Департамент кадровой политики и
образования Министерства сельского хозяйства и
продовольствия Российской Федерации
Московская сельскохозяйственная академия
им. К.А. Тимирязева
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Яшин И.М., Шишов Л.Л., Раскатов В.А.
МЕТОДОЛОГИЯ И ОПЫТ ИЗУЧЕНИЯ
МИГРАЦИИ ВЕЩЕСТВ
Под редакцией доктора биологических наук,
профессора И.М. Яшина
МОСКВА Издательство МСХА 2001

ББК 40.35
УДК 631.412+631.0.42
М54
Рецензенты: проф.Шеин Е.В. (МГУ им. М.В. Ломоносова),
проф. Савич В.И. (МСХА им. К.А. Тимирязева)
Яшин И.М., Шишов Л.Л., Раскатов В.А.
М 54 Методология и опыт изучения миграции веществ. М.: Изд-
во МСХА. 2001. 173 с.
ISBN 5-94327-039-6
На основе анализа литературных сведений, а также результатов
собственных исследований разработана методология изучения
потоков мобильных форм веществ на примере почвенного покрова
таежной зоны. Предложенная методология опирается на ряд
методических принципов: дополнительности, системности, динамичности и
направленности почвенно-географических процессов, структурной
организации веществ в пространстве-времени и фильтрационной
гетерогенности. Структура почвенного покрова рассматривается
как необходимый этап познания элементарных геохимических
ландшафтов.
В монографии представлен фактический материал по внутрипро-
фильной (водной) миграции ряда продуктов почвообразования в
ландшафтах тайги. Охарактеризованы движущие силы миграции.
Выявлены ограничения, связанные с использованием метода
вариационной статистики и искусственных (химически весьма активных)
реагентов при оценке мобильных форм элементов и процесса гумуео-
образования в почвах тайги.
Для студентов, аспирантов и специалистов послевузовского
образования в области агроэкологии, почвоведения, мелиорации,
земледелия, агрохимии ландщафтоведения и географии.
ISBN 5-94327-039-6 © Яшин И.М., Шишов Л.Л., Раскатов В.А., 2001
© Издательство МСХА, 2001

«Одно из наиболее сильных
побуждений, ведущих к искусству и
науке, это .желание уйти от
будничной жизни с её
мучительной жестокостью и безутешной
пустотой, уйти от извечно
меняющихся собственных прихотей,
... от личных переживаний в мир
объективного видения и
понимания».
(И. Пригожий, И. Стенгсрс.
2000, с. 29)
ВВЕДЕНИЕ
В издательстве МСХА год назад было опубликовано
учебное пособие под редакцией профессора Яшина ИМ, в
котором обобщены методы экологических исследований.
Заметное внимание в данной книге уделялось
современным концепциям гумусо-, глее- и подзолообразования -
как одним из основных движущих сил трансформации и
миграции веществ в таёжных ландшафтах. Однако
методологические особенности нативного изучения внутри-
профильной миграции мобильных форм веществ были
охарактеризованы неполно. Настоящая монография, в
известной мере, дополняет это учебное пособие, в частности
раздел 4.5 «Методика оценки параметров абиогенной
(водной) миграции веществ».
Ещё сравнительно недавно исследование миграции
веществ в почвенном профиле (с использованием
различных типов лизиметров) осуществлялось достаточно
просто: на стационаре закладывался профиль длиной 3-5 м
или ряд полных разрезов, в которые затем и
устанавливались лизиметры. Подкупая простотой, подобный подход

не учитывает пестроту почвенного покрова, поэтому среди
множества элементарных почвенных ареалов лизиметры
могут быть установлены в любой случайно попавшийся (а
не выбранный) объём почвы, в том числе и «переходный»
между соседними элементарными ареалами, которые не
так давно почвоведы именовали «нетипичными»
профилями почв. Поэтому и информация, получаемая при таком
подходе, часто оказывалась неопределённой,
некорректной с генетической точки зрения. К тому же следует чётко
указать, в каких элементарных геохимических ландшафтах
изучается миграция веществ: элювиальном,
трансэлювиальном...
В основе новой методологии изучения абиогенной
(водной) миграции веществ с гравитационными потоками
влаги лежат сведения о структуре почвенного покрова, а
также ряд методических принципов: дополнительности,
системности, динамичности и направленности процессов,
структурной организации веществ в пространстве-времени
и фильтрационной гетерогенности.
Совокупность явлений, охватывающих
трансформационный пул веществ в экосистемах тайги, неразрывно
связана с круговоротом органического углерода,
способного совместно с атомами кислорода, водорода и азота
формировать многообразные (и взаимопереходные)
формы органических соединений - основу жизни на Земле.
Этот круговорот неразрывно сочетается с другими
уникальными природными макропроцессами - фотосинтезом,
азотфиксацией и гумусообразованием. Первый процесс
является стабильным и мощным источником
новообразованных биоорганических веществ, свободного
молекулярного кислорода и закодированной информации в
синтезированных органических и металлорганических соединени-
4

ях. Последний - способствует формированию хранилища
биологической информации и энергии в почвах.
Климатические условия, например таёжной зоны, обусловливают
создание и функционирование в почвах динамичных,
неравновесных и самоорганнзованных систем различного
генезиса. В их образовании и развитии особое место
отводится многообразным компонентам водорастворимых
органических веществ (ВОВ) с кислотными и комплексооб-
разующими функциями как связующего (и типичного)
звена между фотосинтезом и гумусообразованием.
Существующие теоретические концепции гумусообра-
зования (кроме биогеохимического направления - Фокин
А.Д., 1975, 1986; Яшин И.М., Кауричев И.С., Черников
В.А., 1993 и др.) отличаются общей трактовкой данного
явления и базируются на статичном изучении в
лабораторных условиях органических веществ, выделенных из
почвенных образцов искусственными (и очень активными)
химическими реагентами-растворами минеральных кислот
и щелочей, которые неадекватны реальным природным
системам и процессам, реализующимся без их
непосредственного участия в биогеохимическом круговороте.
Поэтому имеющиеся химические сведения о
гумусовых веществах (их структурная диагностика, состав и
свойства), несмотря на их актуальность и важность,
следует рассматривать как часть общего массива
информации.
Биогеохимическое направление позволило
расширить базу данных и углубить сложившиеся представления
* Биологические структуры кроме «памяти» о прошлом сочетают в
себе самоорганизацию (порядок) и химическую активность; эти
особенности передаются и гумусу.
5

о генезисе нативных форм гумуса (его формировании,
трансформации, миграции...) в конкретных типах почв.
Это стало возможным благодаря решению двух
актуальных задач: первой - разработке новых методических
подходов при изучении нативных форм гумусовых веществ и
второй - реализации этих методов на стационарах (в
ландшафтах) при исследовании миграции компонентов
ВОВ (Фокин А.Д., 1986; Карпухин А.И., 1988; Яшин И.М.,
1993). Система гумусовых веществ была охарактеризована
не только с химической, но и с экологической позиции:
компоненты ВОВ, мигрирующие в почвах подзолистого
типа, выполняют многообразные функции, выступая в
роли своеобразного биогенного механизма адаптации
групп живых организмов тайги к экстремальным условиям
обитания. Другим возможным механизмом формирования
в почвах тайги низкомолекулярных групп органических
веществ (аналогов фульвокислот) являются так
называемые автокаталитические реакции, в которых для
синтеза конкретных веществ (например, фульвокислот)
требуется присутствие в исходных реагентах веществ,
аналогичных продуктам реакции. Они выполняют функции
образца новых структур, которые должны быть
самоорганизованы и отобраны в конкретных термодинамических
условиях ландшафта. Открывается возможность связать
воедино функции веществ и их структурную
самоорганизацию, проявляющуюся в неравновесных условиях
развития почв: при наличии градиентов тепла, влаги,
концентрации веществ и электрических потенциалов, которые
могут резонировать с электромагнитными полями Земли и
потоками солнечной энергии. Подобные взаимодействия
могут усилить одни (окислительно-восстановительную,
биохимическую, энергетическую...) и ослабить другие
б

