. н. э. свидетельствуют об увеличе¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОЧВ И ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ
691
нии степени атмосферной увлажненности. Это, в
частности, подтверждается деградацией солон¬
цовой структуры, снижением глубины залегания и
содержания легкорастворимых солей и гипса, опус¬
канием линии вскипания, большей величиной маг¬
нитной восприимчивости. Следовательно, прове¬
денные исследования зафиксировали смену клима¬
тических условий от микроарида к микроплювиалу,
имевшую место, по-видимому, в I веке н. э. Обнару¬
женные закономерности изменчивости палеоэко¬
логических условий согласуются с рядом палеогео¬
графических данных, полученных другими иссле¬
дователями. В частности, спорово-пыльцевые
спектры озерно-болотных отложений в Среднем
Поволжье (болото Побочное в Бузулукском бору
[6]), в Воронежской обл. (Усманский бор [4]), в
Волгоградской обл. (болото Липиги, южная ок¬
раина Доно-Арчединских песков [5]) фиксируют
смену растительности, обусловленную динами¬
кой климата: сокращение сосновых лесов в Бузу¬
лукском лесу, отмеченное 2400-2000 лет назад,
сменяется восстановлением площадей лесов по¬
сле 2000 лет назад; вслед за уменьшением обле-
сенности долины Дона в суббореальный период
отмечается увеличение площади широколиствен¬
ных и березовых лесов в долине Дона и на Доно-
Арчединских песках в интервале 2000-1500 лет
назад. Аналогичные закономерности выявлены
при изучении вековых колебаний мощностей
иловых отложений Сакского озера в Крыму [4], а
также при анализе динамики уровня Каспийского
моря [1]: зафиксирован резкий подъем (не менее
чем на 10 м) уровня Каспийского моря, а также
увеличение мощности донных отложений Сакс¬
кого озера в I веке н. э., что свидетельствует о су¬
щественном увеличении степени увлажненности
климата в рассматриваемый период.
ВЫВОДЫ
1. В течение I века н. э. в степенях Приазовья на¬
блюдалась интенсификация процесса почвообразо¬
вания, но эволюционные изменения почв не превы¬
шали родового таксономического уровня. Основ¬
ной тенденцией развития почв территории являлось
выщелачивание почвенного профиля, которое при¬
вело к снижению глубин залегания аккумулятив¬
ных горизонтов, уменьшению содержания легкора¬
створимых солей и гипса в двухметровой толще,
трансформации карбонатного профиля, а также
к изменению магнитной восприимчивости, стира¬
нию морфологических и химических проявлений
признаков солонцеватости.
2. Полученные палеопочвенные данные свиде¬
тельствуют о заметном изменении климатичес¬
ких условий в степях Приазовья на рубеже эр.
Особенности преобразований солевого, гипсово¬
го, карбонатного профилей, признаков солонце¬
ватости, увеличение магнитной восприимчивос¬
ти, фитолитный состав почв зафиксировали сме¬
ну аридных почвенно-ландшафтных условий в
сторону увеличения гумидности климата.
3. В становлении природной обстановки реги¬
она среднесарматское время явилось переходным
от аридных условий почвообразования в 1У-П вв.
до н. э. к более гумидным в позднесарматское
время (П-1У вв. н. э.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Варущенко С.И., Варущенко А.И., Клиге Р.К. Из¬
менение режима Каспийского моря и бессточных
бассейнов в палеовремени. М.: Наука, 1987. 238 с.
2. Гольева А.А. Биоморфный анализ как составная
часть генетико-морфологического исследования
почвы // Почвоведение. 1997. № 9. С. 1045-1054.
3. Демкин В.А., Рысков Я.Г. Почвы и природная сре¬
да сухих степей Южного Урала в эпохи бронзы и
раннего железа. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1996.
39 с.
4. Костин С.И. Колебания климата на Русской рав¬
нине в историческую эпоху // Тр. ГГО им. Воейко¬
ва. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. Вып. 181. С. 56-74.
5. Кременецкий К.В. Природная обстановка голоце¬
на на Нижнем Дону и в Калмыкии // Степь и Кав¬
каз. Тр. ГИН. М., 1997. Вып. 97. С. 3(М5.
6. Кременецкий К.В., Беттгер Т., Климанов В.А.,
Тарасов А.Г., Юнге Ф. История растительности и
климата Бузулукского бора в позднеледниковье и
голоцене и ее палеогеографическое значение //
Изв. РАН. Сер. географ. 1998. № 4. С. 60-74.
Variability of Soils and Environmental Conditions
in the Northeastern Azov Region in the Middle Sarmatian Epoch
L. S. Pesochina, A. A. Gol’eva, and S. V. Zaitsev
Paleosols under burial mounds dated back to the Middle Sarmatian Epoch (1st century AD) have been studied
in the northeastern Azov region. The dynamics of the salt, gypsum, carbonate, and humus contents, the changes
in the composition of soil exchange complex and in the amount and species composition of phytoliths are re¬
vealed. Using the characteristics of ancient soils, the environmental conditions of the Middle Sarmatian Epoch
are reconstructed. It is shown that this period was characterized by considerable climatic fluctuations. Gener¬
ally, the Middle Sarmatian Epoch corresponds to the transition from arid conditions of the 4th-2nd centuries
BC to more humid conditions of the Late Sarmatian Epoch (2nd-4th centuries AD).
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
3*
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 692-700
ПАЛЕОПОЧВОВЕДЕНИЕ
УДК 631.41:550.4
ДИНАМИКА ИЗОТОПНОГО СОСТАВА ПЕДОГЕННЫХ КАРБОНАТОВ
И ГУМУСА КАК ИНДИКАТОР УСЛОВИЙ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
В ГОЛОЦЕНЕ*
© 2000 г. Я. Г. Рысков, В. А. Демкин, С. А. Олейник, Е. А. Рыскова,
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино
Поступила в редакцию 15.03.99 г.
Изучено соотношение 13С/12С и 180/160 карбонатов и гумуса черноземов и темно-каштановых почв.
Показано, что педогенные карбонаты с изотопным составом 83С = -10.. .-1 \%с и 8180 = 18— 19%о ак¬
кумулируются в почве в дисперсной и сегрегированной формах. Более “тяжелые” значения 813С и
8 80 карбонатов почв обусловлены примесью изотопно-тяжелых литогенных компонентов. Установле¬
но, что наиболее информативным объектом для реконструкции растительности и климата в прошлом
является изотопный состав углерода гумуса почв. Выявлены закономерности динамики климатических
условий и состава растительности Южно-Уральских степей за последние 3500-4000 лет.
И. С. Ковалевская
ВВЕДЕНИЕ
Процессы и условия формирования карбона¬
тов степных почв изучались многими исследова¬
телями с применением разнообразных методов
[2,3,7,10,12-17]. На наш взгляд, в литературе не¬
достаточно освещена роль литогенных карбона¬
тов в формировании карбонатного профиля из-за
трудности диагностики и разделения их лито- и
педогенных форм [5].
Вариации стабильных изотопов углерода и
кислорода в педогенных карбонатах отражают раз¬
личные механизмы и условия их формирования и
также широко используются для реконструкции
последних [25,27,30,32,33,35,37,40]. Целью рабо¬
ты являлось выявление основных закономерностей
распределения стабильных изотопов углерода и
кислорода в черноземах и темно-каштановых поч¬
вах Южно-Уральского ареала, установление осо¬
бенностей формирования их карбонатного профи¬
ля, особое внимание уделено литогенным карбо¬
натным компонентам.
Карбонаты почв обычно представлены их лито¬
генной составляющей, то есть карбонатами, унас¬
ледованными от почвообразующих пород (облом¬
ками известняков, раковин и т.д.), а также собст¬
венно педогенными формами, осаждающимися
из почвенного раствора в ходе почвообразования
и биогенным путем. Материалом для формирова¬
ния последних служат углекислый газ почвенного
воздуха, Са2+ и вода почвенного раствора в соот¬
ветствии со схемой: Са2+ + Н20 + С02 —► СаСОэ.
* Работа выполнена при поддержке Российского фонда фун¬
даментальных исследований и программы Министерства
науки и технологий РФ “Глобальные изменения природ¬
ной среды и климата**.
Биомасса растений различается по изотопному
составу углерода в зависимости от механизма фото¬
синтеза. Известно, что для С3-типа (цикл Кальви¬
на), наиболее распространенного среди растений
умеренных широт, формируется биомасса с изо¬
топным составом углерода 813С от -22 до -30%о.
С4-тип (цикл Хетч - Слека) распространен в ос¬
новном среди растений аридных регионов и фор¬
мирует биомассу 813С от -9 до -16%о [25,27,30,32,
33, 37,40,48].
Можно рассчитать долю С4 растений по фор¬
муле:
%С4
(813Сисх-813Ссз)
(8|3СС4-813Ссз)
х 100,
где 6С4 = -13.1%о (средняя величина для С4 расте¬
ний), - измеренный изотопный состав гуму¬
са; 813Ссз - изотопный состав С3 растений (-27%о),
% С4 - доля С4 растений в составе растительности.
Почвенный углекислый газ часто на 3-7%о тя¬
желее, чем почвенное органическое вещество
[26, 30, 33, 39,47]. Большинство почв, опробован¬
ных во время периодов интенсивного почвенного
дыхания (>10~3 моль/см2 в час) не показывает изо¬
топный градиент ниже 10 см глубины [27, 37]; во
время периодов низкого уровня дыхания наблю¬
дается заметный изотопный градиент по С02 и
СаС03 [36]. Дорр и Мюних [28] приписывают этот
эффект молекулярной диффузии. Мы можем ре¬
конструировать изотопный состав почвенного уг¬
лекислого газа путем добавления 4.4%о к 813С ор¬
ганического вещества из-за фракционирования
12С0г/13С02 при диффузии [25, 28].
Сходство 813С для педогенных карбонатов,
сформированных на почвообразующем материа¬
692
ДИНАМИКА ИЗОТОПНОГО СОСТАВА ПЕДОГЕННЫХ КАРБОНАТОВ И ГУМУСА
693
ле, содержащем литогенные обломки, по сравне¬
нию с бескарбонатным почвообразующим матери¬
алом, указывает на отсутствие наследования изото¬
пов углерода во вновь осажденном почвенном
карбонате при растворении литогенного материа¬
ла. Из этого Гуайд с соавт. [35] заключили, что пол¬
ный изотопный обмен почвенного углекислого газа
с растворенным бикарбонатом в почвенном раство¬
ре произошел до того, как сформировались поч¬
венные карбонаты. Таким образом, изотопный
состав педогенных карбонатов не наследует тако¬
вой от литогенных.
Моделирование системы почвенного углекис¬
лого газа с использованием модели диффузивного
масс-перемещения [25] дает несколько важных
предпосылок для предположений о величинах 613С
педогенных карбонатов. В частности, что 513С быс¬
тро уменьшается с глубиной и что величины 813С
должны достигать постоянных значений, обычно
на глубине 10-50 см от границы почва-воздух.
В результате разнообразия условий и процес¬
сов педогенные карбонаты имеют довольно ши¬
рокий диапазон изотопного состава: 513С - от -10
до 0%о и 5180 от 13 до 30%о [33,42,48]. В отличие от
педогенных, литогенные (реликтовые морские из¬
вестняки) карбонаты имеют изотопный состав уг¬
лерода от -2 до +2%о и значения изотопного состава
кислорода 30 ± 5%с [21,25,42,48 и др.].
Различия в изотопном составе позволяют раз¬
делять литогенные и педогенные карбонаты. Это
можно сделать с помощью изотопных соотноше¬
ний 13С/12С, определяемых на масс-спектрометре.
В литературе известны примеры, когда в лёссо¬
вом материале и, тем более, в аллювиальных поч¬
вах карбонаты имеют изотопный состав морских
известняков [19, 42]. Таким образом, можно по
изотопному составу углерода рассчитать долю
педогенных карбонатов в изучаемых почвах по
формуле [42]:
% педогенных карбонатов =
_ ° ^общей массы ° ^литогенные ^ ц
® ^педогенные ^ литогенные
Изотопный состав кислорода (ИСК) почвен¬
ной воды определяется атмосферными осадками
[21, 30], ИСК которых тесно связан с климатиче¬
скими особенностями местности. В холодных вы¬
соких широтах он более изотопно-легкий, чем в
теплых [21, 29].
При осаждении карбоната из почвенного рас¬
твора происходит фракционирование изотопов.
При этом СаС03 обогащается тяжелыми изото¬
пами по отношению к исходным С02 и Н20 на
10%о (813С) и 28.5%о (8180) при 25°С [22, 24, 32].
Преобладающая часть карбонатов в слитых поч¬
вах Северного Кавказа сформировалась в теплое
время года, при температуре от 7 до 25°С [20].
Изотопный обмен между водой и осажденным
карбонатом практически не наблюдается.
РАЙОН И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования послужили палео¬
почвы, погребенные под разновозрастными архео¬
логическими памятниками эпох бронзы (II тыс.
до н. э.), раннего железа (VI в. до н. э. - IV в. н. э.),
и современные фоновые почвы в сухостепной и
степной зонах Южного Урала. Исследовано око¬
ло 40 курганов на двух ключевых участках.
Курганный могильник Уранбаш,
степная зона с черноземами обык¬
новенными. Исследуемый регион приурочен
к юго-восточной части возвышенности Общий
Сырт. Абсолютные высоты около 200 м. Объ¬
ект расположен у с. Уранбаш Октябрьского р-на
в 60 км к северу от г. Оренбург. Он занимает ни¬
жнюю часть водоразделов мелких рек бассейна
р. Урал. Водораздел сложен пермскими песчаника¬
ми и известняками. Верхний чехол глинисто-сугли¬
нистых пород представлен элювиально-делюви¬
альными отложениями. Рельеф местности сильно
пересеченный с многочисленными речными доли¬
нами, оврагами, балками. Климат района конти¬
нентальный. Среднегодовая норма атмосферных
осадков составляет около 400 мм.
Изучены палеопочвы трех археологических
памятников, а также современные фоновые почвы.
Раскопки проводились экспедицией Оренбургского
педагогического института под руководством
Н.Л. Моргуновой и О.И. Пороховой. Время соору¬
жения курганов относится к ХУ-ХУ1 вв. до н. э.
(срубная культурно-историческая общность эпохи
поздней бронзы). Участок, где расположены памят¬
ники, является среднесбитым выгоном. Проектив¬
ное покрытие около 50%. Растительная ассоциация
полынково-типчаковая с участием разнотравья.
Свойства палеопочв, погребенных под курган¬
ными насыпями, дали основание считать, что на
территории степного Предуралья в середине П ты¬
сячелетия до н. э. в южной части подзоны чернозе¬
мов обыкновенных были развиты черноземы
южные. В течение последних 3500 лет происходи¬
ло увеличение мощности гумусового горизонта
А1 + АВ со скоростью 0.2 см/100 лет и ослабление
степени языковатости нижней границы гумусово¬
го профиля. Преобладала нисходящая миграция
карбонатов. Линия вскипания опустилась с по¬
верхности до глубины 35 см. Запасы СаС03 в слое
0-50 см уменьшились на 70%. Произошло выще¬
лачивание почвенно-грунтовой толщи от легко¬
растворимых солей, исчезли признаки солонцева-
тости.
Свойства палеочерноземов бронзового века
свидетельствуют о суббореальной аридизации
климата в регионе и большей степени его конти-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
694
РЫСКОВ и др.
нентальности. Количество атмосферных осадков
составляло 320-350 мм/год, то есть на 50-70 мм/год
меньше, чем в современную эпоху. Изменение
климатических условий в сторону увлажнения и
смягчения обусловило эволюцию южных черно¬
земов в обыкновенные и смещение почвенно-гео¬
графических зон к югу. Эти процессы происходи¬
ли главным образом в первом тысячелетии до н. э.
[8, 9,18].
Могильник “Покровка”, сухостеп¬
ная зона с темно-каштановыми поч¬
ва м и. В геоморфологическом отношении изуча¬
емый район приурочен к Подуральскому плато,
которое является юго-западной оконечностью
Южно-Уральского горного массива. Преоблада¬
ющие абсолютные высоты составляют 100-300 м.
Рельеф представляет собой преимущественно
всхолмленную равнину. Поверхность расчленена
долинами рек (Илек, Хобда), оврагами, балками.
Территория занимает восточную окраину атланти¬
ческо-континентальной области. Среднегодовая
норма осадков 280 мм. Гидротермический коэффи¬
циент равен 0.50. Для данного региона характерна
смена на достаточно ограниченном пространстве
разнотравно-дерновиннозлаковых, сухих дерновин-
нозлаковых и опустыненных полынно-дерновин-
нозлаковых степей с черноземами южными, тем¬
но-каштановыми и каштановыми почвами, соот¬
ветственно. Здесь же к западу денудационная
равнина (Подуральское плато) сменяется аккуму¬
лятивной с морскими и аллювиально-пролюви¬
альными отложениями. Именно к последней при¬
урочено распространение более южных вариан¬
тов растительности и почв к северу, что
объясняется скорее всего большей засоленнос¬
тью верхнего чехла пород [9].
Ключевой участок расположен у с. Покровка
в 40 км к югу от г. Соль-Илецк (Оренбургская обл.).
Исследованы палеопочвы 36 курганов, время со¬
оружения которых датируется эпохой бронзы
(середина II тыс. до н. э.) и тремя этапами ранне¬
железного века (савроматское время, У1-У вв. до
н. э., раннесарматское время, ГУ-Н вв. до н. э. и
позднесарматское время, Ш-1У вв. н. э.). Раскоп¬
ки производились археологическими экспедиция¬
ми Института археологии РАН под руководством
Л.Т. Яблонского и Оренбургского педагогичес¬
кого института под руководством Н.Л. Моргуно¬
вой. Памятники расположены на пахотных (зер¬
новые, многолетние травы) и целинных участках
степи. Исследованная территория включает две
надпойменные террасы р. Илек и нижнего тече¬
ния его левого притока р. Хобды. Первая терраса
обычно имеет абразионный уступ на границе с
поймой высотой до 7-10 м и постепенный пере¬
ход во вторую террасу, которая является единой
для обеих рек. Поверхность террас выровненная,
присутствуют небольшие гривообразные повы¬
шения и сухие ложбины. Абсолютные отметки
территории около 100 м. Почвообразующие по¬
роды представлены аллювиально-делювиальны¬
ми отложениями, а также древним аллювием. Их
гранулометрический состав изменяется от тяжело¬
суглинистого до песчаного, с преобладанием опес-
чаненных средних суглинков. Грунтовые воды за¬
легают на глубине 5-7 м и более. В растительном
покрове целинных участков преобладает полын-
ково-типчаково-ковыльная ассоциация. В насто¬
ящее время в пределах террас доминируют тем¬
но-каштановые почвы.
В результате проведенного палеопочвенного
обследования [8, 18] установлены скорость и на¬
правленность временной изменчивости гумусового,
карбонатного, солевого и гипсового профилей.
В эпохи средней и поздней бронзы в изучаемом ре¬
гионе доминировали каштановые языковатые со¬
лонцеватые засоленные почвы, которые к середи¬
не I тыс. до н. э. эволюционировали в темно-кашта¬
новые. В результате этого около 3000-2500 лет
назад произошло смещение почвенно-географичес¬
ких зон к югу. По палеопочвенным признакам уста¬
новлена периодизация и хронология климатических
событий в сухих степях Южного Урала во второй
половине голоцена. Среди них наиболее значитель¬
ными были усиление континентальности и арид-
ности 4500-3500 лет назад, затем до середины
I тыс. до. н. э. наступило смягчение климата с не¬
которым увеличением атмосферной увлажненно¬
сти, которое прервалось в ГУ-П вв. до н. э. кратко¬
временным аридным эпизодом, вновь сменившимся
увлажнением в Ш—IV веках н. э. и последующим
сравнительно стабильным состоянием климата до
настоящего времени.
Таким образом, палеопочвенные обследова¬
ния разновозрастных археологических памятни¬
ков позволили установить основные закономернос¬
ти эволюции почв и динамики климата в течение
последних 4000 лет. Эти данные послужили основой
для дальнейших более детальных разработок в об¬
ласти реконструкции временной изменчивости при¬
родной среды с использованием изотопных, микро-
морфологического и минералогических методов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Изучены микроморфологические свойства почв
и минералогический состав крупной фракции по ге¬
нетическим горизонтам. Особое внимание уделя¬
лось выделению различных форм карбонатов, их
строению, характеру границ с породой, наличию
примесей и др.
Объектами минералогических исследований
послужили современная фоновая темно-кашта¬
новая почва (разр. Д-393) и палеопочва под курга¬
ном позднебронзового века, ХУ-Х1У вв. до н. э.
(разр. 0-93-22). Образцы отобраны по генетичес¬
ким горизонтам и расситованы мокрым способом
без предварительных химических обработок и
жестких физических воздействий. Из физических
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ДИНАМИКА ИЗОТОПНОГО СОСТАВА ПЕДОГЕННЫХ КАРБОНАТОВ И ГУМУСА 695
Таблица 1. Минералогия крупнопесчаной (>0.5 мм) легкой фракции (%) в современной и погребенной почвах
Глубина,
см
Содержа-
ние в почве
Терригенные минералы
Аутигенные минералы
кварц
полевой
шпат
кремень
кальцит ал¬
лювиальный
агрегаты
Ре203
кальцит пе-
догенный
гипс
агрегаты
почвенные
Д-393. Современная почва
20-30
2.14
78.5
14.5
1.8
1.1
4.1
-
-
-
33-44
0.91
61.6
11.3
2.3
21.1
2.4
-
-
1.2
44-100
2.03
55.1
9.7
1.4
27.0
2.0
-
-
4.7
100-150
2.99
62.9
6.1
1.6
26.3
2.9
-
-
0.17
0-93-22. Погребенная почва, поздняя бронза, XVI в. до н. э.
35-57
2.90
45.7
9.5
4.9
12.9
2.5
7.5
-
16.9
57-74
2.98
50.1
11.2
3.0
28.0
1.9
2.7
3.1
-
74-122
2.53
54.7
11.0
2.5
26.1
2.4
3.0
-
-
122-170
2.49
58.0
10.4
3.5
23.5
2.1
2.2
0.2
-
Примечание. Прочерк - минерал не обнаружен.
фракций с помощью бромоформа выделены тя¬
желые фракции с целью подтверждения идентич¬
ности отложений и обнаружения индикаторов по¬
гребения почвы.
Лёссовая и тонкопесчаная фракции почв изу¬
чены с помощью рентгенофазового метода на
дифрактометре ДРОН-2 (Со-излучение). Количе¬
ство минералов определялось автоматически с по¬
мощью компьютерной системы по массовым коэф¬
фициентам. Самые крупные фракции (>0.5 мм)
изучены и описаны под бинокуляром. Идентифи¬
кация минералов велась из мономинеральных
фракций с помощью рентгенофазового анализа.
Особое внимание уделялось изучению новообра¬
зованных почвенных выделений. Результаты ко¬
личественных определений приведены в табл. 1.
Изучалось содержание карбонатов и соотноше¬
ние стабильных изотопов 13С/12С и |80/160 в карбо¬
натах по генетическим горизонтам черноземных и
темно-каштановых почв, как валовых, общих об¬
разцов, так и их различных форм, выделенных из
почвы путем механического отбора, - белоглазка,
пропиточные пятна, рассеянные дисперсные кар¬
бонаты (почва без новообразований карбонатов).
Для характеристики литогенных карбонатов ана¬
лизировались зерна, выделенные под микроскопом
из крупной фракции почв (зерна >1 мм). В верхних
горизонтах определялось соотношение стабиль¬
ных изотопов '3С/12С гумуса.
Соотношение стабильных изотопов определя¬
ли на масс-спектрометре МИ 1201В. Результаты
приведены в виде величин 613С и 6180 в промилле
по отношению к общепринятым стандартам РБВ
(белемнит из формации Пи-Ди) и 8МО\¥ (стан¬
дартная среднеокеаническая вода), соответствен¬
но (табл. 2).
Углекислый газ для анализа на масс-спектро¬
метре получали обработкой карбонатных мате¬
риалов 100% ортофосфорной кислотой при 75°С
в соответствии с методикой [34], но с выморажи¬
ванием образовавшегося в ходе реакции С02 жид¬
ким азотом. Температурные поправки для опре¬
деления истинного значения 6180 карбонатов вво¬
дили по Суорту [45].
Для анализа изотопного состава органическо¬
го вещества почва предварительно отмывалась
от карбонатов путем обработки 10% НС1. Сжига¬
ние проводили при 600°С с СиО в качестве окис¬
лителя [46].
Содержание карбонатов определяли по опуб¬
ликованной методике [1].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Микроморфологические исследования пока¬
зали, что карбонаты в изученных темно-кашта¬
новых почвах представлены разными лито- и пе-
догенными образованиями. Наиболее многочис¬
ленны остатки морских организмов (иглокожих,
моллюсков, преимущественно фораминифер), ос¬
тавшихся здесь после морского этапа развития тер¬
ритории. Также встречаются окатанные обломки
органогенных известняков и раковин разного раз¬
мера (до 1 мм). Рентгенофазовый анализ показал,
что карбонатные аутигенные образования состоят
в основном из кальцита (54%), кварца (42%) и ги¬
дрослюды (4%), что подтверждает их аутигенное
происхождение, так как при формировании они
захватывают почвенную гидрослюду. Аллюви¬
альный же известняк состоит из кальцита (94%) с
примесью кварца (6%) и сильно отличается по
своей морфологии окатанностью форм. Минера¬
логический состав почв приведен в табл. 1.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6
Таблица 2. Изотопный состав гумуса и карбонатов почв, содержание педогенных карбонатов и доля С4 растений (%)
CTs
ЧО
Os
Разрез, почва, время
Глуби-
на, см
Общая масса
Формы карбонатов
Бескарбонатная
масса
Гумус
Доля С4
расте-
С02 кар¬
бонатов,
Педоген-
ные кар¬
813С
8180
813С
8180
813С
8|вО
%
8|3С
ний, %
%, 0-150 см
бонаты, %
Д-355, современный
чернозем обыкновенный
0-150
1
)0
*1
00
14.6-32.9
-8.3...-8.8
17.9-19.5
-6.4
20.7
2.2
-24.3
18.6-21.4
2.43
49.5-88
Д-354, чернозем южный,
XV-XVI вв. до н. э.
60-250
-2.8...-8.1
18.1-21.1
-6.4
20.4
-5.0
19.5
1.68
-23.9
22.1-31.4
3.97
29.5-85.3
Д-364, современная тем¬
но-каштановая почва
0-140
-6.0...-6.5
20.6-21
-5.9
20.5
1.54
-23.8
22.9-27.1
4.86
62.8-69.1
Д-352, то же
0-105
-5.6...-5.7
21.5
1.17
-23.7
22.1-23.6
5.08
60.2-63.4
Д-386, то же
0-30
1.17
-24.8
15.7-16.4
Д-406, темно-каштановая
почва, И-Ш вв. н. э.
23-52
Не опр.
-24.6
17.1-25.0
Д-363, темно-каштановая
почва, IV—II вв. до н. э.
0-110
-5.8
21.4
0.68
-23.5
25.0-18.6
3.16
63.7
0-93-24, то же
35-58
Не опр.
-23.4
25.7-31.4
Д-388, темно-каштановая
почва, VI-V вв. до н. э.
0-83
0.68
-23.9
22.1-30.0
0.63
0-93-21, то же
60-80
Не опр.
-23.8
22.9-30.0
Д-389, каштановая почва,
XIV в. до н. э.
20-49
»
-25.0
14.3-27.1
Д-350, каштановая почва,
XVI в. до н. э.
85-230
-2.8...-4.2
18.6-19.9
0.34
-22.4
32.9-25.0
3.66
35-52
Д-360, каштановая почва,
конец III тыс. до н. э.
65-115
22.3
0.28
-23.9
22.1-25.7
4.89
42.1
Примечание. Знак означает, что образец обогащен легким изотопом по сравнению со стандартом.
РЫСКОВ и др.
ДИНАМИКА ИЗОТОПНОГО СОСТАВА ПЕДОГЕННЫХ КАРБОНАТОВ И ГУМУСА
697
Педогенные новообразования представлены
глинисто-карбонатной плазмой, сложенной мик-
розернистым кальцитом, а также мелкими крис¬
таллами кальцита в порах гор. ВС2«*. Карбонат-
ность плазмы увеличивается в профиле с глубиной.
В этом же направлении возрастает количество ли¬
тогенных форм карбонатов [19].
Таким образом, видно, что в ходе процесса поч¬
вообразования количество карбонатных реликто¬
вых образований в верхних горизонтах почв умень¬
шается, видимо за счет их растворения и выноса ма¬
териала в более глубокие горизонты, где вновь
образованный педогенный СаС03 формирует кар¬
бонатную плазму (рассеянный, дисперсный карбо¬
нат) и осаждается в порах в виде белоглазки (сег¬
регированная форма).
Анализируя общее (валовое) содержание кар¬
бонатов в почве и его содержание в образцах без
сегрегированных форм из того же горизонта,
можно подсчитать соотношение рассеянных и се¬
грегированных карбонатов по формуле:
С
% ^рассеянных ,лл
'^рассеянных ^ 1ии*
'‘■'валовых
Результаты подсчета показывают, что в кар¬
бонатном горизонте преобладают рассеянные
формы карбонатов. Их содержание колеблется
от 77 до 92%. На долю сегрегированных форм
приходится 8-23%, максимальное их распростра¬
нение отмечается на глубине 65-85 см.
Изотопный состав углерода органического ве¬
щества почв (табл. 2) колеблется в очень узких
пределах (813С = -23.2...-24.8%о) и соответствует
преобладанию С3 растительности. Педогенные
карбонаты, сформированные из углекислоты с
таким изотопным составом, с учетом фракциони¬
рования при осаждении должны иметь 813С около
—10.. .—11%о. Среднегодовой изотопный состав кис¬
лорода атмосферных осадков по данным ближай¬
ших станций измерения (Астрахань, Саратов) со¬
ставляет соответственно -9.8 и -11%е [4]. Интер¬
поляция этих значений дает среднюю величину
5180 для Оренбургской области около 10.4%о.
С учетом фракционирования при осаждении из
такой воды может формироваться СаС03 с 8180
около 18-20%е.
Измеренные величины 513С для карбонатов поч¬
венного профиля изменяются в широком интервале
от -3.7 до -11.1 %о, 5180 от 18 до 23.7%о. Изотопный
состав углерода (ИСУ) и кислорода литогенных
карбонатов, отобранных с глубины 260-380 см, со¬
ставляет, соответственно, 613С = -1.7%о и 8180 =
= 24.6%с (табл. 1). Изотопный состав литогенных
карбонатов, выделенных из почвы под микроско¬
пом, составляет 613С = -0.2...-0.7%с, 8180 = 25.0-
25.6%о. Таким образом, нам известны ИСУ и ИСК
литогенных и педогенных карбонатов, отсюда
мы можем рассчитать их доли в составе почвен¬
ных карбонатов по формуле, приведенной выше.
Доля, рассчитанная для педогенных карбонатов
по их ИСУ, приведена в табл. 2.
Количество педогенных карбонатов колеблется
от 29.5 до 88.9%. Наблюдается устойчивая тенден¬
ция к их накоплению вверх по профилю как в сегре¬
гированных, так и в рассеянных формах. Характер¬
на большая неоднородность изотопного состава бе¬
логлазки, видимо из-за неравномерной примеси
литогенного материала. Педогенных карбонатов
сравнительно одинаковое количество в белоглаз¬
ке (30-88.9%) и в рассеянных формах (30-79%).
Таким образом, почвенные карбонаты изучен¬
ного объекта не могут служить надежным инстру¬
ментом для реконструкции природных условий их
формирования, вследствие присутствия в них ли¬
тогенной примеси.
Рассмотрим данные изучения ИСУ гумуса. Ве¬
личина 813С колеблется незначительно, от -22.6
до -24.8%о. При этом она изменяется от -24.4 до
-24.2%о в современном черноземе обыкновенном
и от -22.6 до -23.9%о в погребенном черноземе
южном. Более “тяжелый” изотопный состав свиде¬
тельствует о большей доле С4 растений в раститель¬
ном покрове региона в позднебронзовое время и,
следовательно, о большей аридности климата в это
время.
ИСУ углерода гумуса современных темно-ка¬
штановых почв колеблется от -23.2 до -23.9%о
(разр. Д-364 и Д-352). Третий разрез (Д-386) не¬
сколько отличается от них (813С = -24.7...-24.8%о),
то есть изотопный состав углерода гумуса несколь¬
ко легче. Вероятно это обусловлено приуроченнос¬
тью данной почвы к микрозападине, где более вы¬
сокая поверхностная увлажненность способствует
формированию другого состава растительности
(больше С3 растений). Погребенные каштановые
почвы обычно характеризуются колебаниями
значений ИСУ по горизонтам, что, видимо, индици¬
рует изменение климатических условий и расти¬
тельного покрова (табл. 2). Так, если климат изме¬
нился, растительность тоже меняется, и прежде
всего это отражается на составе гумуса в гор. А,
и, в меньшей степени, в гор. В. Известно, что уже
в течение 10 лет [31] при смене растительности в
полевом эксперименте ИСУ гумуса довольно
сильно отличается по глубине.
Таким образом, была сделана попытка рекон¬
струкции растительности и климата за последние
4 тыс. лет. Все полученные данные о динамике
климата подтверждаются морфологическими из¬
менениями почв и их свойств [8, 9,18, 19].
ВЫВОДЫ
1. Изотопный состав гумуса черноземов обыкно¬
венных и темно-каштановых почв (-23.2...-24.8%с)
показал, что он сформировался из растительных
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
698
РЫСКОВ и др.
остатков С3 растений. Теоретически возможный
ИСУ (-10...-11%о) новообразованных педогенных
карбонатов, сформировавшихся из С02 с таким
изотопным составом, совпадает с ИСУ карбонатов
гор. А1. Более “тяжелые” значения остальных
карбонатов профиля обусловлены примесью ли¬
тогенных карбонатов, имеющих значительно бо¬
лее “тяжелый” ИСУ. При этом наиболее легкие,
близкие педогенным, значения зафиксированы
для белоглазки, где примесь литогенного компо¬
нента меньше, чем в пропитке и дисперсных кар¬
бонатах.
2. Теоретически возможный ИСК новообразо¬
ванных педогенных карбонатов (18-19%о\ сформи¬
ровавшихся из Н20 с изотопным составом атмо¬
сферных осадков (-10.4%с), также совпадает с ИСК
карбонатов гор. А1 (18—19%о). Более “тяжелые”
значения остальных карбонатов профиля обуслов¬
лены примесью литогенных карбонатов, имею¬
щих значительно более “тяжелый” ИСК.
3. Карбонатный профиль изученных темно-ка¬
штановых почв сформировался под воздействием
как литогенных, так и педогенных факторов. В хо¬
де почвообразования литогенные формы выщела¬
чиваются из гумусовых горизонтов, постепенно за¬
мещаясь педогенными. Аккумуляция педогенно-
го кальцита происходит по всему профилю, от
0.3-0.5% в гор. А1 и В, достигая максимума в кар¬
бонатном горизонте (1.4-3.6%).
4. В почвенном профиле преобладают дисперс¬
ные (рассеянные) формы карбонатов. На долю сег¬
регированных форм приходится 8-23% от валового
количества карбонатов. Процесс формирования пе¬
догенных карбонатов ведет к образованию как
дисперсных (рассеянных), так и сегрегирован¬
ных (белоглазка) форм. Содержание педогенных
компонентов в сегрегированных формах (29.5-
83%) практически такое же, как и в дисперсных
(29.5-79%). Низкое содержание педогенного каль¬
цита в сегрегированных формах вызвано довольно
высоким содержанием примеси мелкозема, обога¬
щенного литогенным карбонатным материалом.
5. Наиболее информативным объектом для ре¬
конструкции растительности и климата в данном
случае представляется изотопный состав углерода
гумуса. Данные по ИСУ подтверждают наличие
аридных условий в южноуральских степях в первой
половине П тыс. до н. э. и в ГУ-П вв. до н. э.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агрохимические методы исследования почв. М.:
Наука, 1975. 656 с.
2. Афанасьева ЕЛ. Солевой профиль черноземов и
пути его формирования. Черноземы СССР. М.:
Колос, 1974. Т. 1. С. 145-156.
3. Барановская В А., Азовцев В.И. Влияние ороше¬
ния на миграцию карбонатов в почвах Поволь-
жья // Почвоведение. 1981. № 10. С. 17-26.
4. Брезгунов В.С.У Есиков А.Д., Якимова Т.В., Визга-
лина Н.Е., Нечаев В.В. Распределение среднегодо¬
вых концентраций кислорода-18 и дейтерия в ат¬
мосферных осадках на Европейской территории
СССР // Мат-лы метеорологических исследований.
М., 1987. № 12. С. 54-58.
5. Герасимова М.И., Губин С.В., Шоба С.А. Микро¬
морфология почв природных зон СССР. Пущино,
1992. 200 с.
6. Губин С.В. Диагенез почв зоны сухих степей, по¬
гребенных под искусственными насыпями // Поч¬
воведение. 1984. № 6. С. 5-13.
7. Демкин В.А.У Иванов И.В. Особенности формиро¬
вания карбонатного профиля почв сухостепной зо¬
ны Юго-Востока европейской части СССР // Поч¬
воведение. 1987. № 1. С. 35-43.
8. Демкин В .А. у Рысков Я.Г. Почвы и природная сре¬
да сухих степей южного Урала в эпохи бронзы и
раннего железа (II тыс. до н. э. -1 тыс. н. э.) Пре¬
принт, Пущино, 1996. 37 с.
9. Демкин В Л. у Рысков Я.Г.У Русанов А.М. Измене¬
ние почв и природной среды степного Предуралья
во второй половине голоцена // Почвоведение.
1995. № 12. С. 1445-1452.
10. Добровольский В.В. Минералогия карбонатных
стяжений из четвертичных суглинков // Записки Все¬
союзного Минералогии, общества. 1955. Ч. ЬХХХГУ.
№ 2. С. 198-208.
11. Иванов И.В. Эволюция почв степной зоны в голо¬
цене. М.: Наука, 1992. 144 с.
12. Иксанов Р.Г. Термодинамический анализ карбо¬
натного равновесия в системе СаС03-С02-Н20 //
Почвоведение. 1987. № 2. С. 23-28.
13. Лебедева И.И. Генетический профиль черноземов
и его изменение в зависимости от биоклиматичес-
ких условий. Черноземы СССР. М.: Колос, 1974.
Т. 1. С. 84—109.
14. Лебедева И.И. Черноземы Восточной Европы. Ав-
тореф. дис. ... докт. геогр. н. М., 1992.49 с.
15. Овечкин С.В. Генезис и минералогический состав
карбонатных новообразований черноземов лево-
бережной Украины и Заволжья // Почвы и почвен¬
ный покров лесной и степной зон СССР и их раци¬
ональное использование. М.: Наука, 1984. С. 184—
189.
16. Овечкин С.В., Лебедева И.И. Активные и инерт¬
ные карбонаты и их баланс в черноземах Левобе¬
режной Украины // Тез. докл. V Всесоюзн. Съезда
почвоведов. Минск, 1977. Вып. 4. С. 109-111.
17. Поляков А.Н. Микроморфологические исследова¬
ния кальцита в черноземах Европейской части
СССР // Почвоведение. 1989. № 2. С. 79-86.
18. Рысков Я.Г., Демкин В.А. История развития почв и
природной среды степей Южного Урала в голоце¬
не (опыт реконструкции с использованием мето¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ДИНАМИКА ИЗОТОПНОГО СОСТАВА ПЕДОГЕННЫХ КАРБОНАТОВ И ГУМУСА
699
дов геохимии стабильных изотопов). Пущино: ОН-
ТИ НЦ БИ, 1997. 166 с.
19. Рысков Я.Г., Демкин В Л,, Мергель С.В., Олей¬
ник С.А. Формирование карбонатного профиля
темно-каштановой почвы по данным изотопного
состава углерода и кислорода // Почвоведение.
1996. № 9. С. 1065-1072.
20. Рысков Я.Г., Мергель С.В., Ковда И.В., Мор¬
гун Е.Г. Стабильные изотопы углерода и кислоро¬
да как индикатор условий формирования карбона¬
тов почв // Почвоведение. 1995. № 4. С. 405-414.
21. Хефс Й. Геохимия стабильных изотопов. М.: Мир,
1983. 198 с.
22. Amundson R.G., Chadwick О., Somers J., Doner H. Re¬
lationship between climate and vegetation to the stable
carbon isotope chemistry of soils in the Eastern Mojave
desert, Nevada//Quatem. Res. 1988. V. 29. P. 245-254.
23. Amundson R.G., Lund LJ. The stable isotope chemistry
of a native and irrigated Typic Natrargid in the San
Joaquin Valley of California // Soil Scie. Society of
America J. 1987. № 51. P. 761-767.
24. Bottinga Y. Calculated fractionation factors for carbon
and hydrogen isotope exchange in the system calcite-
carbon dioxide-graphite-mathane-hydrogen-water va¬
por// Geochimica et Cosmochimica Acta. 1969. V. 33.
P. 49-64.
25. Cerling T.E. The stable isotopic composition of modem
soil carbonate and its relationship to climate // Earth
Planet Science Lett. 1984. V. 71. P. 221-240.
26. Deines P.f Langmuir DHarmon R.S. Stable carbon iso¬
tope ratios and the existence of a gas phase in the evolu¬
tion of carbonate ground waters // Geochimica et Cos¬
mochimica Acta. 1974. V. 39. P. 1147-1152.
27. Dever L., Fontes J.Ch., Vachier P., Durand R. Isotopic
composition of the secondarly calcite as palaeoclimatic
indicators // Extended abstracts of the Fifth Int. Symp. of
Water-Rock interaction. Reykjavik, Iceland. 1986.
P. 162-166.
28. DorrHMunich K.O. Carbon-14 and carbon-13 of soil
C02 // Radiocarbon. 1980. V. 22. P. 909-918.
29. Forstel H., Purtal A., Shleser G. The world pattern of
oxygen-18 in rein waters and its importance in uder-
standing the biochemical oxygen cycle // Isotope ratious
as pollutant source and behaviour indicators. Vienna,
1975. P. 3-20.
30. Fritz P., Fontes J.Ch. (Ed.) Handbook of Environmental
Isotope Geochemistry // The terrestrial Environment A.
Elsevier, Amsterdam, 1980. V. 1. 612 p.
31. Huggins D.R., Allmaras R.R., Clapp C.E., Lamb JA,
Láyese M.F. Dynamics of organic carbon in com-coy-
bean sequinces as estimated from natural 13C abun¬
dance // 15th World Congress of Soil Science, Abstract,
Acapulco, Mexico, 1994. 426 p.
32. Magaritz M., Kaufman A.fJaalon D.H. Calcium carbon¬
ate nodulus in soils: 13C/12C and 180/160 ratios and 14C
contents // Geoderma. 1981. V. 25. № 3-4. P. 157-172.
33. Marion G.M., Introne D.S., Van Cleve K. The Stable Iso¬
tope geochemistry of CaC03 on the Tanana River flood-
plain of interior Alaska, USA: Composition and mecha¬
nism of formation // Chemical Geology (Isotope Geo¬
science Section). 1991. V. 86. P. 97-110.
34. McCrea J.M. On the isotopic chemistry of carbonates
and a paleotemperature scale // J. Chem. Phys. 1950.
V. 18. P. 849-857.
35. Quade J., Cerling T.E., Bowman J. Systematic variation
in the carbon and oxygen isotopic composition of pe-
dogenic carbonate along elevation transect in the south¬
ern Great Basin, United States // Geological Society of
America Bulletin. 1989. V. 101. P. 464-^75.
36. Parada C.B., Long A., Davis S.N. Stable isotopic com¬
position of soil carbon dioxide in the Tucson Basin, Ari-
sona, USA // Isotope Geoscience. 1983. V. 1. P. 219—
236.
37. Pendall E., Amundson R. The stable isotope chemistry of
pedogenic carbonate in an alluvial soil from the Punjab,
Pakistan // Soil Science. 1990. V. 149. № 4. P. 199-211.
38. Reardon EJ., Allison G.B., Fritz P. Seasonal chemical
and isotopic variations of soil C02 at Trout Creec, On¬
tario // J. Hydrology. 1979. V. 43. P. 355-371.
39. Rightmire C.T., Hanshaw B.B. Relationship between the
carbon isotope composition of soil C02 and dissolved
carbonate species in groundwater // Water Resources
Research. 1978. V. 9. P. 958-967.
40. Salomons W., Mook W.G. Isotope geochemistry of car¬
bonate dissolution and reprecipitation in soils // Soil Sci¬
ence. 1976. V. 122. № 1. P. 15-24.
41. Salomons W., Goudie A., Mook W.G. Isotopic composi¬
tion of calcrete deposits from Europe, Africa and India //
Earth Surface Process. 1978. V. 3. P. 43-57.
42. Salomons W., Mook W.G. Isotope geochemistry of car¬
bonates in the weathering zone // Fritz P., Fontes J.Ch.
(Editors). Handbook of Environmental Isotope Geochem¬
istry. The Terrestrial Environment. Elesevier, Amster¬
dam. 1986. V. 2. P. 239-269.
43. Schlesinger W.H. The formation of caliche in the soils of
Mojave desert, California // Geochim. and Cosmochim.
Acta. 1985. V. 49. P. 57-66.
44. Schlesinger W.H., Marion G.M., Fonteyn P.G. Stable
isotope rations and the dynamics of caliche in desert
soils // P.W. Rundel, J.R. Ehleringer, K.A. Nagy (Ed.).
Application of stable isotope rations to ecological re¬
search. Springer, New-York, 1989. P. 309-317.
45. Swart P.K., Burns SJ., Leder JJ. Fractionation of the
stable isotopes of oxygen and carbon in carbon dioxide
during the reaction of calcite with phosphoric acid as a
function of temperature and technique // Chemical Geol¬
ogy. 1991. № 86. P. 89-96.
46. Swerhone G.D.W., Hobson KA., Kessel C., Bout-
ton T.W. An economical method for the preparation of
plant and animal tissue for 813C analysis // Communica¬
tions in soil science and plant analyses. 1991. V. 22.
No 3^. P. 177-190.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
700
РЫСКОВ и др.
47. Talma A S., Netterberg F. Stable isotope abundances in
calcretes // Residual Deposits: Surface Related Weather¬
ing Processes and Materials. Blackwell. The Geological
Society. London, 1983. P. 221-233.
48. West L.T., Drees L.R., Wilding L.P., Rabenhorst M.C.
Differentiation of pedogenic and lithogenic carbonate
forms in Texas // Geoderma. 1988. V. 43. P. 271-
287.
Dynamics of Carbonate and Humus Isotope Composition as an Indicator
of Soil-Forming Conditions in the Holocene
Ya. G. Ryskov, V. A. Demkin, S. A. Oleinik, E. A. Ryskova, and
The 13C/12C and 180/160 ratios in carbonates and humus of chernozems and dark chestnut soils were studied.
The pedogenic carbonates with the isotopic composition 813C = -10.. .-11 %o and 8180 = 18 to 19%o accumulate
in the soils in both dispersed and segregated forms. The heavier values of 813C and 8180 in soil carbonates are
stipulated by an admixture of lithogenic components with heavy isotopic composition. The most informative
object for the reconstruction of vegetation and climate in the past is the isotope composition of carbon in soil
humus. The regularities in the dynamics of climatic conditions and species composition of vegetation in the
steppe zone of Southern Urals during the last 3500-4000 years are revealed.
I, S, Kovalevskaya
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
№ 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 701-705
ХИМИЯ
почв
УДК 631.416
ТАЛЛИЙ В ПОЧВАХ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
© 2000 г. В. Б. Ильин, Г. А. Конарбаева
Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН, Новосибирск
Поступила в редакцию 01.03.99 г.
На примере выборки почв, представленной в основном черноземами, показано, что в почвенном по¬
крове содержится относительно высокое количество таллия (1.5-3.0 мг/кг), причем нижний предел
характерен для почв Барабы, верхний - для почв Приобского плато. Распределение металла по про¬
филю почв довольно монотонное. В процессе почвообразования в гумусовом слое произошло зна¬
чительное перемещение таллия из минерального субстрата в органическое вещество почвы (до 25%
от валового количества).
Таллий относится к приоритетным, требующим
первоочередного внимания, тяжелым металлам.
Он обладает высокой токсичностью (входит в груп¬
пу химических элементов первого класса опаснос¬
ти): поражает центральную и периферическую
нервную систему, желудочно-кишечный тракт,
почки [1]. Источниками антропогенного таллия
являются предприятия стройиндустрии, а также по
добыче и переработке полиметалльного сырья,
электростанции, работающие на угле и мазуте, ка¬
лийные удобрения. В частности, вокруг г. Ленгерих
(ФРГ) сильное загрязнение почв и растений было
связано с атмосферными выбросами цементного
завода [12, 14]. Оно привлекло внимание герман¬
ских исследователей: были разработаны методы
определения металла в объектах окружающей
природной среды, появились публикации о его
количестве в почвах, растениях, предложены
ориентировочные гигиенические нормативы.
В СССР, затем в России экологическая про¬
блема таллия серьезно не рассматривалась: в
большинстве регионов страны отсутствуют све¬
дения даже о валовом содержании элемента в
почвах. Из известных авторам публикаций заслу¬
живает быть отмеченной работа Орешкина [5], в
которой указано содержание таллия в некоторых
почвах Русской равнины: оно оказалось довольно
монотонным по всему профилю и было меньше
1 мг/кг (анализы выполнены прямым атомно-аб¬
сорбционным методом).
Принимая во внимание важность рассматрива¬
емой темы для регионального и локального мо¬
ниторинга, мы изучили некоторые стороны ста¬
туса таллия в западно-сибирских почвах.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектом исследования послужили пробы почв,
взятые на незагрязненных территориях региона.
Валовое содержание металла определяли
атомно-эмиссионным методом с применением ду¬
гового аргонового двухструйного плазмотрона
(далее плазменно-спектральный метод) вначале в
лаборатории Института почвоведения и агрохи¬
мии (ИПА) СО РАН, затем определения были
продублированы в Объединенном институте гео¬
логии, геофизики и минералогии (ОГГМИ) СО
РАН. Для построения аналитического графика
использовались стандартные образцы горных по¬
род СО-1Б и N° 2186-81 (в лаборатории ИПА) и
Рус. 2 и Рус. 3 (в ОГГМИ). В ОГГМИ определения
таллия проводились по нескольким спектраль¬
ным линиям дважды. Сходимость результатов
была высокой.
Кроме того, нами таллий был определен по ме¬
тоду Шолля [13]. Технология метода следующая:
металл извлекается из почвы смесью концентриро¬
ванной азотной кислоты и 30-процентной перекиси
водорода при нагревании, далее извлеченный талий
переводится бромистоводородной кислотой в
НТ1Вг4-комплекс, способный к окрашиванию при
действии на него бриллиантового зеленого. Да¬
лее таллиевый комплекс экстрагируется изоами-
ловым эфиром уксусной кислоты с последующим
фотометрированием.
Этим методом, согласно мнению разработчи¬
ка, можно извлекать таллий из неорганической и
органической частей почвы. Однако с этим труд¬
но согласиться. При использовании азотной кис¬
лоты и перекиси водорода происходит главным
образом озоление органического вещества поч¬
вы и выделение из него минеральных компонен¬
тов. Полученный нами аналитический материал
однозначно подтверждает сказанное.
Основные свойства почвы изучали общепри¬
нятыми методами.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В нашем распоряжении была небольшая для
такой территории, как юг Западной Сибири, вы¬
борка почв, отчего можно позволить себе лишь
самые общие оценки и только предварительные
701
702
ИЛЬИН, КОНАРБАЕВА
Таблица 1. Валовое содержание таллия в почвах За¬
падной Сибири (плазменно-спектральный метод)
Горизонт
Выборка
Пределы
колебаний
Среднее
мг/кг
А1(Апах)
15
1.7-3.5
2.8
С
15
1.8-4.5
3.0
выводы. Однако в силу слабой изученности при¬
родного региона полученные данные приобрета¬
ют особую ценность, становятся ориентирами
для последующих исследований в аналитическом,
регионально - геохимическом, экологическом и
т.д. направлениях.
Несмотря на генетически почти однородный
состав выборки (преобладали черноземы) хоро¬
шо заметны колебания валового содержания ме¬
талла (табл. 1), наблюдаемые как в материнском
субстрате, так и в гумусированной толще. Оценим
найденный уровень содержания таллия в западно¬
сибирских почвах. Согласно Кабата-Пендиас с со-
авт. [3], валовое содержание металла в почвах не до¬
стигает 1 мг/кг. Однако возможно существование
локальных природных аккумуляций, где таллия
значительно больше - до 1.5-3 мг/кг.
В почвах США нативные концентрации эле¬
мента колеблются в широких пределах - от 0.02
до 2.8 мг/кг [6].
Судя по данным Орешкина [5], в основных зо¬
нальных почвах Русской равнины - серых лесных
и черноземах - количество таллия примерно оди¬
наковое, от 0.4 до 0.6 мг/кг.
Таким образом, обнаруженный в почвах Запад¬
ной Сибири уровень содержания металла следует
оценить как сравнительно высокий, а всю обследо¬
ванную территорию как специфическую по данно¬
му признаку почвенно-геохимическую провинцию.
Распределение таллия по почвенному профи¬
лю можно считать равномерным. Имеющиеся
различия между горизонтами (табл. 2) обусловле¬
ны, скорее всего, литохимической неоднороднос¬
тью минерального субстрата. В этой связи пред-
Таблица 2. Содержание таллия в почвах Западной Сибири, мг/кг
Местоположение
Почва
Горизонт, глубина, см
Таллий
плазменно-спек¬
тральный метод
метод Шолля
Тюменская обл.,
Чернозем обыкновенный
Апах
0-28
2.4
0.35
Исетский р-н
среднесуглинистый
В
50-60
2.8
0.15
ВСк
90-100
2.1
0.08
С
155-165
2.3
0.05
190-200
2.2
Не опр.
Омская обл.,
Чернозем выщелоченный
А1
0-10
2.9
0.42
Муромцевский р-н
среднесуглинистый
АВ
32-42
2.6
0.46
В1
52-62
2.6
0.28
Ск
125-135
2.3
0.08
190-200
2.2
Не опр.
Новосибирскаяобл.,
Чернозем выщелоченный
А1
0-10
2.9
0.98
Тогучинский р-н
среднесуглинистый
В
40-50
4.7
0.39
ВС
90-100
3.3
0.25
С
185-195
3.8
0.10
Алтайский край,
Чернозем выщелоченный
Апах
0-10
2.4
Нет
Бийский р-н
легкосуглинистый
В
40-50
3.1
»
Ск
101-111
2.3
»
185-195
2.4
»
Кемеровская обл.,
Серая лесная средне¬
Апах
0-10
2.3
0.27
Мариинский р-н
суглинистая
В1
40-50
2.3
0.13
В2
70-80
2.3
0.07
Ск
130-140
2.1
0.09
210-220
2.4
Следы
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ТАЛЛИЙ В ПОЧВАХ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
703
ставляют интерес данные, характеризующие чер¬
ноземы, сформировавшиеся на Приобском плато
и в центральной части Барабинской низменности:
на плато почвы богаче таллием, чем на низменно¬
сти. Не исключено, что и в этом случае просле¬
живается выявленная нами для ряда других ме¬
таллов закономерность, обусловленная присутст¬
вием на самом плато и на близко расположенном
Салаирском кряже многочисленных полиметаль-
ных рудопроявлений.
Содержание таллия, извлекаемого по методу
Шолля из гор. А1 и Апах и из материнской поро¬
ды (гор. С), представлено в табл. 3. Оно заметно
меньше, особенно в нижней части профиля, чем
количество металла, определенное плазменно¬
спектральным методом, и, кроме того, подверже¬
но значительным колебаниям.
Об особенностях распределения этой формы
элемента по профилю изученных почв можно су¬
дить по данным, приведенным в табл. 2 и 4: ее
концентрация быстро убывает с глубиной. Расче¬
ты показывают, что из гумусового горизонта ме¬
тодом Шолля можно извлечь примерно 1/3 вало¬
вого содержания таллия, из материнской поро¬
ды - не более 5%.
Особенности распределения этой формы ме¬
талла по профилю почвы таковы, что легко усма¬
тривается ее связь с органическим веществом
почвы (рис. 1).
На наш взгляд, приведенных примеров доста¬
точно для того, чтобы количество таллия, извле¬
каемого по методу Шолля, рассматривать лишь
как часть валового содержания элемента, сосре¬
доточенную в основном в органическом веществе
почвы.
Поскольку опасные техногенные очаги накоп¬
ления были выявлены в Германии, здесь возникла
настоятельная необходимость гигиенического нор¬
мирования содержания этого металла в местных
почвах. В качестве предельно допустимой концент¬
рации (ПДК) элемента в пахотных землях были
предложены вначале 1 [10], затем 2 мг/кг [7].
Если исходить из результатов определения
элемента по методу Шолля, то оказывается, что
природное содержание таллия в почвах Германии
меньше указанного норматива: по данным [8] оно
не превышает 1 мг/кг. Таким образом, ПДК по
Айкманну и Клоке вполне прагматична, ее эко¬
логический смысл очевиден.
Действительно, здесь нормирование исходит
из того количества металла, которое в силу своего
местонахождения в почве является относительно
мобильным и потому способным участвовать в дви¬
жении по пищевым цепям. Так как в России норми¬
рованием таллия в почве никто не занимается, в
случае необходимости возможно привлечение
этой ПДК для экологической оценки техноген¬
ных ситуаций.
Таблица 3. Содержание таллия в почвах Западной Си¬
бири (по методу Шолля)
Горизонт
Выборка
Пределы
колебаний
Среднее
Модальный
класс
мг/кг
А1 (Апах)
64
0.07-1.45
0.54
0.21-0.40
С
43
сл.-0.42
0.05
0.01-0.03
Таблица 4. Таллий в черноземе выщелоченном (Алтай¬
ский край, Целинный р-н)
Глуби¬
на, см
Метод
Неизвле-
ченная
часть А - Б
плазменно¬
спектральный
(валовое со¬
держание), А
по Шоллю (в
основном таллий
органического
вещества), Б
мг/кг
%отА
0-10
2.6
0.9
1.7
65
20-30
2.5
0.9
1.6
64
30-40
2.5
0.7
1.8
72
52-62
2.3
0.5
1.8
78
68-78
2.2
0.2
2.0
91
200-210
2.8
0.1
2.7
96
Обнаруженный факт высокой прямой корре¬
ляции между содержанием в почве таллия и органи¬
ческого вещества может оказаться интересным с
позиций генетического почвоведения и важным для
%
Рис. 1. Закономерности распределения гумуса (а), фи¬
зической глины (б) и таллия (в) в профиле чернозема
выщелоченного среднесуглинистого (Новосибирская
обл., Тогучинский р-н).
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
704
ИЛЬИН, КОНАРБАЕВА
Р Ъл Т1
Рис. 2. Схема перемещения химических элементов в
почвенной толще в процессе почвообразования.
Штриховкой показана органическая форма элемента.
прикладной экологии. Обсуждение вопроса целесо¬
образно начать с сопоставления конечных резуль¬
татов внутрипочвенного перемещения таллия, ко¬
торый не относится к элементам, необходимым для
жизнедеятельности растений, с перемещением ти¬
пичных биофилов - фосфора и цинка. Воспользу¬
емся схемой, представленной на рис. 2.
Главные составляющие перемещения фосфо¬
ра в процессе почвообразования: 1) уменьшение
содержания элемента в нижней части профиля и
увеличение - в верхних горизонтах, 2) перекачка
фосфора из минерального субстрата в органичес¬
кое вещество почвы. Результаты передислока¬
ции, будучи количественно яркими, обычно ис¬
пользуются в почвоведении для объяснения сути
биологической аккумуляции химических элемен¬
тов в почве.
Сходные, но менее выразительные перемеще¬
ния обнаруживаются для цинка [12].
Что же касается таллия, то здесь, по-видимо¬
му, имеет место только переток элемента из ми¬
неральной компоненты почвы в органическую.
По нашим данным в черноземах Западной Си¬
бири на долю органической формы фосфора при¬
ходится примерно 50% от его валового содержа¬
ния, цинка - около 40%, таллия - в среднем 25%.
Таким образом, в судьбе элементов-биофилов, и
элемента, ненужного живому организму, наблю¬
дается общая тенденция накопления в поверхно¬
стном слое почвы их органической формы.
Образующийся потенциально доступный расте¬
ниям запас органических фосфора и цинка можно
рассматривать как пример естественной оптимиза¬
ции минерального питания, создания комфортных
условий существования.
В значительном же перетоке таллия из мине¬
ральной части почвы в органическую повинны, по-
видимому, причины, обусловленные чисто химиче¬
скими свойствами элемента. В геохимических про¬
цессах Т1 может существовать в одно-, двух-, трех¬
валентном состоянии, однако наиболее устойчивым
в зоне гипергенеза является катион Т1+. Однова¬
лентный таллий имеет много общего с щелочными
металлами. Это дало основание Адриано [6]
предположить, что растения, не различая К+ и Т1+,
поглощают их из почвы и распределяют в орга¬
низме по единому сценарию.
Поскольку калий относится к основным эле¬
ментам минерального питания растений, одно¬
временное с ним интенсивное поглощение таллия
из почвы уже не кажется маловероятным. Скорее
всего, как следствие именно этого процесса, таллий,
аналогично цинку - элементу, безусловно необхо¬
димому живым организмам, показывает очень вы¬
сокий коэффициент накопления (во внимание при¬
нимается система почва-растение), равный 1-10,
тогда как, например, у свинца и хрома он колеб¬
лется в пределах 0.01—0.1 [11].
Хорошо известно, что одной из ведущих функ¬
ций калия в растительном организме является по¬
вышение оводненности протоплазмы, создание ос¬
мотического давления в клетках. Это предполага¬
ет беспрепятственное поступление элемента во
все органы растения, создание в них необходимых
осмогенных концентраций. Если наряду с К+ эту
возможность получает и Т1+, то неблагоприятные
экологические последствия в случае таллиевого
загрязнения почвы могут оказаться очень серьез¬
ными: таллий будет накапливаться в опасном ко¬
личестве в органах сельскохозяйственных куль¬
тур, используемых для питания.
Однако, как показали исследования Хоффма¬
на [9], сельскохозяйственные культуры все же
способны задерживать, по аналогии с другими тя¬
желыми металлами, поступающий из почвы тал¬
лий, который накапливается в органах запасания
ассимилятов в наименьшем количестве.
Важным фактором в выводе таллия из дальнего
транспорта, по-видимому, выступают органические
соединения - комплексе- и хелатообразователи.
Делая такое предположение, мы исходили из изве¬
стных фактов проявления таллием в химических
реакциях сходства с двухвалентными катионами,
например, РЬ2+ и Н£2+, способными образовывать
маломобильные органо-минеральные соедине¬
ния. Последние чаще всего представляют собой
комплексные соли, в которых металл находится в
одно- и в трехвалентном состоянии окисления [4].
Все это и является, надо полагать, причиной
накопления металла в почве в органической фор¬
ме. К сказанному следует добавить, что, согласно
Зунино с соавт. [15], у Т1, как химического эле¬
мента с очень низким природным содержанием в
почве, энергия связывания в металло-органичес¬
кие соединения будет особенно высокой.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные результаты уже в первом при¬
ближении позволяют рассматривать юг Западной
Сибири как природную геохимическую провинцию
с повышенным содержанием (1.5-3 мг/кг) таллия в
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ТАЛЛИЙ В ПОЧВАХ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
705
местных почвах. Уровень содержания таллия в
почвенном покрове разных природных районов
на юге Западной Сибири неодинаковый: в черно¬
земах Барабы, например, он ниже, чем в их анало¬
гах на Приобском плато. Распределение валового
таллия по профилю изученных почв довольно рав¬
номерное. В гумусовом горизонте отчетливо заме¬
тен результат перехода металла из неорганичес¬
кой формы в органическую: на долю последней
здесь приходится около 25% от валового количе¬
ства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вредные химические вещества. Л.: Химия, 1988.
С. 237-247.
2. Ильин В.Б. Элементный химический состав расте¬
ний. Новосибирск: Наука, 1984. 129 с.
3. Кабата-Пендиас А.у Пендиас X. Микроэлементы
в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.
4. Несмеянов А.Н., Соколик РЛ. Методы элемент¬
но-органической химии. М.: Наука, 1964. С. 414-
425.
5. Орешкин В.Н. Прямой атомно-абсорбционный
метод определения тяжелых металлов в объектах
окружающей среды для целей геохимии и контро¬
ля загрязнения // Поведение поллютантов в почвах
и ландшафтах. Пущино, 1990. С. 60-73.
6. Adriano D.C. Trace elements in the terrestrial environ¬
ment. Springer-Verlag, N.Y.-Berlin-Tokyo, 1986.
533 p.
7. Eikman Th.f Kloke A. Nutzungs- und schutzgutbezogene
Orientierungswerte für (Schad-)Stoffe in Böden. Boden¬
schutz (Handbuch). Erich Schmidt-Verlag, Berlin, 1991.
S. 1-19.
8. Neßler F.f Brückner Chr. Der biologische Kreislauf des
Schwermetalle Thallium (TI) // Mengen- und Spurenele¬
mente. Arbeitstagung, 1982 (K. Marx-Universität,
Leipzig). S. 135-143.
9. Hoffmann G., Schweiger PScholl W. Aufnahme von
Thallium durch landwirtschaftliche und gärterische
Nutzpflanzen // Landwirtschaftlische Forschung. 1982.
H. 35. S. 45-54.
10. Kloke A. Richtwerte’80. Orientirungsdaten für tolerier¬
bare Gesamgehalte einiger Elemente in Kulturboden //
Mitteilungen VDLUFA. 1977. H. 2. S. 32-38.
11. Sauberheck D. Schadstoffeinträge in den Boden durch
Industrie, Besiedlung, Verkehr und Landbewirschaftung
(anorganische Stoffe) // VDLUFA - Schriftenreihe,
Kongressband, 1985. S. 59-72.
12. Schoer J.f Nagel U. Thallium in Pflanzen und Böden
Naturwissenschaften. 1980. H. 5. S. 261-262.
13. Scholl W. Bestimmung von Thallium in verschiedenen
anorganischen und organischen Matrizes - ein einfaches
photometrisches Rontineverfahren mit Brillantgrün //
Landwirtschaftliche Forschung. Kongressband. 1980.
H. 37. S. 275-286.
14. Scholl W., Metzger F. Erhebungen über die Thallium¬
belastung von Nutzpflanzen auf kontaminierten Böden
im Raum Lengerich // Landwirtschaftliche Forschung.
Kongressband. 1981. H. 38. S. 216-223.
15. Zunino HAguilera M., Caiozzi M.y Peirano P., Bo-
rie F.y Martin J.P. Metalbinding organic macromole-
cules in soil // Soil Sei. 1993. V. 128. № 5. P. 257-266.
Thallium in Soils of the South of Western Siberia
V. В. Il’in and G. A. Konarbaeva
A relatively high content of thallium (1.5-3.0 mg/kg) is found in the soils (mainly, chernozems) of the southern
part of Western Siberia. Minimal thallium concentrations are typical of the soils of the Baraba Lowland and the
highest, of the soils of Priobskoe Plateau. The distribution pattern of thallium in the soil profile is relatively
monotonous. In the course of soil formation, a considerable part of thallium (up to 25% of the total thallium
content) is extracted from the mineral material and gets fixed in the organic matter of soils.
4 ПОЧВОВЕДЕНИЕ
№ 6
2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 706-715
ХИМИЯ
почв
УДК 631.417.26
АМФИФИЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПОЧВ*
© 2000 г. Е. Ю. Милановский
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова
Поступила в редакцию 08.12.98 г.
Проведено фракционирование гумусовых веществ почв разного генезиса методом жидкостной хро¬
матографии гидрофобного взаимодействия. Предложен качественный аналитический критерий ди¬
агностики иллювиального и формирующегося на месте гумуса. Рассматривается возможность раз¬
деления и систематики гумусовых веществ по функциональным свойствам на базе хроматографи¬
ческих методов.
В исследовании объектов окружающей среды
гумусовым веществам (ГВ) придается все возраста¬
ющее значение. Широкий спектр природных и ант¬
ропогенных процессов - выветривание минералов,
иммобилизация и транспорт металлов, сорбция пес¬
тицидов, формирование водопрочных почвенных
агрегатов, ионообменные свойства почв - индуци¬
руется и протекает при непосредственном участии
ГВ [12]. Реакционная способность ГВ, позволяю¬
щая им участвовать в различных типах взаимодей¬
ствий и выполнять разнообразные экологические
функции (аккумулятивная, транспортная, регуля¬
торная, протекторная, физиологическая) обуслов¬
лена гетерогенностью и полихимизмом совокупно¬
сти органических соединений, составляющих ГВ.
Потенциальную химическую и биологичес¬
кую активность высокомолекулярных органиче¬
ских веществ обусловливают более 40 их параме¬
тров. К приоритетным характеристикам относят¬
ся: форма и размер молекул, степень ионизации и
характер функциональных групп, тип и заряд ио¬
на, способность к образованию водородных и
ван-дер-ваальсовых связей, гидрофобному и ко¬
ординационному взаимодействию.
При биогеохимической полифункциональнос¬
ти ГВ, составляющих в экосистемах единое це¬
лое, опыт химии гумуса и генетического почвоведе¬
ния позволяет утверждать, что за реализацию кон¬
кретных экологических функций ответственны не
гумусовые вещества в целом, а строго определен¬
ные их компоненты. Проблема состоит в том,
чтобы научиться идентифицировать и выделять
из совокупности ГВ составляющие, которые в
максимальной степени обладают определенной
функциональной активностью. При этом химиче¬
ское строение функционально одинаковых ком¬
понентов гумуса почв разного генезиса, очевид¬
но, может отличаться.
* Работа выполнена при финансовой поддержке Российско¬
го фонда фундаментальных исследований, проект № 97-04-
49798.
Среди современных методов выделения, фрак¬
ционирования, анализа структуры и функций орга¬
нических макромолекул совокупность хроматогра¬
фических методов занимает центральное место.
При минимальном деструктивном воздействии они
позволяют физически выделить из гетерогенной
совокупности ГВ компоненты, обладающие моле¬
кулярной однородностью по строго контролируе¬
мому параметру (молекулярные размеры, рас¬
творимость, электрический заряд, комплексооб¬
разующая способность, гидрофобность) [1,9].
В основе любого метода разделения лежат
конкретные физико-химические свойства анализи¬
руемых веществ, и, следовательно, любое фракцио¬
нирование есть функция распределения характери¬
стического признака (выбранного исследователем)
внутри анализируемой пробы. Применение гель-
хроматографии, ультрафильтрации, отчасти элек¬
трофореза обеспечивает разделение молекул по
размеру и их геометрии. Плотность распределе¬
нии заряженных групп на поверхности и величи¬
на заряда молекул при различных pH лежат в ос¬
нове их разделения методами электрофореза,
изоэлектрического фокусирования и ионообмен¬
ной хроматографии. Различия в числе и характе¬
ре гидрофобных участков на поверхности моле¬
кул используют в гидрофобной хроматографии.
Применяя фракционирование по какому-либо
критерию (молекулярный размер, заряд, гидро¬
фобность и др.) мы достигаем в той или иной сте¬
пени гомогенности выделяемых фракций только
по выбранному параметру. При этом однородная,
например, по гидрофобным свойствам, фракция
ГВ может быть полидисперсна по другим крите¬
риям.
В данной работе представлены результаты ис¬
следования гетерогенности амфифильных (гид¬
рофобно-гидрофильных) компонентов ГВ почв.
Явление гидрофобного взаимодействия широ¬
ко распространено среди биологических макро¬
молекул. В белках гидрофобные контакты осуще¬
706
АМФИФИЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПОЧВ
707
ствляются между гидрофобными структурными
элементами (главным образом боковыми цепями
остатков фенилаланина, лейцина, изолейцина, ва¬
лина, пролина, метионина, триптофана), в результа¬
те которых сводится к минимуму их взаимодействие
с водой. Гидрофобными силами стабилизируется
третичная структура белков, определяются свойст¬
ва липидов и биологических мембран. Ароматичес¬
кие и неполярные аминокислоты образуют гидро¬
фобные зоны, которые в зависимости от внешних
условий ориентированы на поверхности или вну¬
три макромолекулы [11]. Гидрофобные свойства
ГВ могут обусловливаться наличием в их составе
соответствующих аминокислот, углеводородных
цепей и других неполярных фрагментов.
Интерес к исследованию гидрофобно-гидро¬
фильных свойств ГВ не случаен. Существует мне¬
ние, что гумусовые вещества играют решающую
роль в формировании гидрофобных поверхностей в
почвах [18,21]. От данного параметра существенно
зависят растворимость гумуса, его морфологиче¬
ские особенности, поверхностные свойства мине¬
ральных частиц, характер их взаимодействия с
водой и элементами питания растений [15, 20].
Одна из гипотез механизма формирования аг¬
регативной устойчивости макроагрегатов предпо¬
лагает наличие неупорядоченно распределенного
гидрофобного органического вещества (ОВ) по по¬
верхности внутриагрегатных пор, увеличивающего
водопрочносгь агрегатов [22]. По данным Гроссела
с соавт. [19] гидрофобная фракция водораствори¬
мого экстракта из растительных остатков адсор¬
бируется на поверхности твердой фазы фосфата
кальция, ингибируя его осаждение и повышая эф¬
фективность иммобилизации растениями фосфо¬
ра. Те же авторы приводят комплексную аналити¬
ческую характеристику и элементы строения гид¬
рофобной фракции водорастворимого экстракта
“фульвокислот” из соломы пшеницы: 82% экс¬
тракта составляют гидрофильные кислоты, 18%
разделяются между гидрофобными кислотами
(13%) и нейтральными фракциями (5%). В гидро¬
фобной фракции идентифицированы низкомолеку¬
лярные (<900 дальтон) ароматические фенольные
кислоты, окисленные полифенолкарбоновые
кислоты и сахариды, конденсирующиеся в про¬
цессе старения. Установлено, что гидрофобные
органические загрязнители и тяжелые металлы
избирательно взаимодействуют с водораствори¬
мым органическим веществом (ВОВ) [21]. Миг¬
рация тяжелых металлов происходит совместно с
гидрофильной фракцией ВОВ, а гидрофобные за¬
грязнители преимущественно взаимодействуют с
гидрофобной фракцией ВОВ.
Для разделения ГВ на фракции по степени вы¬
раженности амфифильных свойств применялся ме¬
тод высаливания [5, 8]. Данный метод не обеспечи¬
вает достаточной селективности фракционирова¬
ния из-за неизбежно происходящего соосаждения
ГВ и имеет проблемы по воспроизводимости усло¬
вий эксперимента (исходные концентрации ГВ и pH
растворов). Рядом авторов [14, 19] использовались
гидрофобные полиароматические смолы на основе
полистирола. Методической предпосылкой для
фракционирования служит высокая гидрофоб-
носгь поверхности смолы, обеспечивающая обра¬
тимую сорбцию гидрофобных веществ. Недостат¬
ком данного типа смол, не позволяющим анализи¬
ровать гуминовые кислоты, является ограничение
по условиям сорбции органического вещества.
Максимальная сорбционная емкость смолы до¬
стигается в кислой среде (pH 2 и ниже). Выше
нейтральных значений pH сорбция равна нулю.
Вследствие этого амберлитовые смолы примени¬
мы для выделения гидрофобной фракции только
ВОВ и фульвокислот.
Перспективным для разделения ГВ на фрак¬
ции, различающиеся степенью выраженности ам¬
фифильных свойств, является метод гидрофобной
хроматографии с использованием матриц, на по¬
верхности которых ковалентно закреплены нейт¬
ральные гидрофобные алкильные цепи различной
длины (бутил-, фенил, октил-агароза). Сущность
метода заключается в следующем. Раствор ГВ
вводится в хроматографическую колонку, запол¬
ненную гидрофобной матрицей. Основным требо¬
ванием при этом является создание условий для
максимального гидрофобного взаимодействия ком¬
понентов анализируемой пробы с матрицей геля.
Это достигается применением стартового буфера
с высокой ионной силой, обеспечивающей, бла¬
годаря солевому эффекту, усиление гидрофоб¬
ных контактов.
Наиболее гидрофильные компоненты анали¬
зируемой пробы не сорбируются на гидрофобной
матрице и вымываются с потоком стартового бу¬
фера в свободном объеме колонки. Элюирование
сорбированных молекул осуществляется путем по¬
степенного ослабления гидрофобных контактов:
элюирования в градиенте снижающейся концент¬
рации соли; добавления в элюент поверхностно
активных веществ (ПАВ), мочевины или органи¬
ческих растворителей, повышающих полярность
элюента; изменения pH и температуры. Комбина¬
ция методов элюирования позволяет повысить
эффективность разделения [1,9].
Блондеу с соавт. [16] осуществили фракциони¬
рование гуминовых кислот лесной почвы, донных
морских отложений, коммерческого препарата
ГК и полималеиновой кислоты на октил-Сефаро-
зе. В качестве стартового буфера использовался
раствор 0.01 М ТРИС-НС1 с pH 7.0, содержащий
3.0 М ЫаС1. Элюирование сорбируемых фракций
проводилось растворами стартового буфера, при
уменьшающейся в нем до нуля концентрации со¬
ли, водой и раствором гидроксида натрия при воз-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
4*
708
МИЛАНОВСКИЙ
(NH4)2S04, М ДДС-Na, %
Время, часы
Рис. 1. Градиент концентрации сульфата аммония
(пунктир) и ДЦС-№ (сплошная линия) в элюенте при
гидрофобной хроматографии гумусовых веществ.
растающей концентрации от 0 до 0.2 н. По степени
выраженности гидрофобных свойств в составе
фульвокислот идентифицировано 3-6, а в гумино-
вых кислот 5-8 фракций. Характерно, что гумино-
вые кислоты и фульвокислоты различного генези¬
са содержат фракции с близкими молекулярными
параметрами. Индивидуальные различия заключа¬
ются в относительном содержании фракций. Уве¬
личение содержания гидрофобных компонентов
отмечено в следующей последовательности: по-
лималеиновая кислота-фульвокислота (ФК) лес¬
ной почвы-ФК донных отложений-гуминовая
кислота (ГК) коммерческого препарата-ГК лес¬
ной почвы-ГК донных отложений.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектом исследований послужили почвы, в
генезисе и эволюции которых ГВ играют сущест¬
венную и разноплановую роль: перегнойно-под¬
золистая, серая лесная оподзоленная со вторым гу¬
мусовым горизонтом (ВГГ), чернозем, красная
ферраллитная. Выделение ГВ осуществлялось ще¬
лочным раствором пирофосфата натрия при соот¬
ношении почва : раствор 1 : 10 в течение 24 ч. Экс¬
тракт ГВ очищали от минеральных примесей цент¬
рифугированием (8000 об/мин, 15 мин) и
фильтрацией через мембранный фильтр с пора¬
ми 0.45 мкм.
Хроматографическое фракционирование про¬
водили на гидрофобизированном геле агарозы
(Octyl Sepharosa CL-4B, Pharmacia). Исходный экс¬
тракт ГВ перед анализом разводили 1 : 1 раство¬
ром 0.1 М ТРИС-НС1 буфера (pH 8.0), содержащим
2.0 М сульфата аммония, и сразу вводили в хромато¬
графическую колонку (6.0 х 1.0 см), уравновешен¬
ную 0.05 М ТРИС-НС1 буфером (pH 8.0), содержа¬
щим 2.0 М сульфата аммония.
Высокая (2 М) концентрация сульфата аммо¬
ния в стартовом буфере увеличивает эффектив¬
ность гидрофобного связывания ГВ с матрицей
геля. При низкой ионной силе молекулы воды эк¬
ранируют гидрофобные участки макромолекул,
препятствуя их контактному связыванию. При
высоких концентрациях соли происходит отрыв
упорядоченных молекул воды от гидрофобных
зон молекул и обнажение их неполярных струк¬
турных фрагментов. Последним термодинамиче¬
ски выгодно взаимодействовать друг с другом и
гидрофобными октильными группами матрицы
геля. Чтобы избежать высаливания ГВ до попада¬
ния в колонку, возможно применение многократ¬
ного инжекторного ввода проб с низкой концент¬
рацией ГВ. Элюирование сорбировавшихся на
матрице геля ГВ осуществляли сначала 0.05 М
ТРИС-НС1 буфером при негативном градиенте
концентрации сульфата аммония, а потом при
возрастающей концентрации додецилсульфата
натрия (ДДСЖа) в буфере. Форма градиента кон¬
центрации соли и детергента приведена на рис. 1.
Перед повторным использованием хроматогра¬
фической матрицы, ввиду того, что ДДС-Ыа сор¬
бируется на октил-сефарозе, гель регенерирова¬
ли путем последовательной промывки на воронке
Бюхнера водой, 25-, 50- и 95-процентным изопро¬
пиловым спиртом, бутанолом, 95-процентным
изопропанолом и водой. Регенерированный гель
переносили в хроматографическую колонку и
уравновешивали стартовым буфером. Для регис¬
трации оптической плотности элюата (280 нм) ис¬
пользовался оптический блок хроматографа
“МИЛИХРОМ-1”. Скорость фильтрации состав¬
ляла 50 мл/ч. Элюат собирался при помощи кол¬
лектора по 5 мл фракций, и в окрашенных порци¬
ях элюата определялась оптическая плотность
при 665 и 465 нм. Обработка результатов включа¬
ла определение относительных площадей фрак¬
ций на хроматограмме и вычисление коэффици¬
ентов цветности Е4/Е6.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Экспериментально подобранные условия сорб¬
ции ГВ и их последующего градиентного элюиро¬
вания позволили с высокой эффективностью раз¬
делить анализируемые пробы на 6-8 фракций.
Косвенным доказательством объективности ре¬
зультатов фракционирования (совокупность ГВ
щелочного экстракта действительно содержит
компоненты, существенно различающиеся по гид¬
рофобным свойствам) служит закономерное изме¬
нение объемов элюирования фракций при изме¬
нении режимов эксперимента. Отклонения от
выбранных условий вызывают смещение, размы¬
вание или наложение хроматографических мак¬
симумов.
Результат фракционирования ГВ исследуемых
почв представлен хроматограммами (рис. 2) и
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
АМФИФИЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПОЧВ
709
Рис. 2. Фракционный состав ГВ по данным гидрофобной хроматографии почв: I - перегнойно-подзолистой (а - гор. А1,
б - гор. В); II - чернозема обыкновенного (а - гор. А1, б - гор. АВ); Ш - красной ферраллитной (а - гор. А1, б - гор. В2);
IV - серой лесной оподзоленной с ВГГ (а - гор. Апах, б - гор. АЬ, в - гор. В1, г - кротовины, д — гумусовых кутан).
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
710
МИЛАНОВСКИЙ
Таблица 1. Относительное содержание хроматографических фракций
табличными данными. В табл. 1 приведены пло¬
щади индивидуальных фракций в процентах от об¬
щей площади хроматограммы. Для простоты опе¬
рирования данными мы объединили первые две
фракции в группу гидрофильных ГВ, а оставшие¬
ся - в группу гидрофобных. Различие площадей
хроматографических пиков не является прямым до¬
казательством разной концентрации ГВ в данных
фракциях. Площадь, которую фракция занимает на
хроматограмме, есть функция концентрации и ко¬
эффициента экстинкции входящих в состав данной
фракции веществ (закон Бугера-Ламберта-Бера).
По мере увеличения гидрофобных свойств коэф¬
фициент экстинкции ГВ возрастает. Это обстоя¬
тельство, несмотря на указанную условность произ¬
веденных расчетов, позволяет их применять при
сравнительном анализе результатов фракциони¬
рования. Первое, что необходимо отметить, - од¬
нотипный фракционный состав ГВ гумусово-ак¬
кумулятивных горизонтов. Во всех проанализи¬
рованных почвах ГВ представлены идентичными
по амфифильным свойствам фракциями. Этот
результат еще раз подтверждает, что процесс гу¬
мификации, независимо от факторов почвообра¬
зования и типа почв, имеет одно направление и
состоит в отборе и накоплении термодинамичес¬
ки устойчивых продуктов трансформации орга¬
нического материала [6,7].
Индивидуальность, специфичность ГВ конкрет¬
ной почвы заключается, с одной стороны, в варьи¬
ровании соотношения фракций между собой, а с
другой - в особенностях химического строения мак¬
ромолекул, группирующихся по признаку гидро-
фобности в одну фракцию. По соотношению гидро¬
фильных и гидрофобных фракций в гумусово-акку¬
мулятивных горизонтах и их внутрипрофильной
дифференциации ГВ подзолистой и красной фер-
раллитной почв аналогичны. В верхних горизон¬
тах профиля при некотором преобладании гидро¬
фильных компонентов присутствует весь спектр
амфифильных фракций. С глубиной явно выраже¬
но возрастающее доминирование гидрофильных
фракций ГВ. Некоторые из гидрофобных фракций,
присутствующие в гумусовом горизонте, отсутству¬
ют в иллювиальном горизонте. В молекулярно¬
фракционном составе ГВ чернозема наблюдается
иная закономерность. В верхнем минеральном го¬
ризонте профиля гидрофобные фракции ГВ преоб¬
ладают над гидрофильными; в гор. АВ это преобла¬
дание усиливается, но при этом сохраняется весь
компонентный набор амфифильных фракций ГВ,
присутствующих выше.
Первичную информацию об элементах строе¬
ния ГВ хроматографических фракций дают зна¬
чения их коэффициентов цветности (Е4/Е6). Ве¬
личина коэффициента цветности обусловливается
окраской ГВ, которая в свою очередь зависит от
степени гумификации. Экспериментально установ¬
лено [16], что данный показатель возрастает с
уменьшением молекулярной массы, увеличением
общего содержания кислых функциональных групп
и общей окисленности гумуса. Растворы ГВ, имею¬
щих высокие значения Е4/Е6, обладают меньшей
вязкостью, чем растворы ГВ с низкой величиной
коэффициента цветности. Визуально цветовая гам¬
ма ГВ, элюирующихся с колонки, изменялась от
желто-коричневого в гидрофильных к буро-корич¬
невому и черному цвету в гидрофобных фракциях.
Общая тенденция для ГВ всех исследованных
почв - уменьшение величины коэффициента
цветности во фракциях по мере увеличения их ги-
дрофобности (табл. 2). Это говорит о том, что ги¬
дрофильные компоненты ГВ имеют меньшую
молекулярную массу, обогащены кислыми функ-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
АМФИФИЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПОЧВ
711
Таблица 2. Коэффициенты цветности (Е4/Е6) фракций гумусовых веществ
Почва
Горизонт,
глубина, см
Исходная
проба
% Г]
Фракции,
адрофобш
зсть
1
2
3
4
5
6
7
Перегнойно-под¬
А1, 0-2
5.9
9.4
6.1
Не опр.
4.6
Не опр.
4.6
4.5
золистая
В, 34—48
12.2
15.4
10.6
»
Не опр.
»
4.3
Не опр.
Чернозем
А1, 0-5
4.0
7.8
5.1
»
3.2
»
3.4
3.5
обыкновенный
АВ, 58-70
3.8
7.4
5.1
»
3.5
3.2
3.4
2.2
Красная
А1, 0-10
11.5
15.0
9.1
»
6.5
»
6.4
6.3
ферраллитная
В2], 80-100
21.4
24.3
12.0
Не опр.
4.0
3.8
циональными группами и, как следствие, обладают
большей, по сравнению с гидрофобными фракция¬
ми, подвижностью и реакционной способностью.
Одноименные фракции ГВ чернозема из гумусово¬
го горизонта и нижней части профиля имеют прак¬
тически идентичные характеристики цветности.
В иллювиальном горизонте подзолистой и красной
ферраллитной почвы гидрофильные фракции ГВ
обладают очень высокими значениями Е4/Е6. При¬
мечательно, что коэффициент цветности гидро¬
фобных фракций ГВ ферраллитной почвы практи¬
чески аналогичен величине данного показателя в
гидрофильных фракциях ГВ чернозема. Возмож¬
но, это свидетельствует о том, что ГВ ферраллит¬
ной почвы представлены веществами алифатиче¬
ской природы, различающимися гидрофобными
свойствами, но обладающими высокой реакцион¬
ной способностью.
Существенную разницу в характере и профиль¬
ной дифференциации амфифильных фракций ГВ в
черноземе от обнаруженных в подзолистой и крас¬
ной ферраллитной почвы мы связываем с климати¬
ческими особенностями и типом поступления рас¬
тительных остатков в почву. В черноземной зоне
при близком к единице коэффициенте увлажнения
величина ежегодного отпада корней в 4-6 раз пре¬
вышает напочвенный опад. Совпадение профиль¬
ной дифференциации гумуса с количеством и глу¬
биной проникновения корневой системы послу¬
жило одним из доказательств теории инситного
генезиса ГВ чернозема [4]. Удивительное подобие
молекулярно-фракционного состава и оптических
свойств ГВ в профиле чернозема, в сочетании с ало¬
гичностью предположения о вертикальной мигра¬
ции всех фракций, служит новым подтверждаю¬
щим фактом преимущественно инситного харак¬
тера гумификации растительных остатков в
профиле чернозема.
Основным механизмом, обусловливающим по¬
токи и пространственную дифференциацию ве¬
ществ в профиле почв гумидных регионов, явля¬
ется их водная миграция. Способность к миграции
в виде водных растворов определяется гидро-
фильностью вещества, то есть его способностью
к гидратации и образованию водородных связей.
Чем сильнее выражены гидрофильные свойства
ГВ, тем больше должна быть их растворимость и
миграционная способность.
В настоящее время в химии органического ве¬
щества почв нет объективного аналитического
критерия, позволяющего идентифицировать и раз¬
личать ГВ, формирующиеся на месте, от иллюви¬
ального гумуса. Рассмотрим с этих позиций фрак¬
ционный состав гумуса (пирофосфатный и хрома¬
тографический методы) красной ферраллитной и
серой лесной оподзоленной почвы с ВГГ. Следует
отметить, что при интерпретации данных тради¬
ционного группового и фракционного состава гу¬
муса все чаще отмечается их неопределенность,
условность и ограниченность [7, 13].
Выбор объектов исследования обусловлен же¬
ланием с максимальной вероятностью ожидать
наличие “чистого” иллювиального гумуса в про¬
филе данных почв. Обе почвы расположены в гу-
мидной зоне и обладают хорошим дренажем. По
данным мезо- и микроморфологииОВ в нижних го¬
ризонтах ферраллитной почвы представлено бес¬
цветным, высокодисперсным гумусом, локализо¬
ванным по граням структурных отдельностей. Гу¬
мусово-глинистые кутаны в серой лесной почве
приурочены к нижней части магистральных тре¬
щин, пронизывающих почвенный профиль. Мор¬
фологические показатели, глубина залегания и
полное отсутствие в кутанах микроорганизмов
(по данным люминесцентной микроскопии) не
позволяют связывать высокую гумусированность
(1.07% углерода в кутане, 0.18% в горизонте) ми¬
неральной массы кутан с гумификацией органи¬
ческого материала на месте.
Результаты химического фракционирования
(табл. 3) аналогичны литературным сведениям по
составу гумуса почв Владимирского ополья [9].
Общность генезиса органического вещества вто¬
рого гумусового горизонта и кротовины диагнос¬
тируется по фульватно-гуматному типу гумуса.
Интерпретация данных состава гумуса кутан име-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
712
МИЛАНОВСКИЙ
Таблица 3. Групповой и фракционный состав гумуса
Горизонт, глубина, см
Собщ, %
Гуминовые кислоты
Фульвокислоты
Сгк/Сфк
Нераст¬
воримый
остаток
1
2
сумма
1
2
сумма
Серая лесная оподзоленная почва со вторым гумусовым горизонтом
Апах
0-20
1.22
0.02
0.18
0.20
0.23
0.33
0.56
0.35
0.46
1.6
14.7
16.3
18.8
27.0
45.9
37.7
АЬ
20-30
1.65
0.15
0.47
0.63
0.31
0.06
0.37
1.67
0.66
9.1
28.5
37.6
18.7
3.6
22.3
40.0
В12
60-70
0.40
0.01
0.02
0.03
0.05
0.11
0.16
0.19
0.21
2.5
5.0
7.5
12.5
27.5
40.0
52.5
Кротовина
75
1.34
0.17
0.23
0.40
0.34
0.01
0.35
1.17
0.60
12.7
17.1
29.8
25.3
0.7
26.0
44.2
Кутаны
140-160
1.07
0.03
0.15
0.18
0.15
0.09
0.24
0.75
0.65
2.8
14.0
16.8
14.0
8.4
22.4
60.7
к(
эасная фе]
эраллитна
я почва
А11
0-10
7.26
0.51
0.22
0.73
0.72
0.29
1.01
0.72
5.50
7.0
3.0
10.0
9.9
4.3
14.2
75.7
А12
10-20
4.91
0.31
0.09
0.40
0.43
0.52
0.95
0.42
3.56
6.5
1.8
8.3
8.7
10.6
19.3
72.5
А1В
20-30
3.10
0.18
0.02
0.20
0.45
0.38
0.83
0.24
2.07
5.8
0.6
6.4
14.5
12.2
26.7
66.7
В1х
3(М0
1.97
0.03
0.15
0.18
0.43
0.09
0.52
0.34
1.27
1.5
7.6
9.1
21.8
4.6
26.4
64.4
В12
40-60
1.46
0.02
0.14
0.16
0.48
0.05
0.53
0.30
0.77
1.3
9.6
10.9
32.8
3.5
36.3
52.7
В2[
80-100
1.09
0.02
0.09
0.11
0.42
0.10
0.52
0.21
0.46
1.8
8.2
10.0
38.5
9.2
47.7
42.2
Над чертой - абсолютное содержание на 100 г почвы, под чертой - относительное содержание в процентах от углерода почвы.
ет противоречивый характер. Придерживаясь ги¬
потезы иллювиального происхождения ОВ в ку-
танах, элюирование ГВ происходит (или происхо¬
дило) из пахотного слоя, гор. АЬ или их обоих. По
абсолютному и относительному содержанию гу-
миновых кислот гумус кутан практически не от¬
личается от гумуса пахотного слоя, а по фракци¬
онному составу фульвокислот он тяготеет к гуму¬
су гор. АЬ и кротовины. Аналитические данные
не дают ответа на вопрос, чем гумусовые кислоты
гор. Ап ах и АЛ отличаются от гумусовых кислот ку¬
тан. Рассуждения о различной миграционной спо¬
собности групп и фракций гумусовых кислот в силу
“специфики” условий почвообразования являются
чисто гипотетическими и практически не доказу¬
емыми аналитически.
Групповой и фракционный состав гумуса крас¬
ной ферраллитной почвы на первый взгляд зако¬
номерно изменяется по генетическим горизон¬
там. С глубиной постепенно возрастает относи¬
тельное содержание фракции 1 фульвокислот и
сужается величина показателя Сгк/Сфк. Измене¬
ние фракционного состава гуминовых кислот
алогично. При регрессивно аккумулятивном рас¬
пределении валового и обменного кальция по
профилю (1.34% и 32.5 мг-экв/100 г в гор. А1;
0.49% и 4.2 мг-экв/100 г в гор. В2) в гумусово-ак¬
кумулятивных горизонтах преобладают гумино-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
АМФИФИЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПОЧВ
713
вые кислоты фракции 1, а в иллювиальной части
профиля - гуминовые кислоты фракции 2, пред¬
положительно связанные с кальцием.
Результат хроматографического фракциони¬
рования ГВ из сёроиГлесной почвы приведен на
рис. 2, IV. Гумусовые вещества гор. Апах, Ah и
кротовины содержат весь спектр амфифильных
фракций. Возможно, свидетельством реликтовости
гумуса гор. Ah и кротовины является повышенное
содержание слабогидрофобной фракции ГВ. Заме¬
тим, что в составе гумуса чернозема именно эта
фракция относится к числу преобладающих. Диф¬
фузный гумус гор. В1 и гумус, локализованный в ку-
танах, состоит практически целиком из наиболее
гидрофильных компонентов. Поскольку гидро¬
фильная фракция ГВ присутствует и в пахотном, и
во втором гумусовом горизонте, мы не можем на
данном этапе сказать, откуда происходит элюи¬
рование гумуса, но методических проблем для ре¬
шения этой задачи мы не видим. В красной фер-
раллитной почве наблюдается аналогичная зако¬
номерность (рис. 2, III). Органическое вещество
гумусово-аккумулятивного горизонта содержит
весь спектр хроматографических фракций. В ни¬
жнем горизонте профиля в составе ГВ явно пре¬
обладают гидрофильные фракции.
Таким образом, фракционирование ГВ по кри¬
терию гидрофобности позволяет нам ответить на
вопрос, чем гумусовые кислоты иллювиального ге¬
незиса отличаются от инситаого гумусообразова-
ния. Первые гомогенны и состоят только из компо¬
нентов с сильно выраженными гидрофильными
свойствами, вторые - имеют гетерогенный по ам¬
фифильным свойствам фракций состав.
На примере ГВ почв гумидного климата на¬
глядно демонстрируется важность критерия, по ко¬
торому осуществляется фракционирование ГВ, для
понимания и разумного объяснения процессов поч¬
вообразования. В то же время обнаруженный факт
наличия в составе гуминовых кислот компонентов,
аналогичных по своим амфифильным свойствам
фульвокислотам, требует дополнительного под¬
тверждения. Проверив способность компонентов
хроматографических фракций ГВ осаждаться кис¬
лотой и проведя раздельное хроматографическое
фракционирование гуминовых кислот и фульво-
кислот, мы сопоставим два способа разделения. Рас¬
твор ГВ чернозема (0.1 М Na4P207 + 0.1 н NaOH)
был разделен на две части, и в одной произведено
осаждение ГК при pH 1.5. Осадок ГК несколько
раз промыли на фильтре 0.05 н НС1 и растворили
в щелочном растворе пирофосфата натрия. Кис¬
лый раствор фульвокислот подщелачивали до
pH 10 и фильтровали через колонку PD-10 (Phar¬
macia), используя в качестве элюента щелочной
раствор пирофосфата натрия. Стандартизован¬
ные по растворителю пробы подвергались хрома¬
тографическому фракционированию. Результат
хроматографии ГК практически полностью вос¬
производит данные фракционирования ГВ, пред¬
ставленные на рисунке 2, П, а. Единственное отли¬
чие заключается в уменьшении относительного со¬
держания первой фракции. Все хроматографически
выделенные фракции ГК визуально полностью
осаждаются кислотой. Фракции, выделенные при
разделении ГВ, также целиком осаждаются кисло¬
той, за исключением первой фракции, где осажде¬
ние выражено частично. Гидрофобная хромато¬
графия ФК показала в их составе наличие одной,
элюирующейся с потоком стартового буфера и об¬
ладающей наибольшими гидрофильными свойства¬
ми, фракции. Образование осадка при подкислении
раствора этой фракции не происходит.
Возможно, механизм осаждения кислотой ГК из
щелочного экстракта в значительной мере, если не
в основном, обусловлен гидрофобным связыванием
деионизованных молекул гуминовых кислот. Об
этом свидетельствуют и результаты простых экспе¬
риментов, направленных на блокирование гидро¬
фобного взаимодействия между макромолекулами
в растворе. Как отмечалось выше, ПАВ и моче¬
вина вызывают ослабление гидрофобного связы¬
вания между органическими макромолекулами.
В присутствии ПАВ (1% ДДС-Ыа) ГК осаждаются
из раствора частично; осаждения кислотой ГК из
раствора 7 М мочевины не происходит.
Таким образом, экспериментально подтверж¬
дается, что гидрофильная фракция ГВ состоит из
двух компонентов: гидрофильной фракции гумино¬
вых кислот и фульвокислот. Естественно, при этом
возникает вопрос о природе и нативности фульво¬
кислот. Являются ли они самостоятельным компо¬
нентом гидрофильной фракции ГВ или фульво-
кислоты - артефакт анализа и представлены про¬
дуктами кислотного гидролиза гидрофильных
компонентов ГК? При безусловной методологи¬
ческой актуальности данного вопроса, до настоя¬
щего времени не предложено даже гипотетичес¬
кой схемы эксперимента для его решения. Воз¬
можно, проблему удастся решить путем анализа
молекулярно-массового распределения методом
гель-хроматографии или электрофореза гидро¬
фильной фракции ГВ и предварительно выделен¬
ных из нее гуминовых кислот и фульвокислот.
При этом, ввиду того, что исходно многокомпо¬
нентный состав ГВ существенно упрощен (анали¬
зируются только гидрофильные компоненты ГВ),
легко прогнозируемы режимы гель-хроматогра¬
фии и можно ожидать высокой эффективности и
селективности фракционирования ГВ по молеку¬
лярным массам.
ВЫВОДЫ
Краткий обзор результатов исследования ам¬
фифильных компонентов ГВ методом гидрофоб¬
ной хроматографии позволяет сделать несколько
выводов общего характера. Принципиальным и
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
714
МИЛАНОВСКИЙ
методологически важным является отсутствие про¬
тиворечия между представленными результатами и
накопленной совокупностью знаний по составу,
строению и функциям ГВ почв. Явление гетероген¬
ного по гидрофобно-гидрофильным свойствам со¬
става ГВ органично укладывается в рамки кинети¬
ческой теории гумификации [6] и имеет логичное
объяснение и приложение с позиции как изучения
процессов почвообразования, так и физико-хими¬
ческих свойств ОВ.
С большой уверенностью сегодня можно гово¬
рить о существовании различной функциональ¬
ной нагрузки при педогенезе различающихся по
амфифильным свойствам фракций ГВ. Гидрофиль¬
ные ГВ обусловливают миграцию ОВ и минераль¬
ных веществ по профилю. Гидрофобные компо¬
ненты гумуса малоподвижны, но могут сущест¬
венно влиять на водно-физические и структурные
характеристики гумусово-аккумулятивного гори¬
зонта.