(трансформационную, аллелопатическую...) функции
ВОВ. Поэтому их изучение является актуальной
экологической задачей. Пока неполно изучены и не
дифференцированы особенности генезиса ВОВ как источников
гумусовых соединений и одно из основных условий
формирования горизонта Ai в лесных экосистемах.
Установлено, например, что в смешанных лесах юго-запада
Подмосковья, где основной фон почвенного покрова составляют
дерново-подзолистые почвы, под кронами зрелых елей
формируются подзолистые почвы с ярко выраженным
элювиальным горизонтом Аг, хотя в данном элементарном
почвенном ареале фиксируется наиболее высокий масштаб
миграции ВОВ. Отсюда вывод: не все компоненты ВОВ,
постепенно мобилизующиеся в растворимое состояние из
биополимеров растительного опада и компостов на основе
опилок, окОрки и иного сырья (лигнина, клетчатки, геми-
целлюлоз...), являются источниками гумусовых веществ
почвы. Такие компоненты ВОВ, как низкомолекулярные
органические кислоты алифатического ряда (щавелевая,
фумаровая, лимонная...), при взаимодействии с
гумусовыми веществами почвы способствуют химической
трансформации их молекулярных структур, образованию
мобильных Fe-органических и иных продуктов, которые
отчуждаются из зоны реакций с абиотическим и
биогенным потоками. Следовательно, необходимо
идентифицировать индивидуальную средообр&зующую функцию
основных видов таёжных растений, реализующуюся через
потоки компонентов ВОВ.
* Источниками ВОВ в почвах агроландшафтов тайги могут быть
продукты жизнедеятельности прокариотных (цианобактерий) и эукари-
отных водорослей, которые вызывают «цветение» почвы в течение
всего периода вегетации (Панкратова Е.М., 1998).
7

Изучение и анализ вышеуказанных вопросов
почвоведения и экологии и предопределили издание настоящей
монографии. Отзывы и пожелания можно присылать по
адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49, кафедра
экологии и БЖД, профессору Яшину И.М.
Телефон для справок: @95) 976-22-75.
#**

1. МЕТОДОЛОГИЯ ИЗУЧЕНИЯ
АБИОГЕННОЙ МИГРАЦИИ ВЕЩЕСТВ В
ТАЁЖНЫХ ЛАНДШАФТАХ
При исследовании миграционных потоков веществ в
профилях почв, например таёжных гумидных ландшафтов,
целесообразно учитывать ряд методических принципов:
1-й дополнительности, 2-й системности, 3-й динамичности
и направленности процессов, 4-й структурной организации
веществ в пространстве (от ионно-молекулярных,
коллоидных и иных форм до почвенных комбинаций в реальных
экосистемах...), 5-й фильтрационной гетерогенности
состава веществ почвенных растворов и лизиметрических
вод - как следствие природных процессов динамики
сорбции и хроматографии сложных смесей веществ и другие -
Яшин ИМ. A993).
Первый принцип дополнительности,
сформулированный Н. Бором, свидетельствует о том, что ... «наша
способность анализировать гармонию окружающего Мира
и широта его восприятия всегда будут находиться во
взаимоисключающем дополнительном соотношении».
Принцип системности предопределяет, во-первых,
применение системы методов при изучении почвенных
процессов (А. Роде, 1977) и, во-вторых, признания
самостоятельности и в то же время зависимости процессов
почвообразования от развития конкретной экосистемы и
ландшафта в целом. Понятия «почва-компонент» и
«почва-продукт» экосистемы позволяют сформулировать один
из основных вопросов почвоведения: любые почвенные
процессы следует формулировать (и изучать) не абстракт-
9

но и оторванно от объекта, а с учётом структуры,
динамики, возраста, техногенного воздействия, функций биоты,
структуры почвенного покрова..., реальной экосистемы
(Яшин И.М., Шишов Л.Л., Раскатов В.А., 2000). Принцип
динамичности позволяет учесть фактор времени
(кинетику процессов). Время, как известно, имеет направленность,
структуру, длительность... и вне объекта (пространства)
не существует. В определённом смысле оно отражено в
понятиях «почва-память» и «почва-момент» (Соколов
И.А., Таргульян В.О., 1976). Предлагается дополнить
данную категорию терминами «почва-точка» (элементарный
почвенный ареал - ЭПА - как наименьший и типичный
объём конкретного типа почвы с присущими ему
генетическими особенностями) и, «потоки-пространство» - п-
ЭПА, т.е. элементарная почвенная структура (ЭПС). Таким
образом, «привязка» двух первых терминов выполнена к
конкретным природным объектам - почве и почвенному
пространству.
Многообразие миграционных потоков веществ и форм
их переноса может быть охарактеризовано двумя
главными векторами - биогенным и абиотическим. Последний
дифференцируется в пределах объёмов ЭПА по
направленности на следующие частные потоки: вертикальный
нисходящий, вертикальный восходящий, внутригоризонт-
ный (диффузный), боковые (латеральные)/поверхностный
(эрозионный) и внутршгочвенный (в каскадных
трансэлювиальных и трансаккумулятивных геохимических
ландшафтах...). В едином варианте эти вопросы ещё не
изучены. Сейчас предпринимаются попытки их теоретического
ю

осмысления. Создаются компьютерные и математические'
модели миграции веществ, имеющие познавательное
значение.
Принцип структурной организации веществ
позволяет уточнить иерархию и функции тех или иных
химических соединений (биогенных, биофильных, технофиль-
ных...) в конкретных экосистемах. Оценка масштаба
миграции веществ, миграционных барьеров и форм мигри-
руемых соединений (простые и сложные ионы, молекулы,
ассоциаты, коллоиды, тонкодисперсные суспензии,
активные радикалы...) способствует более полной диагностике
не только продуктов почвообразования, но и
трансформационных потоков техногенных элементов (Be, Pb, As, Hg,
Cd и других), активно включающихся в трофические цепи
при участии ведущих процессов почвообразования
(Добровольский Г.В., Никитин Е. Д., 1990).
Принцип фильтрационной гетерогенности состава
веществ жидкой фазы почв предопределяет критическое
рассмотрение результатов лизиметрических
исследований. Во-первых, разнообразный состав миграционных
форм веществ связан с непрерывными сорбционно-
десорбционными реакциями, диффузией и хроматографи-
ческим разделением сложных природных соединений (т.е.
обновлением соединений твёрдой фазы) в результате
функционирования групп живых организмов таёжных
экосистем, а также мобилизации в раствор и миграции в
профиле почвы водорастворимых органических веществ
* Плодотворность теоретической модели, с помощью которой
пытаются объяснить и предсказать укачанные потоки миграции, зависит от
степени её адекватности изучаемым процессам. Пока ещё накоплено
мало фактических данных по миграции веществ в различных
ландшафтах Земли.
U

(ВОВ) кислотной природы. Во-вторых, не все
компоненты жидкой фазы были сформированы в современных
условиях почвообразования. Некоторые из них имеют, по-
видимому, реликтовую природу, например в гор. В, ВС и
С почв подзолистого типа. В-третьих, проявление
инерционности как в реализации тех или иных реакций и
взаимодействий в почвенных горизонтах, так и в миграции
веществ. Так, в зоне тайги отмечаются два явных пика в
нисходящем внутрипрофильном переносе химических
соединений - весной и осенью. В остальные сезоны года
наблюдается локальное (полугоризонтное)
перераспределение мигрантов, вследствие диффузии и иных реакций,
которые протекают без устойчивого и масштабного обмена
веществ между химическими соединениями соседних
генетических горизонтов. Эти особенности следует
учитывать при диагностике масштаба выноса веществ, оценке
барьеров и элювиально-аккумулятивных процессов.
Наряду с указанными явлениями важная роль в
абиогенной (внутрипрофильной) миграции веществ
принадлежит восходящим потокам, периодически возникающим
за счёт градиента всасывающего давления почвенных
растворов. Особенно ярко данный вектор миграции
проявляется летом и зимой в тех ландшафтах, поверхность почв
которых лишена какого-либо растительного покрова. Ему
противостоит сила гравитации, направленная вниз - в
глубь почвы, к местному и общему базисам эрозии, к
центру земного шара. Эти две силы (как и соответствующие
миграционные потоки веществ) следует рассматривать
сопряжённо: в их взаимодействии в реальном элементарном
объёме почвы, ландшафте и скрыт результирующий
вектор направленности движения природных почвенных
растворов.
12

При сезонной восходящей миграции почвенных
растворов к иссушенному (нагретому или сильно
охлаждённому) поверхностному слою почвы жидкий раствор в
капиллярах редко достигает дневной поверхности,
превращаясь на известной глубине в пар и в лёд. Содержащиеся в
растворе многообразные вещества - органические, метал-
лорганические комплексы, простые и сложные ионы,
коллоиды ... выпадают в осадок на частицах почвы. При этом
почвенная вода радикально очищается от растворённых
веществ, суспензий и коллоидов. Периодически и
многократно (в течение сотен и тысяч лет) повторяясь, данный
процесс может привести к формированию
морфологически выраженных новообразований и аккумулятивных
микрозон, не свойственных основным генетическим
горизонтам (почвы, подтопляемые водохранилищами).
Кроме указанных положений методология
исследования абиогенных потоков веществ в профиле почвы должна
опираться на следующую информацию: 1. сведения о
структуре почвенного покрова (СПП), 2. данные о
современных процессах почвообразования, например, для почв
таёжной зоны - это гумусо-, глее- и подзолообразование,
3. оценку поведения потоков почвенных растворов. К их
рассмотрению и приступим.
1. Структура почвенного покрова - этап познания
элементарных геохимических ландшафтов
13

Информация о СПП имеет известное теоретическое и
практическое значение, способствуя решению ряда
актуальных почвенно-экологических задач: 1. обоснованному
отбору почвенных образцов и выделению в геохимических
ландшафтах предельно однородных почвенных контуров
(и ЭПА), 2. установлению колебаний границ горизонтов
почвы в ЭПА и морфологических признаков, 3.
выявлению динамики свойств почв, режимов и состава веществ
(например, гумусового состояния), уточнению почвенных
процессов..., 4. диагностике взаимосвязи (в т. ч. и
характера миграционных потоков веществ) между
отдельными ЭПА в элементарных структурах почвенного покрова,
5) более точной (позиционной) установке сорбционных
лизиметров и интерпретации экспериментальных данных.
Территория почвенно-экологического стационара
«Няндомский» площадью 0,7 га приурочена к типичному
почвенно-геоморфологическому району подзоны средней
тайги европейского Севера. В геоморфологическом
отношении она представляет собой сложный, динамично
развивающийся моренный холмисто-грядово-западинный
ландшафт с большим количеством озёр. В современный
период моренные образования подвергаются воздействию
флювиальных и склоновых вод, в результате чего склоны
гряд и увалов расчленяются эрозионной сетью ,
увеличивается каменистость поверхностных слоев почв,
уменьшается мощность гумусово-аккумулятивного горизонта,
возрастает активный смыв вносимых удобрений, что отрица-
Исслсдования охватывают период с 1981 по 1993 гг. Результаты
стационарных изысканий докладывались, в частности, в г. Архангельске,
в 1985, 1990 и 2000 годах на Ломоносовских и Сибирцевских чтениях
и опубликованы в печати (Яшин И.М., 1988, 1993).
Природа эрозии комплексная: почвенно-геологическая.
14

тельно сказывается на производительной способности
почв и эвтрофикации водоёмов (Яшин ИМ. с соавт.,
1986).
Няндомский стационар был заложен в 1981 г. на
относительно выровненном водоразделе Коношско-
Няндомской моренной гряды с абсолютными отметками
около 248 м над ур. м.. Предварительно с учётом всей
площади объекта (включая лесные и болотные массивы) была
выполнена корректировка почвенной карты в М 1:10 000.
Картографической основой служили отдешифриро-
ваиные фотопланы с горизонталями М 1:10 000.
Использовали также первичные почвенные карты,
аэрофотоснимки, геоморфологические карты, лесотаксационные схемы и
т.д.
Применение аэрофотоматериалов и метода
ландшафтного дешифрования позволило чётко диагностировать на
основных формах и элементах моренного мезорельефа
(поймы и террасы рек, водоразделы, склоны террас,
увалов, холмов, подошвы склонов, блюдцеобразные
западины, лощинообразные межувалистые понижения и т. д.)
почвенные комбинации на уровне мезоструктур. По
компонентному составу мезоструктуры стационарного
мелиорированного участка «Егрома» 2-го года освоения
представлены, главным образом, сочетаниями-мозаиками,
Среди них на ключевом участке при последующем
детальном картировании (М 1:200) диагностированы авто-
морфно-полутидроморфные эрозионные микропятнистосги-
микромозаики: осваиваемые слабо-, средне- и
сильноподзолистые почвы разного гранулометрического состава с
поверхностно- и грунтово-глееватыми (редко глеевыми)
аналогами на двучленных, флювиогляциальных и
моренных отложениях, а также полугидроморфные микромозаи-
15

ки - осушаемые болотно-подзолистые, дерново-
перегнойные глеевые и болотные низинные почвы,
развитые, главным образом, на красно-бурой завалуненной
суглинистой морене.
Почвенный покров мелиорированного массива 2-года
пользования картографировали путём заложения
полнопрофильных разрезов в сети квадратов 10x10 м,
топографически «привязанных» на местности к нескольким
постоянным ориентирам, а также к системе провешенных
параллельных ходов с реперами. Каждый квадрат
отрабатывали 2-3 разрезами и уточняющими прикопками в
зависимости от микрорельефа и залегания почвообразующих
пород. Дополнительную информацию о морфологии почв
и их топографии получали с помощью трансекты -
профиля магистрального мелиоративного канала
протяжённостью около 50 м. Всего на участке 0,7 га исследовали 107
разрезов глубиной 1,2-1,7 м. Путём заложения разрезов с
указанной частотой в условиях динамичного моренного
рельефа Коношско-Няндомской моренной гряды удалось
выявить интересные особенности генезиса и географии
почв на низшем таксономическом уровне их
пространственной организации. Масштаб полевого картирования
стал критерием выявления элементарных почвенных
ареалов (ЭПА), оценки их однородности и возможности
выделения в пространстве специфичных почвенных объектов -
предельных структурных элементов (ПСЭ).
Таким образом, при крупномасштабном
картографировании объектом исследования являются
элементарные почвенные структуры (ЭПС), представляющие собой
одну или несколько (значительных по площади)
комбинаций почв, а яри детальном - сопряжённые ЭПА, или
почвы одного разряда (развитые на одинаковой материнской
ifi