Перенос центра тяжести исследований ГВ в об¬
ласть их функциональных свойств остро ставит за¬
дачу разработки принципиально новых критериев
качественной классификации и количественной ха¬
рактеристики гумуса. Совершенно очевидно, что
при таком подходе важно не содержание углерода в
той или иной фракции, а функциональная специ¬
фичность компонентов ГВ и возможность их учас¬
тия в процессах почвообразования. Чрезвычайно
перспективным для почвоведения является метод
лигандообменной хроматографии [2], позволяю¬
щий из совокупности ГВ выделить компоненты,
способные к координационному взаимодействию
металл-лиганд. Развивая систематику ГВ по функ¬
циональным признакам, следует учитывать, что
при этом может происходить объединение компо¬
нентов ГВ различного генезиса, структуры и да¬
же механизма действия, однако неоспорима прак¬
тическая целесообразность подхода.
К совокупности ГВ применим основной прин¬
цип анализа многокомпонентных систем, широко
практикуемый в биофизике и биохимии [3]. Не¬
обходимо упростить систему либо путем исполь¬
зования в качестве модели системы меньших раз¬
меров, либо применением методов, позволяющих
наблюдать за частью системы, либо путем срав¬
нения двух почти идентичных систем, когда могут
быть понятны эффекты, обусловленные малыми
различиями систем, либо путем выделения и ис¬
следования дискретных состояний системы.
Большинство подходов определяется кратко как
“разделяй и властвуй”.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Афинная хроматография. Методы / Под ред. Дин
П., Джонсон У., Мидл Ф. М.: Мир, 1988. 278 с.
2. Даванков В.А., Навратил Д., Уолтон X. Лигандо¬
обменная хроматография. М.: Мир, 1990. 249 с.
3. Кантор ИШиммел П. Биофизическая химия. М.:
Мир, 1984. Т. 1. 336 с.
4. Костычев П.А. Почвы черноземной области Рос¬
сии. М.: Сельхозгиз, 1949. 240 с.
5. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В., Степанов А.А. Лио-
фильно-лиофобные свойства органического веще¬
ства и структура почвы // Почвоведение. 1993. № 6.
С. 122-126.
6. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая тео¬
рия гумификации. М.: Изд-во МГУ, 1990. 332 с.
7. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Орга¬
ническое вещество почв Российской Федерации.
М.: Наука, 1996. 256 с.
8. Орлов Д.С.у Глебова Г.И., Мироненкова Т.И.
Фракционирование гуминовых кислот методом
дробного осаждения // Научные док. высш. шко¬
лы. Биологические науки. 1976. № 10. С. 125-129.
9. Остерман JI.A. Хроматография белков и нуклеи¬
новых кислот. М.: Наука, 1985. 536 с.
10. Рубин Е.В., Долотов В.А. Генезис и география
лесных почв Европейской лесостепи СССР. Л.:
Изд-во ЛГУ, 1970. 72 с.
И. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структу¬
ра и функции белков. М.: Высшая школа, 1996.
336 с.
12. Тейт Р.Ш. Органическое вещество почвы. М.:
Мир, 1991.400 с.
13. Чу кое С.Н. Исследование физико-химических па¬
раметров органического вещества почв (по дан¬
ным ЭПР и 13С-ЯМР). Автореф. дис. ... д-ра биол.
н. М., 1998. 50 с.
14. Aiken G.R., Thurman Е.М.У Malcolm R.L.t Walton H.F.
Comparison of XAD Macroporous Resins for the Con¬
centration of Fulvic Acid from Aqueous Solution // An¬
alytical Chemistry. 1979. V. 51. № 11. September!
P. 1799-1803.
15. Bartoli F., Burtin G., GuerifJ. Influence of organic mat¬
ter on aggregation in Oxisols rich in gibbsite or in goet-
hite. II. Clay dispersion, aggregate strength and water-
stability // Geoderma. 1992. № 54. P. 1-12.
16. Blondeau R., Kalinowski E. Fractionation of humic sub¬
stances by hydrophobic interaction chromatography //
Journal of Chromatography. 1986. V. 351. H. 585-589.
17. Chen Y., Senesi N., Schnizer V. Information Provided on
Humic Substances by E4/E6 Ratios // Soil Sci. Soc. Am.
J. 1977. V.41.P. 352-358.
18. Chiou C.T., Poster P.E., Schmedding P.W. Partition
equilibria of nonionic organic compounds between soil
organic matter and water // Env. Sci. Technol. 1983.
V. 17. P. 227-231.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
АМФИФИЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПОЧВ
715
19. Grossl P.R., Inskeep W.P. Characterization of the hydro-
phobic acid fraction isolated from a wheat straw ex¬
tract // Soil Sci. Soc. Am. J. 1996. V. 60. P. 158-162.
20. Kaiser K., Zech W. Competitive Sorption of Dissolved
Organic Matter Fractions to Soils and Related Mineral
Phases // Soil Sci. Soc. Am. J. 1997. V. 61. P. 64-69.
21. KarickhoffS.W., Brown D.S., Scott T.A. Sorption of hy-
drofobic pollutants on natural sediments // Water Res.
1979. V. 13. P. 241-248.
22. Sullivan L.A. Soil organic matter, air encapsulation and
water-stable aggregation // Journal of Soil Science.
1990. V. 41. P. 529-534.
Amphiphilous Components of Soil Humic Substances
E. Yu. Milanovskii
The fractionation of humic substances from the soils of different genesis was performed by the method of hy¬
drophobic interaction chromatography. The study of separated fractions made it possible to suggest a qualita¬
tive analytical test for the diagnostics of illuvial and in riiw-forming humus. The potentialities of chromato¬
graphic methods for separation and systemization of humic substances by their functional properties are dis¬
cussed.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6
2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 716-722
ХИМИЯ
почв
УДК 631.416.2.571.54
СЕРА В АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВАХ
БАССЕЙНА СЕЛЕНГИ
© 2000 г. Л. Л. Убугунов
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН, Улан-Удэ
Поступила в редакцию 12.10.98 г.
Изучены содержание, распределение, запасы и фракционный состав серы в основных типах аллю¬
виальных почв бассейна р. Селенги на территории Монголии. Показано, что сера аккумулируется
преимущественно в их илистой фракции. Дана агрохимическая оценка ресурсов серы в данных поч¬
вах. Установлена эффективность серных удобрений на пойменных лугах.
ВВЕДЕНИЕ
Сера является жизненно важным элементом
для растений, а требующиеся количества ее сходны
с количествами необходимого растениям фосфора.
Поэтому содержание серы в почвах является одним
из основных показателей почвенного плодородия.
Степень изученности серы в почвах значитель¬
но слабее, чем азота, фосфора и калия. Чрезвычай¬
но слабо исследованы содержание и поведение дан¬
ного элемента в почвах речных пойм [7].
Ранее [9,10] нами были приведены некоторые
данные по содержанию серы и эффективности
серных удобрений на неорошаемых и орошаемых
каштановых почвах бассейна р. Селенги.
Целью работы явилось изучение содержания в
почве в целом и в илистой фракции, распределе¬
ния по профилю, запасов, фракционного состава
и агрохимическая оценка резервов серы в основ¬
ных типах аллювиальных почв бассейна р. Селен¬
ги, а также влияния серных удобрений на продук¬
тивность и качественный состав трав пойменного
сенокоса.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектом исследования послужили наиболее
типичные для региона аллювиальные почвы, рас¬
положенные в пойме нижнего течения р. Орхон
(Северная Монголия): 1) болотная перегнойно-
глеевая (собственно) почва под осоково-пурпур-
новейниковым сообществом болотистых лугов;
2) болотная перегнойно-глеевая карбонатная почва
под разнотравно-злаково-осоковым сообществом
болотистых лугов; 3) луговая насыщенная (собст¬
венно) почва под разнотравно-злаково-монголь-
скополевицевым сообществом настоящих лугов;
4) луговая насыщенная темноцветная почва под
злаково-богаторазнотравным сообществом на¬
стоящих лугов; 5) дерновая насыщенная слоистая
почва под разнотравно-вострецовым сообщест¬
вом остепненных лугов; 6) дерновая насыщенная
остепняющаяся почва под разнотравно-мелко-
осочково-змеевковым сообществом остепнен¬
ных лугов.
На каждом ключевом стационарном участке
закладывалось по 3 разреза (1 основной и 2 вспо¬
могательных) и дополнительно отбирались об¬
разцы из пяти прикопок.
Исследования физико-химических свойств поч¬
вы проводились общепринятыми методами. Илис¬
тую фракцию выделяли из почвы по Айдиняну [1].
После кислотного разложения почвы и илистой
фракции смесью азотной, соляной и плавиковой
кислот содержание валовой серы определялось
весовым методом во всех отдельно взятых образ¬
цах. Определение фракционного состава серы
осуществлялось по Айдиняну [2] в смешанных по
горизонтам образцах (п = 3-5). При этом опреде¬
ляли содержание подвижной, минеральной и ре¬
зервной форм серы. Подвижная сера, вытесняе¬
мая 0.2 н КС1, является наиболее легкоусвояемой
растениями формой. Именно ее содержание ис¬
пользуется агрохимслужбой нашей страны для диа¬
гностики потребности растений в серных удобрени¬
ях. Минеральная форма (экстрагент - 0.2 н НС1)
характеризует содержание в почвах всей мине¬
ральной серы, включая подвижную. Резервная
форма показывает количество элемента, находя¬
щегося в органической части почвы, и обычно
определяется по разности между валовым содер¬
жанием и минеральной формой.
Агрохимические исследования по выявлению
эффективности серных удобрений проводились в
полевых условиях в течение трех лет на злаково-бо-
гаторазнотравном сообществе пойменных настоя¬
щих лугов, произрастающих на луговой насыщен¬
ной темноцветной почве. Химический состав расте¬
ний определялся общепринятыми методами.
716
СЕРА В АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВАХ БАССЕЙНА СЕЛЕНГИ
717
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Основные свойства, гидротермический режим и
микробиологическая активность исследованных
почв приведены ранее [12, 14]. Поэтому в данной
работе кратко отметим, что болотные почвы обла¬
дают тяжелосуглинистым гранулометрическим со¬
ставом, нейтрально-слабощелочной реакцией сре¬
ды, избыточной увлажненностью, недостатком
тепла, слабой активностью почвенной микробио¬
ты, значительной емкостью поглощения, высоким
содержанием гумуса, незначительным количеством
нитратного азота, подвижного фосфора и обменно¬
го калия. Луговые почвы имеют наиболее близкие
к оптимальным свойства и режимы, но для них
свойственно невысокое содержание нитратного
азота. Для дерновых почв характерны легкосугли¬
нистый гранулометрический состав гумусового го¬
ризонта, супесчаный и песчаный - нижележащих,
близкая к нейтральной реакция среды, незначи¬
тельная емкость поглощения, малогумусность,
низкое содержание нитратного азота и обменно¬
го калия и средняя обеспеченность подвижным
фосфором.
Валовая сера в дерновом горизонте (0-10 см)
болотных почв бассейна р. Селенги содержится в
значительном количестве - 0.12-0.14%, что свя¬
зано с высоким содержанием в них органического
вещества (6.53-7.18% гумуса). С глубиной оно
уменьшается до 0.06% в гумусовом горизонте и до
0.04-0.05% - глубже (табл. 1). Согласно градаци¬
ям, разработанным Вершининой [3], болотные поч¬
вы можно считать высокообеспеченными валовой
серой. Запасы серы в болотных почвах существен¬
ны и заметно возрастают с увеличением глубины
взятого в расчет слоя: в слое 0-20 см они равны
1.08-1.25; 0-50 см - 3.19-3.47; 0-100 см - 6.37-
7.22 т/га (рис. 1).
В луговых почвах содержание серы несколько
ниже, чем в болотных, но распределение по про¬
филю у них схожее. Максимальное количество
серы аккумулируется в гор. Ад - 0.09-0.11%, не¬
посредственно в гумусовом горизонте уменьша¬
ется до 0.04-0.05% в собственно луговой почве и
до 0.02-0.04% в темноцветной почве. Обеспечен¬
ность луговых почв валовой серой также высо¬
кая. Запасы ее особенно значительны в собст¬
венно луговой почве: в слое 0-20 см - 1.65, в слое
0-50 см - 3.17 и в слое 0-100 см - 6.72 т/га (рис. 1).
Темноцветная почва уступает по запасам серы
собственно луговой почве, особенно это касается
нижних горизонтов.
Аккумуляция валовой серы в дерновых поч¬
вах ввиду их малогумусности выражена слабее,
чем в других типах аллювиальных почв. Более
высокое ее содержание наблюдается в гор. Ад и
А1 - 0.04-0.07%, то есть обеспеченность дерно¬
вых почв данным элементом можно считать сред¬
ней, ближе к высокой. В нижележащих слоях ко¬
личество валовой серы незначительное и варьирует
в пределах 0.02-0.03%. Из-за малого содержания се¬
ры в средней и нижней частях профиля дерновых
почв в них относительно невысоки ее запасы в по¬
луметровой и метровой толщах. Согласно получен¬
ным расчетам, запасы серы на этих глубинах соот¬
ветственно равны 2.68-2.72 и 4.78-5.68 т/га, то есть
они уступают таковым в обоих подтипах болот¬
ных и собственно луговой почв. Запасы же эле¬
мента в слое 0-20 см дерновых почв близки по
своим значениям остальным типам аллювиаль¬
ных почв (рис. 1).
Общее содержание серы - весьма существен¬
ный фактор плодородия. Однако эффективное
плодородие почв определяется не столько вало¬
вым содержанием серы, сколько содержанием
доступных для растений ее форм. В связи с этим
для полной оценки плодородия аллювиальных
почв большое значение приобретает количест¬
венный учет разных форм серы.
Проведенные исследования свидетельствова¬
ли, что в болотных почвах основная часть серы
(86.5-97.6% от валовой) находится в резервной
форме. Известно, что эта форма серы в гумусо¬
вых горизонтах входит в состав органических со¬
единений, в минеральных - в состав сульфидных со¬
единений. Она становится доступной для растений
только в результате перехода серы в растворимые
формы под воздействием микробиологических и
химических процессов. Поэтому следует учиты¬
вать, что основная часть валовой серы в болотных
почвах является лишь потенциальным резервом
для растений. Содержание доступной для расте¬
ний минеральной формы серы в болотных почвах
также существенное: в гор. Ад оно равно 16.25-
18.00 мг/100 г (12.9-13.5% от валовой), в гор. А1 -
3.25-4.25 мг/100 г (5.4—7.1% от валовой). С глуби¬
ной количество минеральной серы резко умень¬
шается до 1.25-1.75 мг/100 г (табл. 1).
Для диагностики потребности растений в сер¬
ных удобрения агрохимическая служба использу¬
ет данные по содержанию наиболее легкоусвояе¬
мой и мобильной подвижной формы серы, вытесня¬
емой 0.2 н КС1. Согласно принятой группировке,
почва считается низкообеспеченной серой, если со¬
держание ее подвижной формы ниже 0.6 мг/100 г,
среднеобеспеченной - при 0.6—1.2 мг/100 г и высо¬
кообеспеченной - при значениях, превышающих
1.2 мг/100 г [6]. Данная градация мало отличается
от используемой в США и Канаде [8, 15]. Содер¬
жание подвижной серы в болотных почвах значи¬
тельно в верхних горизонтах - 3.23-3.40 мг/100 г,
но заметно уменьшается с глубиной (табл. 1). Со¬
гласно принятым градациям, эти почвы высоко-
обеспечены наиболее легкоусвояемыми форма¬
ми сульфатов и не требуют применения серных
удобрений.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
718
УБУГУНОВ
Таблица 1. Содержание и формы соединений серы в изученных почвах
Горизонт, глубина, см
Валовая сера,
Формы серы, мг/100 г почвы
подвижная
минеральная
резервная
Болотная перегнойно-глеевая
Ад
0-10
0.123 ±0.017
3.23
16.25
103.8
А1
15-25
0.061 ±0.009
0.59
3.25
56.8
вн
60-70
0.050 ±0.007
0.08
1.25
48.8
Болотная перегнойно-глеевая карбонатная
Ад
0-10
0.143 ±0.012
3.40
18.00
122.0
А1
15-25
0.061 ±0.008
1.11
4.25
55.8
В£
50-60
0.050 ±0.008
0.22
1.75
48.3
85-95
0.042 ±0.005
0.10
1.75
38.3
Луговая насыщенная
Ад
0-5
0.111 ±0.010
0.75
8.12
101.9
А1
5-20
0.071 ±0.010
0.37
3.00
67.0
А1В
25-35
0.060 ±0.009
0.41
4.06
55.9
В
50-70
0.040 ±0.005
0.09
1.25
38.8
87-97
0.050 ±0.005
0.08
1.25
48.8
ВС
120-130
0.050 ±0.009
0.06
1.25
48.8
С
160-170
0.050 ±0.008
0.06
0.75
49.3
Луговая насыщенная темноцветная
Ад
0-6
0.091 ±0.013
0.45
4.25
85.8
А1
7-17
0.060 ±0.008
0.38
2.95
57.1
30-40
0.050 ±0.008
0.27
1.75ч
48.3
А1В
55-65
0.040 ±0.003
0.25
1.25
38.8
Вк
80-90
0.020 ±0.003
0.18
0.75
19.3
BCg
120-130
0.019 ±0.002
0.02
0.25
19.8
Дерновая насыщенная слоистая
Ад
0-10
0.060 ±0.006
0.18
3.30
56.7
А1
20-30
0.050 ±0.006
0.13
3.25
46.8
В1
45-55
0.030 ±0.007
0.12
1.00
29.0
[А]
64-74
0.030 ±0.002
0.06
0.88
29.1
В2
90-100
0.030 ±0.006
0.09
1.25
28.8
С
120-130
0.020 ±0.005
0.02
0.50
19.5
Дерновая насыщенная остепняющаяся
Ад
0-5
0.070 ±0.011
0.17
2.00
68.0
А1
6-16
0.040 ±0.004
0.10
1.00
39.0
В1
25-30
0.030 ±0.005
0.10
1.00
29.0
В
43-53
0.030 ±0.005
0.08
0.50
29.5
[А]
108-115
0.020 ±0.002
0.10
0.63
19.4
С
120-130
0.019 ±0.002
0.06
0.50
19.5
В луговых почвах, так же как и в болотных,
преобладающее количество серы (92.6-99.0% от
валовой) находится в резервной форме, то есть
практически недоступно растениям. Содержание
минеральной серы в органогенных горизонтах
(Ад и А1) собственно луговой почвы выше, чем в
темноцветной, что во многом связано с преобла¬
данием в первой валовой формы. В целом мине¬
ральной серы в вышеназванных горизонтах луго¬
вых почв содержится 2.95-8.12 мг/100 г (4.3-7.4% от
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
СЕРА В АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВАХ БАССЕЙНА СЕЛЕНГИ
719
валовой), то есть меньше, чем в болотных почвах.
В подгумусовых слоях количество ее постепенно
уменьшается и в нижних горизонтах становится
равным 0.75 мг/100 г в собственно луговой почве
и 0.25 мг/100 г - в темноцветной. Подвижная сера в
луговых почвах содержится в меньших количест¬
вах, чем в болотных. Содержание ее резко умень¬
шается с глубиной в собственно луговой почве и по¬
степенно - в темноцветной (табл. 2). Оба подтипа
являются низкообеспеченными подвижной серой,
так как в слое 0-20 см данных почв ее содержание
не превышает 0.6 мг/100 г. Это свидетельствует о
возможной эффективности применения на луго¬
вых почвах серных удобрений.
Содержание резервной формы серы в дерно¬
вых почвах, так же как и в других типах аллюви¬
альных почв, очень существенное и составляет
93.6-97.5% от валовой (табл. 1). Количество ми¬
неральной формы серы невысокое в дерновой
слоистой и незначительное - в остепняющейся
почвах. С глубиной оно уменьшается. Содержа¬
ние подвижной формы серы в дерновых почвах
невелико: в гор. Ад и А1 всего 0.10-0.18 мг/100 г.
При интенсификации лугопастбищного хозяйст¬
ва на дерновых почвах, а также при их распашке
следует учитывать недостаток в них серы, кото¬
рый особенно остро может проявиться при оро¬
шении и применении высоких доз ЫРК.
Известно, что биогенно накапливаемые эле¬
менты, к которым относится и сера, локализуются
преимущественно в органическом веществе и тон¬
кодисперсном минеральном материале. Поэтому
важную роль в почвенном плодородии играет хи¬
мический состав ила, так как элементы-биофилы,
связанные им, рассматриваются как ближний ре¬
зерв минерального питания растений [4].
Было проведено определение содержания се¬
ры в илистой фракции гумусового горизонта ал¬
лювиальных почв бассейна р. Селенги. В качест¬
ве объекта сравнения использованы данные по
содержанию этого элемента в иле курского черно-
Сера, т/га
8г
1 2 3 4 5 6
I \а ^Шб ШИП в
Рис. 1. Запасы серы в аллювиальных почвах речных
долин бассейна Селенги. Почвы (здесь и на рис. 2):
1 - болотная перегнойно-глеевая (собственно), 2 - бо¬
лотная перегнойно-глеевая карбонатная, 3 - луговая
насыщенная (собственно), 4 - луговая насыщенная тем¬
ноцветная, 5 - дерновая насыщенная слоистая, 6 - дер¬
новая насыщенная остепняющаяся. Глубина слоя, см:
а - 0-20; б - 0-50; в - 0-100.
зема [5] - как природном эталоне почвенного пло¬
дородия и каштановых почв бассейна р. Селенги
[10] - наиболее распространенном зональном ти¬
пе почв исследованного региона.
Согласно полученным результатам (табл. 2),
ил гумусового горизонта болотных почв содер¬
жит много серы - 1360-1480 мг/кг ила. Превыше¬
ние ее количества в тонкодисперсной фракции над
количеством в почве в целом достигает 2.2-2.4 раза.
Таким образом, илистая фракция выполняет важ¬
ную роль в депонировании серы в аллювиальных
болотных почвах: несмотря на относительно не¬
высокое содержание в почве (21-23%), она за¬
ключает в себе 48-57% серы.
В луговых почвах также хорошо выражена
концентрация серы в илистой фракции: уровень
накопления элемента достигает 1440-1520 мг/кг
ила и превышает ее содержание в почве в целом
в 2.0-2.5 раза (табл. 2).
Таблица 2. Содержание серы в илистой фракции гумусового горизонта (А1) аллювиальных почв бассейна р. Селенги
Содержание
Содержание серы
Почва
илистой фракции
(<0.001 мм), %
мг/кг ила
мг/кг почвы
% от валового со¬
держания в почве
Болотная перегнойно-глеевая (собственно)
21
1360
286
48
Болотная перегнойно-глеевая карбонатная
23
1480
340
57
Луговая насыщенная (собственно)
23
1440
331
47
Луговая насыщенная темноцветная
18
1520
349
58
Дерновая насыщенная слоистая
7
1400
98
20
Дерновая насыщенная остепняющаяся
3
1040
31
8
Чернозем выщелоченный (Курская обл.)
Нет
1285
Не опр.
Каштановая мучнисто-карбонатная
»
1160
>
>
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
720
УБУГУНОВ
Резерв Б, %
1 2 3 4 5 6
I I а ЩЦЦб Ш°
Рис. 2. Резервы серы в гумусовом горизонте аллюви¬
альных почв (% от общего содержания в почве). Почвы:
см. рис. 1. Резервы: а - непосредственный, б - ближний,
в - потенциальный.
Концентрация серы в иле дерновых почв про¬
является также отчетливо (табл. 4): содержание
ее в этой фракции превосходит общее содержа¬
ние в почве в 2.6-2.8 раза. Однако, в связи с лег¬
ким гранулометрическим составом данных почв и
очень низкой долей тонкодисперсной фракции
(3-7%), она аккумулирует заметно меньшее, чем
в болотных и луговых почвах, количество серы -
8-20% от ее валового содержания в почве.
Илистая фракция всех изученных почв несколь¬
ко богаче серой по сравнению с илом курского чер¬
нозема и зональной каштановой почвы. Исключе¬
ние составляет только аллювиальная дерновая
остепняющаяся почва, которая незначительно ус¬
тупает последним в аккумуляции серы в тонкодис¬
персной фракции гумусового горизонта (табл. 2).
В целом содержание серы в иле аллювиальных
почв бассейна р. Селенги мало отличается от дру¬
гих почв и соответствует общим закономернос¬
тям почвообразования.
Для более полной оценки эффективного и по¬
тенциального плодородия почв было предложено
разделить запасы элементов питания по степени
доступности их растениям на следующие резер¬
вы: непосредственный, ближний и потенциаль¬
ный [4]. Несмотря на некоторую условность данно¬
го деления, оно позволяет более развернуто исполь¬
зовать аналитические материалы для определения
почвенного плодородия в целом и обеспеченности
конкретным элементом минерального питания в
частности. Поэтому нами проведено, согласно
предложению Горбунова [4], разделение общего со¬
держания элементов в гумусовом горизонте (А1)
аллювиальных почв на вышеуказанные резервы.
Непосредственный резерв характеризует запасы
подвижной серы в процентах от общего содержа¬
ния элемента в почве. Ближний резерв показыва¬
ет относительную долю серы, сосредоточенную в
илистой фракции и являющуюся ближайшим ис¬
точником пополнения минеральных сульфатов.
Потенциальный резерв отображает запасы серы,
находящиеся в практически недоступном для рас¬
тений состоянии.
Полученные результаты (рис. 2) свидетельст¬
вуют, что количество серы в непосредственном
резерве очень мало: в болотных почвах оно равно
всего 1.0-1.4%, в луговых - 0.5-0.6%, в дерно¬
вых - 0.3% от общего содержания серы. Содержа¬
ние элемента в ближнем резерве достаточно суще¬
ственно в болотных и луговых почвах (43-58%) и
незначительно - в дерновых почвах (8-20%). Зато
в последних высока доля серы, находящейся в
практически недоступной для растений форме, то
есть в потенциальном резерве.
Проведенные исследования показали, что лу¬
говые и дерновые почвы обладают низкими запа¬
сами подвижной серы (табл. 1), то есть на них ве¬
роятна эффективность серных удобрений. В свя¬
зи с этим на наиболее распространенной среди
аллювиальных почв региона луговой насыщен¬
ной темноцветной почве были проведены много¬
летние экспериментальные полевые исследования,
посвященные изучению влияния серных удобрений
на продуктивность и качество трав пойменного зла-
ково-богаторазнотравного фитоценоза. В опы¬
тах испытывались дозы серы - 20, 40 и 60 кг/га
действующего вещества (в расчете на элемент, а
не на оксид серы). В качестве объекта сравнения
использовались 2 варианта: 1) контроль (без удо¬
брений); 2) Ы90Р60К60. Сера применялась в виде
сульфата аммония (с учетом содержащегося в ней
азота), остальные элементы (азот, фосфор, ка¬
лий) - в виде аммиачной селитры, двойного су¬
перфосфата и хлористого калия. Удобрения вно¬
сились в первой декаде мая поверхностно-раз¬
бросным методом.
Согласно результатам полевого опыта (рис. 3)
злаково-богаторазнотравный травостой облада¬
ет относительно высокой для природных условий
бассейна р. Селенги продуктивностью - 25.8 ц/га
сена (в среднем за 3 года), что, конечно, связано с
достаточно благоприятными почвенно-агрохи¬
мическими условиями его формирования. Несмо¬
тря на это, применение Ы90Р60К60 существенно
увеличивало выход сена - в 1.7 раза. Это еще раз
подтверждает полученные нами ранее результа¬
ты о высокой эффективности азотно-фосфорно¬
калийных удобрений на пойменных настоящих
лугах региона [11,13].
Серные удобрения, применяемые на фоне
Ы90Р60К60, повышали урожайность раститель¬
ного сообщества (рис. 3). Следует отметить, что
прибавка урожая во все годы проведения опытов
была устойчивой и математически достоверной.
Данные 3-летних исследований свидетельствовали
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
СЕРА В АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВАХ БАССЕЙНА СЕЛЕНГИ
721
Рис. 3. Урожайность (а) злаково-богаторазнотравно¬
го травостоя, прибавка урожая в % от контрольного ва¬
рианта (б) и выход дополнительной продукции на 1 кг
удобрений (в). Варианты: 1 - контроль (без удобрений);
2 - №0Р60К60 - фон; 3 - 820 + фон; 4 - Б40 + фон;
5 - Б60 + фон.
о том, что существующие разработки по почвен¬
ной диагностике серного питания [6] пригодны
для разработки системы удобрения на изучаемых
лугах. Разница в продуктивности на всех трех ва¬
риантах с серными удобрения оказалась незначи¬
тельной. Если исходить из полученных результа¬
тов по урожайности и дополнительного выхода
сена (в кг) на 1 кг внесенного питательного веще¬
ства (рис. 3), то экономически эффективной на
злаково-богаторазнотравном фитоценозе явля¬
ется доза серы, равная 20 кг/га.
Применение серы как удобрения не только по¬
вышало урожайность сена, но и улучшало его каче¬
ственный состав. Согласно усредненным за 3 года
данным содержание сырого протеина в травах воз-
рослос 11.9% на варианте №0Р60К60 до 12.3-12.5%
на вариантах с применением серы, а сырой клетчат¬
ки - уменьшилось с 30.9 до 27.6-28.2% соответст¬
венно. Также их внесение уменьшало количество
нитратов в травах, хотя следует отметить, что су¬
щественного накопления последних не отмеча¬
лось даже на варианте с азотно-фосфорно-калий¬
ными удобрениями.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Аллювиальные почвы речных долин бассейна
Селенги характеризуются высоким валовым со¬
держанием и большими запасами серы. Наиболее
обеспечены ею болотные и собственно луговая
почвы. В луговой темноцветной и дерновых поч¬
вах уровень накопления серы ниже.
Сера аккумулируется преимущественно в тон¬
кодисперсных частицах (иле). Поэтому содержа¬
ние илистой фракции во многом определяет запа¬
сы этого элемента в аллювиальных почвах.
Распределение запасов серы по Горбунову по¬
казало, что для болотных и луговых почв свойст¬
венно низкое содержание серы в непосредственном
резерве и существенное - в ближайшем и потенци¬
альном резервах. В дерновых почвах запасы эле¬
мента в потенциальном и ближнем резервах незна¬
чительны, а основная часть серы сосредоточена в
практически недоступном для растений потенци¬
альном резерве.
Преобладающая часть серы (86.5-99.0% от ва¬
ловой) находится в практически недоступной для
растений форме (резервной). Доля минеральной
серы зависит от генетического типа аллювиаль¬
ных почв. Наибольшим содержанием этой фор¬
мы характеризуются болотные почвы, наимень¬
шей - дерновые. Подобное характерно и для по¬
движной формы серы. Обеспеченность почв
подвижной серой, согласно принятым градациям,
является следующей: болотные почвы - высоко-,
луговые - низко- и дерновые - очень низкообес-
печены.
Серные удобрения, применяемые на низко¬
обеспеченных подвижной серой аллювиальных
луговых почвах, увеличивают продуктивность
пойменных луговых фитоценозов, улучшают био¬
химический состав трав и уменьшают содержа¬
ние в них нитратов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Айдинян Р.Х. Извлечение ила из почвы (краткая
инструкция). М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докуча¬
ева, 1960. 29 с.
2. Айдинян Р.Х., Иванова М.С., Соловьева Т.Г. Ме¬
тоды извлечения и определения различных форм
серы в почвах и растениях. М.: Почвенный ин-т им.
B. В. Докучаева, 1968. 22 с.
3. Вершинина Г.А. Сера в почвах и других элементах
биосферы Нижнего Поволжья. Автореф. дне. ...
канд. с.-х. н. Волгоград, 1979. 20 с.
4. Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия
почв. М.: Наука, 1978. 293 с.
5. Ильин В.Б., Маслова И.Я. Содержание элементов-
биофилов в иле черноземов и дерново-подзолис¬
тых почв // Почвоведение. 1979. № 9. С. 61-68.
6. Методические указания по применению удобре¬
ний, содержащих серу. М.: Изд-во МСХ СССР,
1983. 23 с.
7. Слуцкая Л.Д. Пойменные почвы. Степная и полу¬
пустынная зоны // Агрохимическая характеристи¬
ка основных типов почв СССР. М.: Наука, 1974.
C. 399-409.
8. Смирнов Ю.А. О балансе серы в земледелии зару¬
бежных стран // Сельское хозяйство за рубежом.
1983. № 10. С. 10-13.
9. Убугунов Л Л. Содержание элементов-биофилов в
илистой фракции каштановых почв Бурятской
АССР // Почвоведение. 1984. № 7. С. 35-41.
10. Убугунов ЛЛ. Оптимизация минерального пита¬
ния капусты. Улан-Удэ: Бурятское кн. изд-во,
1987. 128 с.
5 ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
722
УБУГУНОВ
11. Убугунов Л Л., Баатар Р., Энхбаяр БУбугу но¬
ва В.И. Продуктивность, биохимический состав и
кормовая ценность трав пойменных настоящих лу¬
гов в бассейне р. Селенги в зависимости от мине¬
ральных удобрений // Агрохимия. 1994. № 2. С. 32-
41.
12. Убугунов Л Л., Корсунов В.М., У бугу нова В.И.,
Баатар Р. Почвы поймы нижнего течения реки
Орхон (МНР) // Почвоведение. 1992. № 8. С. 38-47.
13. Убугунов ЛЛ., Хышигжаргал Ж. Урожайность и
качество трав пойменного разнотравно-злакового
луга в бассейне р. Селенги в зависимости от приме¬
нения минеральных удобрений // Агрохимия. 1993.
N2 3. С. 78-87.
14. Убугунова В.И., Убугунов ЛЛ. Биологическая
продуктивность и гумусное состояние аллювиаль¬
ных почв монгольской части бассейна оз. Байкал //
Почвоведение. 1996. № 8. С. 972-979.
15. Stevenson FJ. Cyclic of soil: carbon, nitrogen, phospho¬
rus, sulphur, microelements. N.Y.: Wiley. Indescience,
1986.380 р.
Sulfur in Alluvial Soils of the Selenga River Basin
L. L. Ubugunov
The paper is devoted to the study of the content, distribution, reserves, and fractional composition of sulfur in
main alluvial soils of the Selenga River basin in Mongolia. It is shown that sulfur accumulates mostly in the
clay fraction of soils. The sulfur pool of alluvial soils is assessed from the agrochemical viewpoint. It is shown
that sulfur fertilizers can increase the productivity of flood-plain meadows.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
№ 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 723-732
ФИЗИКА
ПОЧВ
УДК 631.412
ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И КЛИМАТ
ГЕНЕТИЧЕСКИХ ГОРИЗОНТОВ МЕРЗЛОТНЫХ И ХОЛОДНЫХ ПОЧВ*
© 2000 г. О. И. Худяков, Л. Ю. Кудрявцева, В. В. Керженцева, И. К. Антипов
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино
Поступила в редакцию 22.12.98 г.
Обоснована возможность использования гидротермических полей для характеристики климата ге¬
нетических горизонтов мерзлотных и холодных почв. Показано, что для каждого генетического го¬
ризонта изученных мерзлотных и холодных почв характерен свой и только ему присущий климат в
годовом и сезонном циклах.
Влага и тепло в почвах являются важнейши¬
ми экологическими факторами, определяющими
скорость и развитие биологических процессов,
синтеза и разложения органического вещества,
процессов трансформации, миграции и аккумуля¬
ции продуктов почвообразования. Вместе с тем,
эти важнейшие экологические факторы почво¬
образования изучались отдельно друг от друга.
К настоящему времени в каждом из этих направ¬
лений достигнуты определенные результаты, тем
не менее гидротермическому полю, как интег¬
ральному показателю взаимодействия тепла и
влаги в мерзлотных и холодных почвах, как наи¬
более информативному критерию оценки клима¬
та почвы и ее отдельного генетического горизон¬
та, играющему важную роль в формировании
свойств, признаков и режимов мерзлотных и хо¬
лодных почв, уделялось недостаточное внимание.
По Колоскову [9] режим тепла и влаги совместно
с воздушным режимом формирует климат почвы.
По мнению Волобуева [2] главная особенность
климата в числе других факторов (условий) поч¬
вообразования заключается в том, что климат
определяет такие существенные условия жизни
растений, как тепло и влагу. В настоящее время в
характеристике климата почв используются коли¬
чественные критерии в оценке температурного ре¬
жима - такие, как средняя температура, амплитуда
температуры в годовом цикле и сумма активных
температур почвы на глубине 20 см и другие пока¬
затели. В качестве количественного критерия оцен¬
ки климата почвы по гидрологическому показате¬
лю используется средний показатель запасов про¬
дуктивной влаги в слое 0-20 и 0-100 см. Учет
количественных критериев водного и температур¬
ного режимов позволяет оценить климат почвы
каждой почвенной провинции в годичном и сезон¬
ном циклах [5,16-18].
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 98-04-
48849).
В настоящей работе предлагается оценка кли¬
мата каждого генетического горизонта мерзлот¬
ных и холодных почв. При этом использовались
количественные показатели гидротермических
полей (ГТП), включающие в себя гидрологичес¬
кие горизонты, характеризующие водный режим
[8,10,13-16], сумму температур выше 10°С, годо¬
вую амплитуду температур, наличие или отсутст¬
вие биологически активных температур (>5 и
>10°С) в каждом генетическом горизонте, отра¬
жающие температурный режим генетических го¬
ризонтов почв.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В основу работы положены исследования,
проведенные в период 1976-1981 гг. на почвенно¬
мерзлотном стационаре Института агрохимии и
почвоведения (ИАП) АН СССР (ныне Институт
физико-химических и биологических проблем поч¬
воведения РАН), расположенного в п. Заречное
Тунгиро-Олекминского р-на Читинской обл., в
бассейне р. Тунгир, притока Олекмы.
Объектами исследований были: криогидро-
морфные мерзлотно-таежные торфянисто-глее-
вые почвы (глубина протаивания почв ограничива¬
ется гор. ВС); криомезоморфные мерзлотные под¬
золистые иллювиально-железистые почвы и
холодные дерново-таежные почвы сезонного про¬
мерзания. Подробная характеристика почв приве¬
дена ранее [12,13].
Изучение водного и температурного режимов
проводилось круглогодично. Отбор проб на влаж¬
ность проводили буровым или, чаще, траншейным
методами. В теплый период влажность определя¬
ли еженедельно и дополнительно после каждых
осадков. В период промерзания и протаивания от¬
бор проб на влажность проводили ежедекадно, в
зимний период - два раза в месяц. Повторность
определений - 5-кратная в верхних горизонтах и
3-кратная - в нижних.
723
5*
724
ХУДЯКОВ и др.
Температурный режим изучался с помощью
вытяжных термометров [11]. На стационарных
участках были установлены термографы, гигро¬
графы (суточные, недельные), температуру по¬
верхности почвы изучали с помощью максималь¬
ного, минимального и срочного термометров; на
глубинах 5, 10, 15 и 20 см были установлены тер¬
мометры Саввинова. В зимний период проводи¬
лась снегомерная съемка (наставление по постам
гидрометеослужбы).
В качестве количественных критериев оценки
гидротермических полей используются показате¬
ли, характеризующие их гидрологическую состав¬
ляющую - гидрологический горизонт (ГГ) и темпе¬
ратурную составляющую - термоизоплета, харак¬
теризующая положительный: 0, 5, 10, 15, 20°С и
отрицательный: 0, -5, -10°С спектры температур.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Оценка ГТП и климата мерзлотных и холод¬
ных почв и каждого генетического горизонта
проводилась в период промерзания, нахождения
почвы в мерзлом состоянии, в период протаива-
ния и нахождения почвы в талом состоянии.
Период промерзания. Осенний период
характеризуется довольно быстрым понижением
температуры воздуха. Уже в первой декаде сентя¬
бря температура воздуха в ночные часы понижа¬
ется до -4°С, в то время как в дневное время под¬
нимается до 26°С. В первой декаде сентября 1979 г.
отмечено четверо суток с заморозками, а в месяч¬
ном цикле сентябрь характеризуется как начало
холодной и малоснежной осени, приводящей к
глубокому промерзанию почвы. В осенний период
начало устойчивого промерзания почв приходится
на вторую или третью декаду октября. К этому вре¬
мени температура воздуха в ночные часы опускает¬
ся до -30°С, а в дневное время поднимается до поло¬
жительных значений или находится около 0°С.
Самым холодным месяцем осени является но¬
ябрь. Температура воздуха в ноябре в суточном
цикле отрицательная, а в ночные часы достигает
-35 °С. Низкие температуры воздуха осеннего пе¬
риода и отсутствие снежного покрова способству¬
ют быстрому промерзанию почв.
На период наступления промерзания в профи¬
ле криогидроморфных мерзлотно-таежных тор-
фянисто-глеевых почв формируется ГГ с легкодос¬
тупной гравитационной влагой, предопределяю¬
щий промывной тип водного режима, причем ГТ с
гравитационной влагой (важность больше наимень¬
шей влагоемкости (НВ)) охватывает верхние гене¬
тические горизонты (Ат, В и частично В2) и опре¬
деляет вертикальную миграцию промывных вод
в этих горизонтах. Гидрологический горизонт с
влагой, равной полной влагоемкости (ПВ), предо¬
пределяет внутрипочвенный боковой надмерз-
лотный сток почвенных вод, водоупором для ко¬
торых является многолетняя мерзлота.
Криомезоморфные мерзлотно-таежные иллю¬
виально-железистые почвы подстилаются щебнис¬
тыми отложениями, поэтому в зависимости от
осенних осадков и сока их выпадения промерза¬
ние наступает в условиях ГГ с легкодоступной
гравитационной влагой (1980 г.) или ГГ с легкодо¬
ступной гравитационной влагой охватывает
лишь гор. В2 и ВС (1977 г.). В осенний период
1978 и 1979 гг. промерзание почв наступило в ус¬
ловиях ГГ с легкодоступной капиллярной влагой
(рисунок, А).
Промерзание холодных дерново-таежных почв
в осенний период 1977 и 1979 гг. происходило в ус¬
ловиях ГГ с легкодоступной капиллярной влагой
(от влажности завядания (ВЗ) + 2/3 диапазона ак¬
тивной влаги (ДАВ) до НВ). В осенний период
1978 г. на начало промерзания в гор. А сформиро¬
вался ГГ с гравитационной влагой, часть ГГ с гра¬
витационной влагой отмечается и в гор. ВС на
глубине 80-100 см, формирование которого обя¬
зано осенним осадкам (рисунок, Б).
По температурному показателю в процессе
промерзания ГТП криогидроморфных мерзлот¬
но-таежных торфянисто-глеевых почв изменяют¬
ся одновременно сверху под влиянием атмосфер¬
ного охлаждения и снизу, когда поднимается к по¬
верхности уровень мерзлоты (рисунок, В). На
момент промерзания в профиле криогидроморф¬
ных почв между верхней промерзающей частью
почвы и нижней сформировалось нулевое темпе¬
ратурное поле с жидкой формой влаги, охватив¬
шее гор. Ат, В1, В2 и ВС. Нулевое температурное
поле с фазовыми переходами “вода-лед” захва¬
тывает горизонты почв сверху и снизу, а талая
часть почвы с нулевыми температурами (нулевая
завеса) с жидкой влагой постепенно сокращается
и исчезает на глубине 60-70 см (20 ноября 1978 г.,
12 ноября 1979 г. и 10 ноября 1980 г.). Проникно¬
вение нулевых и отрицательных температур в
почву сопровождается фазовыми переходами
“вода-лед”. На момент слияния сезонной мерзлоты
на глубине 60-70 см в гор. Ат и В1 отмечается тем¬
пература-3°С. Проникновение температуры -3°С в
почву способствует скачкообразному увеличению
льдистости и образованию гидрологического гори¬
зонта с льдистосгью почвы, равной ПВ. Очередное
повышение льдистости и образование гидрологи¬
ческого горизонта с льдистостью, превышающей
общую пористость, происходит при температуре
-9 и -10°С. Дальнейшее понижение температуры
до -12 и -15°С не сопровождается скачкообраз¬
ным увеличением льдистости. Если оно и проис¬
ходит, то не в столь значительных величинах.
Большая неоднородность льдистости в верхнем
горизонте не позволяет однозначно утверждать,
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И КЛИМАТ
725
Ао, АоА) 10
Гидротермические поля почв: А - мерзлотной подзолистой иллювиально-железистой; Б - холодной дерново-таеж¬
ной; В - мерзлотно-таежной торфянисто-глеевой. Влажность: 1 - >ПВ; 2 - ПВ; 3 - от ПВ до НВ; 4 - НВ; 5 - от НВ до
ВЗ + 2/3 ДАВ; 6 - от ВЗ + 2/3 ДАВ до ВЗ + 1/3 ДАВ; 7 - от ВЗ + 1/3 ДАВ до ВЗ; 8 - мерзлота; 9 - термоизоплеты, °С;
10- генетические горизонты.
что при таких температурах полученный резуль¬
тат достоверен.
В данном случае мы рассматриваем динамику
ГТП в процессе проникновения нулевых и отри¬
цательных температур в почву сверху. На момент
начала проникновения нулевой температуры в
гор. АО криомезоморфной подзолистой иллюви¬
ально-железистой почвы нижний гор. ВС имеет
положительную температуру (3, 4°С), поэтому
скорость промерзания почвы невысокая. В гор. АО
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
726
ХУДЯКОВ и др.
она составляет 0.2-0.3 см/сутки, а гор. А изменя¬
ется от 0.2 до 1.2 см/сутки в зависимости от степе¬
ни увлажнения.
Процесс промерзания криомезоморфных почв
(проникновения в почву нулевых и отрицатель¬
ных температур) продолжается до первой декады
ноября 1977 г., второй декады декабря 1978 г.,
первой декады декабря 1979 г. и второй декады но¬
ября 1980 г., когда нулевые температуры охватыва¬
ют гор. ВС. К этому времени в профиле подзолис¬
тых иллювиально-железистых почв образуются че¬
тыре зоны 1111. Первая зона преобладания
сегрегационного процесса 1111 с температурой
-5...-10°С охватила гор. АО и А2 с льдистостью,
соответствующей легкодоступной влаге (1977 г.);
с температурой -10° - гор. АО и А2 (1978 и 1979
гг.) с льдистостью, превышающей ПВ.
Вторая зона 1111 с температурой -5 и -10°С ох¬
ватывает гор. В1 и частично В2 (1979 и 1980 гг.), в
которых формируются i'1'ii с ГГ, в которых льдис-
тость соответствует легкодоступной капиллярной
(1977 г.) и гравитационной влаге (1979 и 1980 гг.).
Увеличение льдистости в гор. В1 и частично в
гор. В2 при температуре -5 и -10°С показывает
преобладание в этих горизонтах сегрегационных
процессов.
Третья зона ГТП в период промерзания мерз¬
лотных подзолистых иллювиально-железистых
почв охватывает гор. В2, в верхней части которого
преобладают процессы сегрегационного накопле¬
ния льда при температуре -5 и -10°С (1979 и
1980 гг.), которые сменяются процессами сублима¬
ционного иссушения при температуре -3 и -5°С.
Четвертая зона ГТП охватывает гор. ВС.
Именно гор. ВС с преобладанием в нем сублима¬
ционного иссушения является источником влаги
для верхних горизонтов.
Закономерности изменения льдистости холод¬
ных дерново-таежных почв при промерзании ана¬
логичны закономерностями формирования ГТП
при промерзании мерзлотных подзолистых иллю¬
виально-железистых почв, однако дифференциа¬
ция ГТП в холодной дерново-таежной почве выра¬
жена сильнее. Так, в период промерзания холодных
дерново-таежных почв выделяются три взаимосвя¬
занные зоны ГТП. Это верхняя зона ГТП с ГГ, ох¬
ватывающими гор. АО, А и частично гор. Ble от¬
рицательными температурами 0, -3 и -5°С и раз¬
витым процессом сегрегационного накопления
льда с льдистостью, превышающей НВ и ПВ. Вто¬
рая зона ГТП - зона транзита влаги, охватываю¬
щая гор. В1 и частично В2 с температурами 0 и
-3°С, при которых льдистость почвы практичес¬
ки не изменяется. Третья зона ГТП охватывает
гор. ВС, где снижается льдистость и на смену ГГ с
легкодоступной формируется ГГ с труднодоступ¬
ной влагой.
Мерзлое состояние. На период нахожде¬
ния почвы в мерзлом состоянии в профиле почвы
продолжается перестройка ГТП под влиянием про¬
никновения отрицательных температур в почву
вплоть до февраля. В феврале (в основном) изменя¬
ется характер теплового потока в почву, его знак
изменяется на обратный, почва начинает нагре¬
ваться и уже в конце марта - начале апреля верхние
горизонты исследуемых почв имеют бблыную тем¬
пературу, чем нижние. При таком распределении
температур в мерзлой почве развивается процесс
перераспределения незамерзшей влаги в нижние
горизонты, о чем мы судим по изменению ГГ в
гор. В2 и ВС.
Для криогидроморфных мерзлотно-таежных
торфянисто-глеевых почв процесс перераспреде¬
ления жидкой влаги в мерзлой почве при нагрева¬
нии ее сверху в спектре отрицательных темпера¬
тур выражен слабо из-за высокой льдистости
профиля почвы и слоистости ледяных шлифов.
Для криомезоморфных мерзлотных подзолис¬
тых иллювиально-железистых почв процесс пе¬
рераспределения незамерзшей влаги в профиле
мерзлой почвы в период ее нагревания (февраль-
март-апрель и начало мая) достаточно хорошо вы¬
ражен, о чем мы судим по изменению ГГ в гор. А2,
где уменьшается мощность ГГ с льдистостью, со¬
ответствующей гравитационной влаге, и увели¬
чивается мощность ГГ с легкодоступной капил¬
лярной влагой в гор. В2 (апрель-май), а также
мощность ГГ с льдистостью, соответствующей
легкодоступной гравитационной влаге (февраль-
май 1979 и 1980 гг.). Аналогичная закономерность
в изменении гидрологической составляющей в ГТП
отмечена и в холодных дерново-таежных почвах
(рисунок, В), однако степень проявления сегрега¬
ционного процесса в гор. В2 или ВС выражена не
столь ярко.