породе). ЭПА по строению также неоднородны. Как
правило, это своеобразные комбинации почвенных
индивидуумов (ПИ) и ЭПС.
Материалы почвенного картирования и исследования
почв на территории АОО «Восход» показали, что
крупномасштабная почвенная карта является лишь
приближённой схемой природного почвенного покрова: это
обусловлено самой методикой крупномасштабного
почвенного картирования. В данном случае пестрота почвенного
покрова поля или участка генерализуется в одну
(преобладающую) почву; сопутствующие аналоги, нередко
приводящие к резкому снижению в условиях таёжных
ландшафтов ETC (европейской территории страны) - балла
бонитета почвенного массива, не учитываются. Такой
подход, естественно, отрицательно сказывается на
объективной оценке качества почв участка и приводит к
завышению планируемой урожайности, хотя в этом случае
упрощаются технологические операции, уменьшаются затраты
труда и времени на полевом и камеральном этапах
подготовки карт, снижается стоимость натурных почвенных
изысканий.
Применение при картировании качественной
картографической основы позволяет заметно повысить
объективность скорректированной крупномасштабной
почвенной карты. При корректировке, в частности, результатов
первичного почвенного обследования A961 г.) были
внесены уточнения по эродированности, оглеению,
каменистости почв и т. д. в среднем на 45-60% площади, а по
ряду массивов - более чем на 85% площади. В процессе
изучения топографии почв стационара было установлено, что
при уменьшении (в детальном масштабе) размеров
пространственных почвенных структур возрастает генетиче-
п

екая информативность единичного (элементарного)
объекта с максимумом информации в минимально возможном
природном объёме - почвенном индивидууме (ПИ - педо-
не). Это свидетельствует как о тесной взаимосвязи
генетического и географического аспектов, так и о
существовании цепи исходных уровней развития и организации
почвенного покрова: ПИ -> ПСЭ -^ ЭПА (простые и
сложные). Если зональные факторы почвообразования
определяют развитие почв на типовом уровне и
компоновку СПП на мезо- и макроуровнях, то
многообразные взаимодействия и взаимовлияния ПИ в
процессах биогенного, гравитационного, диффузного (и
миграционного) перераспределений веществ и энергии
обусловливают формирование и эволюцию почв на
микроуровне. В природе существуют строго
определённые комбинации почв, а не отдельные
разобщённые их индивидуумы. Причём, природная
компоновка ЭПА в почвенные структуры (как
свообразные формы рисунка почв) обусловлена 3-мя
группами факторов: 1-й - биогенная, 2-й
оролитогенная и 3-й - экзогенная. В ландшафтах
таёжной зоны указанные факторы реализуются совместно.
Но их влияние на почвы и почвенный покров
неоднозначно: биогенные факторы так или иначе
оказывают воздействие на верхние горизонты почв и
меньше на породу в основном через миграционные потоки
воды и растворённых в ней ВОВ, функции которых
чрезвычайно разнообразны (Яшин И.М., 1993). Две другие
группы факторов, несмотря на их самобытность (порой и
масштабность проявления в пространстве) имеют ряд
существенных отличий от 1-й группы. Отметим лишь
некоторые из них:
18

1. Экзогенные факторы не могут обеспечить
радикальное превращение химических соединений из
одних форм и агрегатных состояний в другие: в них не
содержится механизма, обусловливающего
трансформацию веществ и энергии;
2. Экзогенные факторы лишь подготавливают
почвообразующие породы и рельеф для образования почв.
Сообщества живых организмов, например таёжных
биогеоценозов, за относительно короткий интервал
времени A00-150 лет) способны сформировать систему
генетических горизонтов в верхней части почвенного
профиля (AqAi, Аг и А2В);
3. Экзогенные факторы определяют прежде всего
развитие процессов эрозии в ландшафтах и физическое
выветривание пород, но глубокой химической
трансформации веществ при этом не наблюдается, хотя
гидратация и гидролиз веществ обычно реализуются.
Создавая среду своего обитания (почву), группы
живых организмов конкретных экосистем прямо и
косвенно (например, через органические лиганды с
кислотными и комплексообразующими свойствами)
воздействуют на верхние горизонты почв и вызывают
флуктуации основных миграционных потоков, а также
сезонную динамику свойств (Карпачевский Л.О., 1998).
После мелиоративного освоения лесных массивов
характер биогенного влияния на почву существенно
изменяется. Среди ведущих сил основную роль начинают
играть эрозия, биохимические реакции с участием
микроорганизмов (включая процессы оглеения) и
нисходящая (внутрипочвенная) миграция веществ. В
принципе почвы агроландшафтов (особенно гумидных
регионов Земли) становятся весьма уязвимыми и
19

податливыми к активной деградации. Поэтому приёмы
окультуривания с экологической точки зрения следует
рассматривать и как приёмы сохранения и устойчивого
развития почв.
В пределах одного почвенного контура,
детализированного при почвенной съёмке в М 1:10 000,
при последующем детальном картографировании в М
1:200 было идентифицировано 82 ЭПА(Яшин И.М., 1988),
каждый из которых представляет собой не только
индивидуальный (элементарный) объём, но и часть
единого почвенного тела (почвенного покрова).
Кажущаяся на первый взгляд хаотичность
пространственного залегания компонентов почвенного
покрова чётко приурочена к микропонижениям, участкам
смены почвообразующих пород, уровню залегания
грунтовых вод. В связи с этим ЭПА были объединены в
ЭПС по их приуроченности к микрорельефу. Всего
выявлено 5 почвенных микроструктур (рис. 2.1, карта):
1-я ЭПС занимает выровненную часть очень пологого
A°) склона, переходящего в водораздел с развитым
микрорельефом в виде западинок (возможно оставшихся
от вывалов зрелых елей). Почвенный покров представлен
9-компонентной контрастной и сложной
микропятнистостью - микромозаикой из осваиваемых
слабо-, средне- и сильноподзолистых типичных,
осваиваемых слабо-, средне- и сильноподзолистых
контактно-глееватых, осваиваемых слабо-, средне- и
сильноподзолистых типичных поверхностно- и грунтово-
глееватых, а также слабо- и среднекаменистых почв. 1-я
ЭПС занимает 29,3% площади (или 1977 м2).
2-я ЭПС приурочена к пологой части склона (уклон
2°), характеризуется 6-компонентным контрастным
20

микрокомплексом - микромозаикой из осваиваемых
слабоподзолистых типичных эродированных
поверхностно- и грунтово-глееватых, осваиваемых слабо-
и среднеподзолистых контактно-глееватых эродированных
и иллювиалъно-железистых эродированных, редко
слабокаменистых почв. 2-я ЭПС занимает 18,0% площади
ключа (или 1217 м ).
3-я ЭПС выделена на плоской части склона и
представлена 5-компонентным сложным
микрокомплексом - микромозаикой из осваиваемых
слабо- и сильноподзолистых типичных намытых
неоглеенных, грунтово-глеевых, а также осваиваемых
слабо- и сильноподзолистых иллювиально-железистых
намытых почв. На 3-ю ЭПС приходится 14,3% площади
(или 962 м2).
4-я ЭПС приурочена к подошве склона
микроповышения и состоит из 3-компонентной
слабоконтрастной, однородной по взаимосвязи
микропятнистости (осваиваемые слабо-, средне- и
сильноподзолистые иллювиально-железистые слабо- и
среднекаменистые почвы). 4-я ЭПС занимает 12,5%
площади (844 м2).
5-я ЭПС выделена в вытянутом лощинообразном
понижении и представлена 4-компонентным конрастным
микрокомплексом из болотных низинных, дерново-
перегнойно-глеевых и торфянисто-подзолисто-глеевых
почв. 5-я ЭПС занимает 25,9% площади (или 1752 м2). Вся
площадь - 6752 м2.
Состав компонентов по элементарным почвенным
структурам (для краткости) можно проиллюстрировать в
следующем виде:
2\