Протаивание. Проникновение нулевых и
положительных температур в почву в весеннее
время сопровождается перестройкой гидротерми¬
ческих полей мерзлотных и холодных почв. Для
криогидроморфных мерзлотно-таежных торфяни¬
сто-глеевых почв протаивание длится весь вегета¬
ционный сезон и продолжается даже после пер¬
вых осенних заморозков. Протаивание льдистой
мерзлоты криогидроморфных мерзлотных тор¬
фянисто-глеевых почв и влага осадков формиру¬
ют в протаявшей части почвы ГГ с легкодоступ¬
ной гравитационной влагой, который сохраняется в
талой почве на протяжении всего вегетационного
сезона. По температурному показателю ГГ с лег¬
кодоступной гравитационной влагой имеет раз¬
личную температуру. В гор. Ат он имеет темпера¬
туру 10-13°С, в гор. В1 от 5 до 10°С, в гор. В2 ГГ
с легкодоступной гравитационной влагой прогре¬
вается до 3-5°С, и, наконец, нижняя часть гидро¬
логического горизонта с гравитационной влагой,
охватывающая гор. ВС в период протаивания и на-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И КЛИМАТ
727
Таблица 1. Гидрологические горизонты (ГГ) как показатель климата почвы или отдельного генетического го¬
ризонта в холодное и теплое время года
Климат почвы или
генетического горизонта
в холодный период года
Влажность ГГ
Форма воды, доступность
для растений
Климат почвы или
генетического горизонта
в теплый период года
Криоаридный
ГВ
От ГВ до МГ
МГ
От МГ до ВЗ
ВЗ
сорбированная
(недоступная)
аридный
От ВЗ до ВЗ + 1/3 ДАВ
ВЗ + 1/3 ДАВ
пленочная, частично-капил¬
лярная (труднодоступная)
семиаридный
Криомезоморфный
От ВЗ + 1/3 ДАВ до ВЗ + 2/3 ДАВ
ВЗ + 2/3 ДАВ
От ВЗ + 2/3 ДАВ до НВ
НВ
капиллярная
(среднедоступная)
семигумидный
Криогидроморфный
От НВ до ПВ
ПВ
Выше ПВ
гравитационная
(легкодоступная)
гумидный
Примечание. ГВ - гигроскопическая влага, МГ - максимально-гигроскопическая влага, ВЗ - влажность завядания, НВ —
наименьшая влагоемкость, ПВ - полная влагоемкость, ДАВ - диапазон активной влаги.
хождения его в талом состоянии, имеет температу¬
ру, не превышающую 3°С. Протаивание криомезо-
морфной мерзлотной подзолистой иллювиально¬
железистой почвы сопровождается формировани¬
ем в надмерзлотной части ГГ с легкодоступной гра¬
витационной влагой, однако при снижении уровня
сезонной мерзлоты до глубины залегания щебнис¬
тых отложений происходит сброс гравитационной
влаги (конец мая - начало июня) за пределы прота¬
явшей почвы. По температурному показателю
ГТП протаявшей почвы на момент полного про-
таивания не отличается высокими значениями и
не превышает 3°С в гор. А0А2 и 0.5°С в гор. ВС.
При протаивании холодных дерново-таежных
почв появление ГГ с легкодосупной гравитаци¬
онной влагой отмечается не ежегодно. Пример
тому - весна 1980 г., когда на протяжении всего
периода протаивания в профиле почвы не было
отмечено появление ГГ с гравитационной вла¬
гой. По температурному показателю ГТП про¬
таявшей почвы отличается повышенными тем¬
пературами гор. А1 (5°С и выше) и гор. ВС (до
0.4-0.6°С).
Талое состояние. Это состояние прота¬
явшей почвы, когда в морфологическом профиле
(гор. А, В и ВС) нет мерзлоты. Для криомезо-
морфных мерзлотных подзолистых иллювиаль¬
но-железистых почв ГТП талое состояние по ги¬
дрологическому показателю характеризуется
преобладанием ГГ с легкодоступной гравитаци¬
онной влагой. Гидрологические горизонты с лег¬
кодоступной гравитационной влагой поддержи¬
ваются в почве периодическими осадками на про¬
тяжении всего вегетационного сезона. Однако в
засушливый весенне-летний период 1978 г., когда
первые осадки выпали лишь во второй декаде
июня, в протаявшей почве сформировался ГГ с
легкодоступной капиллярной влагой. Более глу¬
бокое иссушение профиля почвы отмечалось в ве¬
сенне-летний период 1979 г. (конец июня - начало
июля), когда засуха и расход воды из почвы на фи¬
зическое испарение и транспирацию привели к по¬
вышенному расходу влаги из почвы и сформи¬
ровался ГГ со среднедоступной влагой (гори¬
зонт с влагой, соответствующей влажности от
ВЗ + 1/3 ДАВ до ВЗ + 2/3 ДАВ). Осадки второй и
третьей декады июля восстанавливают в профи¬
ле почвы ГГ с легкодоступной гравитационной
влагой, который поддерживается августовскими
и сентябрьскими осадками вплоть до начала ус¬
тойчивого промерзания.
По температурному показателю ГГ с легкодос¬
тупной гравитационной влагой, доминирующий в
летний период в мерзлотной подзолистой иллю¬
виально-железистой почве, отличается невысо¬
кими значениями. Температура 15°С проникает в
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
728 ' ХУДЯКОВ и др.
Таблица 2. Сумма температур в летний период (выше 10°С) в каждом генетическом горизонте и классификация
климата в этих горизонтах
Почва, генетический горизонт
1977
1978
1979
1980
Классификационное положение
по [5] за период 1977-1980 гг.
Мерзлотная подзо-
АО
1480
1366
1148
1834
холодный - умеренно холодный
листая иллювиаль¬
но-железистая
А2
1218
1196
819
1469
очень холодный - холодный
В1
584
410
284
608
то же
В2
-
338
120
540
то же
ВС
-
-
-
284
очень холодный
Мерзлотно-таежная
Ат
Не опр.
430
544
очень холодный - холодный
торфянисто-глеевая
В1
-
-
-
-
очень холодный
В2
-
-
-
-
то же
ВС
-
-
-
-
то же
Холодная дер¬
А1
1058
867
984
1098
холодный
ново-таежная
В1
858
633
750
897
то же
В2
532
346
425
544
холодный - очень холодный
ВС
-
-
-
-
очень холодный
Примечание. Прочерк означает отсутствие температуры выше 10°С в горизонте.
почву (июль-август) до глубины 10 см и охваты¬
вает гор. АО и А2. Температура второго биологи¬
ческого минимума (10°С) ограничивается гор. В2,
за редким исключением - гор. ВС (1980 г.), а темпе¬
ратура первого биологического минимума (5°С)
проникает в почву несколько глубже гор. ВС.
Талое состояние холодной дерново-таежной
почвы отличается преобладанием в ГТП гидро¬
логических горизонтов с легкодоступной капил¬
лярной и легкодоступной гравитационной влагой.
По температурному признаку ГТП этой почвы от¬
личается от мерзлотной торфянисго-глеевой и под¬
золистой иллювиально-железистой почвы более
глубоким проникновением температуры 15°С; тем¬
пература 10°С достигает глубины 50-60 см и охва¬
тывает гор. В2.
Для гор. ВС холодной дерново-таежной почвы
характерны температуры 5-10°С.
Сравнительный анализ ГТП исследованных
почв по температурному и гидрологическому па¬
раметрам показывает, что взаимодействие тепла
и влаги отражает климатические особенности в
почве и в каждом ее генетическом горизонте в го¬
довом и сезонном циклах. По гидрологическому
показателю климат мерзлотных и холодных почв
разделен нами на основе форм и свойств влаги ги¬
дрологических горизонтов на четыре типа - арид¬
ный, семиаридный, семигумидный и гумидный
(табл. 1).
Для холодного периода выделяются три типа
климата - криоаридный, криоморфный и криогид-
роморфный. Выделение типов климата мерзлот¬
ных и холодных почв основано на характере сегре¬
гационного накопления льда (криогидроморфный
климат) или сублимационного иссушения (крио¬
аридный климат), уменьшения льдистости гори¬
зонта в период промерзания и нахождения почвы
в мерзлом состоянии (табл. 1).
В качестве количественного критерия оценки
климата генетических горизонтов по температур¬
ному признаку использовалась классификация Ди-
мо [5], по которой термический признак оценивает¬
ся по сумме температур 10°С и выше (табл. 2).
Континентальность климата каждого генети¬
ческого горизонта определялась по годовой амп¬
литуде температур в летнее и зимнее время
(табл. 3).
В табл. 4 показаны подтипы климата генети¬
ческих горизонтов, классифицируемых по темпе¬
ратурному и гидрологическому показателям ГТП
исследуемых почв.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
Таблица 3. Континентальность климата генетических горизонтов почв по температурному показателю
Температура
1997 г.
1978 г.
1979 г.
1980 г.
Почва, горизонт
я
Я
Я
м*
Я
Я
я
я □
Континенталь-
Я
Я
3 |
Континенталь-
Я
я
СЦ.
к ^
я □
континенталь¬
Я
я
я н*
я и
континенталь¬
Я
Я
Я
я 5
о 5
ность по [5]
£
Я
Я
О 1
ность по [5]
Я
я
£
я я
о Е
ность по [5]
£
я
я
я Е
о Е
ность по [5]
г
н
н Е
2
Н
й 5
2
н
й Е
г
н
й Е
я
(и
о 2
Я
0>
о 2
я
<и
о 2
я
(и
о 2
Г)
я
и я
я
я
и я
я
я
и я
я
я
и я
Мерзлот- АО
Не опр.
-18
15
33
резко конти-
-17
16
33
резко конти¬
-16
15
31
континен¬
нал подзо-
нентальный
нентальный
тальный
листая ил-
лювиально- А2
»
-15
14
29
континен-
-16
15
31
континен¬
-15
15
30
континен¬
железистая
тальный
тальный
тальный
В1
»
-13
12
25
континен-
-15
10
25
континен¬
-14
13
27
континен¬
тальный
тальный
тальный
В2
»
-11
10
21
умеренно кон-
-14
9
23
умеренно кон¬
-13
12
25
континен¬
тинентальный
тинентальный
тальный
ВС
»
-10
7
17
умеренно кон¬
-10
5
15
мягкий океа¬
-11
10
21
умеренно кон¬
тинентальный
нический
тинентальный
Мерзлот- Ат
Не опр.
Не о
>пр.
-20
11
31
континен¬
-15
13
28
континен¬
но-таежная
тальный
тальный
торфянис-
то-глеевая В1
»
»
-15
6
21
умеренно кон¬
-13
6
19
умеренно кон¬
тинентальный
тинентальный
В2
»
»
-13
3
16
умеренно кон¬
-10
4
14
мягкий океа¬
тинентальный
нический
ВС
»
»
-11
0.1
11.1
мягкий океа¬
-8
1
9
мягкий океа¬
нический
нический
Холодная А1
-21
16
37
резко конти¬
-20
15
35
резко конти¬
-21
15
36
резко конти¬
-18
16
34
резко конти¬
дерново¬
нентальный
нентальный
нентальный
нентальный
таежная
В1
-15
14
29
континен¬
-18
14
32
континен¬
-19
13
32
резко конти¬
-16
15
31
континен¬
тальный
тальный
нентальный
тальный
В2
-13
10
23
умеренно кон¬
-14
9
23
умеренно кон¬
-15
12
27
континен¬
-13
13
26
континен¬
тинентальный
тинентальный
тальный
тальный
ВС
-9
6
15
мягкий океа¬
-9
7
16
умеренно кон¬
-6
7
11
мягкий океа¬
-8
9
17
умеренно кон¬
нический
тинентальный
нический
тинентальный
ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И КЛИМАТ 729
730 ХУДЯКОВ и др.
Таблица 4. Климат генетических горизонтов почв по температурному и гидрологическому признакам гидротер¬
мических полей за период 1977-1980 гг.
1977 г.
1978 г.
Почва, горизонт
зима
лето
зима
лето
Мерзлотная АО
подзолистая
иллювиально¬
железистая
Не опр.
Резко континенталь¬
ный, очень холодный,
криогидроморфный
Резко континенталь¬
ный, холодный
гумидный
А2
»
Континентальный,
холодный, криогид¬
роморфный
Континентальный,
холодный, гумидный
В1
»
Континентальный,
холодный, криоме-
зоморфный
Континентальный,
очень холодный,
гумидный
В2
»
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криомезоморфный
Умеренно континен¬
тальный, очень хо¬
лодный, семигумид-
но-гумидный
ВС
»
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криомезоморфный
Умеренно конти¬
нентальный, хо¬
лодный, семигу-
мидно-гумидный
Мерзлотно-та- Ат
ежная торфя-
нисто-глеевая
В1
Не опр.
»
В2
»
ВС
»
Холодная дер- А
ново-таежная
Резко континенталь¬
ный, холодный, крио-
гидроморфный
Резко континенталь¬
ный, умеренно-холод¬
ный, гумидный
Резко континенталь¬
ный, холодный, крио¬
гидроморфный
Резко континенталь¬
ный, холодный, семи-
гумидно-гумидный
В1
Континентальный,
холодный, криогид-
роморфный
Континентальный,
холодный, гумидный
Континентальный,
холодный, криогид¬
роморфный
Континентальный,
холодный, семигу-
мидно-гумидный
В2
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криогидроморфный
Умеренно конти¬
нентальный, хо¬
лодный, семигу-
мидно-гумидный
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криогидроморфный
Умеренно континен¬
тальный, очень
холодный, семигу-
мидно-гумидный
ВС
Мягкий (океаничес¬
кий), холодный,
криоаридно-крио-
мезоморфный
Мягкий (океаничес¬
кий), холодный, семи-
гумидно-гумидный
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криоаридно-криоме-
зоморфный
Умеренно конти¬
нентальный, хо¬
лодный, семигу-
мидно-гумидный
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И КЛИМАТ
731
Таблица 4. (Окончание)
Почва, горизонт
1979 г.
1980 г.
зима
лето
зима
лето
Мерзлотная АО
подзолистая
иллювиально¬
железистая
А2
Резко континенталь¬
ный, холодный, крио¬
гидроморфный
Континентальный,
холодный, криогид-
роморфный
Резко континенталь¬
ный, холодный, семи-
аридно-гумидный
Континентальный,
холодный, семиарид-
но-гумидный
Континентальный,
холодный, криогид¬
роморфный
Континентальный,
холодный, криогид¬
роморфный
Континентальный,
умеренно холодный,
гумидный
Континентальный,
холодный, гумидный
В1
Континентальный,
холодный, криогид-
роморфный
Континентальный,
очень холодный, се-
миаридно-гумидный
Континентальный,
холодный, криогид¬
роморфный
Континентальный,
холодный, гумидный
В2
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криогидроморфно-
криомезоморфный
Умеренно конти¬
нентальный, очень
холодный, семи-
аридно-гумидный
Континентальный,
холодный, криогид-
роморфно-криоме-
зоморфный
Континентальный,
холодный, гумидный
ВС
Мягкий (океаничес¬
кий), холодный,
криоаридный
Мягкий (океани¬
ческий), экстрахолод-
ный, семиаридно-гу-
мидный
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криоаридный
Умеренно континен¬
тальный, очень хо¬
лодный, гумидный
Мерзлотно-та- Ат
ежная торфя-
нисто-глеевая
Континентальный,
холодный, криогид-
роморфный
Континентальный,
очень холодный, се-
миаридно-гумидный
Континентальный,
холодный, криогид¬
роморфный
Континентальный,
холодный, гумидный
В1
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криогидроморфный
Умеренно континен¬
тальный, экстрахо-
лодный, гумидный
Континентальный,
холодный, криогид¬
роморфный
Континентальный,
холодный, гумидный
В2
Умеренно континен¬
тальный, очень хо¬
лодный, криогидро¬
морфный
Умеренно континен¬
тальный, экстрахо-
лодный, семигумид-
но-гумидный
Мягкий (океаничес¬
кий), холодный, крио¬
гидроморфный
Мягкий (океаничес¬
кий), экстрахолод-
ный, гумидный
ВС
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криогидроморфный
Умеренно континен¬
тальный, экстрахо-
лодный, гумидно-
криогидроморфный
Мягкий (океаничес¬
кий), холодный, крио¬
гидроморфный
Мягкий (океаничес¬
кий), экстрахолод-
ный, гумидный
Холодная дер- А
ново-таежная
Резко континенталь¬
ный, очень холодный,
криогидроморфный
Резко континен¬
тальный, очень
холодный, семигу-
мидно-гумидный
Резко континенталь¬
ный, очень холодный,
криогидроморфный
Резко континенталь¬
ный, холодный, семи-
гумидно-гумидный
В1
Резко континенталь¬
ный, очень холодный,
криогидроморфный
Резко континенталь¬
ный, холодный, семи-
гумидно-гумидный
Континентальный,
холодный, криогид¬
роморфный
Континентальный,
холодный, гумидно-
семигумидный
В2
Континентальный,
холодный, криоме-
зоморфный
Континентальный,
холодный, гумидно-
семигумидный
Континентальный,
холодный, криогид-
роморфно-криоме-
зоморфный
Континентальный,
холодный, семигу-
мидный
ВС
Мягкий (океаничес¬
кий), холодный,
криомезоморфный
Мягкий (океаничес¬
кий), холодный, гу-
мидно-семигумидный
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
криомезоморфный
Умеренно континен¬
тальный, холодный,
аридно-семиаридно-
семигумидный
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
732
ХУДЯКОВ и др.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Избранный в качестве количественной оценки
взаимодействия тепла и влаги ГТП является на¬
дежным критерием классификации климата ге¬
нетических горизонтов мерзлотных и холодных
почв.
Климатические особенности генетических го¬
ризонтов почв, входящих в мерзлотный тип поч¬
вообразования, свидетельствуют о том, что каж¬
дому генетическому горизонту изученных почв
характерен свой и только ему присущий климат в
годовом и сезонном циклах.
В период промерзания, нахождения почвы в
мерзлом состоянии, в период протаивания и нахож¬
дения почвы в талом состоянии разные генетичес¬
кие горизонты почвы могут иметь одинаковый на¬
бор признаков климата, как это отмечается для лет¬
него периода 1980 г. мерзлотных подзолистых
иллювиально-железистых почв (для гор. А2,
В1, В2 - континентальный - холодный, гумид-
ный), однако климат этих горизонтов отличается
между собой гумидностью и длительностью
периода биологически активных температур 5,
10°С.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алифанов В.М.,Лошакова Н.А. Водный режим се¬
рых лесных почв // Почвоведение. 1981. № 4. С. 58-
ТО.
2. Волобуев В.Р. Климатические условия и почвы //
Почвоведение. 1956. №4. С. 24—35.
3. Воронин А.Д., Карпачевский Л.О. Развитие идей
Г.Н. Высоцкого в учении о водном режиме почв //
Почвоведение. 1990. № 6. С. 30-38.
4. Высоцкий Г.Н. Этюды по гидрологическим осно¬
вам почвоведения. Избр. соч. М.: Изд-во АН
СССР, 1962. Т. 2. С. 332-348.
5. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М.: Колос,
1972. 36 с.
6. Ефремов Д.Ф.у Карпачевский Л.О., Сапожни¬
ков А.П., Воронин АД. О классификации водного
режима почв и лесных местообитаний // Почвове¬
дение. 1986. № 3. С. 129-137.
7. Качинский Н.А. Замерзание, размерзание и влаж¬
ность почвы в зимний сезон в лесу и на полевых
участках // Бюллетень почвоведа. 1926. № 1. С. 27-
28.
8. Керженцев А.С. Режимы почв как основа их из¬
менчивости в пространстве и во времени. Авто-
реф. дис. ... докт. биол. н. Новосибирск, 1993. 30 с.
9. Колосков П.И. Почвенная климатология // Почво¬
ведение. 1946. № 3. С. 159-163.
10. Кудрявцева Л.Ю., Худяков О.И., Керженцева В.В.
Гидротермические поля как экологическая основа
биологического разнообразия почвенных экосис¬
тем // Проблемы региональной экологии. Специ¬
альный выпуск. 1998. С. 96-98.
И. Принципы организации и методы стационарного
изучения почв. М.: Наука, 1976. 414 с.
12. Худяков О.И. Криогенез и почвообразование. Пу¬
щино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1984. 196 с.
13. Худяков О.И. Криогенез и водный режим почв.
Климат почв. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР,
1985. С. 171-177.
14. Худяков О.И. Водный режим мерзлотных почв.
Пространственно-временная организация и функ¬
ционирование почв // Сб. научн. тр. Пущино:
ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1990. С. 201-221.
15. Худяков О.И.у Дмитриев П.П.уЛим ВД.У Жаргал-
сайханЛ. Гидрологическое состояние и водный ре¬
жим темно-каштановых почв Восточно-Монголь¬
ской равнины в связи с зоогенной деятельностью //
Почвоведение. 1997. № 2. С. 185-193.
16. Худяков О.И.у Кудрявцева Л.Ю.у Керженцева В.В.
Водный режим и гидрологические горизонты
мерзлотных почв // Почвоведение. 1998. № 4.
С. 435-446.
17. Шульгин А.М. Климат почв и его регулирование.
Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 341 с.
18. Шульгин А.М. Агрометеорология и агроклимато¬
логия. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 200 с.
Hydrothermic Fields and Climate of Genetic Horizons
of Cryogenic and Cold Soils
O. I. Khudyakov, L. Yu. Kudryavtseva, V. V. Kerzhentseva, and I. K. Antipov
We suggest that the concept of soil hydrothermic fields can be applied for characterization of the climate of
cryogenic (permafrost-affected) and cold soils. It is argued that every genetic horizon of studied soils has its
own type of climate with specific patterns of annual and seasonal dynamics of water and temperature regimes.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 733-747
ФИЗИКА
ПОЧВ
УДК 556.048+556332+636.43
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА
В СИСТЕМЕ ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ-ПОЧВА-
РАСТИТЕЛЬНЫЙ/СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ-АТМОСФЕРА
ДЛЯ ТЕРРИТОРИЙ С КОНТИНЕНТАЛЬНЫМ КЛИМАТОМ*
© 2000 г. Е. М. Гусев, О. Н. Насонова
Институт водных проблем РАН
Поступила в редакцию 06.04.99 г.
Представлена модифицированная версия модели SWAP, описывающей процессы формирования ги¬
дротермического режима системы грунтовые воды-почва-растительный (и снежный) покров-ат¬
мосфера. Подробно рассмотрены внесенные в модель изменения, связанные с модификацией бло¬
ков водообмена в почве и взаимодействия почвенных и грунтовых вод. Проведена детальная про¬
верка модели на объекте с достаточно сложным гидрологическим режимом, каковым является
экспериментальный водосбор лога Усадьевского, расположенный на Валдайской возвышенности.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время одной из важных проблем
в области изучения формирования водных ресур¬
сов, изменения климата, глобальной экологии яв¬
ляется описание взаимосвязи гидрологического
цикла на поверхности суши с процессами, происхо¬
дящими в приземном слое атмосферы. Указанная
проблема связана с разработкой схем параметриза¬
ции процессов тепловлагообмена, протекающих на
границе взаимодействия суши с атмосферой (под
“параметризацией процессов” в задачах гидроло¬
гии, физики атмосферы, климатологии обычно по¬
нимают разработку математической модели иссле¬
дуемых процессов, содержащей конечное число ис¬
пользуемых параметров). Именно на этой границе
происходит трансформация потоков солнечной
радиации в другие формы энергии, определяя при
этом интенсивность многих гидрологических и
климатических процессов. С указанной границей
тесно связана основная масса живого вещества
континентов, поскольку толщина покрывающей
сушу “пленки жизни <...> очень незначительна;
она для сплошных лесных пространств не поды¬
мается выше нескольких десятков метров над
земной поверхностью <...>, проникает в глубину
почвы и подпочвы на несколько метров” [4]. Та¬
ким образом, потребность адекватного описания
физических основ гидротермических процессов,
происходящих как в самом почвенном профиле,
так и в системе грунтовые воды-почва-расти¬
тельный (или снежный) покров-атмосфера в це¬
лом, все более возрастает.
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ
(грант № 98-05-64218).
При этом параметризации соответствующих
процессов должны удовлетворять требованию
сопряжения их как с моделями гидрологического
цикла, так и с моделями общей циркуляции атмо¬
сферы (МОЦА). В частности, если в традицион¬
ных гидрологических моделях такая важная ха¬
рактеристика как радиационный баланс считалась
заданной или, в лучшем случае, рассчитывалась как
функция ряда метеорологических характеристик,
измеренных на некоторой стандартной высоте
(обычно равной 2 м) [2, 9, 14], то в требующихся
параметризациях тепловлагообмена на поверхно¬
сти суши радиационный баланс должен рассчиты¬
ваться как результат весьма сложного взаимодей¬
ствия как атмосферных, так и гидрологических
процессов. При этом предполагается, что и мете¬
орологические характеристики прилегающего
слоя атмосферы не задаются в качестве гранич¬
ных условий из данных изменений, а также явля¬
ются результатом решения сопряженной задачи
взаимодействия гидрологических и атмосферных
процессов.
Первые разработки параметризационных схем
системы почва-растительный покров-атмосфера
были связаны с территориями, расположенными в
южных или умеренных широтах с теплым клима¬
том, характеризующимся в основном положи¬
тельными температурами воздуха, а также отсутст¬
вием снежного покрова и существенного промерза¬
ния почвы [20, 34]. Однако, поскольку районы с
четко выраженным зимним периодом, наличи¬
ем устойчивого снежного покрова, значительным
промерзанием почвы, влияющим на ее влаго- и теп¬
лопроводность, и заметным весенним половодьем
составляют относительно большую долю площади
733
734
ГУСЕВ, НАСОНОВА
суши (так, около 50% территории Евразии и Се¬
верной Америки имеют сезонный снежный по¬
кров [32]), на повестку дня в конце концов вышли
проблемы, связанные со способностью парамет-
ризационных схем поверхности суши воспроизво¬
дить гидротермический режим почвы и в облас¬
тях с холодными погодными условиями на протя¬
жении длительных периодов времени.
По-видимому, первые работы в области моде¬
лирования процессов тепловлагообмена в про¬
мерзающих почвах появились, начиная примерно
с 60-70 гг. нашего столетия как в гидрологии, так и
в мерзлотоведении [9,12,13,16,18, 23-25,26 и др.].
Помимо того, что подобные модели, как правило,
не удовлетворяли указанным выше требованиям
сопряжения с МОЦА, они в большинстве случаев
были достаточно громоздки и ориентированы на
использование численных схем с большим чис¬
лом шагов по глубине почвы (например, до 50 в
[25]). То же самое можно сказать и о ряде моде¬
лей формирования снежного покрова [9, 18, 26].
В связи с вышесказанным возникла задача
разработки параметризационных схем суши, ко¬
торые, во-первых, описывают ее взаимодействие с
атмосферой как для теплого, так и для холодного
полугодий в районах с четко выраженной сезоннос¬
тью климата, значительным снегонакоплением и
промерзанием почвы в длительный зимний период,
во-вторых, удовлетворяют указанным выше ус¬
ловиям сопряжения с МОЦА и, в-третьих, отли¬
чаются простотой и экономичностью расчетного
алгоритма каждого из описываемых процессов, со¬
храняя при этом достаточную физическую досто¬
верность. Требование экономичности алгоритма
обусловлено тем, что в параметризациях тепловла¬
гообмена подстилающей поверхности с атмосфе¬
рой приходится описывать десятки различных
процессов, имеющих место в системе грунтовые
воды-почва-растительный (или снежный) по¬
кров-атмосфера и протекающих в разных физи¬
ко-географических условиях.
Поскольку постановка указанной задачи воз¬
никла лишь в последние годы, в настоящее время
имеется не так много схем параметризации под¬
стилающей поверхности для холодного полуго¬
дия, в той или иной мере удовлетворяющих ука¬
занным выше условиям, причем они в основном
связаны с моделированием снежного покрова
[21, 30, 35, 37, 38 и др.]. При этом комплексность
проблемы привела к значительным различиям
как в методических подходах к параметризации
соответствующих процессов, так и в экономично¬
сти используемых вычислительных средств. В на¬
иболее простых моделях [31] моделируется лишь
накопление и стаивание снежного покрова, а во¬
просы промерзания и оттаивания почвы вообще
не рассматриваются. В наиболее сложных [29,36]
моделируется большой набор процессов, проис¬
ходящих как в почве, так и в снежном покрове:
накопление и сход снежного покрова, содержа¬
щего как жидкую, так и твердую фракции, эволю¬
ция плотности снега, его метаморфизм, вызываю¬
щий изменение теплогидрофизических свойств сне¬
га, проникновение в снежный покров солнечной
радиации, промерзание и оттаивание почвы, изме¬
нение в ней соотношения между содержанием льда
и жидкой воды и ряд других процессов. Таким об¬
разом, вопрос о нахождении “золотой середины”,
то есть о построении наиболее экономичной, и в
то же время адекватной физическому содержа¬
нию схемы параметризации подстилающей по¬
верхности для сопряжения гидрологических мо¬
делей и МОЦА, в особенности для условий холод¬
ного полугодия, в значительной мере можно
считать открытым.
Настоящая работа посвящена развитию и мно¬
госторонней экспериментальной проверке на
объекте с достаточно сложным гидрологическим
режимом (водосбор лога Усадьевского, Валдайская
научно-исследовательская гидрологическая лабо¬
ратория - ВНИГЛ; 57.6° с.ш., 33.1° в.д.) одной из
схем параметризации поверхности суши - SWAP
(Soil Water - Atmosphere - Plant), разработанной
ранее авторами данной статьи в основном для объ¬
ектов с непродолжительным холодным периодом и
относительно простым гидрологическим режимом
[6, 7, 22]. Сложность выбранного в данной работе
объекта, послужившая причиной дальнейшей мо¬
дификации SWAP, обусловлена наличием дли¬
тельного зимнего периода, вертикальной неодно¬
родностью характеристик почвенного профиля, а
также изменяющимся во времени влиянием не¬
глубоко залегающих грунтовых вод.
МОДЕЛЬ SWAP
Схематичное представление модели SWAP, в
основу которой положено решение системы урав¬
нений, описывающих тепло- и влагообмен в систе¬
ме почва-растительный (или снежный) покров-ат¬
мосфера, дано на рис. 1. Достаточно подробное опи¬
сание ее основных блоков дано в литературе [6, 7,
22]. Поэтому здесь мы не будем останавливаться на
полном описании модели, а дадим лишь детальное
представление о внесенных в нее изменениях, свя¬
занных с модификацией блоков водообмена в почве
и взаимодействия почвенных и грунтовых вод.
В указанных выше работах [6, 7, 22] в блоке
влагообмена в почве использовался только один
почвенный слой (корнеобитаемый), а при описа¬
нии формирования подземного стока - часто ис¬
пользуемая концепция так называемого свобод¬
ного дренажа [28]. Данная концепция предполага¬
ет, что подток воды в корнеобитаемый слой со
стороны нижележащего слоя почвы отсутствует,
а поток воды, нисходящий за пределы корнеоби¬
таемого слоя, целиком включается в подземный
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА
735
Теплый период Холодный период
Составляющие водного баланса
Р
Составляющие теплового баланса
R,J
G
Рис. 1. Схематическая диаграмма процессов тепловлагообмена, описываемых моделью SWAP. Обозначения: Р - ат¬
мосферные осадки, Ет - транспирация; Es - испарение воды почвой; Ес - испарение осадков, перехваченных расти¬
тельным покровом; Esn - испарение снега; Е = Ет + Eg + Ес + ESN - суммарное испарение; R<j - дренаж; Rg - поверхно¬
стный сток; М - интенсивность снеготаяния; 1 - впитывание воды в почву; /Jsl и - приходящая и уходящая коротковол¬
новая радиация, соответственно; R[X и - приходящая и уходящая длинноволновая радиация; Н - турбулентный
поток явного тепла; G - поток тепла в почве; Хи, - удельная теплота испарения жидкой воды; Х/с - удельная теплота
плавления льда.
сток (никаких изменений запасов грунтовых вод
нет).
Подобные допущения могут быть оправданы
только в отдельных частных случаях. Так, ис¬
пользование одного почвенного слоя возможно
для более или менее однородного и достаточно
мощного почвенного профиля (глубиной порядка
0.5-1.0 м). Концепция свободного дренажа может
быть принята для районов со слабым (или отсут¬
ствующим) восходящим подтоком воды от уровня
грунтовых вод, что может быть обусловлено, на¬
пример, их глубоким залеганием. Рассматриваемый
в настоящей работе водосбор, напротив, характери¬
зуется, во-первых, заметной дифференциацией гид¬
рофизических свойств почвенного профиля, прису¬
щей дерново-подзолистым почвам центральной ча¬
сти Европейской территории России, во-вторых,
близким и сезонноизменяющимся залеганием уров¬
ня грунтовых вод (часто достигающим нескольких
десятков сантиметров от поверхности почвы).
Указанные обстоятельства обусловили необ¬
ходимость изменения параметризации процессов
водообмена в почве и формирования подземного
стока по сравнению с их предыдущими версиями
следующим образом (отметим, что и при этом авто¬
ры руководствовались принципом возможного уп¬
рощения используемых расчетных алгоритмов).
Почвенный профиль был разделен на два слоя
(рис. 2). Первый слой представляет собой корне¬
обитаемую зону, определяемую как верхний слой
почвы, содержащий около 95% корневой биомас¬
сы. Второй слой, расположенный между нижней
границей корнеобитаемой зоны и изменяющимся
по времени уровнем грунтовых вод (УГВ), обыч¬
но соответствует иллювиальному, более плотно¬
му горизонту дерново-подзолистых почв, в связи
с чем имеет иные по сравнению с корнеобитае-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
736
ГУСЕВ, НАСОНОВА
Рис. 2. Схематизация почвенного профиля с вариан¬
том расположения в нем мерзлой зоны: 1 - первый
(корнеобитаемый) почвенный слой; 2 - второй поч¬
венный слой; 3 - грунтовые воды; 4 - промерзшая зо¬
на почвы; остальные обозначения в тексте.
мым слоем гидрофизические характеристики.
В дальнейшем величины, относящиеся к первому
и второму слоям, будут иметь индексы 1 и 2 соот¬
ветственно.
Расчет динамики влагозапасов в каждой из зон
основан на использовании уравнения водного ба¬
ланса. В частности, для первой зоны оно выгля¬
дит следующим образом:
<ДУ,
~ + (1)
где т - время, р№ - плотность воды; Аг - глубина
корнеобитаемого слоя почвы; \¥х - объемная
влажность почвы в корнеобитаемом слое (в до¬
лях единицы); / - интенсивность впитывания во¬
ды в почву; Ет - интенсивность транспирации;
Е5 - интенсивность испарения воды почвой; 0ОХ -
поток воды из второго слоя в первый, обуслов¬
ленный диффузионным механизмом переноса
влаги; 0еХ - поток воды из первой зоны во вто¬
рую, обусловленный в основном гравитационным
перераспределением почвенной воды при влаж¬
ностях, превышающих наименьшую влагоем-
кость (НВ). Разделение общего потока воды на
границе корнеобитаемой зоны на две составляю¬
щие связано только с удобством построения ис¬
пользуемого в работе расчетного алгоритма.
Уравнение водного баланса второго почвенно¬
го слоя имеет следующий вид:
¿У/-,
Ри-(Лв-Йг)"^" = ~ 0й\ + Qg\ + 0й2~ Qg2’ (2)
где - уровень грунтовых вод; Ж2 - объемная
влажность почвы во втором слое (в долях едини¬
цы); бш - ПОТОК воды от уровня грунтовых вод во
второй слой почвы, обусловленный диффузион¬
ным механизмом переноса влаги; 0я2 - поток воды
из второго слоя к УГВ, обусловленный в основном
гравитационным перераспределением почвенной
воды при высоких влажностях почвы.
Параметризации потоков /, Ет, Е$, а также Qgl
и б82 (теоретическая основа параметризации двух
последних потоков одна и та же) как для теплого,
так и для холодного полугодий приведены в лите¬
ратуре [6, 22]. Восходящие потоки 0о1 и опи¬
сываются на основе следующих выражений:
{2о1 = тах{£>,(и2-и,)/(0.5Ав),0}, (3)
0.О2 = тах{П2(Рог2-и2)/[0.5(^-Лг)],0}, (4)
где йх и02- коэффициенты диффузии почвен¬
ной влаги, выражения для которых с учетом как
используемых для коэффициента влагопровод-
ности и матричного потенциала почвенной воды
параметризации Клэппа и Хорнбергера [19], так
и влияния на указанные параметры объемной
льдистости Л соответствующих слоев почвы [5]
имеют вид:
£>, =
;¥о
(-В)и
_й_ув+3 1
\PorJ (1 + 8Л,)Л Рог7
-В-1
-в
(5)
и =
их + и2
(1 + 8Л2)3 Рог?
-в-1
(6)
где К01 и - коэффициенты фильтрации в пер¬
вом и во втором почвенных слоях соответствен¬
но; Рогх и Рог2 - пористость почвы в первом и во
втором слоях; м, и м2 - содержание незамерзшей
воды в первом и во втором слоях; \|/0 - матричный
потенциал почвы при насыщении; В - параметр
Клэппа и Хорнбергера.
Необходимые при выполнении расчетов сред¬
ние значения льдистости в первом и втором поч¬
венных слоях Л] и Л2 оцениваются по величине
льдистости в промерзшей части почвы Л^ (алго¬
ритм расчета которой приведен в литературе
[6, 22]) с учетом того, какая доля первого и второго
слоев находится в промерзшем состоянии (рис. 2).
Содержания незамерзшей воды их и и2 оценива¬
ются в соответствии с уравнением
= и, + Лр£, ¿=1,2,
Ри>
(7)
где р/с - плотность льда.
В $ уравнениях (2)-(4) присутствует уровень
грунтовых вод Ад, отражая взаимодействие поч¬
венных и грунтовых вод. В связи с этим необходи¬
мо иметь описание его динамики Ах(т). Кроме то-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА
737
го, А? фигурирует и при расчете интенсивности
образования подземного стока /?с:
Я с = - йог + (Рог2 - ™г)^- (8)
В настоящей работе параметризация /г^(т) бы¬
ла осуществлена следующим образом. Принимая
во внимание специфику рассматриваемого объек¬
та, а именно сравнительно неглубокое залегание
верхнего водоупора (примерно 1-3 м от поверхнос¬
ти почвы) и сильно развитую сеть постоянных и
временных малых водотоков, обусловленную ручь¬
ями и неглубокими ложбинками, было принято, что
именно эти водотоки и обеспечивают основной ме¬
ханизм стока с лога Усадьевского, достаточно
быстро дренируя близко залегающие грунтовые
воды.
Принятая гипотеза была косвенно проверена
на основе данных наблюдений за летними стоко¬
образующими осадками и стоком как с водосбора
лога Усадьевского, так и с ряда других подобных
ему водосборов ВНИГЛ. Проверка осуществлялась
следующим образом. Поскольку предполагалось,
что основной механизм стока с водосбора связан с
его быстрой компонентой - поверхностным ручей-
ковым стоком, для его описания была использована
концепция кинематической волны [9]:
ЪК.Ъчх в 1п
дх дх ~ Peff pw’
(9)
«,=4'с,
(Ю)
где hw - эффективная толщина слоя стока на по¬
верхности водосбора; Рец- интенсивность стоко¬
формирующей части осадков; х- горизонтальная
координата по направлению стекания (соответст¬
вующего направлению среднего уклона поверх¬
ности водосбора); ix - средний уклон поверхности
водосбора; qx - расход стекающей воды на едини¬
цу ширины потока; п - коэффициент шерохова¬
тости Маннинга. Стокоформирующая часть осад¬
ков определяется как к,Р, где Р - интенсивность
дождевых осадков, кг - средний за летний период
коэффициент стока.
Решая систему уравнений (9) и (10) при соот¬
ветствующих начальных условиях для qx и при из¬
вестной динамике Р$ (определенных по данным на¬
блюдений), можно получить картину динамики сто¬
ка с соответствующего* водосбора и сопоставить
полученные расчеты с данными наблюдений. Про¬
веденные расчеты показали, что наибольшие ко¬
эффициенты корреляции наблюденных и рассчи¬
танных значений стока (равные =0.70-0.75) до¬
стигаются при коэффициентах шероховатости
Маннинга в диапазоне 0.1-0.6 м~1/3 с (при этом
среднее значение п = 0.3 м~|/3 с), что соответствует
типичным значениям этого параметра, использу¬
емым при описании поверхностного склонового
стока [17]. Присутствие в механизме стекания
значительной доли медленной компоненты, свя¬
занной с грунтовым стоком, привело бы к суще¬
ственно большим формально определенным зна¬
чениям показателя п. Таким образом, полученный
результат подтверждает возможность принять
при моделировании трансформации стока в пре¬
делах рассматриваемого водосбора формализм
кинематической волны с п = 0.3 м~'/3 с, соответст¬
вующий в основном механизму поверхностного
стекания. При этом, естественно, при осуществ¬
лении модельных расчетов вместо наблюденных
величин Р^ в уравнении (9) используется сумма
рассчитанных значений интенсивности дренажа и
поверхностного сгокообразования, алгоритм оцен¬
ки которой представлен в упомянутых выше рабо¬
тах [6,22].
Поскольку, как было отмечено выше, разви¬
тая ручейковая сеть лога Усадьевского является
по существу его дренажной сетью, между эффек¬
тивным слоем стока на поверхности водосбора
и уровнем грунтовых вод Ав должна существовать
связь, которая и позволяет в процессе решения
общей задачи моделирования формирования со¬
ставляющих водного баланса водосбора рассчи¬
тывать динамику Ая(т). Для описания связи Ав и
использовалась следующая параметризация:
Л* = А^о - (П)
где А^0 - среднее расстояние от поверхности водо¬
сбора до водоупора (рис. 2), |1? - средняя водоот¬
дача грунтовых вод, А„ - усредненное по некото¬
рому интервалу времени хв значение Данный
интервал времени в первом приближении отра¬
жает длительность достижения равновесного
распределения между водами ручейковой сети и
грунтовыми водами.
При оценке полагалось, что хе<хи где хь -
так называемое время добегания стока, которое
оценивалось, исходя из параметризации стекания
уравнениями (9)-(11), следующим образом:
т . 3 Ьп Ьп ,1Гк
5 Г2/3 Г г /; Г \12/3 Г'
А«, фх [Ц*(Ав0-А*)] фх
где Г - размер водосбора в направлении среднего
уклона, А* - среднемноголетний уровень грунто¬
вых вод.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
Проверка предлагаемой модели осуществля¬
лась по материалам наблюдений ВНИГЛ. Вы¬
бранный в качестве объекта исследования экспери¬
6 ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
738
ГУСЕВ, НАСОНОВА
ментальный полевой водосбор лога Усадьевского
(площадью 0.36 км2) отличается, во-первых, нали¬
чием длинных рядов наиболее полного комплекса
наблюдений (включающих, в частности, измерения
всех составляющих водного баланса водосбора),
которые можно использовать для проверки пара-
метризационных схем, во-вторых, четко выра¬
женной сезонностью климата данного региона (с
продолжительным холодным периодом года, ха¬
рактеризующимся существенным снегонакопле¬
нием и промерзанием почвы), в-третьих, доста¬
точно сложным гидрологическим режимом, что
представляет собой дополнительный интерес, по¬
скольку чаще всего параметризационные схемы
проверяются на более простых объектах. Кроме
того, участие авторов в очередном этапе между¬
народного проекта РП-РБ (“Проект сравнения
схем параметризации подстилающей поверхнос¬
ти суши”), а именно Р1ЬР5-2(<1) [33], ориентиро¬
ванного на проверку работоспособности различ¬
ных параметризационных схем по данным
ВНИГЛ, в ходе которого были получены многие
материалы для проверки, существенно облегчило
весьма трудоемкую работу по сбору данных.
Подробное описание водосбора лога Усадьев¬
ского можно найти в материалах наблюдений
ВНИГЛ [11, 15], поэтому остановимся кратко
лишь на основных характеристиках региона и во¬
досбора. Климат в районе Валдая слабоконтинен¬
тальный. Среднегодовая температура воздуха со¬
ставляет 3.1 °С, амплитуда колебаний средних ме¬
сячных температур воздуха 26°С, а абсолютная
амплитуда колебаний температуры достигает
80°С (от -46.8 до +33.3°С). Годовое количество
измеренных осадков составляет около 650 мм.
Устойчивый снежный покров, как правило, на¬
блюдается с третьей декады ноября по вторую де¬
каду апреля с наибольшей высотой снега (в сред¬
нем до 40 см в поле и 55 см в лесу) в конце февра-
ля-в марте. К концу зимы почва промерзает в
среднем на 45 см в поле и 15 см в лесу. В холодный
период года нередко наблюдаются оттепели.
Водосбор лога Усадьевского имеет форму эл¬
липса, вытянутого с севера на юг по направлению
водотока. Длина водосбора от верховьев до водо¬
слива, измеряющего сток с водосбора, составляет
0.74 км, средняя ширина - 0.49 км. Склоны водо¬
сбора имеют преимущественно западную (18%) и
юго-западную (16%) ориентацию. Средний уклон
поверхности водосбора 76%о. Грунтовые воды на
большей части водосбора залегают в верхней
толще легких и средних суглинков, где мощность
водоносного слоя, которому принадлежит основ¬
ная роль в питании водотоков, составляет 1-2 м.
Водоносный слой обычно подстилается тяжелы¬
ми суглинками или глинами, которые представля¬
ют собой относительный водоупор. Примерно
75% водосбора занимают слабоподзолистые поч¬
вы. Водосбор считается полевым, поскольку боль¬
шая часть его площади занята пашей (50%), на ко¬
торой произрастают различные сельскохозяйст¬
венные культуры, и лугом (31%), на остальной
площади располагаются болота (16%) и лес (3%).
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ
МОДЕЛИ SWAP
Для проверки предлагаемой параметризаци-
онной схемы необходимо иметь значения: а) ис¬
ходных метеорологических характеристик на ни¬
жнем расчетном уровне МОЦА или на некоторой
фиксированной высоте, для которой имеются ин¬
струментальные наблюдения; б) параметров, ис¬
пользуемых в модели; в) составляющих водного и
теплового балансов подстилающей поверхности
для сопоставления с результатами расчетов.
Исходная метеорологическая ин¬
формация. Исходные метеорологические дан¬
ные (атмосферное давление, температура и
влажность воздуха, скорость ветра, атмосфер¬
ные осадки, приходящая коротковолновая и длин¬
новолновая радиация) за 18-летний период (1966-
1983 гг.) с 3-часовым разрешением были предо¬
ставлены организаторами PILPS-2(d) [33]. Все мете¬
орологические элементы, за исключением ра¬
диации, были измерены на метеорологической
станции лога Усадьевского, при этом значения ат¬
мосферного давления, температуры и влажности
воздуха измерялись на высоте 2 м, а скорости ветра
на 10 м. Значения приходящей длинноволновой и
коротковолновой радиации были рассчитаны по
данным об облачности, температуре и влажности
воздуха [33].
Параметры модели. Обычно оценка
значений параметров, используемых в парамет¬
ризационных схемах, представляет собой боль¬
шую проблему. В данном случае эта задача не¬
сколько упрощается в связи с тем, что число пара¬
метров в модели SWAP сравнительно невелико
(табл. 1 и 2). По возможности для их оценки исполь¬
зовались данные наблюдений на водосборе лога
Усадьевского или на полигоне ВНИГЛ. В случае
отсутствия такой возможности параметры опре¬
делялись экспертным путем на основе опыта пре¬
дыдущих экспериментов по PILPS и в соответст¬
вии со “стандартными” значениями, которые
обычно задаются в подобных случаях в моделях об¬
щей циркуляции атмосферы. Так, в частности, зада¬
вались значения относительной площади листьев
(табл. 2).
Теплогидрофизические параметры почвы непо¬
средственно на водосборе не измерялись, поэтому
их значения рассчитывались на основе зависимос¬
тей, приведенных в литературе [7,22], исходя из рас¬
пределения основных типов почв по площади водо¬
сбора. Так, наименьшая влагоемкость, влажность
завядания и пористость определялись на основе
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА
739
Таблица 1. Значения параметров, используемых в модели SWAP для расчетов по водосбору лога Усадьевского
Параметр
Значение
Почвенные параметры
Площадь водосбора, занимаемая почвами разного гранулометрического
состава, %:
суглинистыми
56
супесчаными
28
песчаными
16
Толщина корнеобитаемого слоя почвы, м
0.25
Влажность завядания, м3/м3
0.115
Наименьшая влагоемкость, м3/м3
0.271
Пористость корнеобитаемого (1-го) слоя почвы
0.401
Пористость 2-го слоя почвы
0.314
Коэффициент фильтрации, м/с:
1-го слоя почвы
2.0 х10"5
2-го слоя почвы
3.8 х 10-7
Потенциал почвенной влаги при насыщении, м
-0.086
Коэффициент водоотдачи грунтовых вод
0.005
В-параметр Клэпа и Хорнбергера
7.12
Наименьшее количество незамерзшей воды в мерзлой почве, м3/м3
0.23
Температура почвы на глубине затухания ее сезонных колебаний, °С
7
Параметры снега
Альбедо глубокого снега
0.75
Параметр шероховатости снега, м
0.0024
Параметры растительности
Альбедо растительности
0.23
Средний линейный размер листа, м
0.02
Емкость перехвата осадков растительностью, м
1 х 10“4 х LSAI
Прочие параметры
Размер водосбора в направлении среднего уклона, м
740
Средний уклон поверхности водосбора, %о
76
Коэффициент шероховатости Маннинга, с/м1/3
0.3
Среднее расстояние от поверхности водосбора до водоупора, м
2
Время добегания т^, дни
=3
Среднемноголетний уровень грунтовых вод, м
1.33
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
б*
740
ГУСЕВ, НАСОНОВА
Таблица 2. Годовой ход относительной площади листьев и стеблей (LS AI), а также их зеленой фракции (LAI) для
растительного покрова водосбора лога Усадьевского
Месяцы
х шрагаи 1 у
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
LSAI
0.7
0.8
0.9
1.0
2.6
4.6
5.0
3.8
1.8
1.0
0.9
0.8
LAI
0.4
0.5
0.6
0.7
2.1
4.2
4.1
2.5
0.8
0.6
0.5
0.4
данных о водно-физических константах почво-
грунтов водосборов ВНИГЛ, представленных в
[15]. Наименьшее количество незамерзшей воды в
мерзлой почве оценивалось по [8]. Температура
почвы на глубине затухания ее сезонных колебаний
бралась из материалов наблюдений ВНИГЛ.
Средний коэффициент водоотдачи грунтовых
вод и глубина относительного водоупора в соот¬
ветствии с [11] принимались равными 0.005 и 2 м,
соответственно.
В отличие от предыдущих версий SWAP коэф¬
фициент теплопроводности снега Xsn (кал/см с
град) рассчитывался по формуле Брэхта [9]:
К = 0.0049Pj„, (13)
в которой р1Я - плотность снега (г/см3), а коэффици¬
ент теплопроводности талой почвы \ (Вт/м град) -
по [8]:
Хт = 0.102exp(4.7W) +0.45 р„-0.35, (14)
где рп - плотность почвы (г/см3), a W - объемная
влажность почвы в долях единицы.
Ряд геоморфологических параметров водосбо¬
ра был взят из материалов наблюдений ВНИГЛ,
коэффициент шероховатости Маннинга оценен
по методике, описанной выше, время добегания
xL получено по формуле (12).