Магистральный канал
млапаратилчай свзпи \. az^'^1 "
Рис. ■. 1. Карта-схема (М 1:200) элементарных почвенных
микроструктур (ЭПС) стационарного участка ОАО «Восход»
Няндомского района Архаштгльской области. I-V - компоненты ЭПС;
"""•--*- - потоки миграции веществ.
22

i-я эпс - (п;-щ-п3°)+(пг~г-пгг-пгг) +
+ (П0хП°.хЩ);
2-я ЭПС - (П™ х ПГ хП°)+(П™ т • П[ж'" хП°ж>);
3-я ЭПС - (П°н ■ П°") + (Щга • III0"" • П,""");
4-я ЭПС - (П* • П°2Ж • Щж);
5-я ЭПС - (Д,тш • Б™ • Б™ • Щ,ГМ,).
Расшифровка почвенных индексов: Пи,з -
осваиваемые слабо-, средне-, и сильноподзолистые; П"*~3Г -
осваиваемые контактно-глееватые на двучленных породах*;
э - эродированные (смытые), н - намытые; г - грунтово-
глеевые, г и г - поверхностно- и грунтовоглееватые; ж -
иллювиально-железистые на водноледниковых
отложениях; П° • П° • Щ - микропятнистость; П?™ ■ Щ™ - простой
микрокомплекс; П, х П2 х П3 - микромозаика;
дшон gHrr gra дт,г _ П0ЛИТИПНЬвд ГИДрОМОрфнЫЙ КОМ-
плекс...
Имеющиеся в литературе трактовки понятий ПИ,
ПСЭ, ЭПА, ЭПС и их интерпретация при использовании
различных методических приёмов нуждаются в
уточнении. Теоретическое обоснование и изучение структурных
уровней организации почв (генетический и
географический аспекты), как одно из перспективных направлений в
почвоведении, также находится на этапе становления.
Требуются дальнейшее накопление и систематизация
фактического материала по почвенному картированию слабо-
* Точнее - почвы, имеющие двучленное сложение профиля. Давным-
давно это был двучленный насос, который превратился в профиль.
23

изученных (с точки зрения СИЛ) территорий страны,
например севера Русской равнины.
Обоснование ПИ как наименьшего и характерного
объёма почвы было дано в связи с диагностикой,
изучением природных единичных (индивидуальных) почвенных
объектов и внедрением в почвоведение методов
математического анализа (SimonsonR.W., 1968).
Концепцию ПИ, предложенную Л.И. Прасоловым
A978), развивали Ф.И. Козловский с соавт. A968), Л.О.
Карпачевский A977), И.М. Яшин A988) и другие
отечественные исследователи.
Ф.И. Козловский с соавторами A976), в частности,
рассматривают ПИ, исходя из почвенных процессов и
свойств самих почв, что отличает этот подход от
традиционных трактовок. Авторы отмечают, что
экспериментальное определение ПИ и его свойств возможно, главным
образом, путём статистического изучения пространственной
неоднородности почв. В настоящее время ещё
недостаточно фактических данных об ЭПА и их микроструктурах.
Мало сведений об устройстве, развитии, трансформации
ПИ, происходящих при освоении почвенных структур
применительно к разным геохимическим ландшафтам и
образующих микро-, мезо-, и макрокаскады катен. Яшин
И.М. A988) определённое место в организации ЭПС
отводит явлениям симметрии.
ЭПС на рассматриваемой территории стационара
образуют две характерные группы: 1-я - почвы занимают
верхние части микроповышений, при этом признаки и
свойства почв изменяются от центра ЭПА к периферии (в
основном эродированные аналоги). Данные почвы
образуют опорные структуры; 2-я - так называемые
переходные структуры почв, изменение свойств прослеживается
24

от одной границы ЭПА к другой. Сюда относятся ЭПА
намытых и иллювиально-железистых почв, занимающих
соответственно подошвы микросклонов и окрашен
западин. Для 1-й группы ЭПА характерна элювиальная
направленность потоков миграции, для 2-й - транзитная
(элювиально-аккумулятивная). В общем плане подобное
перераспределение веществ в сопряжённых ЭПА можно
оценить через элементарное «поле» миграции.
Соотношение величин по «полям» миграции позволит
конкретизировать вынос и пути миграции химических соединений в
пределах конкретной пространственной ЭПС на мезо- и
микроуровне (Яшин И. М., 1988).
ПИ находится на стыке микрогеографической и мак-
рогенетической организаций почвы и представляет собой
очень сложную и динамичную систему, которую
необходимо рассматривать как наиболее крупную
упорядоченную морфоструктуру. Кроме неоднородности (СПП)
следует учесть и структурные уровни организации почвенной
массы.
Оценивая структурные уровни почвы, А.Д. Воронин
A980), в частности, выделяет общие свойства, присущие
материи вообще, и частные, отражающие самобытность
почвы как естественно-исторического природного тела. В
данной системе ПИ занимает 5-й интегральный уровень.
Выделяемые на ключе (точке наблюдения) при
детальной почвенной съёмке ЭПА визуально считаются
гомогенными. Их однородность уточняется затем на наличие
тренда* (Рожков В.А. с соавт., 1974). Существование цик-
Тренд представляет собой тенденцию развития нестационарной
функции X(t) во времени и пространстве. Вероятностные значения
стационарной (случайной) функции (среднее, дисперсия) не зависят от
25

лического тренда обосновывается с помощью рангового
коэффициента корреляции (rs) Спирмена. Например, в
гомогенном ЭПА площадью 17,5 м2 было установлено
варьирование мощности вновь созданного пахотного горизонта
при интервалах 0,5 м. Найденный коэффициент Гфакт.
оказался равным 0,110, а коэффициент гтабЛ. при Po.s и п = 5,
равным 0,253. Поскольку Гфает. < гтабл. в рассматриваемой
последовательности мощностей горизонта Апах тренд не
обнаружен.
Отображение на детальной почвенной карте микро-
ЭПС существенно повысило её информативность и
наглядность. Появилась возможность проследить
пространственные и профильные потоки веществ, изменения
свойств почв после мелиорации, рассмотреть некоторые
пути эволюционного развития ЭПА, наметить
дифференцированные приёмы регулирования плодородия почв и т.
д.
Детальная почвенная съёмка показала, что на
площади, составляющей 8% территории участка после
мелиорации, гумусово-аккумулятивный горизонт вообще
отсутствует, а на площади, составляющей 11%, мощность его не
превышает 10 см. Вновь образованный пахотный слой (Ар)
существенно отличается от старопахотного составом,
сложением, цветом и свойствами. Визуально он
представлен беспорядочным скоплением фрагментов
элювиального, элювиально-иллювиального, иллювиального и в
меньшей мере грубогумусного горизонтов.
По почвенным профилям наиболее сильно варьируют
сложение, мощность и физико-химические свойства элю-
времени. При этом за начало отсчёта может быть выбран любой
момент времени.
26

виально-иллювиальных горизонтов осваиваемых
подзолистых и болотно-подзолистых почв. Разные формы
микрорельефа, неоднородность литологии и верхней кровли
материнских пород обусловливают своеобразие процессов
современного почвообразования, особенно оглеения и
оподзоливания (Кауричев И.С., Яшин ИМ., 1996).
На горизонтальных срезах почвенных слоев, в
частности в A2B(g) и B(g), проявляются полигональная сеть
трещин и большое количество микроконтуров из
неоднородного материала*. На вертикальных срезах профилей
сеть трещин менее чёткая, без характерного рисунка, в
виде разноориентированных вертикальных каналов. Их
выраженность и глубина проникновения в пределах каждого
генетического горизонта существенно меняются.
На ключевом участке мощность Ар колеблется от 10
до 39 см. Динамичность залегания в трансекте
подпахотных горизонтов почв более высокая, чем Ар. При этом
наибольшая пестрота их сочетаний приурочена не только к
массивам переувлажнённых почв, но и к «клиньям» поч-
вообразующих пород, практически достигающих на
микроповышениях дневной поверхности C3-46 см). По
указанным направлениям происходит криогенное
выклинивание из породы камней, валунчиков, гальки, постепенное
восходящее движение которых способствует разрыву
генетических горизонтов и перемешиванию их субстрата.
Как правило, весной каменистость поверхности пашни
резко возрастает. Горизонтальная ориентировка слоев
почв, в частности, в трансекте, в целом сохраняется, но
отличается нередко неупорядоченностью залегания, разной
Это также отразится на неоднородности образцов почв и флюкгуа-
циях их свойств.
27