Данные для проверки модели.Про¬
верка модели осуществлялась по опубликован¬
ным многочисленным материалам наблюдений
ВНИГЛ за 18-летний период (1966-1983 гг.). При
этом использовались следующие данные:
- осредненные по водосбору влагозапасы поч¬
вы в слоях 0-20, 0-50 и 0-100 см, измеренные в
9-11 точках в конце каждого месяца;
- осредненные по водосбору данные о глубине
промерзания и оттаивания почвы, полученные с
помощью мерзлотомеров Данилина, установлен¬
ных в разные годы в 11-21 пунктах;
- осредненные по водосбору среднемесячные
значения уровня грунтовых вод, рассчитанные на
конец каждого месяца по данным измерений в
многочисленных скважинах, число которых в от¬
дельные годы достигало 43;
- измерения снегозапасов, высоты и плотнос¬
ти снега, которые обычно проводились в 44 точ¬
ках водосбора 3 раза в месяц, а в период весеннего
снеготаяния более часто - через 1-3 дня;
- среднесуточная температура поверхности
снега;
- отдельные наблюдения за испарением со
снега;
- суточные суммы поверхностного стока на
водонепроницаемых площадках, которые пред¬
ставляют собой водоотдачу снега;
- суточные величины стока с водосбора, измеря¬
емого с помощью тонкостенного треугольного во¬
дослива, оборудованного самописцем “Валдай”;
- суточные суммы поверхностного стока
(1966-1977 гг.), измеряемого на двух стоковых и
трех водобалансовых площадках с помощью мер¬
ных баков, оборудованных самописцами “Валдай”
(в некоторые годы измерения проводились лишь на
одной площадке);
- месячные значения суммарного испарения
(1966-1973 гг.), взятые из [15]; значения испаре¬
ния за период с мая по сентябрь получены как
средневзвешенная величина из измеренных зна¬
чений испарения с различных участков сельскохо¬
зяйственного поля с помощью весовых испарите¬
лей; для месяцев холодного периода оценка испаре¬
ния основана на его эмпирических зависимостях от
скорости ветра и дефицита влажности воздуха [15].
Отметим, что данные о влагозапасах почвы,
снегозапасах, уровне грунтовых вод и общем сто¬
ке с водосбора были предоставлены организато¬
рами PILPS-2(d) [33], остальные материалы были
подготовлены авторами статьи.
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕРКИ
МОДЕЛИ SWAP
Представлены материалы ВНИГЛ позволили
осуществить комплексную проверку усовершенст¬
вованной версии SWAP на основе сопоставления
различных рассчитанных характеристик тепло- и
влагообмена в системе грунтовые воды-почва-рас-
тительный (или снежный) покров-приземный слой
атмосферы с данными наблюдений на водосборе
лога Усадьевского.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА
741
Рис. 3. Динамика измеренных (7) и рассчитанных (2) значений уровня грунтовых вод (А), плотности снега (Б), высоты
снежного покрова (В), запаса воды в снеге (Г) и среднесуточной температуры снега (Д).
Расчеты по модели проводились с 3-часовым ша¬
гом, затем рассчитывались суточные значения раз¬
личных характеристик, которые и сравнивались с
данными наблюдений. При этом подчеркнем, что
проводимый расчет в своей методической основе
является “точечным”, поскольку в нем используют¬
ся только средние значения как модельных параме¬
тров и метеорологических элементов, так и рассчи¬
тываемых характеристик гидрологического режи¬
ма водосбора. Рассмотрим полученные результаты.
На рис. ЗА приведены примеры годовой дина¬
мики среднего по водосбору уровня грунтовых
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
742
ГУСЕВ, НАСОНОВА
вод за ряд лет. Сопоставление рассчитанных и из¬
меренных значений hg показывает, что принятая
в работе довольно простая параметризация дина¬
мики уровня грунтовых вод, несмотря на крайне
приближенную оценку использующихся при этом
таких важных характеристик как коэффициент во¬
доотдачи грунтовых вод и уровень залегания водо-
упора, удовлетворительно описывает динамику hg в
районе ВНИГЛ, о чем также косвенно свидетельст¬
вуют результаты последующего сопоставления
различных рассчитанных и наблюдаемых показа¬
телей водного и теплового режима рассматривае¬
мого объекта.
Результатам сопоставления различных рассчи¬
танных и измеренных характеристик снежного по¬
крова посвящены рис. ЗБ-ЗД, 4. Так, на рис. ЗБ-ЗГ
представлены данные за ряд лет по динамике
плотности и высоты снежного покрова Я, а также
снегозапасов S. При этом среднеквадратические
отклонения измеренных и рассчитанных за период
1966-1983 гг. значений Я и S составляют 11.2 см и
28.0 мм соответственно. Коэффициент корреля¬
ции в обоих случаях равен 0.88. В гидрологических
расчетах в качестве критерия согласия между
измеренными и рассчитанными данными иногда
используется отношение д = а/ан, в котором а -
среднеквадратическое отклонение рассчитанных
значений от измеренных, а а„ - среднеквадратиче¬
ское отклонение измеренных величин [1]. Согла¬
сие считается хорошим при т) < 0.5 и удовлетвори¬
тельным при 0.5 < Д < 0.8. В данном случае для вы¬
соты снега д = 0.59, для снегозапасов д = 0.57.
Кроме того, отметим, что для такой важной гид¬
рологической характеристики, как снегозапасы,
рассчитанные средние и максимальные значения
за рассматриваемый период практически совпа¬
дают с измеренными. Так, средние значения со¬
ставляют 84 и 82 мм, а максимальные - 217 и 223 мм
соответственно.
Рис. ЗД дает представление о способности мо¬
дели SWAP воспроизводить среднесуточную тем¬
пературу поверхности снежного покрова Tsn. По
данным измерений, Tsn за 18-летний период на¬
блюдений изменялась от 0 до -46°С, составляя в
среднем -7.3°С, в то время как рассчитанные зна¬
чения Тт колебались от 0 до -44.4°С, в среднем
равняясь -9.6°С. Среднеквадратическое отклоне¬
ние рассчитанных и измеренных за 18 лет значе¬
ний Тт составляет 2.9°С, коэффициент корреля¬
ции между ними равен 0.98, д = 0.40.
На рис. 4 приведен пример сопоставления рас¬
считанных суточных сумм испарения со снежного
покрова с имеющимися немногочисленными дан¬
ными наблюдений. К сожалению, за период 1966—
1983 гг. наблюдения за испарением со снега на по¬
левом участке проводились только в 1967 г. (по
трем испарителям), причем очень нерегулярно
(рис. 4а). Для того, чтобы дополнить эту картину,
нам пришлось воспользоваться данными измере¬
ний по двум испарителям, установленным на по¬
ляне в кустарнике, на защищенном участке в
1970-1972 гг., хотя очевидно, что испарение со сне¬
га в этих условиях несколько отличается от испаре¬
ния на поле, поэтому результаты сравнения, пред¬
ставленные на рис. 4Б-4Г, можно использовать
лишь для получения общего представления о ха¬
рактере этого процесса. Следует отметить, что в
зимние месяцы испарение со снега нередко бывает
отрицательным, то есть происходит конденсация.
Полученные и частично представленные на
рис. ЗБ-ЗД, 4 результаты свидетельствуют о том,
что SWAP достаточно адекватно воспроизводит
процессы формирования снежного покрова в те¬
чение холодного периода года. Еще одним важ¬
ным процессом этого периода является формиро¬
вание промерзшей зоны почвы. Промерзание
почвы определяет содержание в ней льда, в свою
очередь влияющего на интенсивность впитыва¬
ния воды в почву в период оттепелей и весеннего
снеготаяния. На рис. 5А приведены примеры со¬
поставления рассчитанных и измеренных значе¬
ний верхней и нижней границ промерзшей зоны
почвы. Полученные результаты свидетельству¬
ют об относительно удовлетворительных воз¬
можностях SWAP при оценке указанных характе¬
ристик.
Рис. 5Б, 5В демонстрируют возможности SWAP
в отношении расчета характеристик гидрологи¬
ческого режима, связанных с периодом весеннего
половодья, а именно водоотдачи снежного покро¬
ва У и поверхностного склонового стока Rs. При
этом следует заметить, что ожидать достаточно хо¬
рошего совпадения наблюдаемых и смоделирован¬
ных данных по указанным характеристикам не при¬
ходится, поскольку основу их оценки составляет
расчет динамики снегозапасов, усредненных по
всему водосбору лога Усадьевского, и принятие
допущения ровной подстилающей поверхности с
нулевым уклоном. В то же время наблюдения за
динамикой У и Rs осуществлялись на стоковых и
воднобалансовых площадках. Такие площадки,
размеры которых, естественно, много меньше раз¬
меров водосбора, во-первых, имеют ненулевые
уклоны и разные экспозиции склонов (что может
приводить к различиям в сроках и интенсивности
снеготаяния), во-вторых, снегозапасы, сформи¬
ровавшиеся на них к моменту снеготаяния, отлича¬
ются (иногда существенно) от средних снегозапасов
водосбора. Тем не менее, несмотря на указанные
возможные причины отклонений модельных и на¬
блюдаемых величин, рис. 5Б, 5В показывают до¬
статочно удовлетворительное согласие между из¬
меренными и рассчитанными значениями.
Следующими характеристиками, по которым
проводилось сравнение расчетов и наблюдений,
являются влагозапасы почвы для почвенных
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА
743
Рис. 4. Динамика измеренных (7) и рассчитанных (2) суточных сумм испарения со снега: А - в 1967 г. (измерения про¬
водились на ровном участке вблизи основной метеоплощадки ВНИГЛ); Б-Г в 1970-1972 гг. (измерения на осадкомер¬
ном полигоне ВНИГЛ). Здесь и далее 1-ХН - месяцы.
слоев 0-20, 0-50 и 0-100 см соответственно. На
рис. 5Г-5Е приведены примеры динамики наблю¬
даемых (VH) и рассчитанных (Vp) влагозапасов
почвы в указанных слоях за ряд лет. Среднеквад¬
ратические отклонения измеренных и рассчитан¬
ных за 1966-1983 гг. влагозапасов av составляют
13.5,16.1 и 24.2 мм для слоев 0-20,0-50 и 0-100 см
соответственно. Отметим, что точность измере¬
ний влагозапасов в метровом слое почвы в мас¬
штабе поля или небольшого водосбора составля¬
ет приблизительно 10-20 мм [3, 10]. Коэффици¬
енты корреляции V„ и Vp оказались равными 0.80,
0.80 и 0.82, а значения критерия Г| - 0.89,0.62 и 0.64
для слоев 0-20,0-50 и 0-100 см соответственно.
Таким образом, результаты моделирования на
основе SWAP динамики влагозапасов почвы сви¬
детельствуют о вполне удовлетворительных воз¬
можностях модели при оценке и этой гидрологи¬
ческой характеристики.
И, наконец, последними характеристиками ги¬
дрологического режима исследуемого объекта,
по которым производилась апробация модели,
явились показатели стока и суммарного испарения
с водосбора. На рис. 6А-6Г приведена внутригодо¬
вая динамика суточных значений стока за ряд лет.
На рис. 6Д-6Ж показана динамика месячных вели¬
чин стока за все исследуемые 18 лет, а также дина¬
мика месячных величин суммарного испарения за
1966-1973 гг.
Статистика полученных результатов следую¬
щая. Среднеквадратическое отклонение изме¬
ренных и рассчитанных суточных значений стока
составляет 1.6 мм/сут, месячных значений стока -
15.5 мм/мес, а соответствующие им коэффициенты
корреляции равны 0.79 и 0.95. Среднеквадратичес¬
кое отклонение наблюдаемых и рассчитанных
месячных величин суммарного испарения равно
15.5 мм/мес, а их коэффициент корреляции-0.92.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
744
ГУСЕВ, НАСОНОВА
Е
Рис. 5. Динамика измеренных (7,5) и рассчитанных (2,4) значений верхней (5,4) и нижней (/, 2) границ промерзшей
зоны почвы (А); суточных сумм водоотдачи снежного покрова (Б); поверхностного стока в период весеннего снегота¬
яния (В); влагозапасов в слоях почвы 0-20 (Г), 0-50 (Д) и 0-100 см (Е).
Критерий Г) для суточных значений стока равен
0.67, для месячных - 0.36, для месячных значений
испарения Т) = 0.44. Среднемноголетние годовые
значения измеренного и рассчитанного стока за
18-летний период равняются 320 и 305 мм/год со¬
ответственно, для испарения за период 1966-
1973 гг. аналогичные значения составляют 457 и
421 мм/год.
Приведенные результаты по стоку и испаре¬
нию с водосбора также демонстрируют достаточ-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
25
20
15
10
5\-
0
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА
А
745
JL.
I - !■
Ряс. 6. Динамика измеренных (/) и рассчитанных (2) суточных сумм общего стока с водосбора лога Усадьевского в
1978 г. (А), 1979 г. (Б), 1980 г. (В), 1981 г. (Г); месячных сумм общего стока за 1966-1983 гг. (Д, Е) и суммарного испа¬
рения за 1966-1973 гг. (Ж).
но хорошее согласие между материалами наблю¬
дений и модельными расчетами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании анализа значительного количе¬
ства сопоставлений разнообразных наблюдае¬
мых и рассчитанных характеристик гидрологичес¬
кого режима водосбора лога Усадьевского можно
прийти к заключению, что модель SWAP вполне
удовлетворительно осуществляет параметризацию
большого комплекса самых различных процессов
тепловлагообмена, протекающих в системе грун¬
товые воды-почва-растительный (или снежный)
покров-атмосфера как в теплое, так и в холодное
полугодия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Апполов Б А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс
гидрологических прогнозов. Л.: Гидрометеоиздат,
1974.420 с.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
746
ГУСЕВ, НАСОНОВА
2. Будаговский А.И. Испарение почвенных вод // Фи¬
зика почвенных вод. М.: Наука, 1981. С. 13-95.
3. Вериго С.А., Разумова Л.А. Почвенная влага. Л.:
Гидрометеоиздат, 1973. 328 с.
4. Вернадский В.И. Избранные сочинения. М.: Изд-
во АН СССР, 1960. Т. 5. 422 с.
5. Гусев ЕМ. Формирование режима и ресурсов поч¬
венных вод в зимне-весенний период. М.: Наука,
Физматлит, 1993. 160 с.
6. Гусев ЕМ. у Насонова О.Н. Опыт моделирования
процессов тепло-влагообмена на поверхности су¬
ши в региональном масштабе // Водные ресурсы.
2000. Т. 27. №1. С. 32-47.
7. Гусев ЕМ.у Насонова О.Н. Параметризация тепло-
и влагообмена на поверхности суши при сопряже¬
нии гидрологических и климатических моделей //
Водные ресурсы. 1998. Т. 25. № 4. С. 421-431.
8. Калюжный ИJI.у Павлова К.К.У Лавров С.А. Гид¬
рофизические исследования при мелиорации пере¬
увлажненных земель. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.
260 с.
9. Кучмент Л.С., Демидов В.Н., Мотовилов Ю.Г.
Формирование речного стока. Физико-математи¬
ческие модели. М.: Наука, 1983. 216 с.
10. Мастицкая С.Б. К уточнению методики определе¬
ния влажности почвы в различных почвенно-кли¬
матических зонах // Труды ЦИП. 1959. № 88. С. 57-
75.
И. Материалы наблюдений Валдайской научно-ис¬
следовательской гидрологической лаборатории за
1970 г. Валдай: ГУГС при Сов. Мин. СССР, 1973.
Вып. 22.484 с.
12. Мотовилов Ю.Г. Численное моделирование про¬
цесса инфильтрации воды в мерзлую почву // Ме¬
теорология и гидрология. 1977. № 9. С. 67-75.
13. Павлов А.В. Расчет и регулирование мерзлотного
режима почвы. Новосибирск: Наука, 1980. 240 с.
14. Палагин Э.Г. Математическое моделирование аг¬
рометеорологических условий перезимовки ози¬
мых культур. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 191 с.
15. Федоров С.Ф. Исследование элементов водного
баланса в лесной зоне Европейской территории
СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 264 с.
16. Фельдман Г.М. Прогноз температурного режима
грунтов и развития криогенных процессов. Ново¬
сибирск: Наука, 1977. 200 с.
17. Чоу В.Т. Гидравлика открытых каналов. М.:
Стройиздат, 1969.466 с.
18. Anderson ЕА. A point energy and mass balance model
of a snow cover. NOAA Technical Report NWS. 1976.
№19. 150 p.
19. Clapp R.B.y Hornberger G.M. Empirical equations for
some soil hydraulic properties // Water Resour. Res.
1978. V. 14. P. 601-604.
20. Dickinson R.E.y Henderson-Sellers A., Kennedy PJ.,
Wilson M.F. Biosphere Atmosphere Transfer Scheme
(BATS) for the NCAR Community Climate Model.
NCAR Technical Note. NCAR. TN275+STR. 69 p.
21. Douville H.y Royer J.F.y MahfoufJ.F. A new snow pa-
rametrization for the Meteo-France climate model // Cli¬
mate Dynamics. 1995. V. 12. № 1. P. 21-35.
22. Gusev Ye.M.y Nasonova O.N. The land surface parame¬
terization scheme SWAP: description and partial valida¬
tion // Global and Planetary Change. 1998. V. 19. № 1-
4. P. 63-86.
23. Guymon G.L.f Luthin J.N. A coupled heat and moisture
transport model for arctic soil // Water Resour. Res.
1974. V. 10. № 5. P. 995-1001.
24. Harlan R.L. Analysis of coupled heat-fluid transport in
partially frozen soil // Water Resour. Res. 1973. V. 9.
№ 5. P. 1314-1323.
25. Jame Y.W., Norum D.l. Heat and mass transfer in a freez¬
ing unsaturated porous medium // Water Resour. Res.
1980. V. 16. P.811-819.
26. Jordan R. A one-dimensional temperature model for a
snow cover. U.S. Army Crops of Engineers, Cold Re¬
gions Research and Engineering Laboratory Special
Rep. 91-16. 1991.49 p.
27. Konrad J.M.f Duquennoi C. A model for water transport
and ice lensing in freezing soil // Water Resour. Res.
1993. V. 29. P.3109-3124.
28. Lohmann D.y Lettenmaier D.P.t Liang X.f Wood E.F.y
Boone A.y Chang S.f Chen F.f Dai Y.f Desborough C.y
Dickinson R.E.y Duan Q.f Ek M.? Gusev Y.M.t Habets F.f
Irannejad P.y Koster R., Mitchell K.E., Nasonova O.N.f
Noilhan J.y Schaake J.t Schlosser A.y Shao Y.f
Shmakin A.B.t Verseghy £>., Warrach K.t Wetzel P.f
Xue Y.y Yang ZL.y Zeng Q.-c. The project for intercompar¬
ison of land-surface parameterization schemes (PILPS)
phase-2(c) Red-Arkansas River basin experiment: 3. Spa¬
tial and temporal analysis of water fluxes // Global and
Planetary Change. 1998. V. 19. № 1^1. P. 161-179.
29. Loth B.y GrafH.F.y Oberhuber J.M. Snow cover model
for global climate simulations // J. Geophys. Res. 1993.
V. 98. P. 10451-10464.
30. Lynch-Stie glitz M. The development and validation of a
simple snow model for the GISS GCM // J. Climate.
1994. V. 7. P. 1842-1855.
31. Manabe S. Climate and the ocean circulation: 1. The at¬
mospheric circulation and the hydrology of the Earth’s
surface // Mon. Weath. Rev. 1969. V. 97. P. 739-805.
32. Robinson DA.y Dewey K.F.f Heim R.R. Global snow
cover monitoring: an update // Bull. Am. Meteorol. Soc.
1993. V. 74. P. 1689-1696.
33. Schlosser C.A.y Slater A.G.f RobockA.y Pitman AJ.t Vin¬
nikov K.Ya.y Henderson-Sellers A.t Speranskaya N.A.t
Mitchell K.y Boone A.t Braden H.f Chen F.f Cox P.t
de Rosney P.y Desborough C.E.t Dai YJ.t Duan Q.y En-
tin J.y Etchevers P., Gedney N., Gusev Y.M., Habets F.f
Kim J.y Koren V.f Kowalczyk E., Nasonova O.N., Noil¬
han J.y Shaake J.y Shmakin A.B., Smirnova T., Ver¬
seghy D.y Wetzel P.? Xue Y.f Yang Z.L. Standalone simu¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА
747
lations of a boreal hydrology with land-surface schemes
used in atmospheric models: PIPS Phase 2(d) // Mon.
Wea. Rev. 2000. V. 128. № 2. P. 301-321.
36. Verseghy DL. CLASS - Canadian land surface scheme
for GCMs. I. Soil model // Int. J. Climatol. 1991. V. 11.
P. 111-113.
34. Sellers PJ., Mintz Y., Sud Y.C.,DalcherA. A simple bio¬
sphere model (SiB) for use within general circulation
models//J. Atmos. Sci. 1986. V. 43. P. 505-531.
37. Xue Y., Sellers PJ., Kinter J.L., Shukla /. A simplified
biosphere model for global climate studies // J. Climate.
1991. V. 4. P. 345-364.
35. Slater A.G., Pitman AJ., Desborough C.E. The valida¬
tion of a snow parameterization designed for use in gen¬
eral circulation models // Int. J. Climatol. 1988. V. 18.
P. 595-617.
38. Zong-Liang Y., Dickinson R.E., Robock A., Vinni¬
kov K.Ya. Validation of the snow submodel of the Bio¬
sphere-Atmosphere Transfer Scheme with Russian snow
cover and meteorological observational data // J. Cli¬
mate. 1997. V. 10. № 2. P. 353-373.
Parametrization of Heat and Moisture Transfer
in the Groundwater-Soil-Plant (Snow) Cover-Atmosphere System
in the Regions with Continental Climate
E. M. Gusev and O. N. Nasonova
A modified version of the SWAP model describing the formation of hydrothermal regime in the groundwater-
soil-plant (and snow) cover-atmosphere system is presented. Model modifications related to water exchange
and soil water-groundwater interactions are examined in detail. A thorough verification of the model has been
performed for an experimental catchment with a complex hydrological regime (Usad’evskii Ravine, Valdai
Upland).
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6
2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 748-753
ОХРАНА
ПОЧВ
УДК 631.427:665.6
ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
НА ЦЕЛЛЮЛАЗНУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ
© 2000 г. Н. А. Киреева1, В. В. Водопьянов2, А. М. Мифтахова1
1Башкирский государственный университет, Уфа
2Уфимский государственный авиационный технический университет
Поступила в редакцию 23.12.97 г.
В многолетних полевых и лабораторных опытах изучалось влияние загрязнения почвы нефтью на
численность аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов, активность фермента целлюла-
зы и интенсивность разложения целлюлозы. Показано ингибирующее действие нефти на целлю-
лазную активность почвы. Построена математическая модель разрушения целлофана и целлюлозы
в нефтезагрязненной почве.
В районах с крупной нефтедобывающей и пе¬
рерабатывающей промышленностью наиболее
распространенным загрязнителем окружающей
среды являются нефть и продукты ее переработ¬
ки, которые попадают в почву в процессе добычи,
транспортировки и хранения. Они ухудшают вод¬
ный режим и физические свойства почвы, оказыва¬
ют токсическое действие на рост растений, изменя¬
ют почвенный поглощающий комплекс, резко сни¬
жают содержание подвижных соединений азота и
фосфора [16]. В результате нарушается экологи¬
ческое состояние и изменяется структура биоце¬
нозов.
Целлюлоза - один из самых распространен¬
ных в природе растительных полимеров. Почва
содержит значительное количество целлюлозо¬
содержащих растительных субстратов. Целлю-
лазный комплекс почвы осуществляет гидролиз
целлюлозы до глюкозы в несколько этапов.
Трансформация клетчатки в почве имеет боль¬
шое значение и тесно связана с процессами гуму-
сообразования, возникновением прочной струк¬
туры почвы. Этот процесс имеет глобальное зна¬
чение в круговороте углерода в природе [9,10].
Целью работы явилось изучение целлюлазной
активности почвы при загрязнении ее нефтью и
построение математической модели, описываю¬
щей динамику разложения целлюлозы в зависи¬
мости от концентрации нефти.
В течение ряда лет в лабораторных и микропо-
левых опытах изучали влияние загрязнения серой
лесной тяжелосуглинистой почвы (гумус - 5.1 %, pH
водный 6.1) тюменской товарной (обессоленной,
обезвоженной) нефтью в различных дозах. Мик-
рополевые опыты проводили на искусственно за¬
грязненных нефтью в дозах 0; 8; 1 и 25 л/м2 площад¬
ках размером 1.3 х 1.3 м. Повторность опытов
4-кратная. Почвенные образцы для анализов отби¬
рали с глубины 0-20,20-30 и 40—50 см через 3 дня;
1, 3, 6, 12 мес. после загрязнения в первый год, а
затем 3 раза в период вегетации в течение 10 лет.
В лабораторных опытах сухую почву (из гор.
Апах, 0-20 см) просеивали через сито с отверсти¬
ями 3 мм, увлажняли до уровня, соответствующе¬
го 60% от полной влагоемкости (ПВ), вносили
нефть (0; 0.5; 1.0; 2.0; 5.0; 10.0; 15.0; 20.0 и 25.0%
от массы почвы) или отдельные углеводороды
(0; 0.5; 1.0; 2.0% от массы почвы). В качестве от¬
дельных углеводородов брали: н-гексадекан, цик¬
логексан и ароматические фракции нефти, полу¬
ченные методом адсорбционной хроматографии.
Образцы почв для анализов отбирали через 3 дня,
1, 3, 6, 12 и 24 мес. Учет численности аэробных
целлюлозоразрушающих микроорганизмов про¬
водили общепринятыми методами посева почвен¬
ной суспензии на среду Гетчинсона, предвари¬
тельно обработав почвенную суспензию на ульт¬
развуковом диспергаторе УЗДН-1 (22 кГц; 0.44 А;
2 мин) [11], целлюлозолитическая активность
почвы обнаруживалась по убыли веса льняного
полотна [11] и определением прочности целлофа¬
на по разрежению, создаваемому вакуумным на¬
сосом [3], активность почвенного фермента цел-
люлазы - с антроновым реактивом [9]. Выделение
микромицетов, развивающихся в почве, загрязнен¬
ной нефтью, и их идентификацию проводили по ме¬
тодам, описанным Семеновым с соавт. [14]. Стати¬
стическую обработку результатов проводили по
программе 81ай$йса V 4.5, математическое моде¬
лирование - с применением пакета программ
МаФетайса 2.1.
Разложение клетчатки осуществляется цел¬
люлозоразрушающими микоорганизмами и свя¬
зано с условиями их нормального функциониро¬
вания. Среди наиболее чувствительных к нефтя¬
ному загрязнению групп микроорганизмов, по
нашим данным, как в полевых, так и в лаборатор¬
ных условиях (рис. 1) являются аэробные целлю¬
748
ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
749
лозоразрушающие микроорганизмы, которые
считаются одним из основных индикаторов пло¬
дородия почв. Их численность при минимальных
дозах загрязнения (1 и 2%) не отличается от исход¬
ной. При увеличении степени загрязнения она
ниже, чем в контрольном варианте. На развитие
целлюлозоразрушающих микроорганизмов боль¬
шое влияние оказывают условия аэрации и азотно¬
го питания. Так как опыты проводили при система¬
тическом рыхлении почвы, то лимитирующим фак¬
тором для развития этой группы микроорганизмов
в загрязненной нефтью почве явился дефицит
азота. Так, известно, что чем интенсивнее идет в
почве нитрификация, тем энергичнее в ней раз¬
множаются целлюлозные микроорганизмы [12].
Это подтверждается нашими исследованиями [6], в
которых выявлена прямая корреляция численности
нитрификаторов в загрязненной почве с численнос¬
тью целлюлозоразрушающих микроорганизмов.
Количество последних достоверно уменьшается в
течение всего эксперимента в лабораторных и
полевых условиях, что указывает на токсичность
углеводородов нефти для этих микроорганизмов.
В нижележащих горизонтах почвы наблюдается
сходная картина ингибирующего действия нефти
на эту группу микроорганизмов (рис. 1). В после¬
дующие годы и даже через 10 лет численность
целлюлозоразрушающих микроорганизмов так¬
же не достигает контрольного уровня. Это свиде¬
тельствует о токсичности как самой нефти, так и
продуктов ее распада для этой группы микроор¬
ганизмов.
Для более точного определения влияния неф¬
ти на целлюлозоразрушающие микроорганизмы
нами вычислена их относительная численность
(V) по формуле:
где 5„ и 5к - численность целлюлозоразрушаю¬
щих микроорганизмов в нефтезагрязненной и
контрольной почвах, соответственно. Результа¬
ты этих вычислений приведены на рис. 1. Полу¬
ченная относительная численность V позволяет
отделить влияние сопутствующих факторов (де¬
фицит азота и других элементов питания, темпе¬
ратура, влажность, pH и т.д.) от влияния нефти,
так как контрольные площадки находились в тех
же условиях, что и загрязненные нефтью. Из рис. 1
видно, что на разных глубинах значения V несу¬
щественно отличаются друг от друга и в течение
3 лет имеют одинаковую динамику изменения.
После третьего года при малой и средней дозах
загрязнения эти динамики начинают различаться,
при высоких же дозах продолжается их совпадение.
Это связано с тем, что в почве, загрязненной неф¬
тью, фактором, оказывающим наибольшее влия¬
ние на численность целлюлозоразрушающих мик¬
роорганизмов, является сама нефть. В почве, за-
Рис. 1. Относительная численность (V) целлюлозо¬
разрушающих микроорганизмов в зависимости от до¬
зы загрязнения (А - 8, Б - 16, В - 25 л/м2) и глубины
(см) взятия проб почвенных образцов: I - 0-20, 2 -
20-30,3 -40-50 см.
грязненной малой и средней дозами поллютанта,
через 4 года разлагается от 70 до 90% нефти и этот
фактор уже не оказывает значительного влияния.
Идентификация обнаруженных микроорганиз¬
мов показала, что в нефтезагрязненной почве аэ¬
робные целлюлозоразрушающие микроорганизмы
представлены в основном микромицетами, при¬
чем доминирующими видами являются Aspergillus
fumigatus, Pénicillium spp., то есть виды, типичные
для нефтезагрязненных почв [8]. Иначе говоря,
состав целлюлозоразрушающих микроорганиз¬
мов незагрязненных и загрязненных нефтью
почв значительно отличается, и если в контроль¬
ных почвах целлюлозоразрушающая микрофлора
представлена в основном бактериями и актиноми-
цетами, то при загрязнении почв увеличивается чис¬
ленность микромицетов, которые доминируют в
сильно загрязненных почвах. Это связано в пер¬
вую очередь с незначительным сдвигом pH почвы
в кислую сторону и с обеднением нефтезагряз¬
ненной почвы подвижными соединениями азота,
необходимыми для развития целлюлозоразруша¬
ющих актиномицетов и бактерий. Известно, что в
почвах низкого плодородия в комплексе целлю¬
лозоразрушающих микроорганизмов преоблада¬
ют грибы [12]. Сильное уплотнение почвы при за¬
грязнении нефтью также нарушает равновесие
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
750
КИРЕЕВА и др.
л
со
г
о
к
>я
о
X
е?
\о
(4
и
о
л
е
о
X
X
<и
X
и*
2-
1
0
-1—*-
в
Контроль н-Гексаде- Циклогек- Аромати-
кан сан ческие
углеводо-
□ / Ш2 роды
Рис. 2. Влияние различных концентраций (А -0.5, Б -1,
В - 2%) углеводородов на численность целлюлозораз¬
рушающих микроорганизмов: 1 - через 1 мес.; 2 - через
6 мес. после загрязнения.
между группами целлюлозоразрушающих мик¬
роорганизмов в сторону доминирования микро-
мицетов.
Целлюлозоразрушающие микроорганизмы
оказываются очень чувствительными в случае за¬
грязнения как нефтью, так отдельными фракция¬
ми углеводородов (рис. 2). Их численность умень¬
шается в течение всего эксперимента. Ингибирую¬
щий эффект отдельных углеводородов для
изучаемых микроорганизмов увеличивается про¬
порционально увеличению концентрации. Наи¬
более токсичны ароматические углеводороды,
при загрязнении которыми в дозе 2% целлюлозо-
Активность фермента целлюлазы в нефтезагрязненной
почве (лабораторный опыт; мг глюкозы/1 г почвы)
Доза нефти, %
3 сут
15 сут.
1 мес.
3 мес.
6 мес.
Контроль
0.562
0.570
0.567
0.558
0.548
0.5
0.602
0.545
0.530
0.496
0.480
1.0
0.545
0.508
0.503
0.442
0.420
2.5
0.512
0.486
0.450
0.434
0.396
3.5
0.514
0.473
0.432
0.412
0.368
5.0
0.428
0.382
0.301
0.197
0.161
10.0
0.382
0.320
0.242
0.150
0.120
15.0
0.327
0.281
0.223
0.101
0.086
20.0
0.294
0.220
0.180
0.093
0.041
25.0
0.218
0.196
0.115
0.071
0.002
разрушающие микроорганизмы практически не
обнаруживаются, за исключением тех видов мик-
ромицетов, которые используют эти фракции в
качестве источника питания.
Основной вклад в целлюлазную активность
почв вносят целлюлозоразрушающие микроор¬
ганизмы. По мнению Гузева с соавт. [4] роль этих
микроорганизмов в основном сводится к накопле¬
нию пула почвенных целлюлаз. Активность фер¬
мента целлюлазы снижается при загрязнении
почвы нефтью как в полевых (рис. 3), так и в ла¬
бораторных (таблица) опытах. Ингибирующее
действие нефти на активность фермента прямо
пропорционально внесенной в почву дозе. Сниже¬
ние целлюлазной активности в загрязненных поч¬
вах коррелирует с численностью (г=0.78,р > 0.95) в
них целлюлозоразрушающих микроорганизмов,
являющихся специфическими продуцентами цел¬
люлаз в почве. Казалось бы, в загрязненных поч¬
вах увеличенное поступление отмерших раститель¬
ных остатков из-за высокой токсичности нефти для
растений должно индуцировать рост целлюлазной
активности почвы и активность почвенной целлю¬
лазы. Однако в течение длительного времени она
сохраняется на низком уровне, и прежде всего из-за
низкой численности целлюлозоразрушающих мик¬
роорганизмов.
Кроме того, активность многих ферментов поч¬
вы, в том числе и целлюлаз, в наибольшей степени
проявляется при иммобилизации их на носителях -
гумусовых кислотах [1, 2,15]. Вероятно, ингибиро¬
вание активности целлюлазы при загрязнении неф¬
тью можно объяснить нарушением процессов им¬
мобилизации ферментов вследствие изменения на¬
сыщенности основаниями почв. Может быть,
происходит инактивация ферментного комплекса
продуктами окисления или сополимеризации неф¬
тяных углеводородов на носителе - гуминовых ве¬
ществах. Прослеживается четкая зависимость ак¬
тивности целлюлазы от степени загрязнения поч¬
вы нефтью.
Целлюлозолитическая способность почвы -
один из показателей общей активности микроорга¬
низмов почвы и плодородия почвы [5]. Как видно из
рис. 4, нефтяное загрязнение ингибирует процесс
разложения льняного полотна, причем интенсив¬
ность разложения зависит от дозы нефти и корре¬
лирует как с численностью целлюлозоразрушаю¬
щих микроорганизмов, так и с целлюлазной актив¬
ностью почвы (г = 0.91 и г = 0.88 соответственно,
р > 0.95). Для динамики разложения полотна в
нефтезагрязненной почве рассмотрена возмож¬
ность применения линейной модели. Сложность
состоит в том, что по достижении 30 сут происхо¬
дит резкое изменение (экспоненциального типа)
скорости разложения полотна при всех дозах за¬
грязнения почвы нефтью. Через 1 мес. после за¬
грязнения почвы нефтью льняная ткань при низ¬
ких дозах разрушается на 30-50%, при средних до-
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
751
зах эта величина достигает 20-30, при высоких -
около 10% (рис. 4). Если в контрольном варианте
при благоприятных экологических факторах
(г равна 30°С, влажность - 60% от ПВ) целлюлоз¬
ное полотно полностью разрушается через
10 недель (70 сут.) после постановки опыта, то
при загрязнении почвы нефтью в дозе 25% этот
срок удлиняется до 20 мес. Высокая степень раз¬
ложения льняного полотна в контрольных вари¬
антах опытов свидетельствует о высокой акту¬
альной биологической активности почв, которая
в свою очередь характеризует реальную интен¬
сивность процессов, происходящих в определен¬
ный промежуток времени. Известно, что этот по¬
казатель в большей степени связан с конкретны¬
ми экологическими условиями и характеризует
активность отдельной группы почвенного насе¬
ления. При загрязнении почвы нефтью интенсив¬
ность разложения полотна падает.
Динамика разрушения целлофана в незагряз¬
ненной почве может быть достаточно хорошо опи¬
сана линейным убыванием прочностных свойств
материала от времени его инкубации в почве
(рис. 5). При этом период времени, за который
происходит 50-процентное снижение прочности
целлофана (Г50) [3], равняется 90 часам. Изучение
действия нефти показывает, что процесс деструк¬
ции целлофана лишь замедляется, не прекраща¬
ясь даже при 25-процентном загрязнении. Ско¬
рость разрушения целлофана в почве уменьшает¬
ся по мере увеличения концентрации нефти, что
выражается в увеличении угла наклона кривых, от¬
ражающих динамику процесса. Так, если величина
Т5 о для целлофана в незагрязненной почве состав¬
ляет в среднем 90 час., то для загрязнения в концен¬
трации 3.5% -130 час., 5% -170 час., 10% - 200 час.,
15% - 250 час, 20% - 288 ч и 25% - 30 час. Следует
отметить, что низкие концентрации нефти не влия¬
ют на процесс микробного разрушения целлофана
в почве. Так, величина Т50 при 0.5-, 1- и 2.5-про-
центном загрязнении нефтью в среднем состав¬
ляет 90 час.
Таким образом, свойством нефтяного загряз¬
нения является способность замедлять, но не ос¬
танавливать процесс разрушения целлюлозы, не¬
зависимо от вида целлюлозосодержащего мате¬
риала. При этом скорость процесса закономерно
уменьшается при увеличении концентрации за¬
грязнителя.
Паниковым с соавт. [13] была изучена кинети¬
ка разложения целлюлозы в почве. Процесс раз¬
ложения целлюлозы (полотно, бумага, целлофан) в
различных типах почв ими описывался одним и
тем же уравнением:
с1с
— = -Ь, при начальном условии с(0) = с0. (1)
ш
Решением этого уравнения является линейная за¬
висимость степени разложения целлюлозы от
Целлюлаза, мг глюкозы
Рис. 3. Влияние нефтяного загрязнения на целлюлаз-
ную активность серой лесной почвы через: 1 - 1 мес.;
2-6 мес.; 5-12 мес. после загрязнения.
% разложения
Рис. 4. Динамика разложения целлюлозы (полотна) в
нефтезагрязненной почве (доза загрязнения дана в
процентах: 1-0,2- 0.5,3 - 3.5,4 - 15,5 - 25).
Давление разрыва, атм.
Рис. 5. Динамика разрушения целлофана в нефтезаг¬
рязненной почве (доза загрязнения дана в процентах:
1-0,2- 2.5,3 -10,4 - 25).
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
752
КИРЕЕВА и др.
времени: c(t) = с0 - Lt. Константа L в этом уравне¬
нии характеризует скорость разложения субстра¬
та в почве и, как указывают Паников с соавт. [13],
она зависит от типа почвы и характера рассмат¬
риваемой целлюлозы.
Опыты, проведенные нами, показали, что и
процесс разложения целлофана в нефтезагрязнен¬
ной почве можно описать уравнением типа (1). С
учетом этого в качестве математической модели,
описывающей динамику разрушения целлофана
в нефтезагрязненной почве, может быть выбрана
следующая модель:
Pit) = -k(s)t + P0,
где P(t) - давление разрыва целлофана в момент
времени t, Р0 = Р(0), lc(s) - коэффициент, характе¬
ризующий скорость разрушения целлофана в
почве при заданной концентрации загрязнителя s.
Из рис. 5 видно, что Р0 = 1.2, а отыскиваемые ко¬
эффициенты k(s) всегда являются положитель¬
ными. Этот коэффициент будет тем больше, чем
больше скорость разрушения в почве целлофано¬
вой пленки. Уменьшение же этого коэффициен¬
та до величин, близких к нулю, показывает кон¬
сервативную способность почвы для целлофано¬
вой пленки. Анализ полученных результатов и
расчеты на ЭВМ показали, что коэффициент
разрушения линейным образом зависит от кон¬
центрации нефти в почве в начальный период и
описывается уравнением k(s) = —0.012s + 0.1668, в
котором концентрация нефти s измеряется в про¬
центах. Полученные данные показывают, что
высокая степень загрязненности почвы нефтью
способствует частичному сохранению целлофа¬
новой мембраны. Самая высокая скорость разло¬
жения целлофана оказывается в контрольном не¬
загрязненном варианте.
Несколько более сложная картина наблюда¬
ется в случае разложения льняного полотна. Ли¬
нейная модель (1) уже не достаточно адекватна
процессу разрушения полотна. Скорость разру¬
шения полотна растет со временем, что, по-види¬
мому, связано как с процессами разложения неф¬
ти, так и с изменением количества микроорганиз¬
мов в почве. При всех концентрациях загрязнения
наблюдается достаточно сильное изменение ско¬
рости после 28 сут. наблюдения. В дальнейшем
процесс разрушения снова приближается к ли¬
нейному закону. То есть процесс разрушения по¬
лотна близок к линейному, однако при достиже¬
нии 28-35 сут. наблюдается некоторое ускорение
этого процесса, характерное для всех вариантов
опыта, включая контроль. Влияние нефти на ис¬
кажение линейности процесса разложения полот¬
на было проверено с помощью расчета средне¬
квадратичной погрешности линейной модели от
экспериментальных данных. Оказалось, что в
случае незагрязненной или загрязненной малыми
дозами нефти почвы погрешность линейной мо¬
дели наибольшая. При этом наблюдается прямая
зависимость точности линейной модели от кон¬
центрации загрязнителя: чем выше концентрация
нефти, тем лучше процесс разложения полотна
описывается линейной моделью.
Результаты расчета линейной модели разру¬
шения полотна:
P{t) = k(s)t + P0,
где P{t) - количество разрушенного полотна к мо¬
менту времени t (в %), Р0 = Р(0) = 0, показали, что
в этом случае коэффициент k(s), характеризую¬
щий скорость разрушения, имеет не линейный, а
экспоненциальный вид связи с начальной концен¬
трацией нефти: k(s) = 1.854e02l2í.
Итак, несмотря на сложные процессы, проте¬
кающие в нефтезагрязненной почве, и сложные
уравнения динамики микробиологических про¬
цессов [7], процесс разрушения целлюлозы как в
незагрязненной, так и в загрязненной почве в це¬
лом носит линейный характер. При этом нефть
обладает консервирующей способностью: с рос¬
том концентрации нефти скорость разрушения
целлюлозы уменьшается. Однако выявленное от¬
клонение от линейного закона разложения полотна
имеет не случайный характер и наблюдается во
всех проведенных опытах.
Таким образом, нефтяное загрязнение ингиби¬
рует интенсивность распада целлюлозы в почве,
что доказывается различными параметрами биоло¬
гической активности почв. Целлюлозоразрушаю¬
щие микроорганизмы, обычно используемые как
показатели плодородия почв, чутко реагируют на
загрязнение почвы нефтью и отдельными углево¬
дородами. При этом численность целлюлозораз¬
рушающих микроорганизмов уменьшается и не
восстанавливается до исходного уровня в течение
многих лет после загрязнения почвы нефтью, нару¬
шается равновесие между группами целлюлозораз¬
рушающих микроорганизмов. Это, естественно,
сказывается и на плодородии почв, так как незначи¬
тельное содержание целлюлозолитических микро¬
организмов обусловливает слабый темп трансфор¬
мации клетчатки и определенную несбаланси¬
рованность в скорости разложения азот- и
углеродсодержащих соединений. Снижается и цел¬
люлозолитическая активность почв, и, следова¬
тельно, в результате нефтяного загрязнения на¬
рушается одно из звеньев круговорота углерода в
природе. Однако нарушение условий, благопри¬
ятствующих развитию целлюлозоразрушающих
микроорганизмов, не элиминирует процесс гид¬
ролиза целлюлозы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамян С.А. Изменение ферментативной актив¬
ности почвы под воздействием естественных и ан¬
тропогенных факторов // Почвоведение. 1992. № 7.
С. 70-82.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
753
2. Галстян А.Ш., Абрамян С.А., Бадалян Е.Н. Изу¬
чение ферментативной активности гумусовых ве¬
ществ // Докл. АН Арм. ССР. 1980. Т. 70. № 1.
С. 61-64.
3. Гузев В.С., Иванов П.И., Левин С.В. Альтернатив¬
ные способы предохранения целлюлозы от мик¬
робного разрушения // Изв. АН СССР. Сер. биол.
1988. №3. С. 466-471.
4. Гузев В.С., Семенюк Н.Н., Левин С.В. Кинетика и
микроморфологические особенности процесса раз¬
рушения целлофана в почве // Микробиология.
1998. № 6. С. 842-850.
5. Имшенецкий А.А. Микробиология целлюлозы.
М.: Изд-во АН СССР, 1953. 438 с.
6. Киреева Н.А. Микробиологические процессы в
нефтезагрязненных почвах. Уфа: Изд-во БашГУ,
1994. 171 с.
7. Киреева Н.А., Водопьянов В.В. Математическое
моделирование микробиологических процессов в
нефтезагрязненных почвах // Почвоведение. 1996.
№ 10. С. 1222-1226.
8. Киреева Н.А., Галимзянова Н.Ф. Влияние загряз¬
нения почв нефтью и нефтепродуктами на числен¬
ность и видовой состав микромицетов // Почвове¬
дение. 1995. № 2. С. 211-216.
9. Кислицина В Л. Методика определения целлюлаз-
ной активности почв // Микробиологические био¬
химические исследования почв. Киев: Урожай,
1971. С. 111-115.
10. Козлов К.А. Биологическая активность почв //
Изв. АН СССР. Сер. биол. наук. 1966. № 5. С. 719-
733.
11. Методы почвенной микробиологии и биохимии.
Учеб, пособие / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-
во МГУ, 1991.304 с.
12. Мишустин Е.Н. Ценозы почвенных микроорга¬
низмов // Почвенные организмы как компонент
биогеоценоза. М.: Наука, 1984. С. 5-24.
13. Паников Н.С., Афремова В.Д.У Асеева И.В. Кине¬
тика разложения целлюлозы в почве // Почвоведе¬
ние. 1984. № 1. С. 56-63.
14. Семенов А.М., Низовцева Д.В., Паников Н.С. Вли¬
яние температуры и минеральных элементов на
целлюлазную активность и развитие микромице¬
тов в образцах торфа из верхового болота // Мик¬
робиология. 1995. Т. 64. № 1. С. 97-103.
15. Тульская E.M.f Звягинцев Д.Г. Специфика иммо¬
билизованных ферментов почв // Экологическая
роль микробных метаболитов. М.: Изд-во МГУ,
1986. С. 5-28.
16. Хазиев Ф.Х.У Тишкина Е.И., Киреева Н.А.У Кузях-
метов Г.Г. Влияние нефтяного загрязнения на не¬
которые компоненты агроэкосистемы // Агрохи¬
мия. 1988. №2. С. 56-61.
Effect of Oil Pollution on Cellulase Activity of Soils
N. A. Kireeva, V. V. Vodop’yanov, and A. M. Miftakhova
The effect of oil pollution on the number of cellulose-decomposing microorganisms, cellulase activity, and de¬
composition of cellulase in soil were studied in field and laboratory conditions for many years. The inhibiting
influence of oil on the soil cellulase activity is shown. A mathematical model for decomposition of cellophane
and cellulose in the oil-contaminated soil is elaborated.
№ 6
7 ПОЧВОВЕДЕНИЕ
2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 754-759
ОХРАНА
ПОЧВ
УДК 631.41
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В ПОЧВАХ ПАРКОВ г. МОСКВЫ
© 2000 г. И. О. Плеханова
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова
Поступила в редакцию 22.10.98 г.
Исследовано валовое содержание тяжелых металлов в почвах парков и зеленых массивов г. Моск¬
вы. Показано, что по уменьшению уровней загрязнения почв парки располагаются в следующей по¬
следовательности: Сокольники, Воробьевы горы, Измайловский парк, Кунцевский лесопарк, зеле¬
ный массив Давыдково-Староволынская улица, природный парк Лосиный остров. Баланс ТМ имеет
положительные значения для почв всех исследованных парков, что указывает на явную тенденцию
к увеличению уровней их загрязнения. Оценка изменений содержания ТМ в почвах парков показа¬
ла, что за 10 лет достоверно увеличилось содержание С<1, Си и РЬ в почвах Измайловского парка,
Сс1,7я и № - в почвах парка Сокольники.
Интенсивная производственная, хозяйственная и
бытовая деятельность человека часто сопровожда¬
ется нежелательными последствиями - ухудшением
состояния окружающей среды и опасным воздей¬
ствием на здоровье человека. Особенно велика
антропогенная нагрузка в городах, где высокая
плотность населения сочетается с большим коли¬
чеством автотранспорта, промышленных и комму¬
нально-бытовых предприятий. Газопылевые вы¬
бросы предприятий и автотранспорта создают
мощные техногенные потоки токсичных веществ, в
том числе тяжелых металлов (ТМ) на поверхность
почв и растений, вызывая их загрязнение. При этом
почвы являются биогеохимическим барьером,
который поглощает тонкодисперсные вещества и
газы, поступающие из атмосферы, одновременно
очищая другие природные среды (воды, воздух). Яв¬
ляясь накопителями техногенных веществ, почвы
могут стать вторичным источником загрязнения
воздуха, растений и природных вод, что может вы¬
звать нарастание экологически опасных послед¬
ствий, создающих угрозу для здоровья человека.
Поэтому мониторинг состояния городской среды
должен включать не только контроль за совре¬
менным содержанием и формами соединений ТМ
в почвах, но и оценку тенденций изменений в
уровнях загрязнения почв и их последствий для
городской среды, как среды обитания человека.
Для прогнозирования уровней загрязнения почв
можно использовать экспериментальные данные и
динамику их изменения во времени и пространстве
[4,7]. Однако этот способ мало подходит для город¬
ской среды, так как обычно невозможно опреде¬
лить исходные уровни содержания ТМ в почвах. Го¬
родские почвы характеризуются очень высокой ва¬
риабельностью содержания ТМ, до 80-120%, на
фоне которой трудно оценить происходящие из¬
менения [5,8]. Кроме того городские почвы часто
подвергаются различным физическим воздейст¬
виям (подсыпка газонов, раскопка траншей, вы¬
равнивание площадок и пр.), в результате кото¬
рых данные становятся несопоставимыми. С этой
точки зрения наиболее подходящим объектом ис¬
следования являются почвы парков, в которых
сохранился естественный почвенный покров и
которые характеризуются меньшей вариабель¬
ностью содержания ТМ.