внутрипрофильной ориентацией и прерывистостью. Таким
образом, морфология изучаемых почв в пределах конечно-
моренного таёжного ландшафта свидетельствует о
распространении здесь простых, сложных и мозаичных
профилей. Вокруг ЭПС полугидроморфного и гидроморфного
ряда в основном формируются ЭПА со сложными и
мозаичными профилями. Почвенные комбинации здесь
наиболее контрастные и сложные.
Изучая границы между ЭПА и ЭПС в пространстве,
было установлено, что наиболее корректно и точно в
качестве таковых назвать не линию или плоскость, а
своеобразный «переходный объём». Признаки и свойства здесь
наиболее динамичны в пространстве-времени. Почвоведы
относят подобные разрезы к «нетипичным». На наш
взгляд, такие разрезы позволяют получить новую
информацию об эволюции почв.
В ходе полевых наблюдений выявлена крайне
неровная (образно говоря, синусоидальная) поверхность
залегания кровли почвообразующих пород, которая в принципе
и обусловливает специфику микрорельефа. Среди ЭПС
преобладают округлые, вытянутые и линейные формы,
отражающие совокупное действие факторов
дифференциации почвенного покрова. Рисунок ЭПС создаётся не
только формами отдельных ЭПА, но и чередованиями их
групп. Для залегания ЭПА в пространстве характерна
смена границ - от постепенных до резких. При изменении
почвообразующих пород границы резкие, при смене
элементов микрорельефа - ясные. Постепенный переход
одних ЭПА в другие обычно связан с колебанием уровня
грунтовых вод и свойственен главным образом для пятни-
стостей (чередование почв, относящихся к одному
подтипу).
28

Размеры пятнистых микроструктур почвенного
покрова колеблются от долей единицы до десятков квадратных
метров. Точная фиксация всех компонентов пятнистости
требует значительных затрат времени и существенно
осложняет отображение ЭПС на карте.
Большое значение для идентификации СПП придаётся
контрастности почв, входящих в ЭПС. Этот признак
исследователями трактуется неоднозначно. В.М. Фридланд
A988) оценивает контрастность по бонитировочным
шкалам, Г.И. Григорьев A977) - по направленности процессов
почвообразования. Контрастные почвенные комбинации
состоят из почв разных типов или подтипов;
слабоконтрастные включают разновидности одного подтипа. На
исследуемом объекте преобладают слабоконтрастные
структуры, относящиеся к числу локально замкнутых и
открытых (геохимический сток веществ периодически уходит
за пределы ЭГЛ). В лесных ценозах происходят
преимущественно биогенное перераспределение веществ и их
аккумуляция в депрессиях. Это обусловливает динамичность
и контрастность СПП, а также изменение свойств почв
одного рода и вида в составе разных ЭПС, т, е. возможны
неодинаковые по скорости и направленности пути
эволюции компонентов ЭПС.
Компоновка ЭПА в ЭПС позволяет обнаружить не
только генетическую взаимосвязь, но и взаимозависимость
развития почвенных микроструктур. На фрагменте
детальной почвенной карты данного стационара ЭПА
располагаются весьма хаотично, что указывает на разнообразие
" ЭГЛ - элементарный геохимический ландшафт; миграция веществ из
ЭГЛ чаще всего отмечается в трансэлювиальных и
трансаккумулятивных ЭГЛ с их сосредоточением в местных базисах эрозии и поймах
рек.
29

их генезиса. ЭПС дают возможность чётко выявить
характер микроорганизации почвенного покрова по
элементам рельефа. В частности, становится более ясной
картина трансформации автоморфных почв подзолистого
типа в процессе их эволюции: мелиоративное освоение
лесных подзолистых почв приводит к неодинаковым
результатам. В таёжном лесу под влиянием парцеллярного
строения биогеоценоза формируются пятнистости почв
(П, П2 -П3). В результате распашки устраняется
действие древесной формации. Возникают другие
микроструктуры почв (развитие которых обусловлено другими
факторами - характером микрорельефа и своеобразием почво-
образующих пород), например, микромозаики
IT/xIEfxIIf
Детальные почвенные исследования выявили также
чёткую приуроченность песчано-супесчаных иллювиаль-
но-гумусово-железистых подзолистых почв к окрайкам
потяжин, ложбинам и западинам с болотными и дерново-
перегнойными глеевыми аналогами. Не исключено, что
перенос мелкозёма с повышений, занятых почвами с
двучленным сложением профиля, и его отложения по
подошвам микросклонов и понижениям, характеризует
начальный этап формирования почв альфегумусового типа.
Со временем в таких почвах протекает аллохтонная
аккумуляция органо-минеральных соединений из
пульсирующих грунтовых вод, верховодки, заметно обогащенных
компонентами ВОВ, часть из которых, осаждаясь,
формирует гор. Bf. Этот пример показывает сопряжённую
генетическую взаимосвязь образования ЭПА в реальной
почвенной комбинации.
30

Профильное изучение морфологии, состава и
свойств раскрывает, в известной мере, особенности
генезиса (таксономический и классификационный аспект:
«Классификация почв России», 2000, ч.П.), но не
затрагивает и не освещает пространственно-геохимические
аспекты залегания и развития ЭПА и ЭПС (рис. 2.2. и 2.3.).
Статистическая оценка мощностей почвенных горизонтов
ЭПА после мелиорации лесного массива «Егрома»
приведена в табл. 2.1.
Табл. 1. Статистическая характеристика мощностей почвенных
горизонтов различных ЭПС стационарного участка ОАО
«Восход» Няндомского района Архангельской области.
Генетические
горизонты
Выборка, п
max
1П1П
М
см
а
V
Р
%
I. Устойчиво переувлажненные почвы, занимающие вытянутые
лощинообралиле понижения
А"
л0
Т
15
15
35
65
15
14
23 ]б,57
38 114,70
28,6
38,6
7,3
9,9
II. Осваиваемые подзолистые эродированные почвы
1) смытые на склонах водоразделов
А„
А2
А-В
Г. з".
18
4
34
7
5 | 23
16 | 115
16
5
5
29
26
6
9
72
4,73
1,00
7,96
25,34
18,2
16,7
88,4
35,2
4,3
8,4
39,5
8,8
2) намытые на подошвах склонов
АЛА,)
А,
А2В
10
6
-
45
24
-
35
10
-
40
14
-
7,24
5,20
-
18,1
37,1
-
5,7
15,1
-
III. Осваиваемые подзолистые иллювиально-жедешетые почвы,
приуроченные к выровненным склонам
Глубина залегания карбонатов (см).
31

АП(А,)
А2
А2В
12
8
4
47
26
39
17
2
7
31
9
24
8,87
7,87
13,29
28,6
87,4
55,4
8,2
29,1
27,7
IV. Осваиваемые подзолистые почвы, развитые на плоских
водоразделах
Ап(А,)
А2
А2В
5
3
3
39
15
29
15
3
4
27
10
15
7,33
-
-
27,1
-
-
12,1
-
-
1) осваиваемые подзолистые коитактно-глееватые почвы,
сформированные на плоских водоразделах
AXAi)
А2
А2В
12
11
3
33
14
13
6
3
6
21
6
10
10,40
5,87
-
49.5
97,8
-
14,3
43,7
-
2) осваиваемые подзолистые глееватые и глеевые почвы,
занимающие понижения на плоских водоразделах.
АлСАО
A2(g)
A2B(g)
9
5
7
47
20
34
13
7
6
28
10
15
10,00
8,17
9,69
35,7
81,7
64,6
11,9
36.5
16.7
Математическое обобщение результатов детального
картирования СПП рассматриваемого стационара
подтвердило многообразные черты их морфологии, сложные
взаимосвязи между ЭПА и известную упорядоченность
элементарных ареалов в пространстве.
Одним из характерных показателей пестроты
почвенного покрова является степень его раздробленности,
свидетельствующая об относительных размерах ЭПА и
частоте их смены в урочищах и ЭГЛ (табл. 2.1.).
Коэффициент раздробленности, или дифференцированное™,
рассчитывается как отношение средней площади каждой ЭПС к
общей:
^ЭПС
- A),
Кд=1-
Is
ЭПС
32

Рис. 2, Топоизоплеты значений К! трансекты А-Б в вертикальной
плоскости (см. рис 2.4).
Значении К4 в мг иа 100 г: а - 0-4,0; б - 4,1-8,0; в - 8,1-12.-0; г - 12,1-
16,0; д - 16,1-30,0; е - 30,1-45,0; ж - 45,1-67,0. Остальные
обозначения тс же, что на рис 2.3.
33

t 2 J 4 5 6 7 8 $ 10 It 12
9-
EH3 в
ШЖ г
C3 t
Рис .3. Топогооплеты значений Нг трансекты А-Б в вертикальной
плоскости (см. рис. 2.4.).
Значения Нг в мг/экв на 100 г: а - 0-1,0; б - 1,1-2,5; в - 2.6-5,0; г — 5,1-
7,5; д-7,6-10.0; е- 10.1-20,0.
34

где: S3FIC - средняя площадь ЭПС, м2; ^ЭПС - общая
площадь ключа, м2. Величина Кд по 1-й ЭПС, например,
составляет 0,816 или 81,6%.
Почвы стационара, особенно иллювиально-
железистые песчано-супесчаные роды почв и намытые
аналоги, отличаются весьма сильной частотой смены в
пространстве. Коэффициент дифференцированности (Кд)
оказался равным соответственно 0,86 и 0,87.
Оценка неоднородности СГО1 позволяет выявить не
индивидуальные, а групповые (видовые) особенности
организации почвенных комбинаций. Коэффициент
неоднородности по каждой микро-ЭПС рассчитывали исходя из
следующих величин:
а) их относительной площади (т):
8ЭПС(%)-п
т = B),
100
где: s3nC(%)- площадь, % отдельной микро-ЭПС; п -
количество компонентов ЭПА в ЭПС;
б) числа сочетаний ЭПА из количества групп по два:
_, П(П-1) ът-т.
C-aiA ~ ~~^ » гДе п _ число ЭПА в микроструктуре,
в) относительной площади ЭПС (m х п). На примере
почв 1 -й ЭПС, занимающих плоские водораздельные
участки, среди которых широко представлены микромозаики-
микропятнистости Olf х nf x nf) + (П,° • П* • П°),
рассмотрим нахождение коэффициента неоднородности СПП.
оо "^ i й
Относительная площадь ЭПС - m = —г = 5,27 . Число
100
возможных сочетаний ЭПА из количества групп по два:
35

18 ■ 17
^эпа = = 153 . Относительная площадь ЭПС
составляет 5,27 х 18 = 94,86. Отсюда вычисляем коэффициент
неоднородности (показатель степени сложности-набора
ЭПА, а также характера соотношения площадей ЭПА в
94 86
указанной ЭПС): Кн =—-— = 0,62. Коэффициент неод-
153
нородности заметно выше у ЭПС, занимающих бОльшую
площадь и имеющих большее число ЭПА (хотя последнее
свойство организации СПП на ключе не всегда
закономерно, у 2-й ЭПС 16 ЭПА, а Кн - 0,41, у 5 ЭПС лишь 11 ЭПА,
аК„ = 0,57).
Раздробленность и неоднородность - важные
показатели СПП, но ими не исчерпывается специфика
организации почвенных структур. Важно иметь представление
также и о взаимосвязях ЭПА, их структурной организации
и т. д. Свойство организации почвенного покрова может
расцениваться как важный самостоятельный критерий
целостности СПП. Его можно рассчитывать на основании
коэффициентов неоднородности и дифференцированно-
сти. Он будет отражать отношение фактической
неоднородности почвенного покрова к максимально возможной,
т. е. характеризовать организацию ЭПА в структуре
почвенного покрова. Коэффициент организации (К0) СПП
вычисляли по формуле:
К.=1-^- C),
где Кн - коэффициент неоднородности; Кл -
коэффициент дифференцированности почвенного покрова
конкретной ЭПС (карта-схема).
36

При анализе пространственно-профильного
варьирования ряда химических свойств компонентов ЭПС были
выявлены следующие особенности (рис. 2.2 и 2.3).
Наиболее резкие колебания значений гидролитической
кислотности и обменного калия (К+-ионы) наблюдаются н
типовом уровне. Топоизоплеты показывают сложную
картину варьирования этих параметров как в пределах объёма
ПИ, так и в ЭПС. Сопряжённая с залеганием генетических
слоев почв горизонтальная направленность
распределения величин Нг и ионов К+ отсутствует. Прослеживается
тенденция вертикального направления топоизоплет, что
косвенно подтверждает значимость общего элювиального
перераспределения веществ в подзолистых почвах
ландшафтов подзоны средней тайги.
Степень организации почвенного покрова наиболее
высокая в 1-й и 5-й ЭПС: К0 равен соответственно 0,87 и
0,77. По-видимому, эта упорядоченность свойственна
ЭПА обеих ЭПС из-за наличия в их составе почв
временного и устойчивого избыточного увлажнения.
Следовательно, можно допустить, что в процессах современной
дифференциации и компоновки почвенных
микроструктур определённая (и важная) роль принадлежит
явлениям массопереноса веществ и сезонного избыточного
увлажнения.
Между Кд и К<, почвенного покрова ЭПС установлена
тесная значимая обратная прямолинейная связь.
Коэффициент корреляции (г) равен -0,89; при доверительном
уровне 95% его предельное табличное значение оказалось
меньше (-0,88).
Таким образом, с помощью детальной почвенной
съёмки (М 1:200) на ключевом участке были
диагностированы в основном автоморфно-полугидроморфно-
37

эрозионные микрокомбинации почв, формирование и
эволюция которых связаны с БИК , миграцией веществ и то-
политогенным генезисом территории Коношско-
Няндомской моренной возвышенности Русской равнины.
Результаты исследований позволили установить высокую
пестроту пространственного варьирования почв, их
признаков и свойств. В настоящее время
производительная способность (бонитет) комбинаций почв вновь
мелиорированного массива крайне низкая A1-30 бал.) прежде
всего из-за исходной неоднородности СПП. Потребуется
длительный период интенсивного окультуривания почв
всего мелиоративного массива «Егрома», прежде чем
осваиваемые комбинации почв приобретут особенности
старопахотных аналогов, а процессы почвообразования
трансформируются из преимущественно элювиальных в
элювиально-аккумулятивные.
Чтобы получить полное представление о генезисе
конкретной почвы ЭПА, современной направленности
ведущих процессов почвообразования, эволюции почв, а
также эффективно регулировать почвенное плодородие,
необходимо располагать данными обо всей почвенной
комбинации конкретного ландшафта. Причём признаки
и свойства каждого компонента комбинации будут
отражать специфические стороны процессов, которые вряд ли
повторятся в будущем и которые для комбинации почв в
целом, очевидно, нельзя предсказать с достаточно
большой точностью. Последнее обстоятельство обусловлено
тем, что развитие почв подчинено закономерным и
случайным явлениям. Их соотношение изменчиво во времени
* БИК - биогенный круговорот химических элементов в конкретной
экосистеме.
38