Целью нашей работы являлось исследова¬
ние атмосферных выпадений (потоков) ТМ на
территориях различных парков г. Москвы и
оценка тенденций изменений содержания ТМ в
почвах по балансу их привноса - выноса, а также
с помощью сравнения результатов анализа почв
за десятилетний период (1985-1995 гг.).
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Пробы снега отбирали в конце зимы, перед
снеготаянием на всю глубину снежного покрова,
так как накопление ТМ в снеге за зимний период
характеризует современное поступление их в
почву. Изучение выноса ТМ с внутрипочвенным
стоком проводили с помощью ионообменных ли¬
зиметрических колонок, заполненных смолой
(катионит КРСЗпТ50), которые были установле¬
ны на глубине 5 см от поверхности почвы и нахо¬
дились в опыте в течение 1 года. Определение ТМ
в снеговых водах проводили после их фильтрова¬
ния и 50-кратного концентрирования методом
упаривания. Твердый остаток снега анализирова¬
ли после разложения смесью концентрирован¬
ных кислот (HN03, HCl и HF) и последующего
растворения осадка в 1 н HN03.
754
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
755
Таблица 1. Валовое содержание (мг/кг) и коэффициенты накопления тяжелых металлов в поверхностном слое
(0-5 см) почв парков и зеленых массивов г. Москвы
Место отбора проб, 7*с
Показатели
содержании
ТМпри
п =18-20
Сс1
Си
№
Сг
Ъп
Мп
РЬ
Измайловский парк,
М
0.69
31.98
30.09
42.36
160.04
737.5
47.0
гс = 17.5
С
0.23
15.80
6.29
6.46
78.09
254.2
23.1
р
0.12
7.99
3.18
4.78
39.52
128.6
11.7
Кн
6.9
2.1
1.5
1.4
5.3
2.4
3.9
Парк Сокольники,
м
1.74
40.70
30.39
33.47
143.72
441.7
76.5
2С = 29.4
С
1.42
27.68
9.19
9.25
80.96
134.1
38.6
р
0.62
12.13
4.03
5.73
35.48
58.8
11.0
Кн
17.4
2.7
1.5
1.1
4.8
1.5
6.4
Воробьевы горы,
м
0.61
41.17
33.78
41.44
150.52
596.9
74.3
2С= 19.1
а
0.28
13.33
4.96
4.94
52.32
93.2
31.1
Р
0.12
5.84
2.17
3.04
22.93
57.7
14.1
Кн
6.1
2.7
1.7
1.4
5.0
2.0
6.2
Кунцевский лесопарк,
М
0.50
20.98
27.94
34.76
102.57
601.4
31.3
Ъс = 11.0
о
0.23
12.85
7.12
5.19
52.82
297.4
11.3
Р
0.10
5.78
3.20
3.39
23.75
133.7
5.1
Кн
5.0
1.4
1.4
1.2
3.4
2.0
2.6
Давыдково-Старово-
М
0.45
19.13
30.15
41.90
123.25
495.9
29.9
лынская ул., Хс = 11.0
а
0.13
3.00
18.68
5.75
51.46
200.8
8.0
Р
0.06
1.31
8.19
3.56
22.55
88.0
3.5
Кн
4.5
1.3
1.5
1.4
4.1
1.6
2.5
Лесопарк Лосиный
м
0.38
21.78
31.52
42.86
49.62
Не опр.
21.8
остров, Хс = 6.6
а
0.09
4.64
4.60
13.36
12.19
»
3.7
Р
0.07
4.07
4.02
11.71
10.68
»
3.2
Кн
3.8
1.4
1.6
1.4
1.6
»
1.8
Примечание. Здесь и далее: 2С - суммарный показатель загрязнения почв, п - повторность определения, М - среднее значе¬
ние, а - стандартное отклонение, Р - доверительный интервал.
Почвенные пробы отбирали с глубины 0-5 см
равномерно по 15-25 образцов с территории каж¬
дого городского парка, а также с территории пар¬
ка Лосиный остров на расстоянии 500-1000 м от
МКАД. В пробах почв определяли валовое содер¬
жание, кислоторастворимые (в 1 н НЫ03) и по¬
движные (в СН3СОО!ЧН4 с pH 4.8) соединения
ТМ. Вытяжки готовили при соотношении поч¬
ва : раствор 1 : 10. Определение ТМ в получен¬
ных растворах проводили методом атомно-аб¬
сорбционного анализа на спектрофотометре
фирмы Регкт-Е1тег (модель 403), в пламени аце-
тилен-воздух. Неселективное поглощение учи¬
тывалось с помощью дейтериевого корректора
фона [9]. Полученные данные обработаны с ис¬
пользованием методов математической статис¬
тики [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Содержание ТМ в почвах является суммой ис¬
ходного содержания и техногенного привноса за
весь период существования почвы, так как хими¬
ческие свойства ТМ определяют их слабую по¬
движность в почвенном профиле. Они образуют в
почвах труднорастворимые соединения [1], а так¬
же необменно поглощаются минеральными и ор¬
ганическими компонентами почв [3], что делает
загрязнение ТМ особенно опасным.
Для городской среды характерно значитель¬
ное поступление ТМ с атмосферными выпадени¬
ями. Так, в твердом остатке снега, отобранного в
парках и зеленых массивах г. Москвы, содержа¬
ние составляет, в мг/кг: РЬ - 50-180, Zn - 200-500,
Си 100-200, Сб 1-3 и № 100-250, что в 2-10 раз
выше, чем валовое содержание этих металлов в
почвах (табл. 1). В то же время наши данные для
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
7*
756
ПЛЕХАНОВА
снеговых вод мало отличаются от среднего со¬
держания ТМ в осадках фоновых районов Евро¬
пейской территории России [12, 14]. Содержание
ТМ в снеговых водах парков составляет, в мкг/л:
для РЬ 2-4,7п 20-40, Си 4-6, С<1 - 0.3-0.5 и № - 5-6.
Вероятно это связано с тем, что большая часть
ТМ поступает в атмосферу города с выбросами
промышленных предприятий и автотранспорта в
составе таких малорастворимых соединений, как
оксиды, сульфиды и карбонаты [3, 13]. Значи¬
тельная часть ТМ поступает на поверхность почв
города в нерастворимой форме (табл. 2). Доля во¬
дорастворимых фракций ТМ составляет от 10 до
50%. По уменьшению в выпадениях доли водора¬
створимых фракций ТМ можно расположить в
ряд: Сб-2п-Си-№-РЬ. Причем большая доля рас¬
творимых в воде фракций характерна для наибо¬
лее чистой из исследованных территорий - для
парка Лосиный остров, что согласуется с литера¬
турными данными [2].
В нашей работе потоки ТМ определены путем
экстраполяции данных о выпадениях за зимний
период на весь год. Такое допущение имеет опре¬
деленные недостатки. Известно, что в крупных
городах максимальное количество ТМ в осадках
наблюдается в зимние месяцы, так как в результа¬
те температурных инверсий промышленные за¬
грязнения накапливаются в приземном слое возду¬
ха, в зимнее время увеличивается также содержа¬
ние ТМ в выбросах ТЭЦ [6, 13]. Однако, летом
значительно выше потоки, связанные с движени¬
ем автотранспорта, и общая пылевая нагрузка.
Другая сторона баланса складывается из выноса
ТМ с внутрипочвенным стоком. Величиной биоло¬
гического выноса из почв в городских условиях
можно пренебречь, так как она является незначи¬
тельной, особенно для почв парков, где опавшую
листву не вывозят. Вынос элементов с внутрипоч¬
венным стоком составляет от 20 до 80% от суммар¬
ного поступления. По уменьшению доли выноса
элементы располагаются в ряд: Сб (55-80%) - 7п
(35-60%)-№ (30-68%)-Си (13-30%)-РЬ (11-19%).
Миграционная способность элементов, их пере¬
ход в почвенно-грунтовые воды и растения, по-
видимому, связаны не только с формами их поступ¬
ления в почвы, но и с теми процессами и изменени¬
ями, которые претерпевают соединения ТМ, попа¬
дая в почву. Например, растворимая часть соеди¬
нений никеля в снеговых осадках составляет от 10
до 18% от суммарного поступления, а вынос с вну¬
трипочвенным стоком - от 30 до 68%, т.е. соеди¬
нения N1, попадая в почву, приобретают большую
подвижность в результате взаимодействия с орга¬
ническими и минеральными компонентами почв.
Результаты исследований показывают, что ба¬
ланс ТМ имеет положительные значения для всех
исследованных почв (табл. 2). Разница в привно-
се - выносе элементов определяет интенсивность
их аккумуляции в поверхностном слое почв. Для
всех исследованных почв привнос элементов зна¬
чительно превышает их вынос, исключением яв¬
ляется лишь марганец, он выщелачивается из
почв парков, которые характеризуются слабо¬
кислой реакцией среды (pH 4.8-64). Ежегодные
приращения содержания ТМ в почвах различных
парков г. Москвы указывают на существование
явной тенденции к накоплению ТМ в поверхност¬
ном слое почв. Чтобы оценить масштабы этого
процесса, целесообразно, по-видимому, сравнить
ежегодное приращение содержания с общим со¬
держанием элемента в почве (табл. 1). Почвы
парков и зеленых массивов г. Москвы характери¬
зуются повышенным содержанием ТМ по сравне¬
нию с фоновыми значениями, которые, по литера¬
турным данным, составляют, в мг/кг: для Сб - 0.1,
Си -15, № - 20, Сг - 30,7л - 30, Мл - 300, РЬ -12 [8].
Для характеристики уровней загрязнения почв
были использованы коэффициенты накопления
(Кн) ТМ в почвах исследованных территорий по
отношению к фоновым. Значения Кн показыва¬
ют преимущественное загрязнение почв Сб, 7м и
РЬ, причем накопление Сб отмечается даже в на¬
иболее чистых почвах природного парка Лоси¬
ный остров. Техногенные аномалии в почвах пар¬
ков имеют полиэлементный состав, поэтому для
их количественной характеристики был исполь¬
зован суммарный показатель загрязнения почв
7С, который определяется как сумма превышений
концентраций элементов над их фоновыми значе¬
ниями и отражает интенсивность техногенного
воздействия на среду [7, 13]. Согласно получен¬
ным значениям 7^ (табл. 1) изучаемые почвы по
уровням загрязнения располагаются в следующей
последовательности: парк Сокольники (29.4), Во¬
робьевы горы (19.1), Измайловский парк (17.5),
Кунцевский лесопарк (11.0), зеленый массив Да-
выдково-Староволынская улица (10.9), природ¬
ный парк Лосиный остров (6.6).
Следует отметить, что ежегодные прираще¬
ния содержаний ТМ в почвах невелики и составля¬
ют, по полученным данным, от 0.1 до 0.8% от их ва¬
лового содержания (табл. 2). Такие изменения в со¬
держании ТМ, конечно, невозможно достоверно
зафиксировать при проведении ежегодного мони¬
торинга. Поэтому мы провели сравнение резуль¬
татов анализов почв парков Измайлово и Со¬
кольники, полученных нами в 1985 и 1995 гг.
(табл. 3). Оценку изменений содержаний ТМ про¬
водили на основании выявления систематических
расхождений между значениями средних величин
содержания ТМ в почвах по критерию Стьюдента
(Тл). Сравнение проводили для кислотораствори¬
мых и подвижных форм соединений ТМ, так как
поступающие с техногенными потоками соедине¬
ния элементов характеризуются более высокой
растворимостью, чем природные, находящиеся в
составе почвенных минералов.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
757
Таблица 2. Баланс поступления - выноса ТМ для почв парков и зеленых массивов Москвы (по данным анализа
снежного покрова для слоя почвы 0-5 см)
Поступление из атмосферы
Вынос
Баланс
Приращение
содержания,
мг/кг в год
Место отбора проб
Элемент
раство¬
римые
нераство¬
римые
сумма
мг/м2 в год
Измайловский парк
Сё
0.12
0.15
0.27
0.17
0.10
0.0013
Си
3.04
19.87
22.9
3.0
19.9
0.26
Мп
20.3
115.60
135.9
159.0
-23
-0.31
№
2.9
21.30
24.2
8.0
16.2
0.22
РЬ
1.10
12.00
13.1
1.7
11.4
0.15
7л
24.7
48.6
73.3
38
35.3
0.47
Сокольники
Сё
0.13
0.25
0.38
0.21
0.17
0.002
Си
3.71
16.7
20.4
2.6
17.8
0.24
Мп
15.33
34.83
50.16
62.0
-11.84
-0.16
№
2.0
17.43
19.43
7.0
12.43
0.17
РЬ
1.3
10.1
11.4
1.5
9.9
0.13
7п
21.0
35.1
56.1
23.0
33.1
0.44
Воробьевы горы
Сё
0.12
0.14
0.26
0.19
0.07
0.009
Си
3.43
8.27
11.70
2.5
9.2
0.13
Мп
4.6
22.3
26.9
29.0
-2.1
-0.03
№
2.3
11.9
14.2
7.0
7.2
0.096
РЬ
1.2
8.4
9.6
1.5
8.1
0.11
7л
16.7
25.7
42.4
15.0
27.4
0.365
Кунцевский
Сё
0.11
0.12
0.23
0.19
0.04
0.0005
лесопарк
Си
3.9
8.9
12.8
2.9
9.9
0.13
Мп
3.2
22.0
25.2
22.4
2.8
0.04
№
1.9
8.4
10.3
7.0
3.4
0.045
РЬ
1.2
5.1
6.3
1.5
4.8
0.06
7п
12.8
18.0
30.8
18.0
12.8
0.17
Давыдково
Сё
0.12
0.11
0.23
0.19
0.04
0.0005
Си
2.3
7.5
9.8
2.6
7.2
0.096
Мп
14.2
31.0
45.2
29.6
15.6
0.21
№
1.3
13.2
14.5
6.5
8.0
0.11
РЬ
1.2
6.1
7.3
1.4
5.9
0.08
7л
16.4
36.0
52.4
19.3
33.1
0.44
Лосиный остров
Сё
0.03
0.06
0.09 “
0.05
0.04
0.0005
Си
0.6
2.1
2.7
1.4
1.3
0.017
Мп
3.5
18.0
21.5
96.4
-74.9
-1.00
№
1.0
5.6
6.6
6.3
0.3
0.004
РЬ
0.7
2.1
2.8
0.3
2.5
0.03
7п
6.0
8.2
14.2
9.0
5.2
0.069
Достоверные расхождения между значениями
средних величин содержания ТМ в почвах при до¬
верительной вероятности 0.95 и числе измерений
от 15 до 30 выявляются при Т$, > 2-2.1 [10]. Ре¬
зультаты статистической обработки данных
(табл. 3) показывают, что в почвах Измайловско¬
го парка за 10 лет достоверно увеличилось содер¬
жание подвижных форм соединений Сё, Си и РЬ,
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
758
ПЛЕХАНОВА
Таблица 3. Оценка изменения содержания тяжелых металлов в почвах парков Измайловского и Сокольники за
десятилетний период (1985-1995 гг.) по критерию Стьюдента (Т5,)
Время
отбора проб
Показате¬
ли содер¬
жания ТМ
Сд
Си
№
РЬ
7п
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Измайловский парк
1985 г.
М
0.41
0.27
15.6
1.8
5.6
2.0
24.8
5.8
67.3
46.2
с
0.22
0.41
6.3
1.0
2.3
2.0
8.9
2.7
60.7
40.4
р
0.10
0.18
2.7
0.5
1.1
0.4
3.9
1.2
31.0
26.5
1995 г.
м
0.64
0.38
17.0
2.2
5.7
2.4
25.6
6.6
67.3
39.9
с
0.40
0.25
8.0
2.0
1.9
0.8
11.9
4.2
41.1
25.2
Р
0.16
0.10
3.4
0.8
0.8
0.3
5.1
1.8
17.6
10.8
Т51
9.69
4.38
2.8
2.9
0.5
2.0
1.0
2.9
0.0
-6.4
Парк Сокольники
1985 г.
м
1.60
0.87
32.6
2.7
6.5
2.1
53.3
14.1
84.7
42.2
а
1.21
0.55
19.8
1.2
4.2
0.5
17.3
4.5
54.4
27.9
Р
0.53
0.24
8.7
0.5
1.8
0.2
7.6
2.0
23.8
12.2
1995 г.
М
1.70
1.26
29.2
2.5
6.4
2.4
49.4
14.7
88.8
46.7
а
1.30
1.09
13.2
1.3
2.6
1.1
12.2
6.8
35.5
23.4
Р
0.68
0.57
6.9
0.7
1.4
0.5
6.7
3.6
18.6
12.3
т51
1.20
6.36
-2.8
-2.7
-0.5
4.6
-3.6
1.5
1.3
2.5
Примечание. 1 - кислоторастворимые, 2 - подвижные формы соединений, мг/кг. Т5,- критерий Стьюдента.
а также кислоторастворимых Сс1 и Си. В почвах
парка Сокольники за 10 лет достоверно увеличи¬
лось содержание подвижных форм соединений
С<1, № и 7л, а для кислоторастворимых форм соеди¬
нений различия оказались недостоверными. По-ви-
димому, закономерным является более раннее и
контрастное выявление разницы в содержании по¬
движных форм соединений ТМ, которое является
более чувствительным показателем загрязнения
почв, чем валовое содержание. Следует отме¬
тить, что реальное загрязнение почв происходит
интенсивнее, чем можно предполагать, опреде¬
ляя поступление ТМ на поверхность почв по дан¬
ным анализа снега, поэтому для оценки измене¬
ния их содержания в почвах недостаточно сведе¬
ний о поступлении ТМ за зимний период, а
необходимы данные за весь год. Вероятно это свя¬
зано с заниженной оценкой потоков ТМ по снего¬
вой съемке вследствие значительных потерь, в ос¬
новном за счет растворимой части ТМ во время пе¬
риодических оттепелей, а также более низкой
пылевой нагрузки в зимнее время. Возможно это и
привело некоторых авторов к выводу о том, что
изменение содержания ТМ может быть достовер¬
но зафиксировано лишь за очень длительные
промежутки времени (30-300 лет) [5,11].
Таким образом, почвы парков и зеленых мас¬
сивов г. Москвы характеризуются повышенным со¬
держанием ТМ, по уменьшению уровней загрязне¬
ния почв парки располагаются в следующей после¬
довательности: Сокольники, Воробьевы горы,
Измайловский парк, Кунцевский лесопарк, зеле¬
ный массив Давыдково-Староволынская улица,
природный парк Лосиный остров. Баланс ТМ
имеет положительные значения для почв всех ис¬
следованных парков, что указывает на явную
тенденцию к увеличению уровней их загрязне¬
ния. Полученные результаты показывают, что
определение потоков ТМ путем экстраполяции
данных о выпадениях за зимний период на весь
год дает заниженные результаты об их поступле¬
нии в почвы. Оценка изменений содержания ТМ в
почвах парков показала, что за 10 лет достоверно
увеличилось содержание подвижных форм соеди¬
нений Сс1, Си и РЬ в почвах Измайловского парка,
Сс1, № и 7л - в почвах парка Сокольники.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воробьева Л.А., Рудакова Т.А. Об уровне концен¬
траций некоторых химических элементов в при¬
родных водных растворах // Почвоведение. 1980.
№ 3. С. 50-58.
2. Глазовский Н.Ф., Учватов В.П. Химический со¬
став атмосферной пыли некоторых районов ЕТС.
Пущино: АН СССР. Научный центр биол. иссле¬
дований, Ин-т агрохимии и почвоведения, 1981.
Препринт. 32 с.
3. Горбатов В.С., Зырин Н.Г., Обухов А.И. Адсорб¬
ция почвой цинка, свинца и кадмия // Вестник
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
759
Моек, ун-та. Сер. 17, почвоведение. 1988. № 1.
С. 10-15.
4. Ларина Г.Е., Обухов А.И. Загрязнение тяжелыми
металлами почв газонов Ленинского района г.
Москвы //Почвоведение. 1996. № 11. С. 1404—1408.
5. Лепнева ОМ. Влияние антропогенных факторов
на химическое состояние почв города (на примере
г. Москвы). Автореф. дис. ... канд. биол. н. М.,
1987. 25 с.
6. Махонько И.П., Малахов С.Г. Годовой ход концен¬
траций тяжелых металлов в атмосферных осад¬
ках//Труды ИЭМ. 1980. Вып. 10. С. 3-8.
7. Москаленко Н.Н., Смирнова Р.С. Геохимическая
оценка загрязнения окружающей среды Ленинско¬
го района Москвы // Экология и охрана природы
Москвы и Московского региона. М.: Изд-во МГУ,
1990. С. 172-177.
8. Обухов А.И., Лепнева О.М. Биогеохимия тяжелых
металлов в городской среде // Почвоведение. 1989.
№ 5. С. 65-73.
9. Обухов А.И., Плеханова И.О. Атомно-абсорбци¬
онный анализ в почвенно-биологических исследо¬
ваниях. М.: Изд-во МГУ, 1991. 184 с.
10. Плохинский Н.А. Алгоритмы биометрии. М.: Изд-
во МГУ, 1980. 150 с.
И. Праздников С.С., Аристархова Г.Г., Аристар¬
хов А.Н., Харитонова А.Ф. Оценка состояния и
прогноз содержания тяжелых металлов в почвах
Московской области. Плодородие почвы и качест¬
во продукции при биологизации земледелия. М.:
Изд-во мех.-мат. ф-та МГУ, 1996. С. 294-304.
12. Ровинский Ф.Я., Петрухин В .А., Виженский В. А.
и др. Фоновое содержание микроэлементов в при¬
родных средах (по мировым данным). Мониторинг
фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидро-
метеоиздат, 1987. Вып. 4. С. 3-50.
13. Сает Ю.Е., Ревин Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия
окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.
14. Унватов В.П. Микроэлементы в серых лесных
почвах южного Подмосковья // Почвоведение.
1988. № И. С. 54-62.
Content of Heavy Metals tn Soils of Moscow Parks
I. O. Plekhanova
Data on the total content of heavy metals (HM) in soils of Moscow parks are analyzed. It is revealed that the
degree of soil pollution in the studied parks decreases in the following sequence: the SokoPniki park, the
Vorob’evy gory park, the Izmailovskii park, the Kuntsevskii forest-park, the park in Davydkovo (Starovolyn-
skaya street), and the Losinyi ostrov nature park. The HM budget is positive in soils of all the studied parks,
which attests to the aggravation of soil pollution in Moscow. The assessment of changes in the HM content in
soils of the parks over a ten-year period has shown that there is a reliable increase in the content of Cd, Cu, and
Pb in the soils of the Izmailovskii park and in the content of Cd, Zn, and Ni in soils of the SokoPniki park.
№ 6
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000,'№ 6, с. 760-766
УДК 631.4(091)
ИСТОРИЯ
НАУКИ
ИЗ ГЛУХОЙ ТАЙГИ К МИРОВОМУ ПРИЗНАНИЮ ЗАСЛУГ
В ПОЧВОВЕДЕНИИ
К 125-ЛЕТИЮ АКАДЕМИКА Л.И. ПРАСОЛОВА
© 2000 г. С. В. Зонн
Институт географии РАН
Поступила в редакцию 19.01.2000 г.
Рассмотрен вклад Л.И. Прасолова в развитие отечественного и мирового почвоведения. В 1918 г.
Л.И. Прасолов подготовил проект развития почвоведения и наметил основные проблемы, подлежа¬
щие разработке. Проект был настолько конкретен, что знакомство с ним необходимо каждому, кто
заинтересован в дальнейшем развитии почвоведения. Труды и картографические произведения
Л.И. Прасолова являются гордостью почвоведов.
13 апреля 2000 г. отмечается 125 лет со дня
рождения и 45 лет со дня смерти академика Лео¬
нида Ивановича Прасолова. Почти 70 лет своей
жизни отдал Леонид Иванович науке, и его дости¬
жения на ее поприще так велики и значимы, что их
до сих пор продолжают изучать его последователи.
Он обогатил науку новыми открытиями, создал
самостоятельное направление, много времени от¬
дал научно-организационным проблемам развития
почвоведения. По установившейся традиции та¬
ких ученых не только вспоминают в связи с “круг¬
лыми датами” и отмечают в анналах истории, но
и периодически возвращаются к их научному на¬
следию, продолжают выявлять все то, что не по¬
теряло своего значения и может оказаться полез¬
ным для последующего развития науки и все рас¬
ширяющихся ее направлений и отраслей.
Путь в науку Л.И. Прасолова был весьма нео¬
рдинарным и чрезвычайно поучительным, заслу¬
живающим не только пристального внимания, но и
всемерной популяризации. Этот путь связан с его
природным талантом, с предельной настойчивос¬
тью и трудолюбием. Вероятно, такие черты харак¬
тера сформировались под влиянием той природной
обстановки енисейской горной тайги, в которой
проходили детские годы будущего выдающегося
ученого.
Творческий путь Л.И. Прасолова четко под¬
разделяется на два периода: первый - личного
творчества, начавшийся в 1896 г., еще в студенче¬
ские годы, и продолжавшийся вплоть до 1937 г.,
второй - научно-общественной деятельности с
1937 по 1954 г., когда на него были возложены труд¬
ные, но почетные обязанности организатора и ру¬
ководителя почвенной науки. Его задача заключа¬
лась в том, чтобы организовать почвоведов и на¬
править их труд на решение важнейших государст¬
венных и общественных задач рационального ос¬
воения и сохранения почвенного покрова.
Оглядываясь на жизненный и научный путь
Л.И. Прасолова, освещенный им самим, его со¬
ратниками и последователями, следует прежде
отметить его преданность идеям и методам иссле¬
дований основателя почвенной науки - В.В. До¬
кучаева. Л.И. Прасолов стал активным продол¬
жателем его начинаний. На протяжении всей сво¬
ей жизни он словом и делом умножал, расширял,
углублял знания о почвах, призывая к их береж¬
ному освоению. Он популяризировал знания об
особенностях естественных почв и законах их об¬
разования как основы успешного освоения. В тя¬
желые годы внедрения лженаучных идей и мето¬
дов изучения и освоения природных ресурсов
(1948-1952) Л.И. Прасолов проявил мудрость, ог¬
ромное мужество и способность противостоять
антинаучным измышлениям, стойко отстаивать
достижения докучаевского почвоведения.
Многогранная научная и научно-обществен¬
ная деятельность Л.И. Прасолова отличается
тем, что она была основана на строгих научных
данных, добываемых им самим, его соратниками
и поклонниками. Скромность и упорство в защи¬
те достижений почвоведения отличали его науч¬
ное кредо, хотя результаты его деятельности не
всегда воспринимались и внедрялись в жизнь. Тем
не менее, Л.И. Прасолов не отступал от своих убеж¬
дений и принципов. Именно поэтому его деятель¬
ность, направленная на доказательство жизненной
незаменимости почв для существования человека и
самой природы, занимала ведущее положение.
При выборе научной специальности - почво¬
ведения - он писал: “Всегда природа, ее красота и
жизнь среди природы больше всего давали истин¬
ное удовлетворение и удовольствие”. Кроме того,
“деятельность почвоведа привлекала с самого на¬
чала еще в молодые годы тем, что в ней я искал и
находил элементы общественно-полезного труда,
чуждые условностей других занятий и должностей”
760
ИЗ ГЛУХОЙ ТАЙГИ К МИРОВОМУ ПРИЗНАНИЮ ЗАСЛУГ В ПОЧВОВЕДЕНИИ
761
[4]. В этих словах, написанных более 100 лет тому
назад, Л.И. Прасолов отразил свое отношение к
природе, к изучению ее законов и связал творче¬
ские искания с общественно-полезным трудом.
Путь в науку Л.И. Прасолова был необычным, а
его достижения в ней - многогранны, бескомпро¬
миссны и принципиальны. Для понимания творче¬
ства приведем некоторые биографические сведе¬
ния.
В официальных источниках [2] указывается,
что он родился 13 апреля 1875 г. в северной части
Енисейского горного округа. Его отец, И.Г. Пра¬
солов, уроженец Тюмени по окончании город¬
ской школы поступил конторщиком на один из
приисков в Енисейском уезде Енисейской губер¬
нии (теперь Красноярский край). Там, в северной
части енисейской тайги и родился Леонид Ивано¬
вич. Отец и мать сами обучили его чтению и пись¬
му. Все свободное время он проводил в тайге и по¬
знавал жизнь. Затем Прасоловы переехали в
Енисейск, где Л.И. Прасолов окончил 6 классов
прогимназии. В 1888 г. умер его отец, и он вместе
со своим братом вынужден был обучать грамоте
ребят, чтобы обеспечить себе существование. Но
мать все же нашла возможность переехать в
Красноярск для продолжения обучения сына в
гимназии, которую Леонид Иванович закончил в
1893 г. и при помощи городской общественности,
собравшей средства для его отъезда, отбыл в С.-Пе¬
тербург, где был зачислен на естественное отделе¬
ние физико-математического факультета С.-Пе¬
тербургского университета. Так из глухой тайги
юноша Прасолов оказался в столице, где и начал
новую жизнь.
По окончании Прасоловым третьего курса
приват-доцент кафедры геологии П.А. Отоцкий
пригласил его участвовать в изучении почв Ат-
карского уезда Саратовской губернии. Так было
выполнено первое самостоятельное исследова¬
ние. Молодой исследователь весьма подробно ос¬
ветил характер почв, их распределение в зависи¬
мости от рельефа, составил почвенную карту,
оценил их возможное хозяйственное освоение.
Впоследствии отчет об этом исследовании был
опубликован в “Материалах по изучению русских
почв”.
В это время Л.И. Прасолов решал вопрос о
своей специализации в связи с окончанием в 1898 г.
университета. Вдумчивый студент с широкими ин¬
тересами, проявляющий самостоятельность, полу¬
чил предложение остаться в лаборатории физиоло¬
гии растений у проф. Д.О. Ивановского. Но лекции
проф. В.В. Докучаева, которые он читал в Вольном
экономическом обществе (ВЭО), были более при¬
влекательными и Прасолов решил посвятить себя
почвоведению. Этому способствовало и сообще¬
ние проф. П.А. Земятченского (минералога) о том,
что В.В. Докучаев хотел бы дать одному из выпуск¬
ников тему выпускной работы “О лаках почвы” или
о красящих веществах, в первую очередь, гумусе.
Л.И. Прасолов, побывав у Докучаева, выслушав
его советы и получив брошюру Козловского о гу¬
мусе, принял это предложение, несмотря на трудно¬
сти его выполнения. Л.И. Прасолов смог освоить
определение состояния гумуса и скорости фильтра¬
ции вытяжек. Работа получила положительную
оценку. Государственный экзамен Л.И. Прасолов
выдержал и получил диплом первого разряда.
По рекомендации Почвенной комиссии ВЭО,
ее председателя Г.И. Танфильева и ученого сек¬
ретаря П.А. Отоцкого Л.И. Прасолову предло¬
жили место земского почвоведа в Саратовской
губернской земской управе. В том же 1898 г. он
был зачислен на эту должность.
Деятельность Л.И. Прасолова в этом земстве
была ответственным экзаменом “на зрелость” как
почвоведа-географа, призванного оценивать зе¬
мельные фонды и производимую землевладельца¬
ми сельскохозяйственную продукцию. Кроме того,
почвоведы осуществляли большую научно-обще¬
ственную деятельность, направленную на разра¬
ботку стратегии и тактики освоения земельных
ресурсов во вновь осваиваемых регионах к восто¬
ку от Самарской губернии.
Именно в этот период раскрылись благород¬
ные качества Л.И. Прасолова как человека, уче¬
ного и общественного деятеля. Несмотря на то,
что он оказался неизвестным в новой самобыт¬
ной среде земских деятелей, стремившихся ис¬
пользовать достижения науки и расширять освое¬
ние земельных ресурсов к востоку от Волги, он
быстро завоевал авторитет и признание.
Эти первые годы (1900-е) самостоятельного
вхождения в жизнь и участия в решении ее про¬
блем он связал с землячкой из Енисейска - Варва¬
рой Александровной Тупоносовой. Одновременно
он создал группу единомышленников, впоследствии
ставших выдающимися Докучаевыми, в составе
С.С. Неуструева, А.В. Безсонова, А.И. Доленко.
Они осуществляли поуездное изучение почв до
1906 г., когда исследования были прерваны из-за
крестьянских волнений в губернии.
Тем не менее обработка полученных материа¬
лов и подготовка их к печати продолжались
вплоть до 1916 г., когда вышел последний том, по¬
священный Бузулукскому уезду.
Несмотря на оригинальность и новизну прове¬
денных исследований, их научная значимость в то
время недооценивалась.
Сам же Л.И. Прасолов давал такую оценку пуб¬
ликовавшимся “Материалам...”: “Сборники содер¬
жат описание рельефа, геологии и почв с картами
почв и гипсометрической”. За образец были взя¬
ты “Докучаевские нижегородские материалы” [4].
Современник Л.И. Прасолова Б.Б. Полынов
полагал, что «Отличительными признаками этих
материалов, выгодно выделяющими их из ряда дру¬
гих “земских” почвенных описаний, является, во-
первых, внимательное и умелое изучение геологи¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
762
ЗОНЫ
ческой основы почвенного покрова, во-вторых,
точность, определенность и полнота собранных
фактических данных, в-третьих, “выразитель¬
ность” составленных и приложенных к отчетам
почвенных карт. Подобная оценка соответствует
как содержанию материалов, так и отражает ос¬
новные черты научных исканий их составителя
Л.И. Прасолова» [5].
На самарских материалах Л.И. Прасолов впер¬
вые разработал принципы естественноисториче¬
ского районирования по почвенным данным [11]
с обоснованием выделения зон, подзон, а в преде¬
лах последних - районов и групп районов по гео¬
логическим условиям, за которыми следуют поч¬
вы в своем распределении. Затем на этой основе
Прасолов, Неусгруев, Безсонов в 1910 г. создали
подробное описание естественных районов Самар¬
ской губернии. Предложенные принципы райони¬
рования послужили основой для всех последующих
районирований страны в целом и ее отдельных
регионов.
В 1906 г. Л.И. Прасолов перешел на “казен¬
ную” службу в Самарскую землеустроительную
партию, а через год - в Ставропольскую землеус¬
троительную партию, где выполнял маршрутные
исследования почв так называемой Туруханской
степи, расположенной в междуречье рек Кума-
Маныч.
Работа в этих учреждениях позволила Леониду
Ивановичу еще глубже понять проблемы землеу¬
стройства. Этот опыт сыграл свою положитель¬
ную роль в последующих исследованиях, особен¬
но для приложения их к практическим запросам.
Одновременно он опубликовал почвенно-геогра¬
фический очерк “Трухменская степь” [14].
Выполненные исследования положили начало
созданию региональных школ почвоведения, сре¬
ди которых одной из первых была Самарская
школа почвоведов, возглавляемая Л.И. Прасоло¬
вым. Этот период послужил как бы трамплином к
новому, еще более ответственному и значимому
этапу его работ в Переселенческом управлении
(1908-1914 гг.). Здесь он изучал почвы Азиатской
России с целью выявления наиболее пригодных
для переселения крестьян в Сибирь, на Дальний
Восток и Среднюю Азию из Европейской части
России.
Работы возглавил К.Д. Глинка. Первым в эту
экспедицию был приглашен Л.И. Прасолов, вско¬
ре ставший ближайшим помощником К.Д. Глин¬
ки. За годы работы в экспедиции ученый осуще¬
ствил маршрутные исследования в горах Тянь-Ша¬
ня, в Семиреченской области, изучил пустынные
ландшафты Прибалхашья, Казахского мелко-
сопочника, пустыни Джунгари и вертикальную
зональность Казахстанского Алтая. В 1910 г.
Л.И. Прасолов приступил к изучению почв юга
Енисейской губернии - Минусинских котловин¬
ных степей.
Громадный труд Л.И. Прасолов вложил в изу¬
чение почв Забайкалья, где его экспедиции про¬
должались в течение 3 лет. В 1914 г. Л.И. Прасо¬
лов закончил экспедиционные исследования в За-
алайском уезде Семипалатинской области.
Работы этого периода сам ученый оценивал в
своей автобиографии так: “Из всей научной дея¬
тельности самое большое удовлетворение и во¬
одушевление давали не раз исследования геогра¬
фии и генезиса почв в новых районах. Начиная с
неожиданных догадок, удавалось постепенно пу¬
тем сопоставления и анализа наблюдаемых явле¬
ний разгадывать общие закономерности, их при¬
чинные связи” [4]. Те, кто знал Л.И. Прасолова, с
уверенностью могут сказать, что в этой само¬
оценке выступают основные черты ученого как
человека и исследователя - географа и почвове¬
да. Скупость языка, краткость высказываний,
стремление к анализу своих наблюдений вплоть
до того момента, когда он сам приобретает уве¬
ренность в правильности объяснений тех или
иных географических и почвенных закономерно¬
стей, характерных черт в решении как личных,
так и научных проблем. При немногословности в
общении с людьми, он в то же время всегда про¬
являл заботу о тех, кто обращался к нему и в ком
он видел честность и принципиальность в отно¬
шении к науке и жизни.
Л.И. Прасолов был “человеком в себе”, то есть
человеком, накапливающим наблюдения, делаю¬
щим выводы из них и формирующим выводы, мо¬
гущие иметь практическое значение. Свои взгля¬
ды и знания он раскрывал только тогда, когда он
приобретал должную уверенность в их правоте.
Только тогда он выносил их на обсуждение для
принятия окончательных решений.
Некоторая замкнутость, вероятно, объясня¬
лась, во-первых, его относительно долгим обще¬
нием с природой тайги, как бы один на один, во-
вторых, усиливающимся с возрастом ослаблени¬
ем слуха.
Внешне Л.И. Прасолов был высоким, кряжис¬
тым и сильным человеком. Его размеренность в
походке, суждениях были неотъемлемой индивиду¬
альной чертой. И в то же время он проявлял и ог¬
ромный интерес ко всему наблюдаемому в природе
и к общению с людьми, особенно с теми, с кем он
делил горести и радости жизни и науки в городских
и экспедиционных условиях. Для обработки мате¬
риалов большинство исследователей собирались в
С.-Петербурге, где проходили заседания, способст¬
вовавшие оценке и обобщению первопроходческих
исследований. Их участники совершенствовали
свои знания и опыт приложения докучаевских
принципов к изучению почв и природы.
Все знания и наблюдения, полученные на за¬
облачных горных лугах, в бескрайних лесах, нео¬
бозримых песках пустынь, обобщались в отчетах,
публикуемых Управлением. Они же служили осно¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ИЗ ГЛУХОЙ ТАЙГИ К МИРОВОМУ ПРИЗНАНИЮ ЗАСЛУГ В ПОЧВОВЕДЕНИИ
763
вой не только для создания новых поселений, но и
для теоретической разработки вопросов генезиса
почв и картографии почвенного покрова, геогра¬
фических закономерностей распределения основ¬
ных природных (ландшафтных) образований.
В этот и последующий периоды Л.И. Прасолов
опубликовал более 10 отчетов по изучению отдель¬
ных колонизируемых территорий, а также моно¬
графии, посвященные почвам Туркестана, Мину¬
синским степям, пустыням Джунгари, горам
Тянь-Шаня и др. Но особую ценность представля¬
ет его монография “Южное Забайкалье”, опубли¬
кованная только в 1926 г. Изложенные в ней ма¬
териалы и обобщения очень ценны и для последу¬
ющего сравнения тех изменений, которые
произошли между 1932-1933 гг., когда там С.В.
Зонном проводились повторные обследования
почв бассейна р. Селенги (в пределах Бурятии).
Они подтвердили особенности происхождения
оподзоливания, засоления, карбонатности и углу¬
били представления об этих процессах.
В 1910-1911 гг. Л.И. Прасолов занимал в экс¬
педиции ведущее положение и особенно большое
внимание уделял картографированию почв. Кол¬
лектив экспедиции настолько “вырос” и офор¬
мился по научным интересам, что Л.И. Прасолов
и К.Д. Глинка приняли меры к созданию само¬
стоятельного почвенного объединения в ВЭО.
В 1912 г. они реорганизовали Почвенную комис¬
сию в “Докучаевский почвенный комитет”, созда¬
ли его устав как научно-общественной организа¬
ции. Это объединение почвоведов просущество¬
вало до 1914 г. Первым членом комитета был
избран Л.И. Прасолов.
В этот довоенный период Почвенный комитет
получил предложение от войскового земского сове¬
та в течение 5 лет изучить почву области Войска
Донского. Исследование было поручено Л.И. Пра¬
солову. Но в 1917 г. исследования были прекраще¬
ны. Тем не менее Л.И. Прасолов по этим работам
выявил своеобразные мощные малогумусные
черноземы и осуществил почвенное естественно-
историческое районирование. Работы были позд¬
нее закончены, и материалы по ним опубликова¬
ны в 1926 г.
Так закончился первый этап творческой дея¬
тельности Л.И. Прасолова. К 43 годам, как отме¬
чал Розов [15], Л.И. Прасолов приобрел большой
опыт и знания о почвах, о закономерностях их гео¬
графического распределения и его значении для
практики, особенно сельскохозяйственного осво¬
ения. Важно отметить, что уже в то время почво¬
ведение рассматривалось как фундаментальная
наука, имеющая вполне прагматические основы.
Л.И. Прасолов четко высказывался за разработ¬
ку фундаментальных исследований при освоении
и охране почв. Вместе с тем он впервые попытал¬
ся с этих позиций рассмотреть достижения и пер¬
спективы дальнейшего развития почвоведения.
К такому пониманию проблем почвоведения
ученый пришел после 1917 г., когда он работал в
Государственном институте опытной агрономии
и был связан с КЕПС Академии наук. На этой ко¬
миссии он выступил с докладом “Современное поч¬
воведение, его практическое приложение и вопро¬
сы организации”. Этот доклад, по мнению Н.Н. Ро¬
зова [15], наиболее полно и ясно отражает
систему взглядов Л.И. Прасолова на природу и
особенно на почвы и затрагивает те проблемные
вопросы, которые и в настоящее время не поте¬
ряли своего значения. Но взгляды ученого оста¬
лись практически неизвестными, поскольку до¬
клад был опубликован в малодоступных изданиях
[13] и в годы разрухи. Повторим некоторые суж¬
дения и определения Л.И. Прасолова, которые не
утратили своей актуальности и в наше время.
Начинается доклад с уточнения понятия “зем¬
ля и почва”. Они обсуждаются и по сей день в свя¬
зи с продолжающимися разработками Земельно¬
го кадастра. Л.И. Прасолов дал такое определе¬
ние этим понятиям: “Наше современное научное
понятие о почве почти совпадает с тем понятием,
которое в обычном народном словоупотреблении
выражается словом земля. Оно имеет двоякий
смысл, обозначая и само тело или массу вещества, и
часть пространства, как место обитания человека”
(с. 35). Далее Л.И. Прасолов указывает на резкую
обособленность двух направлений в почвоведении:
генетического (докучаевского) и другого, рассмат¬
ривающего почву как среду для произрастания рас¬
тений и представленного главным образом “ра¬
ботами по агрономической химии”. Он констати¬
рует: “Наука и ее приложение много теряют, и
может быть, более всего - прикладное агрономи¬
ческое изучение почв. Да и географическое на¬
правление ..., не подходя вплотную к практичес¬
ким задачам,... часто без оснований навлекает на
себя упреки в стоянии на мертвой точке и в прак¬
тической непригодности” (с. 37).
Обособленность в указанных направлениях
почвоведения Л.И. Прасолов связывает с “отсут¬
ствием единства методов и классификации” и не¬
достаточным “изучением почвы как массы и как
процесса”. Но тем не менее он делает оптимисти¬
ческий вывод: “настоящий момент (1918 г.) наме¬
чает, как будто, новую эпоху в самом почвоведе¬
нии и в практическом приложении, эпоху отстаи¬
вания естественного единства на новых началах
взаимного проникновения общими интересами”.
В разделе “Определение почвоведения как на¬
уки, его элементы” Прасолов рассматривал почво¬
ведение “как самостоятельную и самодовлеющую
естественноисторическую дисциплину,... изучаю- ** Комиссия по изучению естественно-производительных сил
(организована на базе Почвенного комитета).
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
764
ЗОНЫ
щую почвы как естественные тела, совокупность
которых образует особый мир - педосферу, т.е. по¬
верхностную часть земной коры, где сочетаются и
взаимодействуют элементы и силы литосферы,
атмосферы и биосферы” (с. 38). На этом основа¬
нии он заключает, что “положение почвоведения
по объекту познания, лежащему на границе жи¬
вого и мертвого, сближает его с науками биоло¬
гическими, одной из которых является наука аг¬
рономия. С ними (то есть с биологическими на¬
уками) почвоведение связано по своим методам,
не только наблюдательным, хотя это и не исклю¬
чает того, что оно имеет и будет иметь глубокие
корни в цикле наук геологических” (с. 39).
Прасолов полагал, что изучение почвы долж¬
но вестись в четырех направлениях: 1) как естест¬
венноисторического тела, как типа; 2) как части
пространства (географический подход); 3) как мас¬
сы и 4) как процесса. Если первые направления яс¬
ны, поскольку характеризуют статику почв, то чет¬
вертое предусматривает изучение динамики поч¬
венных процессов. Это направление он предложил
относить к новому разделу почвоведения - педо-
физиологическому. Именно в этом разделе, по
Прасолову, должны разрабатываться и приме¬
няться экспериментальные методы, как в лабора¬
торных, так и в полевых условиях. Бее названные
подходы должны рассматриваться как дополни¬
тельные подходы к зонально-географическому
распределению почв, предусматривающему вы¬
деление почвенно-климатических позиций и фа¬
ций почв.
Заканчивая теоретический обзор, Л.И. Прасо¬
лов писал: “Вместе с теоретическими задачами
почвоведения параллельно растет и возможность
практического приложения его выводов, воз¬
можность постоянного научного прогноза явле¬
ний, составляющего одну из его функций”. Касаясь
практического приложения почвоведения, он ясно
показал, что он не может «встать на ту точку зре¬
ния, с которой “чистая наука” изолируется совер¬
шенно от практических задач». В то же время он
считал необходимым “устранить смешение этих
практических задач с задачами самой науки”.
И в заключение ученый подробно рассматри¬
вал сферы применения почвоведения - земледе¬
лие, луговодство, лесное дело, дорожное дело и
т.п. и отмечал большое значение ирригации почв
для всех практических задач.
Все положения, высказанные Прасоловым бо¬
лее 80 лет назад, вполне созвучны тому состоя¬
нию, в котором почвоведение находится и в на¬
стоящее время. И в этом также проявилась его
прозорливость.
Известность Л.И. Прасолова, как и его авто¬
ритет, возрастали в стране и за рубежом. Он
обосновал принцип выделения почвенных про¬
винций, или фаций, которые, однако, нередко по¬
нимаются как синонимы. Это отвечало данному
им самим определению: под фациями он нередко
справедливо понимал отражение роли рельефа и
литологии в почвообразовании, а провинции вы¬
делял на основе почвенно-климатических изме¬
нений зональных типов почв.
Работая в бывшем Сельскохозяйственном ко¬
митете, Л.И. Прасолов изучил Шуволовские бо¬
лота под Лениградом. Ему поручили ответствен¬
ное исследование почв долин р. Волхов и берегов
оз. Ильмень в связи со строительством Волховской
гидроэлектростанции. Следовало прогнозировать
влияние затопления на окружающие почвы после
создания водохранилища. Это исследование имело
большое значение как опыт выполнения ответст¬
венного государственного задания и одно из пер¬
вых обстоятельных исследований генезиса аллю¬
виальных почв.
В эти же годы Л.И. Прасолов посетил ряд
сельскохозяйственных опытных станций с целью
оказания помощи по изучению почв в сельском
хозяйстве. Но наиболее важным мероприятием
был учет земельных фондов в Европейской части
СССР в целях рационализации их освоения и ме¬
лиорации на основе почвенной карты Европей¬
ской части СССР. Эта работа была выполнена по
просьбе акад. Н.И. Вавилова, тогда президента
ВАСХНИЛ.
В ЛОВИУА подсчет площадей был произве¬
ден картографами картографического управле¬
ния ЦМФ СССР, а обобщение данных по респуб¬
ликам и областям - сотрудниками этого учрежде¬
ния, в том числе и автором настоящей статьи.
Интерпретация данных и выводы с оценкой зе¬
мельных фондов принадлежали Л.И. Прасолову.
Итоги исследования впервые были опубликова¬
ны в книге “Растениеводство СССР” под редакци¬
ей Н.И. Вавилова, а затем и в других изданиях.
Полученный опыт работы до сих пор не потерял
своего значения для изучения динамики освоения
земельных фондов, а Л.И. Прасолов стал непре¬
рекаемым авторитетом в этой области.
Тогда же Л.И. Прасолов завершал почвенные
исследования области Войска Донского, результа¬
том которых стал очерк “Почвы Донской области”.
Он изучал почвы в различных регионах страны.
Еще в 1922 г. он опубликовал результаты не менее
ответственного исследования “Почвенные облас¬
ти Европейской России”, обобщавшего обшир¬
ные материалы по изучению почв, накопленные
к тому времени. Книга стала руководством для
специалистов многих отраслей знаний. Исследо¬
вательскую деятельность ученый совмещал с ра¬
ботой в Почвенном отделе КЕПС АН СССР. Тог¬
да же он стал настойчиво добиваться осуществле¬
ния идеи создания Государственного почвенного
института.
Его настойчивость принесла свои плоды: в
1925 г. Почвенный отдел КЕПС был преобразован
в Почвенный институт КЕПС, во главе которого
встал акад. Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, а отдел геогра¬
фии и картографии почв возглавил Л.И. Прасолов.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ИЗ ГЛУХОЙ ТАЙГИ К МИРОВОМУ ПРИЗНАНИЮ ЗАСЛУГ В ПОЧВОВЕДЕНИИ
765
Несмотря на малочисленность сотрудников, инсти¬
тут постепенно завоевал научный авторитет, ко¬
торым он во многом обязан именно Л.И. Прасо¬
лову.
В 1927 г. институт был преобразован в Поч¬
венный институт им. В.В. Докучаева АН СССР, а
его директором стал акад. К.Д. Глинка.
Л.И. Прасолов принимал активное участие в
I Международном конгрессе почвоведов в США и
составил обстоятельный обзорный доклад о до¬
стижениях в области географии и картографии
почв в СССР по состоянию на 1927 г. Он входил в
число тех, кто готовил II Международный кон¬
гресс почвоведов в Ленинграде-Москве в 1930 г.,
будучи главным редактором раздела “Генезис,
география и картография почв” как на конгрессе,
так и при подготовке научной экскурсии участни¬
ков конгресса по Советскому Союзу.
В предконгрессные годы Л.И. Прасолов участ¬
вовал в экспедициях, изучавших почвы Кавказа
(Южная Осетия, Кубань), и обогатил почвоведе¬
ние, выделив тип бурых лесных почв под широко¬
лиственными лесами, а также тип высокогумус-
ных приазовских черноземов.
Л.И. Прасолов продолжал разрабатывать круп¬
ные государственные проблемы: изучение земель¬
ных фондов и их освоение; классификацию почв;
естественноисторическое районирование поч¬
венного покрова в целях дифференциации освое¬
ния его ресурсов и т.д.
После учреждения в 1931 г. ученых степеней
кандидата и доктора наук Л.И. Прасолову была
присуждена степень доктора геолого-минералоги¬
ческих наук (1931 г.) и дано право в течение 2 лет
представлять лиц, заслуживающих, по его мнению,
присуждения ученой степени кандидата наук без за¬
щиты диссертации*. В 1934 г. Л.И. Прасолов был
избран членом-корреспондентом АН СССР.
К этому времени Институт почвоведения пе¬
ребазируется в Москву и его штат расширяется.
В 1937 г. Л.И. Прасолов назначается директором
Почвенного института им. В.В. Докучаева и ста¬
новится признанным лидером советского почвове¬
дения. В этом качестве он продолжает работать до
1952 г., то есть в самый трудный период “гонения на
биологические науки”. Он достойно защитил доку-
чаевские устои почвоведения.
Институт быстро завоевал положение ведуще¬
го в научно-методическом и научно-организаци¬
онном планах для всех научных и производствен¬
ных учреждений, связанных с освоением почв.
Леонида Ивановича необходимо отметить не толь¬
ко как организатора, но и как методиста, иссле¬
дователя, творца новых работ по почвоведению.
Он руководит и участвует в составлении научно-
методических руководств по почвенной съемке,
* Одним из таких лиц был автор этой статьи, получивший от
Л.И. Прасолова представление о возможности присужде¬
ния ему этой ученой степени.
составлению карт, классификации почв. Под его
редакцией и при участии издается фундамен¬
тальная монография (три тома) “Почвы СССР”
(1937 г.).
В 1939 г. Л.И. Прасолов подвел итоги изучения
мировых почвенных ресурсов на основе обобще¬
ния и глубокого анализа обширных международ¬
ных материалов по этой проблеме. Основой ис¬
следования стала “Мировая почвенная карта”
масштаба 1: 20 млн., опубликованная в Большом
советском атласе Мира и отдельными изданиями
в 1935-1936 гг. В 1939 г. Л.И. Прасолов опублико¬
вал результаты анализа содержания этой карты и
выводы, вытекающие из обзора отраженных на
карте новых мировых и регионально-континен¬
тальных закономерностей распределения почв и
их основных генетических особенностей. Обзор
был настолько глубоким и оригинальным, что
был переиздан в 1999 г. в качестве одного из важ¬
нейших научных достижений Академии наук за
275 лет ее существования.
В конце 30-х годов Л.И. Прасолов приступил к
осуществлению проекта по составлению “Поч¬
венной карты СССР” масштаба 1 : 5 млн., впос¬
ледствии удостоенной Золотой медали на Брюс¬
сельской всемирной выставке.
Л.И. Прасолов принимал активное участие в
подготовке кадров почвоведов для союзных рес¬
публик. Он работал во всех регионах страны,
кроме Дальнего Востока и Камчатки. И везде он
был “персона грата”, вместе с местными кадрами
решал сложные вопросы генезиса и географии
почв.
Леонид Иванович активно участвовал во мно¬
гих съездах почвоведов СССР, в ряде конгрессов,
а в период Великой Отечественной войны воз¬
главлял делегацию Советского Союза на Между¬
народном совещании по учреждению ассоциации
почвоведов при ООН взамен экспроприирован¬
ного фашиствующими почвоведами Междуна¬
родного общества почвоведов. В эти годы воз¬
главляемый им институт не прекращал исследо¬
вательской деятельности, выполнял работы,
направленные на оказание помощи армии и на
обеспечение ее материалами и картами с соответ¬
ствующими характеристиками почв и почвенного
покрова.
Л.И. Прасолов уделял большое внимание по¬
пуляризации науки о почве. Его статьи “Докуча¬
ев, его жизнь и деятельность”, “История почвове¬
дения в России” [7] являют собой яркий пример
творчества в этом направлении.
Особо следует отметить огромную, полезную
и трудную деятельность Л.И. Прасолова на посту
главного редактора журнала “Почвоведение”
(1934—1952 гг.), то есть не только в годы войны,
но и в “лысенковский” период внедрения лжена¬
учных теорий и положений в науку и в почвоведе¬
ние в частности [1].
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
766
зонн
После 1937 г. Л.И. Прасолов постоянно и ме¬
тодично расширял свои почвенно-географичес¬
кие и генетические исследования, сопровождая
их разработкой и совершенствованием отечест¬
венной картографии почв, составлением обзор¬
ных карт страны. Параллельно он руководил со¬
ставлением почвенных карт отдельных конти¬
нентов и регионов различного масштаба.
Отметим то, что Л.И. Прасолов с честью и
стойкостью отражал нападки на докучаевское
почвоведение со стороны агрессивных почвове¬
дов, приверженцев лжеучения о почвообразова¬
нии и почвах. И в этом он показал себя принципы-
альным и объективным ученым.
К 1952 г. здоровье ученого пошатнулось, и он
отошел от активной деятельности, передал руко¬
водство институтом акад. И.В. Тюрину. В течение
почти двух лет он консультировал новое руковод¬
ство института. В 1954 г. он скончался на 79-м го¬
ду жизни.
Труды и деяния Л.И. Прасолова были высоко
и достойно оценены Правительством и научной
общественностью. Он был награжден нескольки¬
ми орденами и медалями, в том числе Золотой
Медалью им. В.В. Докучаева, Государственными
премиями, удостоен звания Героя Социалистиче¬
ского труда. Чехословацкая академия наук избра¬
ла его членом-корреспондентом (1928 г.). Он был
членом Международного общества почвоведов
со дня его основания и участвовал в ряде между¬
народных совещаний по почвоведению.
Л.И. Прасолов - автор более 300 работ и не
менее 20 карт почвенного покрова, районирова¬
ния почв и земельных ресурсов.
Таков основной вклад Л.И. Прасолова в поч¬
воведение и географию. Он, несомненно, огро¬
мен. Хочется еще раз подчеркнуть, что Л.И. Пра¬
солов, уроженец глухой тайги енисейской Сибири,
посвятил свою жизнь науке и достиг ее вершины,
будучи избран академиком Академии наук в
1935 г.
Уместно закончить публикацию напоминани¬
ем о том, что Л.И. Прасолов вошел в триумвират
ученых-сибиряков, начавших работать в конце
XIX в. и прославивших век XX своими блестящими
и эпохальными исследованиями в области геологии,
почвоведения и агрохимии. Это были Л.И. Прасо¬
лов, В.А. Обручев и Д.Н. Прянишников. Каждый из
них внес неоценимый вклад в российскую и миро¬
вую науку, а Академия наук СССР признала их
бесценный труд во славу российской науки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зонн С.В. История почвоведения России в XX ве¬
ке. Ч. 1 и 2. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучае¬
ва; ИГ РАН, 1999.
2. Леонид Иванович Прасолов. М.-Л.: Изд-во АН
СССР, 1948.
3. Неуструев С.С., Прасолов Л.И., Безсонов А.Б. Ес¬
тественное районирование Самарской губернии.
СПб, 1910.
4. Петров Б. Ф. Жизнь и научная деятельность акаде¬
мика Леонида Ивановича Прасолова // Вопросы
генезиса и географии почв. М.-Л.: Изд-во АН
СССР, 1948. 56 с.
5. Полынов Б.Б. Леонид Иванович Прасолов (К 35-
летию научной деятельности) // Почвоведение.
1934. № 6. С. 726-729.
6. Прасолов Л.И. Из воспоминаний о встречах с В.В.
Докучаевым, Н.М. Сибирцевым и В.Р. Вильям¬
сом // Почвоведение. 1950. № 7. С. 389-393.
7. Прасолов Л.И. История почвоведения в России //
Вестник Академии наук. 1916. № 10 и 11.
8. Прасолов Л.И. (совместно с Н.Н. Соколовым).
Объяснительная записка к почвенным картам
поймы р. Волхов и оз. Ильмень. 1927. 32 с.
9. Прасолов Л.И. О мировой почвенной карте // Поч¬
воведение. 1939. № 1. С. 1-10.
10. Прасолов Л.И. О мировой почвенной карте // Поч¬
воведение. 1999. № 8. С. 933-938.
И. Прасолов Л.И. Опыт разделения Самарской гу¬
бернии на естественные районы. Самара, 1905.
48 с.
12. Прасолов Л.И. О черноземах приазовских степей:
к вопросу о почвенно-географических провинци¬
ях // Почвоведение. 1916. № 1. С. 23-46.
13. Прасолов Л.И. Современное почвоведение, его
практическое приложение и вопросы организа¬
ции // Отчет № 19 о деятельности Комиссии по изу¬
чению естественных производительных сил Рос¬
сии. Л.: Изд-во АН СССР, 1923. 203 с.
14. Прасолов Л.И. Трухменская степь Ставрополь¬
ской губернии. Ставрополь-Кавказский, 1909.
15. Розов Н.Н. Л.И. Прасолов и становление совет¬
ского почвоведения // Почвоведение. 1976. № 9.
С.167-168.
From the Remotest Taiga to International Recognition
(on the 125th Anniversary of the Birth of Academician L.I. Prasolov)
S. V. Zonn
L.I. Prasolov made a valuable contribution to the Russian and world soil science. In 1918, he worked out a
project of soil science development and outlined the main problems that had to be solved. It was a detailed plan
of future development of soil science and, surely, the acquaintance with it should be very instructive for the
modem generation of scientists. The papers and cartographic works prepared by Prasolov are the objects of
pride of the Russian soil science.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 767-774
ИСТОРИЯ
НАУКИ
УДК 631.4
ВЫДАЮЩАЯСЯ РОЛЬ Л.И. ПРАСОЛОВА
В РАЗВИТИИ ГЕОГРАФИИ И КАРТОГРАФИИ ПОЧВ В XX СТОЛЕТИИ
(К 125-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ)
© 2000 г. И. А. Крупеников
Институт почвоведения, агрохимии и гидрологии им. НЛ.Димо, Кишинев, Молдавия
Поступила в редакцию 19.01.2000 г.
Рассмотрен жизненный и творческий путь почвоведа мирового значения Л.И. Прасолова. Наиболь¬
шее внимание уделено его картографическим трудам в бассейне Средней Волги, в Сибири, Туркес¬
тане, составленной им мировой почвенной карте. Оттенена его выдающаяся роль в организации
почвенных учреждений, расширении использования почвенных карт для практических целей, осо¬
бенно для исчисления площади земельных ресурсов мира и отдельных континентов.
По мере развития науки возрастает число уче¬
ных, внесших в нее существенный вклад, требует¬
ся оценка их роли в историческом плане и с точки
зрения задач сегодняшнего дня. При этом необхо¬
дим отбор персоналий, так как иначе журнал бу¬
дет перегружен мемориальными сюжетами.
Л.И. Прасолов относится к числу корифеев
почвоведения по объему и многообразию свер¬
шений. Много лет он был редактором журнала
“Почвоведение”, председателем ВОП, директо¬
ром Почвенного института им. В.В. Докучаева,
неформальным лидером советского почвоведе¬
ния после ухода из жизни К.Д. Глинки (1927 г.) и
С.С. Неуструева (1928 г.). Корифеями нашей на¬
уки были К.К. Гедройц и Б.Б. Полынов, но по
своему характеру и профессиональным пристрас¬
тиям они стояли как бы особняком. А вокруг
Прасолова кипела почвоведческая жизнь в ее те¬
оретических и практических проявлениях и в те¬
чение многих лет.
Особое место занял Прасолов в географии и
картографии почв: надо назвать прежде всего
идею почвенных провинций (1916, 1922 гг.), ог¬
ромный шлейф почвенных карт, начиная с хозяй¬
ственных крупномасштабных и кончая мировой
для такого фундаментального издания, как Боль¬
шой Советский Атлас мира (БСА). Составлен¬
ные им и под его руководством многие десятки
карт разных территорий до сих пор служат источ¬
ником для создания новых почвенно-картографи¬
ческих произведений.
Будучи по преимуществу географом и карто¬
графом почв, Прасолов много сил затратил и на
такие проблемы, как классификация почв (не¬
сколько версий); их генезис (открытие бурых лес¬
ных почв в Крыму и на Кавказе, очень полное
описание черноземного типа почвообразования и
др.); первые подсчеты площадей почв и резервов
земледелия материков и отдельных стран; про¬
гноз развития почв на примере долины р. Волхов.
О прогнозах надо сказать особо. Карта, наравне с
книгой, - одно из важнейших творений человече¬
ского разума. Выдающийся картограф академик
Ю.М. Шокальский утверждал: “Карта есть то
удивительное орудие изучения земного шара, ко¬
торое одно только и сможет дать человеку дар
провидения” [40]. Почвенные карты Прасолова
разных годов составления для одних и тех же тер¬
риторий показывают не только уточнение ареа¬
лов и совершенствование технологии работ, но и
могут свидетельствовать об изменении почвенно¬
го покрова во времени, а это базисный элемент
прогноза.
Леонид Иванович Прасолов родился 13 апреля
1875 г. в Горном Енисейском округе на золотом
прииске. Был ли он по натуре сибиряком вроде
В. Шукшина и В. Распутина, которые обозначили
особый тип людей, родившихся к востоку от Ура¬
ла, - настойчивых, с твердыми принципами, тру¬
долюбивых до самозабвения? Полынов в статье,
посвященной Прасолову, несколько раз называет
его сибиряком [11]. То же мы находим у Безсоно-
ва [2, 3]. Эти свидетельства драгоценны, так как
исходят от людей, долго и плотно общавшихся с
Прасоловым. Могу к этому добавить свои впе¬
чатления, относящиеся к моему детству, когда я
познакомился с ним, сначала у него на квартире в
Ленинграде (моя тетка Е.М. Трофимова была за¬
кадычной подругой его жены Варвары Алексан¬
дровны), а потом на южном берегу Крыма, куда
он приезжал в середине 20-х годов для изучения
почв знаменитого Никитского ботанического са¬
да. Наша семья жила поблизости, и Прасолов
вместе с микробиологом Л. Сергеевым приходил
к нам играть в винт, непростую карточную игру,
ныне забытую. Сергеев и моя мать сражались
азартно, отец играл более спокойно, а Леонид
767
768
КРУПЕНИКОВ
Иванович был абсолютно невозмутим, сосредо¬
точен и чаще других выигрывал. Может быть и
тут сказывалась сибирская твердость?
Я многое позабыл, но помню, что Прасолов во
время чая с подкупающей простотой емко и инте¬
ресно рассказывал о своих путешествиях по Си¬
бири, о Байкале, Тянь-Шане; это запомнилось, ибо
я с детства “болел” географией. Часто вспоминал
он К.Д. Глинку с глубочайшим почтением: я тогда
легко запомнил эту фамилию (композитор Глин¬
ка!). В целом, имея в виду сказанное, мысленно про¬
бегая по жизненному пути Л.И. Прасолова, анали¬
зируя его неустанные труды, можно не сомне¬
ваться в его сибирском характере, вкладывая в
это определение нечто глубокое, символическое
и не вытекающее только из факта его рождения
на берегах Енисея.
В 1894 г. Прасолов поступил на естественное
отделение Петербургского университета. Полу¬
чил хорошую естественно-научную подготовку,
заинтересовался геологией и минералогией, слу¬
шал выступления В.В. Докучаева, сблизился с
П.П. Земятченским и П.В. Отоцким. А так как
университетские минералоги были тогда еще и
“почвенниками”, то постепенно его интересы скло¬
нились к науке о почве, которая тогда уже обрела
свои четкие очертания. В 1897 г. Докучаев поручает
ему сделать работу о “почвенных лаках” - гумусо¬
вых красящих веществах. Он начал лаборатор¬
ные эксперименты, не закончив их. Но это было
поручение самого Докучаева и поэтому запомни¬
лось. Общался он и с Н.М. Сибирцевым, что так¬
же осталось незабвенным [32].
В последние каникулы в 1897 г. Прасолов едет
в Саратовскую губернию и под руководством
Отоцкого изучает почвы Аткарского уезда. Это
было своего рода почвоведческое “полевое кре¬
щение”. Его судьба как почвоведа-картографа
определилась. В 1899 г. совместно с материалами
по другим уездам губернии его труд увидел свет
[12] . Видимо его интерес к таким работам имел
резонанс, и в 1898 г. по окончании университета
Самарское губернское земство приглашает его в
качестве руководителя почвенных обследований
и оценки земель.
В Самаре он сначала работает один, затем при¬
глашает своего коллегу по университету А.И. Без-
сонова, а также С.С. Неуструева. Эта тройка, сыг¬
равшая большую роль в развитии географии почв
России, с тщанием и упорством изучает и карто¬
графирует почвы губернии. Безсонов вспоминал
трудности, которые приходилось преодолевать:
“Ездили на перекладных, препирались до одури о
том, чтобы везли нас куда нужно. Спали как по¬
пало, голодали по неопытности и неумению уст- ** Многие публикации Прасолова нами цитируются по пер¬
воисточникам, кроме тех, которые вошли в его избранные
труды, изданные в 1978 г. [33].
раиваться” [2]. Мы это приводим потому, что су¬
ществует ошибочное мнение о большой заботе
земств о проведении почвенных работ. Это было
верно в случае Нижегородских и Полтавских ис¬
следований Докучаева, но не присуще большин¬
ству властей других губерний. Безсонов удивлял¬
ся скупости земства, требованиям в одно лето
изучить несколько уездов, сделать тысячи опре¬
делений гумуса, хотя лаборатории не существова¬
ло. Я хорошо знал Бессонова во времена работы
в Казахстане и Средней Азии. Он был человек го¬
рячий, но на заседаниях в Самаре, как подчинен¬
ный, молчал и удивлялся выдержке Прасолова,
который не возражал даже против самых вздор¬
ных требований, но потом как-то все улажива¬
лось. В 1934 г., вспоминая то время, Безсонов за¬
мечал: “Леонид Иванович был тогда, как и те¬
перь, погружен в свое дело, без отвлечения в
сторону..., говорил мало и работал исправно” [3].
В 1899 г. Самару на пути для кумысолечения
посетил Н.М. Сибирцев. Совместно с Прасоло¬
вым они “поехали на пароходе по Волге до Сара¬
това, затем по железной дороге до Александрова
Гая”. Здесь на извозчике проследовали вдоль ре¬
ки Большой Узень, знакомились с каштановыми
почвами и описывали обнажения [32]. Это отра¬
жено в учебнике Сибирцева, который до этого
каштановых почв не видел [35].
Один за другим исследуются уезды - Самарский,
Ставропольский, Николаевский, Бугурусланский и
др., издаются почвенные карты, очерки к ним. Все
делалось добросовестно и на годы. Помню, как ра¬
ботая в 1934-35 гг. в Нижневолгопроекте, летом на
левобережье Волги вблизи Кинеля, зимой каме¬
ральничая в Москве, я и мои товарищи часто сверя¬
ли свои описания с прасоловскими. Наш руково¬
дитель Н.Н. Никанорова восторгалась ими и ста¬
вила нам в пример. Можно было позавидовать
выразительности цветных самарских карт.
И в других губерниях - Саратовской, Пензен¬
ской, Псковской - почвенные работы велись на
высоком уровне. Но Прасолов пошел дальше и
провел первое в науке районирование террито¬
рии по ранговому принципу - зона, подзона, рай¬
он, причем последний выделялся по условиям не
зональным, а специфически локальным, с запада
на восток. Так в 1905 г. появилась работа, сопро¬
вождаемая картой “Опыт разделения Самарской
губернии на естественные районы (преимущест¬
венно по почвам)”. Это было начало идеи почвен¬
ного районирования, в чем Прасолов, а затем его
ученики и последователи столь преуспели.
Б.Б. Полынов подчеркивал, что Прасолову
было присуще “географическое чутье”, а самар¬
ское районирование “первая или во всяком слу¬
чае одна из первых работ по физико-географиче¬
скому районированию с применением почвенно¬
го признака” [11]. Знание литературы убеждает
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ВЫДАЮЩАЯСЯ РОЛЬ Л.И. ПРАСОЛОВА
769
нас в том, что это была несомненно первая по¬
пытка, имея в виду примененный принцип, сте¬
пень обоснованности и адресность: использова¬
ние районирования не только для определения
“оценочных разрядов земель” (этим интересова¬
лось земство), но и для научного размещения
опытных полей, метеорологических станций, для
растениеводческих целей [13]. Через 5 лет, уже не
работая в Самаре, Прасолов совместно с Неуст-
руевым и Безсоновым опубликовал расширен¬
ный вариант этого районирования [14]. Вероят¬
но, уже тогда он был убежден в нужности такого
районирования, дополняющего и обобщающего
почвенные карты в новом аспекте, которого гео¬
графия почв до этого не знала.
В 1906 г. Самарское земство прекратило поч¬
венные исследования. Прасолов приступает к ра¬
ботам на Нижнем Дону и Северном Кавказе, в
1907 г. составляет две карты Трухменской степи
Ставропольской губернии - почвенную и гипсо¬
метрическую, - обе в масштабе 1 : 420 тыс, про¬
бует связать распространение почв с высотой ме¬
стности. Его Северо-Кавказские исследования
послужили к окончательному обоснованию пло¬
дотворной идеи почвенных провинций. В 1916 г.
увидела свет его знаменитая работа “О чернозе¬
ме приазовских степей (К вопросу о почвенных
провинциях)”. Ученый доказал, что специфика
климата Приазовья и, может быть, его геологи¬
ческие особенности обусловили здесь формиро¬
вание особых, теперь бы сказали “теплых”, чер¬
ноземов. Они, по сравнению с другими почвами
этого типа, относительно малогумусные, но мощ¬
ные, на небольшой глубине, а иногда и с поверх¬
ности содержат карбонаты в форме псевдомице¬
лия (он говорил “лжегрибницы”), заслуживают
особого положения в классификации почв. Вы¬
сказывается мысль, что выделение почвенных
провинций по локальным признакам строения и
состава почв - совсем не единичный случай, а
имеет общее значение для географии почв [38].
Это было также своего рода ответом тем почво¬
ведам, например Г.Н. Тумину, которые, утрируя зо¬
нальный принцип, довели его до абсурда, выделяя в
черноземной зоне не только подзоны, но даже мик¬
розоны. На самом деле местные сочетания факто¬
ров почвообразования выступают как главный ба¬
зис географии почв, не нарушая зональность в ши¬
роком ее понимании.
Публикация рассмотренной работы задержа¬
лась из-за того, что в 1908 г. Прасолов был при¬
влечен к новому и грандиозному, во всяком слу¬
чае для почвоведения, начинанию. По инициати¬
ве П.А. Столыпина создается Переселенческое
управление. Его задачей было обеспечение пересе¬
ления крестьян из европейской части страны в Ази¬
атскую. Для этого следовало изыскать там земель¬
ные фонды и дать им оценку. Организуются поч¬
венные экспедиции под руководством К.Д. Глинки.
Прямая их цель осуществилась лишь ограничен¬
но, так как переселение крестьян не приобрело
ожидаемых масштабов. Но для почвоведения это
позволило в очень короткий срок изучить поч¬
венный покров Сибири (включая Северный Ка¬
захстан), Дальнего Востока и Средней Азии.
Прасолов в числе десятков других почвоведов
активно включается в это дело. Уже в 1908 г. он
изучает Пржевальский и Пишпекский уезды Семи-
реченской области (ныне это часть Киргизии) и со¬
ставляет почвенную карту в масштабе 1 : 840 тыс.
В 1909 г. обследует Лепсинский уезд в низовьях
реки Лепса - одного из притоков озера Балхаш,
составляет очерк и карту. Ему становится извест¬
ной огромная территория от Балхаша до юго-за-
падного Тянь-Шаня. В соседних уездах трудятся
С.С. Неуструев и А.И. Безсонов; самарская трой¬
ка сохраняет творческое единство.
В 1910-1915 гг. маршруты Прасолова охваты¬
вают Забайкалье, Минусинские степи, Верхнео-
конский, Абаканский, Ачинский районы, бассейн
оз. Зайсан - словом, огромное пространство. Ра¬
боты финансировались щедро, быстро издава¬
лись цветные почвенные карты и очень содержа¬
тельные очерки. Камеральничали в Петербурге в
помещении Почвенной комиссии, а затем и Поч¬
венного Комитета Вольного экономического об¬
щества. В последней книге С.В. Зонна на основа¬
нии документов показано, что жизнь в Почвенном
Комитете “шумела и кипела” [8]. Здесь действовала
лаборатория. Важным было и общение с цветом
тогдашней почвоведческой братии и ее руководите¬
лем К.Д. Глинкой. Последний, можно полагать, бы¬
стро заметил Прасолова и видел в нем свою опо¬
ру. Они вдвоем составили первую почвенную
карту Азиатской части России, правда, схемати¬
ческую [15].
Во время Забайкальских экспедиций Прасо¬
лов посетил северную Монголию и обнаружил, что
к вечной мерзлоте приурочены не только леса, но и
“сухие степи”. В статье по этому вопросу он приво¬
дит конкретные описания 38 разрезов - своих и
И.Д. Емельянова [33]. Знакомство с широким спек¬
тром ландшафтов и почв Азиатской России приве¬
ло к тому, что Л.И. Прасолов, будучи географом по
призванию, быть может и по пристрастию, стал им
еще и по кругозору внимательного путешественни¬
ка. Он это дополнял знакомством с литературой на
разных языках и, например, в 1916 г. опубликовал
в журналах “Почвоведение” и “Русский почво¬
вед” 9 рецензий на книги природоведческого со¬
держания [10].
Прекращение переселенческих работ из-за вой¬
ны снова направило интерес Прасолова к донским и
приазовским степям, он публикует о них ряд работ.
Одновременно по материалам других исследовате¬
лей издает “Проекты почвенных районов” Казан¬
ской, Саратовской, Уфимской и Оренбургской
8 ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
770
КРУПЕНИКОВ
губерний [10]. Несомненно, проблема почвенного
районирования интересует его все больше и
больше. В этом контексте он принимает участие
в Комиссии по изучению естественных произво¬
дительных сил (КЕПС), руководимой В.И. Вер¬
надским.
Революцию Прасолов встретил не только ло¬
яльно, но и сочувственно. Это следует из его вы¬
ступлений в 1918 г. на заседаниях Ученого коми¬
тета Наркомзема. Он видел новые перспективы
по отношению не только к почве, как ценнейше¬
му богатству страны, но и к почвоведению как на¬
уке. На наш взгляд, замечателен его простран¬
ный доклад в КЕПС 30 июня 1918 г. “Современ¬
ное почвоведение, его практическое приложение
и вопросы организации” [33]. Он впервые бес¬
компромиссно по существу и ярко по форме вы¬
сказывает свое почвоведческое кредо. Этот до¬
клад надо прочитать каждому почвоведу, ибо в
нем многое вполне современно. Скажем кратко,
о чем шла речь.
Почва - одно из главнейших богатств приро¬
ды, не меньшего значения, чем недра и другие ее
силы. Поэтому почвоведению необходимо обеспе¬
чить наилучшие условия для развития. Оно - не от¬
расль агрономии (так считал даже С.П. Кравков), а
самостоятельная наука, основанная В.В. Докучае¬
вым и добившаяся больших успехов после него. Нет
теоретического и прикладного почвоведения - они
едины. Оно имеет широчайшее приложение в зем¬
леделии, вообще в народном хозяйстве (мелиора¬
ции, дорожное дело, другие инженерные вопросы)
и в сопредельных с ним науках. При своей теорети¬
ческой целостности почвоведение дифференци¬
руется на “педографию” (статистика, свойства,
морфология), “педогеографию” (включая кар¬
ты), “педоэкологию” (генезис почв, их связь с ок¬
ружающими условиями), “педофизиологию” (ре¬
жимы, динамические процессы). Интересно ис¬
пользование понятия “педоэкология”, которое сна¬
чала не привилось, а начиная с 50-60-х гг. приобре¬
ло многочисленных адептов (В.Р. Волобуев, а затем
еще многие), возможно не знавших приоритета
Прасолова. Названные разделы почвоведения в
разных степенях и сочетаниях важны для практики:
приводится много убедительных примеров, подчер¬
кивается, что выдающиеся агрономы А.В. Советов,
И. А. Стебут, А.Г. Дояренко и др., пользуясь данны¬
ми почвоведения, безоговорочно признавали его
самостоятельность.
Отталкиваясь от происшедших социальных
изменений, которые коренным образом отзовут¬
ся на “земельном вопросе”, Прасолов настаивает
на организации Государственного Почвенного
института, обрисовывает его задачи, структуру,
оговариваясь, что при этом не следует ослаблять
существующие почвенные учреждения - “коми¬
теты, кафедры”. Предложение Прасолова со вре¬
менем было принято, институт создали, сначала в
системе КЕПС, а затем и Академии наук. Этот
доклад Прасолова знаменует его психологичес¬
кую перестройку. В те годы К.Д. Глинка находил¬
ся в расцвете сил, таланта и авторитета, но появи¬
лась фигура, в той или иной мере приблизившая¬
ся к нему по своему значению. Свои идеи о роли
почвоведения он повторяет в ряде публикаций
20-х годов [17, 18, 24].
В 1918-1921 гг. внешние обстоятельства от¬
нюдь не благоприятствовали работе в поле. Но
Прасолов, преодолевая неимоверные трудности,
в 1919 г. в разгар гражданской войны, совершает
в одиночестве маршрут по “Новгородским равни¬
нам”, изучая пространственные переходы и сочета¬
ния подзолистых и болотных почв [33]. Составляет
карты бассейна нижнего Дона, проект почвенных
районов Нижегородской губернии, две карты “поч¬
венных областей Европейской России”. Много вни¬
мания уделяет почвам “Петроградского подсто¬
личного района” [10]. Другие почвоведы сидели в
Питере или подались на юг, а Прасолов с какой-
то неодолимой силой стремился в поле. Такова
была его натура.
В 1922 г. выходит в свет одно из важнейших
произведений Прасолова “Почвенные области Ев¬
ропейской России” [16]. Это было логическим за¬
вершением его самарского районирования, выделе¬
ния приазовских черноземов, но уже перенесенное
на большую территорию. Данная работа многим
известна, ее принцип одновременного учета зональ¬
ности и “местных факторов” породил серию очень
большого числа региональных районирований, а
после 60-70-х гг. и до наших дней - современных
сводок, в частности, Добровольского и Урусевской
[7] и Герасимовой, которая пишет, что появление
книги Прасолова - “значительное событие в облас¬
ти географии почв” [6]. Я полагаю, что здесь ярко
проявился “принцип дополнительности” Нильса
Бора: не отрицая зональность почв, с ней сочета¬
лась их локальность, провинциальность, фациаль-
ность. Разумеется, нынешнее районирование ох¬
ватило огромное пространство от Балтики до
Камчатки, стало более содержательным, но чув¬
ство исторической ретроспективы обязывает нас
не забывать первооткрывателя. В науке ничто не
пропадает бесследно и ничто не рождается на пу¬
стом месте.
Проводя новые полевые исследования в раз¬
ных частях страны, Прасолов в середине 20-х гг.
издает крупные обобщающие труды о почвах
Туркестана с цветной картой [20], Южного За¬
байкалья [21], в которых, кроме своих исследова¬
ний, обобщает материалы других авторов, не
пропуская никого. Он также в 1922-26 гг. руково¬
дит работами на Волховстрое, в которых было
доказано, что сооружение плотины для гидроэле¬
ктростанции на реке Волхов не повлияет отрица¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ВЫДАЮЩАЯСЯ РОЛЬ Л.И. ПРАСОЛОВА
771
тельно на состояние пойменных почв [19]. Прасо¬
лов составляет почвенные карты Северо-Запад¬
ной области (1923 г.), Юго-Востока Европейской
части страны (1925 г.), всей Европейской части
СССР (1927 г.) и др. Неудивительно, что именно
ему был поручен доклад по картографии почв на
Первом международном конгрессе почвоведов в
1927 г. в Вашингтоне [22]. Начиная с 1926 г. изда¬
ются его работы на иностранных языках: 7 на анг¬
лийском, 5 на французском, 3 на немецком, посвя¬
щенные преимущественно географии и картогра¬
фии почв. Он становится крупным авторитетом в
этих областях на мировой арене, что видно из мно¬
гих зарубежных публикаций [9,41] и было им самим
скромно высказано на страницах издававшегося
М. Горьким журнала “Наши достижения” [25].
В эти же годы он с группой сотрудников иссле¬
дует в Крыму почвы Никитского сада и Горного
заповедника, на Кавказе - Южной Осетии и окре¬
стностей Сочи. Обосновывает широкое распро¬
странение в этих районах лесных почв типа буро¬
земов Раманна, дает их характеристику, выясняет
приуроченность к определенным типам лесов и
вертикальным поясам. Этому посвящены не¬
сколько его статей, в том числе “Буроземы Кры¬
ма и Кавказа”, опубликованная впервые в 1929 г.
в журнале “Природа” [33]. Там же он пишет о сре¬
диземноморских красноземах.
1930 г. ознаменован Вторым международным
конгрессом почвоведов в Ленинграде и Москве.
Прасолов активно участвует в конгрессе и в боль¬
шой научной экскурсии, издает красочные почвен¬
ные карты Европейской и Азиатской части стра¬
ны, напечатанные в “Атласе промышленности
СССР”, выход которого поспел к конгрессу. Пе¬
ред Прасоловым встала задача времени - соста¬
вить почвенную карту всей суши земного шара
исходя из принципов докучаевской школы и на
родине генетического почвоведения. Надо было
спешить: в мире резко возрос интерес к почвен¬
ной картографии, за такую задачу могли взяться
немцы или американцы. Существовала традиция
составления таких карт. К.Д. Глинка трижды пуб¬
ликовал их: в 1906,1915 и 1927 гг. И.П. Герасимов
сделал их сравнительный анализ и показал, как
они постепенно пополнялись и совершенствова¬
лись [4]. Карте 1927 г. дал высокую оценку и Пра¬
солов [23]. Но у нее было два недостатка: 1) очень
мелкий масштаб, низводящий ее до схемы; 2) для
многих территорий Южной Америки, Африки,
Австралии, некоторых частей юго-восточной
Азии почвы показаны не по прямым данным о
них, а на основе анализа известных из литературы
сведений о климате и растительности, то есть о
факторах почвообразования; это придавало кар¬
там Глинки черты некоторой приблизительности.
Прасолов обдумывает, как преодолеть эти недо¬
статки, тщательно подбирает литературу, издает
статью о почвах Эфиопии и Эритреи на основа¬
нии образцов почв оттуда, подаренных ему акаде¬
миком Н.И. Вавиловым [27]. Мало кто знает, что
Прасолов первый поставил вопрос об использо¬
вании аэросъемки для почвенного картографи¬
рования [26].
Л.И. Прасолов при участии Д.Г. Виленского,
В.Т. Рокачевой и особенно З.Ю. Шокальской начи¬
нает работать над новой мировой картой, основы¬
ваясь на прямых данных по самим почвам. Было ис¬
пользовано более 500 первоисточников - тексто¬
вых и картографических - на разных языках. Это
поистине титаническое дело заняло два года -
1935 и 1936 и завершилось составлением карты в
масштабе 1 : 50 млн. Технически отлично испол¬
ненная, она была напечатана в 1937 г. в Большом
Советском Атласе мира. На этой карте показано
25 подразделений почв: 18 для равнин и 7 для гор;
последние на предыдущих картах изображались
единым контуром. На равнинах представлены
почвы тундровые, дерново-подзолистые, болот¬
ные, черноземы степных регионов, черноземо¬
видные почвы прерий, черные почвы сухих са¬
ванн. Красноземы тропических и субтропических
областей даны раздельно, так же как и “песчаные
почвы пустынь, каменистые почвы пустынь (гам-
мады и сериры)”, почвы оазисов. Интересно, что
от бурых лесных почв отделены “слабо выщело¬
ченные почвы сухих вечнозеленых лесов и кустар¬
ников” (прообраз типа коричневых почв). Описа¬
ние своей карты Прасолов поместил в журнале
“Почвоведение” в 1939 г. [28], а в 1945 г. в журна¬
ле “Мировое хозяйство и мировая политика” [29].
Об этой карте писали многие [1, 4, 5, 8, 9, 34, 36,
37,41]. Роль ее усиливалась тем, что в БСА в том
же масштабе приводились карты геологические,
климатические, ботанические и другие, что позво¬
ляло проводить сравнение различных природных
условий в масштабе планеты. Удивительным, а для
многих покажется и парадоксальным отношение
В.Р. Вильямса, не жаловавшего академических
почвоведов, к Прасолову, который, по словам
знаменитого тимирязевца, “блестяще развил кар¬
тографическое направление в почвоведении”
[30]. Сам Прасолов тоже говорил о хороших от¬
ношениях с Вильямсом, который самым настой¬
чивым образом помог ему издать посмертно кни¬
гу С. С. Неуструева “Элементы географии почв”
[32]. В жизни Прасолова 1937 г. ознаменован не
только появлением мировой карты, но и избрани¬
ем его действительным членом АН СССР (чле-
ном-корреспондентом он стал в 1932 г.) и назна¬
чением директором Почвенного института.
Как сам Прасолов представлял себе значение
мировой карты? В 1944 г. отмечалось 220-летие
Академии наук. На юбилейной сессии прозвучал
его доклад, в нем есть такие слова: “Мировая поч¬
венная карта БСА позволяет не только изобра¬
зить схематически распределение почв на всей су¬
ше, но и измерить величину их и площадь, заня¬
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
8*
772
КРУПЕНИКОВ
тую главными типами. Таким образом, возможно
сопоставить почвы с различными другими явле¬
ниями - физическими, биологическими и даже со¬
циально-экономическими” [4]. Уже в этом докла¬
де Прасолов сделал в этих аспектах ряд интерес¬
ных выводов. Тремя годами позднее он совместно
с Н.Н. Розовым показал распределение земледе¬
лия в мире по типам почв [30], что в последующие
годы и в наше время породило серию работ о при¬
уроченности не только земледелия в целом, но и
наиболее важных сельскохозяйственных культур
к тем или иным почвам в мире и СССР. В 60-70 гг.
велась работа ФАО-ЮНЕСКО по составлению
мировой почвенной карты в масштабе 1 : 5 млн.
Во время VIII и IX Международных конгрессов
почвоведов в Бухаресте и Аделаиде я спрашивал
главных ее составителей Д. Брамао и Р. Дюдаля,
пользуются ли они картой 1937 г.? Ответ был по¬
ложительным, а Дюдаль даже сказал, что от час¬
того употребления лист с ней из БСА изрядно по¬
трепан. Это подтверждал и В.А. Ковда, игравший
важную роль в этом международном начинании.
Считаю, что и ряд других почвенных карт мира,
появившихся в последней трети XX в., несет на се¬
бе отпечаток карты Прасолова, хотя многие на¬
звания почв и переменились.
Занимаясь и руководя в 40-е гг. многими почвен¬
но-картографическими работами, Прасолов боль¬
шее внимание уделил участию в Комиссии академи¬
ка С.Г. Струмилина по комплексному природно¬
экономическому районированию СССР. Во время
войны он интересуется почвенными ресурсами вос¬
точных районов страны для расширения там зем¬
леделия, в частности обосновывает возможность
выращивания каучуконоса кок-сагыза в Запад¬
ной Сибири. В 1942 г. ему присуждается Сталин¬
ская премия “за работы по картографии почв и
методам учета земельных фондов”. Напомним,
что в числе его наград было три Ордена Ленина и
Золотая Медаль имени В.В. Докучаева. В акаде¬
мических кругах и в самых высоких сферах государ¬
ства его ценили, не могли не ценить. Держал он под
своим пристальным вниманием в самые трудные
годы и мировую географию почв. В 1944 г., ког¬
да еще шла война, № 9 “Почвоведения” цели¬
ком посвящается почвам зарубежных стран.
Обзорную статью по почвам Западной Европы
написали Л.И. Прасолов и один из его любимых
учеников Б.Ф. Петров, по почвам Турции -
Б.Б. Полынов и Н.Н. Розов^ Ирана - В.А. Ковда,
Африки - З.Ю. Шокальская; к ее статье была при¬
ложена красиво исполненная в красках почвенная
карта “черного” континента, составленная ею в
блокадном Ленинграде. Позднее этот неутоми¬
мый картограф, друг и соратник Прасолова, раз¬
вивая его идеи, издала капитальные сочинения по
почвам Африки [38] и Южной Америки [39].
Отвлечемся от географических трудов Прасо¬
лова и кратко осветим его взгляды на классифи¬
кацию почв. Конечно, он этим так или иначе за¬
нимался, начиная со своих самарских работ. Спе¬
циально этому вопросу в широком плане он
посвятил три статьи 1936-1937 гг. [33]; все они
увязывались с составлением легенд к почвенным
картам мира, СССР и более мелких регионов. Он
не считал классификацию “душой” науки о почве,
говоря, что разделение их “на классы, типы и раз¬
новидности не является само по себе целью на¬
ших научных работ. Это только метод исследова¬
ний”, который “представляет собой суммирование
наших знаний о почвах на данный момент”. Прасо¬
лов сомневался в реальности скорого решения во¬
проса об “официальной классификации почв”, ко¬
торая была бы для всех обязательна. Соглашаясь с
тем, что это отчасти обусловлено недостатком ма¬
териала, он главное видел в другом: “... особая при¬
рода почв - отсутствие в них определенной индиви¬
дуальности, крайняя изменчивость их во време¬
ни и пространстве, самый характер почвенных
масс - полидисперсный состав их - весьма затруд¬
няют точное определение отдельных почв и ка¬
кую-либо общую практическую оценку их на¬
столько, что можно поставить вопрос, возможно
ли охватить в единой системе все это многообра¬
зие... Не есть ли это “синяя птица”, существую¬
щая только в фантазии?” [33].
Сильно сказано! С тех пор прошло много вре¬
мени, и классификация ФАО-ЮНЕСКО, во вся¬
ком случае внешне, обрела признаки системы.
Общаясь с почвоведами-практиками в Молдавии
и, недавно, на Украине во Львове, я убедился, что
применить эту классификацию в конкретных слу¬
чаях никак не удается. Так что символ “синей пти¬
цы” еще не устранен. Что касается Прасолова, то
он в каждый “данный момент” предлагал свою
классификацию, быть может прагматическую,
но работающую. Так было и при создании миро¬
вой карты, двух карт для СССР в целом (мас¬
штаб 1 : 15 млн.) и его Европейской части (мас¬
штаб 1 : 7.5 млн.), тоже помещенных в БСА. Го¬
раздо более детальная работа проводилась, когда
по инициативе Прасолова принимается прави¬
тельственное решение о “Государственной поч¬
венной карте СССР” - полистной и в масштабе
1 : 1 млн. Почти вся территория страны при Пра¬
солове, а после него при главенстве И.П. Гераси¬
мова, была скартографирована таким образом.
Теперь эти напечатанные листы могли бы быть
значительно уточнены и переизданы, но, конеч¬
но, это невозможно.
Приближался 1946 г. - столетие со дня рожде¬
ния В.В. Докучаева. С подачи Л.И. Прасолова
Президиум АН СССР инициировал постановле¬
ние Совнаркома СССР от 6 марта 1946 г. об уве¬
ковечении памяти В.В. Докучаева. Самым глав¬
ным в этом документе, на наш взгляд, являлось
поручение АН СССР издать полное собрание со¬
чинений великого ученого. В период с 1949 по
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ВЫДАЮЩАЯСЯ РОЛЬ Л.И. ПРАСОЛОВА
773
1961 гг. вышло 9 томов в отличном полиграфиче¬
ском исполнении с хорошо продуманным спра¬
вочным аппаратом; большую часть томов редак¬
тировал Л.И. Прасолов - один или совместно с
Б.Б. Полыновым, И.П. Герасимовым, И.В. Тю¬
риным (последние два тома редактировал только
он), Б.Ф. Петровым. Третий том целиком был от¬
веден под “Русский чернозем” и сопровождался
статьей Прасолова об истории создания великой
книги; это, как я полагаю, самый глубокий анализ
“Евангелия” почвоведения. В 1983 г. в Полтаве,
когда праздновалось 100-летие “Русского чернозе¬
ма”, в 1996 г. в Петербурге во время торжеств, озна¬
меновавших 150-летие со дня рождения его автора,
все 9 томов были выставлены, а многие докладчи¬
ки, несомненно, штудировали их. Это издание - па¬
мятник Докучаеву, но на барельефах к нему пер¬
вое место должно было бы принадлежать Прасо¬
лову. В 1946-1949 гг. он написал для разных
изданий 9 статей о Докучаеве.
Он был весьма доброжелателен и обладал
большой притягательной силой. Его учениками,
помощниками, сотрудниками, наконец, друзьями
являлись очень разные люди - одаренные, свое¬
обычные и даже своенравные: И.Н. Антипов-Ка¬
ратаев, Е.Н. Иванова, И.П. Герасимов, Б.Ф. Пет¬
ров, А.А. Роде, Н.Н. Розов. С ними он совершал
совместные почвенные маршруты, писал статьи
и книги, выступал с докладами, вероятно, случалось
ему и мирить их. Он высоко ценил своих коллег-
почвоведов из разных городов и стран. В 1927-
1951 гг. им напечатаны статьи о К.Д. Глинке (не¬
сколько), С.С. Неуструеве (дважды), К.К. Гед-
ройце (дважды), А.М. Панкове, Н.Н. Клепини¬
не, И.А. Щеглове, Ф.Ю. Левинсон-Лессинге,
В.П. Иллювиеве, Б.А. Ганже, А.Т. Кирсанове,
П.В. Земятченском, В.И. Вернадском, С.А. Заха¬
рове, Н.А. Димо, финском почвоведе Фросгерусе,
американце М. Уитнее. Это были не некрологи, а
добрые слова и емкий анализ научного творчества.
Таким образом, он был лидером не только среди ря¬
довых, но и незаурядных почвоведов тогда очень
большой страны.
В последний раз я видел Л.И. Прасолова в кон¬
це 1949 г. По болезни он уже оставил должность
директора Почвенного института им. В.В. Доку¬
чаева, и я отправился к нему домой. Он встретил
меня приветливо со своей милой улыбкой, так
шедшей ему. Я преподнес ему оттиск статьи
“Перспективы неорошаемого виноградарства на
темных сероземах западного Тянь-Шаня”. Он пе¬
релистал статью и сказал примерно следующее:
“Сероземы - простые почвы, но интересные, ви¬
ноградная лоза - одно из прекраснейших культур¬
ных растений, а Тянь-Шань я вспоминаю всю
жизнь”. И с какой-то грустью добавил: “Я вооб¬
ще хорошо помню свои молодые годы”. Мы с ним
вспомнили встречу в Массандре, куда в 1936 г.
мой отец - тогда главный винодел - пригласил
его и В.В. Геммерлинга на дегустацию. Леонид
Иванович сначала молча пробовал прославленные
вина, а потом незаметно овладел всеобщим внима¬
нием и рассказывал о почвах виноградников Север¬
ного Кавказа и Калифорнии, которые он некогда
видел. Ему особенно понравился мускат белый, я
подарил ему бутылку этого вина, но уже не крым¬
ского, а молдавского. Больше мы с ним не встре¬
чались. 13 января 1954 г. его не стало.
Я выбрал хронологию при описании сверше¬
ний Л.И. Прасолова не только как удобный инст¬
румент для изложения, но и чтобы кроме дости¬
жений ученого обозначить его жизненный путь в
науке, путь замечательный, нелегкий, достой¬
ный, заслуживающий восхищения и подражания.
Однако я отчетливо сознаю, что знал Леонида
Ивановича фрагментарно, далеко не соответст¬
вую его рангу в науке, принадлежу к другому поко¬
лению. Поэтому в заключение привожу слова о нем
другого большого ученого, сменившего его на по¬
сту директора Института, академика И.В. Тюрина
[36]: “Л.И. Прасолов был признанным главой всего
коллектива советских почвоведов, глубокоуважае¬
мым и всеми любимым за свои заслуги, простоту,
отзывчивость и доброжелательность в отношениях
со всеми, кто его знал и к нему обращался. Имя
Л.И. Прасолова, неутомимого труженика и выдаю¬
щегося ученого, отдавшего всю свою жизнь, все
свои силы делу развития почвоведения, незабы¬
ваемо”.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антипов-Каратаев И.Н. Академик Леонид Ива¬
нович Прасолов (к 40-летию научной и обществен¬
ной деятельности) // Советская агрономия. 1940.
№ 4. С. 84-85.
2. Бессонов А.И. Из воспоминаний о совместной на¬
учной работе с Л.И. Прасоловым // Почвоведение.
1936. № 6. С. 726-729.
3. Бессонов А.И. Л.И. Прасолов в молодости // Во¬
просы генезиса и географии почв. М., 1957. С. 369-
374.
4. Герасимов И.П. Работы акад. Л.И. Прасолова по
составлению мировой почвенной карты // Вопро¬
сы генезиса и географии почв. М., 1957. С. 29-36.
5. Герасимов И.П., Иванова Е.Н., Розов Н.Н. Леонид
Иванович Прасолов (1875-1954) // Вопросы гене¬
зиса и географии почв. М., 1957. С. 12-28.
6. Герасимова М.И. География почв СССР. М., 1987.
224 с.
7. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География
почв. М., 1985.415 с.
8. Зонн С.В. История почвоведения в России в XX ве¬
ке (неизвестные и забытые страницы). М., 1999.
Ч. I. 376 с.
9. Крупеников ИЛ. История почвоведения. От вре¬
мени зарождения до наших дней. М., 1981. 327 с.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
774
КРУПЕНИКОВ
10. Леонид Иванович Прасолов. Материалы к библио¬
графии ученых СССР (составитель Н.М. Асафо-
ва). М.-Л., 1946. 47 с.
11. Полынов Б.Б. Л.И. Прасолов (к 35-летию научной
деятельности) // Почвоведение. 1934. № 6. С. 707-
718.
12. Почвенные карты Саратовского, Аткарского и
Петровского уездов Саратовской губернии / Под
ред. П. Отоцкого. М-б 1 : 420 м, красочн. // Мате¬
риалы по изуч. русских почв. СПб., 1899. Вып. 12.
Карты.
13. Прасолов Л.И. Опыт разделения Самарской губ.
на “естественные районы” (преимущественно по
почвам). Самара, 1905. 11 с. + 1 карта.
14. Прасолов Л.И., Неуструев С.С., Бессонов А.И. Ес¬
тественные районы Самарской губернии. Опыт
разделения территории на основании данных
почвенно-геологических исследований. Карта м-ба
1 : 260 тыс. красочн. СПб., 1910. 91 с. + карта.
15. Прасолов Л.И. О почвенной карте Азиатской Рос¬
сии // Изв. Почв. Комитета. 1913. № 1-2. С. 36-42.
16. Прасолов Л.И. Почвенные области Европейской
России. Петроград, 1922. 65 с. + карта.
17. Прасолов Л,И. Почвенные исследования в России.
Петроград: Новая Деревня, 1923. 63 с.
18. Прасолов Л.И, На путях генетического почвоведе¬
ния // Почвоведение. 1924. № 1-2. С. 49-53.
19. Прасолов Л.И. Почвенные исследования Волхов¬
строя // Почвоведение. 1925. № 1-2. С. 155.
20. Прасолов Л.И. Почвы Туркестана. С почвенной
картой в красках. Л., 1926. 99 с. + карта.
21. Прасолов Л.И. Южное Забайкалье. Почвенно-гео¬
графический очерк. Л., 1927. 422 с. + 3 карты.
22. Прасолов Л.И. Картография почв на Первом меж¬
дународном конгрессе почвоведов в Вашингтоне //
Почвоведение. 1928. № 1-2. С. 139-147; № 3-4.
С. 221-226.
23. Прасолов Л.И. Всемирная почвенная карта. К.Д.
Глинки // Природа. 1928. № 6. С. 573-580.
24. Прасолов Л.И. География почв как фактор сель¬
ского хозяйства // Новейшие достижения и пер¬
спективы в области агрономии. Л., 1929. С. 42-54.
25. Прасолов Л.И. Наши успехи в картографии почв //
Наши достижения. 1929. Кн. 6. С. 44-51.
26. Прасолов Л.И. О применении аэрофотосъемки
для почвенной картографии // Материалы 3-го
Всес. совещ. по аэросъемке. Л., 1931. С. 96-101.
27. Прасолов Л.И. О почвах Абиссинии и Эритреи //
Почвоведение. 1933. № 5. С. 359-373.
28. Прасолов Л.И. О мировой почвенной карте // Поч¬
воведение. 1939. № 9. С. 66-75.
29. Прасолов Л.И. Краткий обзор географии почв
всей суши // Мировое хозяйство и мировая полити¬
ка. 1945. № 6. С. 64-70.
30. Прасолов Л.И., Розов Н.Н. Распределение земле¬
делия по типам почв // Почвоведение. 1947. № 10.
С. 489-500.
31. Прасолов Л.И. К истории создания “Русского чер¬
нозема” В.В. Докучаева // В.В. Докучаев. Сочине¬
ния. М.-Л., 1949. Т. 3. С. 541-566.
32. Прасолов Л.И. Из воспоминаний о встречах с В.В.
Докучаевым, Н.М. Сибирцевым и В.Р. Вильям¬
сом// Почвоведение. 1950. № 7. С. 389-393.
33. Прасолов Л.И. Генезис, география и картография
почв. М., 1978.318 с.
34. Роде А.А. “Мировая почвенная карта” академика
Л.И. Прасолова // Почвоведение. 1947. № 8. С. 450-
451.
35. Сибирцев Н.М. Избранные сочинения. Почвоведе¬
ние. М., 1951. Т. 1.472 с.
36. Тюрин И.В. Памяти Леонида Ивановича Прасоло¬
ва // Вопросы генезиса и географии почв. М., 1957.
С. 7-11.
37. Фридланд В.М. Проблемы географии, генезиса и
классификации почв. М., 1986. 343 с.
38. Шокальская З.Ю. Почвенно-географический очерк
Африки. Л., 1957. 320 с.
39. Шокальская З.Ю. Почвенная карта Южной Аме¬
рики // Вопросы генезиса и географии почв. М.,
1957. С. 37-50.
40. Шокальский Ю.М. Океанография. Л., 1959. 2-ое
изд. 440 с.
41. Boulain J. Histoire des pédologues et de la science des
sols. Paris, 1989. 318 p.
Outstanding Role of L.I. Prasolov in the Development
of Soil Geography and Cartography in the 20th Century
(on the 125th Anniversary of the Birth)
I. A. Krupenikov
The article outlines the life and achievements of L.I. Prasolov, an internationally recognized pedologist. Prin¬
cipal attention is devoted to his soil survey works in the middle Volga basin, Siberia, and Turkmenia, and to
the soil map of the world compiled by Prasolov. The outstanding role of Prasolov in organizing institutions
dealing with soil science and in applying soil maps for practical purposes, particularly, for calculating global
and regional soil resources is acknowledged.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 775-776
УДК 631.4
РЕЦЕНЗИИ
НОВАЯ КНИГА ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЯХ ПОЧВ
© 2000 г. И. А. Соколов
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Поступила в редакцию 31.01.2000 г.
Вышла новая монография, подготовленная кол¬
лективом авторов Института почвоведения МГУ-
РАН под руководством и редакцией Г.В. Добро¬
вольского, “Структурно-функциональная роль поч¬
вы в биосфере” (М.: Геос, 1999.276 с.). Книга состо¬
ит из 26 глав, объединенных в четыре части. Пе¬
речисление этих частей показывает масштаб
книги, глубину обобщения и оригинальность вы¬
водов.
Первая часть “Место почвы в структуре на¬
земных экосистем и биосфере” посвящена описа¬
нию почв как естественноисторического тела, их
структуре, разнообразию, особенностям формиро¬
вания почвенного покрова планеты. В написании
этой части приняли участие С.А. Шоба, А.С. Вла-
дыченский, С.Я. Трофимов, Г.С. Куст, М.Н. Строга¬
нова, И.С. Урусевская, Е. А. Дмитриев. Даны новые
подходы к оценке морфологии почв, особенностей
формирования почвенного покрова на самых раз¬
ных уровнях (от глобального до уровня отдель¬
ных экосистем), к связям почвы с почвообразую¬
щими факторами. Может быть было бы целесооб¬
разно в этой части коснуться проблемы неполного
совпадения климатической и почвенной зональ¬
ности, или, точнее, определенной схематичности
этого закона.
Во второй части “Функции почв в наземных
экосистемах” даны основные положения учения
об экологических функциях почв (Е.Д. Никитин),
о роли физических (Е.В. Шеин) и химических
(Д.С. Орлов) свойств почв. Очень подробно осве¬
щена роль почвенной биоты в формировании
экологических функций почв. Д.Г. Звягинцев с
соавторами и М.М. Умаров раскрывают совершен¬
но новые представления о жизни, функциях и роли
микроорганизмов в почвах и экосистемах в целом.
Не менее интересны материалы Б.Р. Стригановой о
беспозвоночных животных. Экологические функ¬
ции почв раскрыты на примере биологического
круговорота и устойчивости экосистем (В.Д. Васи¬
льевская и Л.Г. Богатырев), в том числе лесных
экосистем (Л.О. Карпачевский с соавт.).
Третья часть посвящена глобальным функци¬
ям почв. Особенно привлекает внимание анализ
воздействия почв на литосферу (В.О. Таргульян).
Эта проблема уже дебатировалась в литературе,
и приятно, что мысль рецензента о широком уча¬
стии геологических процессов в формировании
почв, почвенного покрова и обратном влиянии
почв на литосферу нашла такую глубокую под¬
держку у авторов монографии. Менее спорны, но
не менее интересны данные о влиянии почв на ги¬
дросферу и атмосферу (Д.С. Орлов и В.В. Демин).
Надо сказать, что оценка роли почв в формирова¬
нии других геосфер Земли достаточно нова и лю¬
бой прогноз должен учитывать это взаимодейст¬
вие.
Заключительная четвертая часть посвящена,
казалось бы, самому известному вопросу: роли и
значению почв в жизни человека. В ней обсужда¬
ются вопросы участия почвы в эволюции живых
организмов и сохранения (формирования) биологи¬
ческого разнообразия, угрозы деградации почвен¬
ного покрова (Г.В. Добровольский). Много внима¬
ния уделено плодородию почвы и агрохимическим
методам его повышения. При этом необходимо
учитывать зависимость экологических функций
почв от приемов воздействия на них (В.Г. Мине¬
ев). Не забыты такие проблемы, как эрозия
почв (М.С. Кузнецов с соавт.), мелиорация почв
(Ф.Р. Зайдельман). Мелиорации не повезло. На
нее попытались свалить все беды, случившиеся в
нашей стране не только в сельском хозяйстве, но
и в целом в нашей жизни. Почему-то дискуссия раз¬
вернулась не по поводу ВПК, БАМа, Байкала, Ла¬
доги, а о мелиорации вообще. В книге четко и ре¬
ально оценена мелиорация, ее значение в жизни
человека, экологические подходы, которые и
разрабатывает мелиоративное почвоведение. По¬
жалуй впервые после Мальтуса в книге прозвуча¬
ло предупреждение, что почва - невозобновляе¬
мый природный ресурс, а его роль в естественных
и искусственных экосистемах такая важная, что
наступило время для создания “Красной книги
почв” (Е.Д. Никитин).
Такое краткое изложение содержания книги
достаточно, чтобы составить представление о
проблемах, поднятых авторами монографии. Бо¬
лее подробное знакомство с отдельными главами
показывает, что авторы и, конечно, редактор ре-'
шили главную задачу: книга представляет собой
именно монографию, а не сборник статей. Они
объединены общим планом, общим подходом, пе¬
реходами от одной главы к другой. Книга содер¬
775
776
СОКОЛОВ
жит как литературные, так и оригинальные мате¬
риалы, что делает ее интересной, содержатель¬
ной и не похожей на другие подобные издания.
Пожалуй, впервые в монографии подобного рода
совершенно равноправно соединены почвенные
и агрохимические материалы, показана их общая
экологическая значимость. При этом раскрыта
экологическая роль в жизни человека удобрений
как средства повышения продуктивности почв и
показана возможная технология для получения
экологически чистых продуктов с применением
удобрений. Вообще, именно уравновешенность
всех частей книги по значимости содержания - ее
главная особенность, несмотря на некоторые раз¬
личия в объеме отдельных частей. Несколько со¬
кращенной выглядит третья часть, где обсужда¬
ются глобальные функции почв, но это связано с
новизной постановки проблемы и с отсутствием
специальных исследований в этой области почво¬
ведения.
Мысль авторов, что порода превращается в
почву, когда у нее появляются экологические
функции, - нова и дает в руки почвоведов доста¬
точно конкретный подход к оценке зрелости поч¬
вы. Почва как экологическая система пока плохо
учитывается в разных учреждениях, связанных в
своей деятельности с почвой, ландшафтами, ис¬
кусственными и естественными экосистемами.
Возможно, это связано с тем, что сами почвоведы
недостаточно освещают экологическую роль
почвы.
Теоретическая часть книги представляет со¬
бой теоретическую базу почвоведения XXI в., и в
этом главная заслуга книги и ее авторов.
Одно из замечаний, которое можно сделать по
содержанию книги, заключается в следующем.
В принципе давно пора говорить не только и не
столько об эрозии почв, как главном процессе де¬
градации почвенного покрова, а о множестве раз¬
ных процессов общей деградации почв (загрязне¬
нии, промерзании, переувлажнении, аридизации).
Сейчас Почвенный институт им. В.В. Докучаева
выпустил карты, где отражены механизмы двад¬
цати видов деградации почв, как естественных,
так и антропогенных.
В заключение можно сказать, что выход этой
книги - подарок, позволяющий заглянуть в следу¬
ющий век и разрабатывать на основе новых под¬
ходов экологическое мировоззрение, учитываю¬
щее такой всеобщий компонент биосферы и ант¬
ропосферы, как почва.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6
2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 777-778
РЕЦЕНЗИИ
УДК 631.4
НОВАЯ КАРТА ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ*
© 2000 г. И. И. Карманов, Д. С. Булгаков
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Поступила в редакцию 30.03.99 г.
Карта районирования Восточно-Европейской
равнины с детальной развернутой легендой пред¬
ставляет собой дальнейшее развитие важного на¬
правления в науке - разработку комплексных
экологических районирований территории.
Научные редакторы “Карты” - академик РАН
Г.В. Добровольский и профессор, доктор биоло¬
гических наук И.С. Урусевская - известные в
стране и за рубежом специалисты по широкому
спектру фундаментальных проблем почвоведе¬
ния и, главным образом, по вопросам географии,
генезиса, классификации и картографии почв и
почвенного покрова.
Основной авторский коллектив карты, пред¬
ставленный сотрудниками Московского государ¬
ственного университета (Г.В. Добровольский,
И.С. Урусевская, В.ГГ Винюкова, Л.Б. Востоко¬
ва, Е.И. Дорофеева, Т.В. Терешина, С.А. Шоба,
Л.С. Щипихина), многие годы плодотворно рабо¬
тает в области перечисленных выше направлений
почвенной науки.
Проблемы почвенно-экологических райониро¬
ваний давно привлекают внимание ведущих специа-
листов-почвоведов, прежде всего потому, что поз¬
воляют в концентрированной форме представить
результаты сложного комплекса природных про¬
цессов.
Почвенно-экологическое районирование, как
правило, является основой для разработки различ¬
ных специализированных районирований приклад¬
ного плана.
Авторы карты, проанализировав и обобщив
обширные материалы по почвенному покрову, ли¬
тологии, геоморфологии и другим природным осо¬
бенностям Восточно-Европейской равнины, осуще¬
ствили и картографически отразили дифференциа¬
цию этой территории по комплексу почвенно¬
экологических показателей.
Рассматриваемая разработка обобщает, до¬
полняет, развивает серию предыдущих райониро¬
ваний экологического плана, выполненных Поч¬
венным институтом им. В.В. Докучаева, факуль¬
* Карта почвенно-экологического районирования Восточ¬
но-Европейской равнины М 1 : 2500000. М.: Изд-во Евро-
Азиатская Ассоциация “Экологическое равновесие” (ТОО
“ЭКОР”), 1997.4 л.
тетом почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова,
Государственным институтом земельных ресурсов,
рядом других организаций. Это прежде всего поч¬
венно-географические, природно-сельскохозяйст¬
венные, земледельческие районирования бывш.
СССР.
Основной отличительной особенностью ре¬
цензируемой карты от предыдущих карт со сход¬
ным содержанием является детальная литологи¬
ческая характеристика территории.
Настоящее районирование представляет со¬
бой систему, отражающую совокупность трех
важнейших экологических характеристик терри¬
тории - почвенного покрова, литологии, геомор¬
фологии. Эти характеристики отражены на карте
комплексно, с достаточной степенью детальнос¬
ти и на высоком научном уровне.
Таксономические единицы почвенно-экологи¬
ческого районирования образуют (для равнин¬
ных территорий) следующую иерархическую си¬
стему: географические пояса, почвенно-биокли-
матические области, почвенные зоны (подзоны),
провинции, округа и районы.
По существу впервые издана карта, на кото¬
рой для такой обширной территории, как Восточ¬
но-Европейская равнина, проведено районирова¬
ние в единой системе соподчиненных таксономи¬
ческих единиц от географических поясов до, в
отличие от издававшихся ранее (1962, 1983 гг.)
карт, почвенных районов.
На уровне зон выделены тундровые почвы
субарктики, дерново-подзолистые почвы южной
тайги, буроземы широколиственных лесов, се¬
рые лесные почвы широколиственных лесов,
черноземы оподзоленные, выщелоченные и ти¬
пичные и серые лесные почвы лесостепи, обык¬
новенные и южные черноземы степи, темно-каш¬
тановые и каштановые почвы сухой степи, свет¬
ло-каштановые и бурые почвы полупустыни.
Глееподзолистые и подзолистые альфегумусо-
вые почвы северной тайги и подзолистые почвы
средней тайги выделены на уровне подзон.
Следует заметить, что имеющиеся к настоя¬
щему времени обобщения по генезису, классифи¬
кации дерново-подзолистых почв и структуре
почвенного покрова южной тайги позволили ав¬
торам на новой карте почвенно-экологического
777
778
КАРМАНОВ, БУЛГАКОВ
районирования выделить эту территорию в каче¬
стве самостоятельной зоны, в отличие от уже из¬
вестных районирований 1962 и 1983 гг., где ареал
этих почв выделялся на уровне подзоны в соот¬
ветствии с существовавшими почвенно-класси¬
фикационными построениями.
На карте выделено также 11 горных почвен¬
ных провинций, перечисленных в специальной
таблице легенды. Для каждой провинции от под¬
ножия к вершине приведена обобщенная структу¬
ра вертикальной зональности.
Зоны и провинции выделены на карте разны¬
ми цветами.
Структура почвенного покрова раскрывается
на уровне округов и районов в виде почвенных со¬
четаний и комплексов с учетом гранулометриче¬
ского состава. На карте наглядно отражена связь
особенностей структуры почвенного покрова ок¬
ругов с характером рельефа и почвообразующих
пород, показанных в специальной легенде. В ле¬
генде выделено 13 генетических типов рельефа,
которые в сочетании с разнообразием пород об¬
разуют в целом 23 выдела. На карте они показа¬
ны штриховкой, что подчеркивает сходство лито-
лого-геоморфологической основы округов, отно¬
сящихся к разным зонам и провинциям.
На карте представлен ряд дополнительных ма¬
териалов.
Важнейшим дополнением к основным харак¬
теристикам является показ структуры земельных
угодий почвенно-экологических округов с отраже¬
нием распространения (в процентах к площади ок¬
ругов) пашни, сенокосов, пастбищ, лесов и прочих
земель. По каждому округу приводятся также сред¬
невзвешенные бонитеты почвенного покрова.
В легенде к карте показаны параметры атмо¬
сферных и почвенных режимов равнинных тер¬
риторий и атмосферных режимов горных терри¬
торий.
Карта в хорошо систематизированной форме
дает информацию о разнообразии почвенного по¬
крова Восточно-Европейской равнины и главных
факторах его дифференциации.
Как и всякая крупная научная разработка, ре¬
цензируемая работа не лишена некоторых недо¬
статков:
- обширные территории северной тайги и
средней тайги выделены на уровне подзон, в то
время как на остальной территории Восточно-
Европейской равнины подзоны не выделялись.
Видимо, структура районирования требует более
строгой логики;
- на территориях Воронежской и Тамбовской
обл. показано значительное распространение чер¬
ноземов тучных (с содержанием гумуса более 9%).
В настоящее время в связи с длительным исполь¬
зованием этих почв под пашню и активными про¬
цессами дегумификации площади тучных черно¬
земов здесь (как и на всей Русской равнине) зна¬
чительно сократились;
- не вполне отвечает общему высокому уров¬
ню работы приведенная в ней таблица климати¬
ческих параметров. Эта таблица имеет ряд недо¬
статков:
а) суммы температур выше 10°С и продолжи¬
тельность вегетационного и безморозного перио¬
дов для таких крупных территорий, как провинции,
следовало бы дать в виде интервалов с учетом ре¬
ально существующих диапазонов этих показате¬
лей;
б) количество осадков (судя по их высоким
значениям) даны с поправкой на показания осад-
комера, что в общем вполне правомерно. Однако
следует учитывать, что в предыдущих работах по
районированию (как и практически во всей лите¬
ратуре по этой проблеме) указывается количест¬
во осадков, приведенное к показаниям осадкоме-
ра (без поправок). Эти количества осадков (без
поправок), гораздо более привычные для читате¬
ля, имеют меньшие числовые значения, что необ¬
ходимо учитывать при использовании рецензиру¬
емой карты;
в) годовые коэффициенты увлажнения даны
слишком приближенно. Значительно более де¬
тальные коэффициенты увлажнения (на уровне
административных районов и их частей) опубли¬
кованы в монографии “Теоретические основы и
пути регулирования плодородия почв” (М.: ВО
“Агропромиздат”, 1991), и их использование в
обобщенном виде дало бы возможность более точ¬
но отразить условия увлажнения в разных провин¬
циях.
Сделанные замечания (и предложения) не из¬
меняют общей высокой оценки рассматриваемой
работы.
В целом необходимо отметить, что карта поч¬
венно-экологического районирования Восточно-
Европейской равнины составлена на высоком на¬
учном уровне, содержит большой объем разно¬
стороннего систематизированного материала,
имеет важное теоретическое и практическое зна¬
чение. Разработка может использоваться в каче¬
стве ценного пособия для сотрудников научных
учреждений, преподавателей и студентов высших
учебных заведений почвенного, географическо¬
го, сельскохозяйственного профилей.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, М 6, с. 779-782
ХРОНИКА
УДК 631.4
ТРАДИЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ШКОЛА В ПУЩИНО
© 2000 г. Л. О. Карпачевский1, А. С. Керженцев2, В. А. Обухова3
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова
2Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино
3Научный совет РАН по почвоведению
Поступила в редакцию 28.10.99 г.
5-8 октября 1999 г. в Пущино в стенах Инсти¬
тута физико-химических и биологических про¬
блем почвоведения прошла 9-я школа “Экология
и почва”. Главной темой школы были почвенные
и биогеоценотические процессы. Заседание от¬
крыл академик РАН Г.В. Добровольский. Он отме¬
тил, что интерес к школе не угасает и, несмотря на
трудные времена, в Пущино собралась достаточно
обширная аудитория. Глобальные экологические
функции почвы в настоящее время привлекают
внимание все большего числа исследователей. Воз¬
растает интерес к динамике почвенных свойств, без
изучения которой трудно понять направленность
процессов. Возрос интерес к моделированию поч¬
венных процессов и многие из этих моделей поз¬
воляют прогнозировать соответствующие изме¬
нения почв. Набирает силу ландшафтный подход
к биогеоценотическим и почвенным процессам.
Затем в докладе “Экологическое значение ак¬
кумуляции биофильных элементов в почвообра¬
зовательном процессе” Г.В. Добровольский от¬
метил значимость процесса биологического на¬
копления элементов в почве для экологии живых
организмов. Он отметил, что сейчас стала реаль¬
ной угроза глобального экологического кризиса.
Нарушение экологических функций почв в ре¬
зультате загрязнения может обернуться необра¬
тимыми изменениями в биосфере. Те изменения,
которые наблюдаются уже сейчас, можно на¬
звать тихим кризисом планеты. Одна из самых
актуальных задач - рациональное использование
почвенных ресурсов. Нарушение почвенного по¬
крова приведет к уменьшению биоразнообразия.
Докладчик также отметил биосферную роль ми¬
кроорганизмов и концентрирование ими ряда
элементов, таких, как золото, серебро йод и др.
Л.О. Карпачевский представил доклад “Поч¬
венные и почвообразовательные процессы”. Он
осветил историю учения о почвенных процессах.
Первым обратил внимание на процессы, идущие
в реальных почвах, С.И. Коржинский. П.А. Кос-
тычев первым провел моделирование процессов
выщелачивания из почвы. Потом эти опыты по¬
вторяли многократно и у нас, и за рубежом. Уче¬
ние о почвообразовательных процессах связано с
именами П.С. Коссовича и К.Д. Глинки. Затем
учение о почвенных процессах разрабатывали
А.А. Роде, М.А. Глазовская и И.П. Герасимов.
И.П. Герасимов выдвинул триаду: почвенные
факторы - почвенные процессы - почвы. Были
выделены группы элементарных почвенных про¬
цессов, частных и общих почвообразовательных
процессов. К последним относят процессы, в ре¬
зультате которых формируются разные типы
почв. Однако интерпретация многих современ¬
ных почвообразовательных процессов, как отме¬
тил И.А. Соколов, идентифицируется по назва¬
нию с почвой (подзолообразовательный, черно¬
земообразовательный процесс и пр.). При этом
оказалось, что даже такие процессы, как подзо¬
листый, глеевый - в своей трактовке дискуссион¬
ны. Докладчик показал противоречия в предлага¬
емых гипотезах. Он высказал предположение,
что все глубокогумусированные почвы образова¬
лись в результате их роста кверху при поступле¬
нии мелкозема на поверхность почв (анормаль¬
ные почвы по Докучаеву). Эту гипотезу в свое
время высказывали Л.С. Берг, С.С. Неуструев,
С.В. Зонн.
А.С. Керженцев в докладе “Механизм прост¬
ранственно-временной изменчивости почв и эко¬
систем” предложил воскресить термин С.А. Заха¬
рова, поддержанный в свое время Н.Н. Розовым,
“физиология почвы”, рассматривая функциони¬
рование экосистемы и почвы как превращение
биомассы в некромассу, последней - в минераль¬
ную массу, а минеральной массы, соответственно, в
новую биомассу. Эти процессы Керженцев называ¬
ет: некроболизм, катаболизм и анаболизм. Они
представляют собой почвенный цикл. Обновление
почвы происходит в зависимости от скорости этих
процессов: для черноземов за 350-500 лет, серых
лесных почв - 120 лет, дерново-подзолистых -
70 лет. Воздействуя на разные процессы, можно
управлять почвой, ее плодородием, продуктивно¬
стью.
М.М. Умаров (доклад “Азотфиксация - важ¬
нейший процесс в почвах”) отметил, что в почве
обитает более 90% видов живых существ. По
сравнению с почвой океан - пустыня. Биомасса
живых существ на суше в тысячу раз больше, чем
в водных экосистемах. Снабжение этой биомассы
779
780
КАРПАЧЕВСКИЙ и др.
азотом происходит в результате разложения от¬
мершего органического вещества (реутилизация
азота) и биологической азотфиксации из атмо¬
сферы. Расчет баланса азота в глобальном мас¬
штабе показывает, что с урожаем выносится
110-120 х 106 т азота, с минеральными удобрени¬
ями вносится 60-70 х 106 т, с коэффициентом ис¬
пользования около 50%, т.е. фактически 35 х 106 т.
В составе органических удобрений вносится 30 х
х 106 т с использованием из них лишь 10 х Ю6^
Таким образом, оказывается, что основное количе¬
ство азота фиксируется микроорганизмами из воз¬
духа и поступление этого азота - одна из главных
экологических функций микроорганизмов, а в есте¬
ственных экосистемах деятельность микроорганиз¬
мов по фиксации атмосферного азота - единствен¬
ный источник азота. Важнейшими ферментами,
обеспечивающими процесс фиксации атмосферно¬
го азота, являются нитрогеназы. Так как в отли¬
чие от серы, углерода и фосфора азот не запасается
в живых организмах, его постоянное поступление в
экосистемы при биологической азотфиксации -
один из самых важных биологических процессов
в биосфере.
А.П. Щербаков прочел лекцию “Проблемы и
пути экологизации земледелия”. Он коснулся
проблемы ухудшения экологической ситуации и
продовольственной проблемы, указал на необхо¬
димость управления всей системой земледелия, а
не отдельными ее звеньями. Он отметил тяжелое
состояние земледелия из-за нехватки удобрений,
трудностей с техникой и пр. Увеличение загрязне¬
ния ставит новые проблемы перед земледелием.
Сейчас урожаи снизились на 30-60%, часть пашен
вышла из оборота. Слабо используются уже мелио¬
рированные земли. Количество удобрений в насто¬
ящее время составляет в среднем 1-1.5 кг/га. До¬
кладчик высказался против альтернативного зем¬
леделия, так как это резко снизит и без того низкие
урожаи. Будущее за адаптированным ландшафт¬
ным земледелием, за его биологизацией, но при
этом внесение удобрений - это обязательное ус¬
ловие сохранения почвенного плодородия. Очень
широкие возможности у точечного земледелия,
учитывающего неоднородность почвенного по¬
крова.
Н.А. Воронков коснулся вопросов экологиче¬
ского воспитания. Необходимы новые учебники
по экологии, особенно в школах. Он отметил
большой научный интерес лекций, представлен¬
ных на Пущинской школе, и посетовал, что эти
лекции не доходят до учителей средних школ и
преподавателей вузов. Вторую часть своего до¬
клада он посвятил собственно экологическим
проблемам, особенно экологическим функциям
почвенной воды и ее поведению в зависимости от
типа почвы и экосистемы. Автор отметил, что
нельзя биоразнообразие во всех случаях считать
признаком устойчивости экосистемы.
Ю.Н. Благовещенский раскрыл перед слуша¬
телями роль фракталов в изучении таких почвен¬
ных проблем, как границы почв, горизонтов, то¬
чечное земледелие, засоренность почв сорняками и
множество других не менее актуальных вопросов
(ортштейны в почвах, агрегатообразование и т.д.).
Он рассказал, что за 15 лет использования теории
фракталов по этим вопросам опубликовано око¬
ло 200 работ, среди которых основополагающей
является работа Мандельброта. Особенно удачно
применение фракталов для описания процессов из¬
менения свойств почв во времени и пространстве.
Д.Л. Пинский осветил проблему физико-хими¬
ческого взаимодействия веществ, в частности, тя¬
желых металлов при загрязнении. Он ввел поня¬
тие “эффектные фазы почвы” (совокупность
компонентов почвы с характерным типом взаимо¬
действия с почвенным раствором). Он выделяет
твердые, жидкие, газообразные и живые фазы. Ав¬
тор показал важность оценки таких процессов, как
абсорбция С02 в жидкой фазе, ионный обмен, об¬
разование органических кластеров на поверхнос¬
ти почвенных частиц, растворение, поглощение
веществ растениями и микроорганизмами. За¬
грязняющие вещества могут привести к форми¬
рованию гидрофобной поверхности, активизации
процессов гидролиза с образованием комплексов.
Докладчик продемонстрировал модель, в кото¬
рой поглощение металлов (С<12+) почвой опреде¬
лялось четырьмя процессами: обменом с почвен¬
ным поглощающим комплексом, равновесием с
раствором, осаждением, биологическим погло¬
щением.
Л.И. Инишева раскрыла экологическое значе¬
ние западно-сибирских болот. До 35% террито¬
рии Западной Сибири заболочено; насчитывает¬
ся 5 тыс. болот. Заболоченное Васюганье зани¬
мает 5 млн. га. Существует прогноз, что к 2500 г.
вся Западная Сибирь будет сплошным болотом.
Наблюдения показывают разную динамику бо¬
лот, в том числе и образование вторичных озер на
болотах. Отмечается увеличение площади сухих
гряд в сухие годы и уменьшение этой площади во
влажные периоды. Доклад был подкреплен инте¬
ресным фильмом, снятым на севере Западно-Си¬
бирской низменности, в местах поселения хантов.
Мелиорация болот - важное условие для улучше¬
ния условий их жизни.
А.С. Фрид раскрыл перед слушателями зако¬
номерности поступления питательных веществ в
корни растений. Продолжительность взаимодей¬
ствия почвы и корней приводит к увеличению зо¬
ны поглощения до 30 мм и больше. Была проде¬
монстрирована важность процесса диффузии и
других механизмов подтягивания веществ к кор¬
ням. Для имитации поглощения питательных ве¬
ществ корнями докладчик использовал модель¬
ные опыты с ионитами.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
ТРАДИЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ШКОЛА В ПУЩИНО
781
И.М. Рыжова предложила разработанную ею
математическую модель гумусообразования. Си¬
стема уравнений позволяет с достаточной степенью
адекватности прогнозировать содержание гумуса в
разных почвах. Докладчик раскрыла связь экологи¬
ческих условий и гумусообразования.
A. С. Владыченский посвятил доклад почвен¬
ным процессам. Он показал роль П.С. Коссовича
и К.Д. Глинки в развитии учения о почвообразо¬
вательных процессах, а также вклад С.А. Захаро¬
ва, М.А. Глазовской, И.П. Герасимова, А.А. Роде
в понимание почвенных и почвообразовательных
процессов. Дискуссионность взглядов на боль¬
шинство почвообразовательных процессов за¬
ставляет искать новые методические подходы к
расшифровке этих процессов, для выявления ро¬
ли собственно почвенных процессов в формиро¬
вании свойств почв.
B. А. Демкин, как он образно выразился, дал
слушателям возможность “оседлать машину вре¬
мени” и посетить равнины Юго-Востока нашей
страны в III тысячелетии до нашей эры, в антич¬
ное время, в средние века и сравнить впечатления
(ландшафты и почвы) с современными экосисте¬
мами края. Он показал, что археологическое поч¬
воведение набирает силу и полученные им ре¬
зультаты интересны как для археологии, так и
для почвоведения.
Т.С. Демкина показала, что в погребенных
почвах сохраняются многие виды микроорганиз¬
мов и резко увеличивается активность микроско¬
пических грибов. Микроорганизмы, извлеченные
даже из погребенных почв III тысячелетия до на¬
шей эры, были жизнеспособны и относились к со¬
временным видам.
Палеопочвоведению был посвящен доклад
В.М. Алифанова и Л.А. Гугалинской, сделанный
Л.А. Гугалинской. Прекрасно был показан поли¬
циклический профиль почв, формирование но¬
вых почвенных профилей на почвах других, пре¬
дыдущих ландшафтов (элементарных почвенных
образований - ЭПО). Авторы показали широкое
распространение таких профилей от Вологды до
Пущино. На глубине 200 см была выделена погре¬
бенная почва, получившая в литературе название
Пущинская. Вообще, палеопочвоведение очень яр¬
ко входит в практику современного почвоведения,
переплетаясь с ним. Многие свойства почвы, не¬
объяснимые современными процессами, стано¬
вятся понятными после использования теории по¬
лицикличности почвенных профилей.
Т.А. Зубкова обсуждала роль молекулярных
процессов в формировании макросвойств почв.
Родоначальником этого направления, которое по
праву можно назвать молекулярным почвоведе¬
нием, можно считать К.К. Гедройца, показавше¬
го, как обменный натрий определяет столбчатую
структуру почв. Была приведена сравнительная
таблица молекулярных процессов в биологичес¬
ких объектах и в почвах. Показано значение кис¬
лотных центров почвенных частиц в определении
таких свойств, как твердость почвенных агрега¬
тов. С химизмом активных центров связана абио¬
тическая каталитическая способность почв.
И.Н. Гоготов (в соавторстве с Р.В. Ломакиным
и С.Н. Косоуровым) подытожил результаты сво¬
их работ по повышению продуктивности и устой¬
чивости овощных культур к стрессовым ситуаци¬
ям. Сторонник экологически чистого земледе¬
лия, докладчик показал, как водоросль азола
увеличивает урожай культур в тропических реги¬
онах. Он считает также, что внесение азотобак¬
тера из расчета 50 млрд клеток на га будет интен¬
сифицировать процесс связывания атмосферного
азота. Сидерация, органические удобрения, посев
бобовых — отнюдь себя не исчерпали. Внесение в
почву других водорослей, лишайников может
стимулировать развитие растений, предохранять
их от стресса при недостатке азота и т.п. В усло¬
виях парников, теплиц можно создавать атмосфе¬
ру с заданными параметрами (по содержанию ди¬
оксида углерода, этилена).
И.Н. Степанов и Н.А. Лошакова остановились
на отображении почвенных процессов на картах.
Исходя из гипотезы, что почвенные процессы
формируют на поверхности земли элементы “по¬
токовой” структуры, И.Н. Степанов показал ряд
карт, на которых, по его мнению, проявлялась
эта потоковая структура.
Е.П. Проценко разобрала вопрос о влиянии
природных и антропогенных факторов на дина¬
мику питательных элементов и урожай. На чер¬
ноземных почвах содержание питательных ве¬
ществ и урожай выше на пологом склоне, чем на
водоразделе. При этом склоны южной экспози¬
ции более плодородны. На северном склоне уве¬
личение дозы удобрений увеличивает урожай
(прямая зависимость), на южном - зависимость
между этими параметрами параболическая.
З.С. Чурагулова в соавторстве с Ф.В. Садыко-
вой, З.Я. Хафизовой сообщили о динамике пита¬
тельных веществ под лесными питомниками
Башкирского Зауралья. В Башкирии 42 лесных
питомника площадью участков от 5 до 50 га (10%
на дерново-подзолистых, 31% на серых лесных
почвах, 40% на черноземах). В настоящее время
ассортимент культур в питомниках очень широк.
Много декоративных кустарников. В то же время
постоянная обработка серых лесных почв в пи¬
томнике превратила почву в глыбы. Усиливается
эрозия. Внесение удобрений привело к стабили¬
зации почвенных условий на второй-третьей ро¬
тации, хотя в целом наблюдается уменьшение со¬
держания гумуса. Отмечается загрязнение почв,
особенно около Уфы.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 6 2000
782
КАРПАЧЕВСКИЙ и др.
В докладе И.П. Рудаковой (в соавторстве с
Я.М. Аммосовой) были приведены разнообраз¬
ные данные по составу органического вещества
сапропеля (групповой состав, аминокислотный
состав, молекулярные массы органических соеди¬
нений и пр.).
Ф.И. Хакимов в соавторстве с Н.Ф. Деевой
охарактеризовал экологическую обстановку в
Серпухове. В интересной лекции было показано,
как, казалось бы, безобидное производство поли-
хлорвиниловых материалов загрязняет достаточ¬
но вредными отходами весь город, что приводит к
существенным последствиям для жителей. Доклад¬
чик привел полную экологическую характеристику
города (атмосферы, вод, почв), обрисовал весьма
неутешительную картину. Загрязнение тяжелыми
металлами, дихлорфенилами и пр. - безусловно
вредное явление и требует разработки неотлож¬
ных мер по оздоровлению обстановки.
М.П. Волокитин подвел итоги изучения оро¬
шения на юго-востоке России и его влияния на
почвы. Обращает внимание неэффективность
работы оросительных систем в России. Они ис¬
пользуются на 50-55%. Отмечается увеличение
плотности сложения тяжелосуглинистых черно¬
земов при орошении. Как следствие многочис¬
ленных нарушений принятых технологий при
орошении отмечаются процессы подъема уровня
грунтовых вод, засоления, осолонцевания.
В конце школы была проведена традиционная
экскурсия, на этот раз в Поленово.
В 9-й школе приняли участие около 100 чело¬
век из 15 городов (Уфа, Москва, Элиста, Пущино,
Казань и др.) - представители более 30 учреждений,
включая Почвенный институт им. В.В. Докучаева,
МГУ им. М.В. Ломоносова, Институт физико-хими¬
ческих и биологических проблем почвоведения,
Пущино, Московский государственный педагоги¬
ческий университет и др.
Следует отметить, что в основном содержание
лекций было оригинальным и вызвало отклик у
слушателей. Было предложено немало идей, при¬
ведены новые факты. Школа в Пущино имеет
свое лицо и свой круг слушателей. Очень жаль,
как отметил Н.А. Воронков, что громадный ма¬
териал и опыт школы не известен многим учреж¬
дениям, сотрудники которых занимаются вопро¬
сами экологии. В связи с этим в программу буду¬
щей школы было решено включить проблемы
экологического образования в средних школах и
в институтах.
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
№ 6
2000
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2000, № 6, с. 783-784
УДК 631.4
ЮБИЛЕИ
ЭМИЛИЯ АДРИАНОВНА ШТИНА
(К 90-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ)
1 июля 2000 г. исполняется 90 лет профессору,
заслуженному деятелю науки России, почетному
члену Докучаевского общества почвоведов при
РАН Эмилии Адриановне Штиной - выдающему¬
ся ученому в области почвенной альгологии.
Эмилия Адриановна родилась 1 июля 1910 г. в
Вятской губернии и получила высшее образова¬
ние в Вятском педагогическом институте. В 1934 г.
она поступила в аспирантуру МГУ им. М.В. Ломо¬
носова и прошла специализацию по альгологии под
руководством выдающегося ученого, классика оте¬
чественной ботаники профессора К.И. Мейера.
С тех пор Эмилия Адриановна тесно связана науч¬
ными контактами с Московским университетом,
творческую дружбу со многими его специалиста¬
ми она сохранила на всю жизнь.
В 1941 г. Эмилия Адриановна начала работать
в Кировском сельскохозяйственном институте,
где трудилась более полувека, сначала в качестве
доцента, затем профессора, с 1959 по 1976 г. была
заведующей кафедрой ботаники.
Научная деятельность Эмилии Адриановны
началась с исследования водорослей рек Вятки,
Камы и ряда других водоемов. С началом работы
в сельскохозяйственном институте развивается
новое направление в исследовательской деятель¬
ности Э.А. Штиной - изучение почвенных водо¬
рослей. Уже в докторской диссертации “Водорос¬
ли дерново-подзолистых почв Кировской облас¬
ти и их роль в почвенных процессах” (1956 г.)
были заложены основы, разработаны новые ме¬
тодологические подходы к оценке продуктивнос¬
ти, биомассы водорослей и времени ее оборота в
почве. Методические разработки Э.А. Штиной
широко используются отечественными и зару¬
бежными учеными.
Почвенная альгология - это та область биоло¬
гии почв, которой Эмилия Адриановна отдала свой
талант ученого и организатора. Многогранность
проблематики, личные качества Эмилии Адриа¬
новны, ее увлеченность, исключительная работо¬
способность и эрудиция всегда привлекали к ней
специалистов-микробиологов, альгологов, ботани¬
ков, студентов, аспирантов. На кафедре ботаники
Кировского сельскохозяйственного института
(ныне Кировская сельскохозяйственная акаде¬
мия) под руководством Эмилии Адриановны сло¬
жился научный коллектив, признанный ведущим
центром отечественной альгологии, создана на¬
учная школа, творческим успехам которой спо¬
собствовали научные связи с Ботаническим ин¬
ститутом АН СССР в Ленинграде, где в то время
работал профессор М.М. Голлербах, основопо¬
ложник почвенной альгологии, с Московским
университетом, экологические исследования во¬
дорослей в котором были начаты К.И. Мейером
и продолжены его ученицей Е.А. Манучаровой в
содружестве с почвоведом Н.Н. Болышевым, а
также тесные контакты с учеными других специ¬
альностей - почвоведами, агрономами, мелиора¬
торами, микробиологами, зоологами. В этот пе¬
риод своей деятельности Э.А. Штина развернула
исключительные по целеустремленности и раз¬
нообразию аспектов почвенно-альгологические
исследования, в которых можно выделить следу¬
ющие важные в теоретическом и практическом
отношении направления:
1. Изучение состава и закономерностей рас¬
пределения водорослей в почвах различных райо¬
нов и зон страны, что имело своим итогом обсто-
783
784
ЭМИЛИЯ АДРИАНОВНА ШТИНА
ятельную альгологическую характеристику раз¬
личных типов почв.
2. Экологические исследования почвенных во¬
дорослей позволили выявить основные законо¬
мерности взаимодействия водорослей с почвой и
различными представителями почвенной биоты.
Убедительно показана существенная роль водо¬
рослей как деятельного компонента биогеоцено¬
зов. Исследованы закономерности развития и
распределения водорослей в почвенном слое и по
профилю почвы.
3. Изучение взаимодействия почвенных водо¬
рослей и высших растений позволило разрабо¬
тать методологические подходы и приемы для
практического использования водорослей как
фактора, воздействующего на рост культурных
растений.
4. Установление вклада водорослей в создание и
восстановление почвенного плодородия - масшта¬
бы накопления водорослями органического веще¬
ства, фиксации ими атмосферного азота, противо-
эрозионная деятельность водорослей в почве.
5. Поиск и научное обоснование путей практи¬
ческого использования водорослей в качестве био¬
индикаторов изменений состояния почвы при ее
хозяйственном использовании, а также использо¬
вание водорослей для повышения эффективнос¬
ти бактериальных удобрений.
Исключительной заслугой Э.А. Штиной явля¬
ется объединение специалистов по почвенной
альгологии и по биологии почв. В Кирове неодно¬
кратно проводились конференции по почвенной
альгологии, материалы которых публиковались в
специальных сборниках.
Э.А. Штина - выдающийся педагог, под ее ру¬
ководством воспитано более 27 кандидатов наук,
на протяжении многих лет Э.А. Штина читала
курсы лекций по почвенной альгологии в Киев¬
ском, Санкт-Петербургском, Московском уни¬
верситетах. По курсу “Почвенные водоросли”
Э.А. Штина в соавторстве с доцентом кафедры
биологии почв факультета почвоведения МГУ
Г.М. Зеновой опубликовала в 1992 г. учебное по¬
собие для студентов университетов, аспирантов,
специалистов в области альгологии и биологии
почв. Эмилия Адриановна всегда талантливо и
щедро дарит свою мудрость и энциклопедические
знания молодежи. Многие специалисты пользу¬
ются ее консультациями.
Э.А. Штина - автор более 280 научных публика¬
ций, в том числе 5 монографий, научных пособий,
среди которых книги, написанные с М.М. Голлерба-
хом и включающие сводки, равных которым нет в
мировой литературе. Э.А. Штина всегда вела ак¬
тивную работу во Всесоюзном обществе почво¬
ведов (ныне - Докучаевское общество почвове¬
дов при РАН), была инициатором организации и
первым председателем Кировского отделения
Общества, в 1966-1971 гг. работала председате¬
лем III Комиссии, неоднократно избиралась чле¬
ном его Центрального совета. Эмилия Адрианов¬
на участвовала почти во всех съездах Общества
почвоведов и четырех международных конгрес¬
сах почвоведов, начиная с 7-го (1960 г., США), в
других всесоюзных и международных съездах.
Вклад Э.А. Штиной в науку очень весом. Ис¬
ключительно плодотворная научная работа, со¬
здание нового научного направления, воспитание
молодых специалистов, широкая научно-общест¬
венная и педагогическая деятельность - все это
присуще Эмилии Адриановне и характеризует ее
как выдающегося ученого, незаурядного органи¬
затора и талантливого человека.
Э.А. Штина награждена орденом Ленина, пя¬
тью медалями, ей присвоено звание заслуженно¬
го деятеля науки РСФСР.
В настоящее время Эмилия Адриановна поки¬
нула Сельхозакадемию и перешла к свободной
творческой работе. Главным своим достижением
Эмилия Адриановна считает издание сводки
“Флора водорослей бассейна реки Вятки” (1997 г.),
включащей обзор и полный список водных и поч¬
венных водорослей - практически для всей терри¬
тории Кировской области. Ни одна область Рос¬
сии не имеет такой сводки, потому что практиче¬
ски нет альгологов, в равной мере знающих
почвенные и водные водоросли.
Желаем Вам, дорогая Эмилия Адриановна,
здоровья, неиссякаемой творческой энергии, счас¬
тья. Сердечно поздравляем со славным юбилеем.
Докучаевское общество почвоведоь при РАН
Факультет почвоведения и Географический
факультет МГУ им. М.В. Ломоносова
Кировская сельскохозяйственная академия
Редакция журнала “Почвоведение”
Сдано в набор 23.02.2000 г. Подписано к печати 18.04.2000 г. Формат бумаги 60 х 88*/8
Офсетная печать Уел. печ. л. 16.0 Уел. кр.-отт. 7.7 тыс. Уч.-изд. л. 15.5 Бум. л. 8.0
Тираж 464 экз. Зак. 3601
Свидетельство о регистрации № 0110175 от 04.02.93 г. в Министерстве печати и информации Российской Федерации
Учредители: Российская академия наук,
Отделение общей биологии РАН,
Докучаевское общество почвоведов при РАН
Адрес издателя: 117864, Москва, Профсоюзная ул., 90
Отпечатано в ППП “Типография “Наука”, 121099, Москва, Шубинский пер., 6
Международная академическая издательская компания “Наука/Интерпериодика” информирует о
том, что завершился конкурс на лучшие публикации 1999 года в издаваемых ею журналах.
Лауреатами Премий МАИК “Наука/Интерпериодика” за 1999 год по группе биологических наук
стали авторы следующих публикаций:
ГЛАВНАЯ ПРЕМИЯ
Иванов М.В., Беляев С.С., Ибатуллин Р.Р., Иванова А.Е., Ивойлов В.С., Кандаурова Г.Ф., Миллер Ю.М.,
Назина Т.Н.
Цикл статей по теме “Разработка фундаментальных основ и промышленные испытания микробиологического
метода повышения нефтеотдачи из карбонатных коллекторов на примере Ромашкинского нефтяного
месторождения“.
“Микробиология“
ПРЕМИИ
1. Заварзин ГА., Жилина Т.Н., Кевбрин В.В.
Цикл статей “Алкалофильное микробное сооб¬
щество и взаимосвязи в нем“
“Микробиология“
2. Татаринов Л.П.
Цикл статей, посвященных детальному ис¬
следованию таких особенностей морфологии иско¬
паемых животных, которые обычно остаются за
пределами возможностей палеонтолога - органов
чувств и головного мозга.
“Палеонтологический журнал“
3. Невинский ГА., Барановский А.Г., Каньиикова Т.Г.,
Заргарова ТА., Бунева В.Н., Фаворова О.О.
Цикл статей, посвященных роли абзимов -
иммуноглобулинов с ферментативными свойствами,
возникающих в крови больных при самых различных
аутоиммунных заболеваниях.
“Биохимия“
4. Миркина И.И., Киселев СЛ., Духанина Е.А.,
Лукьянова Т.И., Сащенко Л.П., Гнунев Н.В.
Цикл статей под общим названием “Новые
цитотоксические белки клеток иммунной системы
млекопитающих“.
“Доклады Академии наук“
5. Черданцев В.Г., Краус ЮА., Скобеева В.А.,
Гпухова Е.В., Неклюдова И.В., Корвин-Павловская Е.Г.,
Ляпков С.М., Черданцева Е.М.
Цикл статей на тему “Статистический анализ
нормальной индивидуальной изменчивости морфо¬
генеза как метод изучения его эволюционно
устойчивых механизмов“.
“Зоологический журнал“, “Онтогенез“
6. Хантемиров Р.М., Шиятов С.Г.
“Основные этапы развития древесной расти¬
тельности на Ямале в голоцене“
“Экология“
7. Манухина Е.Б., Малышев И.Ю., Ванин А.Ф.
Цикл статей, посвященных изучению роли N0 и
механизмов формирования адаптации организма к
факторам окружающей среды и защиты от
экстремальных воздействий.
“Известия РАН. Серия биологическая“
8. Медведев Г.С.
Цикл статей, посвященных общей проблеме -
изучению состава и таксономической структуре
жуков-чернотелок трибы В1ар(нн как одного из
важнейших компонентов биоценозов фауны
засушливых регионов Палеарктики.
“Энтомологическое обозрение“
9. Данилевич В.Н., Лукьянов С.А., Гришин Е.В.
“Клонирование и структура гена, кодирующего
а-латрокрустотоксин в составе ядовитых желез паука
каракурта“
“Биоорганическая химия"
10. Трофимова М.С., Клычников О.И., Носов А.В.,
Бабаков А.В.
“Активизация дополнительных сайтов связывания
фузикокцина на плазматической мембране при
осмотическом стрессе“
“Физиология растений“
11. Родионова НА., Безбородов А.М., Брагина Т.В.,
Гринева Г.М., Загустина НА., Мартинович Л.И.,
Местечкина Н.М., Миляева ЭЛ., Никифорова В.Ю.,
¡Цербухин В.Д.
Цикл статей под общим названием “Ферменты,
деградирующие полисахариды клеточных стенок
высших растений и их функции в онтогенезе“.
“Прикладная биохимия и микробиология”
12. Касьянов ВЛ., Корн О.М., Рыбаков А.В.
Цикл статей под общим названием “Репродук¬
тивная стратегия усоногих ракообразных“.
“Биология моря”
13. Иванов В.И., Минят Э.Е., Хомякова Е.Б.,
Петрова М.В., Горгошидзе М.З., Бениаминов А.Д.,
Долинная Н.Г.
Цикл статей, посвященных обнаружению новой
неканонической структуры ДНК - структуры со
сдвинутыми петлями (ЗЬБ-структуры).
“Молекулярная биология“
14. Зараковский Г.М., Баранов Е.Г., Львов В.М.,
Полестерова (Разыграева) НА.
Цикл статей, посвященных проблеме популя¬
ционного психофизиологического потенциала.
“Физиология человека“
15. Потапов С.Г., Гречко В.В., Даревский И.С.,
Рысков А.П.
Цикл статей, посвященных разработке и исполь¬
зованию новых молекулярно-генетических подходов
для решения фундаментальных биологических проб¬
лем в области систематики и филогении.
“Генетика“