по горизонтальной и вертикальной составляющим
почвенного покрова.
Кроме отмеченных выше особенностей информация о
СПП позволяет решить важный методический вопрос,
связанный с отбором образцов почв при почвенно-
агрохимических и биогеохимических изысканиях в
ландшафтах. Это тем более актуально в современный период
при стремительно нарастающих техногенных нагрузках на
компоненты биосферы Земли. Если пренебречь
генетической пестротой почвенного покрова и отбирать
смешанные (а не индивидуальные) образцы из различных
ЭПА и ЭПС, то можно получить неопределённую
информацию как по отдельным ареалам ЭПА, допустим,
испытавшим атмотехногенные выпады тяжёлых металлов, так и
в целом по п-ЭПС. Здесь уместно обратиться к методам,
используемым в геостатистике.
Информация о морфологии почв в системе ЭПА-ЭПС,
пространственной СПП и динамике почвообразовательных
процессов позволяет конкретизировать такие (ещё
недостаточно изученные) понятия, как общее и частное
(почвенный покров - ПП и почва), количество и качество
(пространственная и профильная генетическая
характеристика почв), случайное и закономерное (одни признаки,
свойства почв и почвенные процессы могут быть оценены
как закономерные, другие - как случайные), дискретное и
непрерывное (ПП с точки зрения термина «конкретная
почва» - дискретный, а с позиции термина «почва» -
непрерывный), волновое и векторное (процессы
почвообразования и генерируемые ими свойства имеют волновую
природу, определённые направленность и скорость, а
значит, могут быть выражены с помощью векторов) и т. д.
39

В этой связи необходимо отметить исследования Е.А.
Дмитриева A986), в которых, в частности, обосновывается
граница между почвой и почвенным пространством.
«... переход от почвы к почвенному покрову может
происходить в пределах сколь угодно малых расстояний...», а
свойства почвы «...определяются геометрическими
особенностями образцов и линейной протяжённостью
элементов апробирования».
Исходя из сказанного, а также учитывая имеющийся
экспериментальный материал, можно заключить, что
дальнейшее изучение генезиса почв и ПП (как
пространственной организации ЭПА), в частности, связано с
совершенствованием методов исследований генетической
морфологии и унификацией процесса отбора
почвенных проб. Последние и дают представление о составе и
свойствах почв. Пока ещё нельзя считать безупречным
сложившийся единый подход к отбору почвенных
образцов при решении различных вопросов генетического
почвоведения и географии почв, например, при
изучении природы почвенных компонентов (гумуса,
новообразований и пр.), статистической оценке параметров
конкретной почвы и ПП с позиции теории случайных
функций, динамического хаоса, открытых термодинамических
систем, исследований эволюции почвы и ПП,
направленности и скорости современного почвообразования. При
существующем подходе к отбору почвенных образцов
невозможно разграничить «новые» и «старые» признаки
и свойства почвы, приобретаемые ею в процессе
эволюции. В этом случае поиск и идентификация «нового»
показателя даже с помощью инструментальных методов
анализа часто могут быть бесперспективными.
40

Следует также отметить, что на современном этапе
пространственно-профильный отбор почвенных образцов,
как правило, проводится без предварительного
исследования СПП. Характеризуемая, тем или иным почвенным
разрезом или траншеей территория ЭПА может оказаться
как минимальной, так и случайной среди других
многочисленных компонентов СПП, на которые пал выбор при
изучении почв.
Решение указанных технологических недостатков
почвенной съёмки предопределяет создание специальных
ландшафтных карт, а также карт СПП. Это задача
ближайшего будущего.
Возможным дополнением к карте структур
почвенного покрова (М 1:200 - 1:500) может быть объёмный
профиль (трансекта), пересекающий почвенно-экологический
стационар по линии А-В. Подобная блок-схема
изображена на рис. 2.4. Она помогает более полно охарактеризовать
изменение морфологических признаков, сложения и
свойств почв в пространстве. Нетрудно заметить на схеме
своеобразные «воронки», через которые отводится
избыток почвенной влаги из профиля в подпочву ; видны места
выклинивания камней.
Наконец, с помощью блок-схемы можно более
точно прогнозировать поведение мигрантов и места
установки сорбционных лизиметров. Сведения о СПП
позволяют приблизиться к решению симметрии компоновки
ЭПА и ЭПС. Симметрия почвенного покрова (ПП)
таёжных ландшафтов может проявляться в своеобразном чере-
* Неоднородность пространственного залегания различных типов,
подтипов, родов... почв разного сложения и гранулометрического
состава и определяет пространственное варьирование потока влаги и
веществ.
41

tea _2-^&. "чг
Dii
к
%
1 К
й п
о- 8
-д а
•и §
II
а й е § б§ § g
а §
i
42

/ - границы ЭП А на горизонтальной плоскости; // - граница
залегания карбонатов; III - граница появления грунтовых вод; IV- валун-
чики, камни, места их выклинивания.
Расшифровка ЭПА по фациям (осваиваемые почвы): 26 -
слабоподзолистая легкосуглинистая на карбонатной с}тлинистой морене;
70 - силыюподзолисгая поверхностно-глееватая среднссуглинистая на
карбонатной морене; 105 - сильноподзолистая легкосуглинистая
слабокаменистая на карбонатной морене; 98 - слабоподзолистая контакт-
но-глееватая сильносмытая слабокаменистая на двучленных
отложениях; 101 - слабоподзолистая супесчаная среднесмытая
слабокаменистая на карбонатной морене; 95 - осушаемая дерново-перегнойная
глеевая оподзоленная слабокаменистая на карбонатной морене; 93 -
сильноподзолистая супесчаная слабокаменистая на карбонатной
морене; 75 - слабоподзолистая иллювиально-железистая супесчаная
слабокаменистая на карбонатной морене; 91 - слабоподзолистая контакт-
но-глееватая супесчаная на двучленных отложениях; 90 -
слабоподзолистая легкосуглинистая среднесмытая слабокамснистая на
карбонатной морене; 76 - слабоподзолистая поверхностно-глееватая легкосут-
линистая среднесмытая слабокаменистая на карбонатной морене; 107
и 39 - соответственно средне- и слабоподзолистая контактно-
глсеватая супесчаная слабосмытая слабокаменистая на двучленных
отложениях; 59 - среднеподзолистая легкосуглинистая
слабокаменистая на карбонатной морене; 35 - осушаемая болотная низинная
погребенная на карбонатной морене; 33 и 38 - соответственно сильно- и
среднеподзолистая контактно-глееватая супесчаная слабокаменистая
на двучленных отложениях; 40 - среднеподзолистая контактно-
глееватая супесчаная на двучленных отложениях; 43 - слабоподзоли-
стая контактно-глееватая супесчаная слабокаменистая на двучленных
отложениях; 41 - слабоподзолистая грунтово-глеевая среднесуглини-
стая на карбонатной морене; 28 - слабоподзолистая грунтово-
глееватая легкосуглинистая слабокаменистая на карбонатной морене;
27 - сильноподзолистая грунтово-глееватая супесчаная
слабокаменистая на карбонатной морене; 9 - среднеподзолистая иллювиально-
железистая песчаная на карбонатных флювиогляциальных
отложениях.
43

довании опорных и иных почвенных структур, в
различных их соотношениях и взаимовлияниях. Другими
словами, характерные группы почв, состоящие из n-ЭПА,
периодически повторяются в пространстве, при этом
формируются более крупные организации почвенных систем.
Уместно отметить, что почвенное пространство таёжных
(и иных) ландшафтов, на первый взгляд хаотичное,
покрыто упорядоченными структурами (Яшин И.М., 1988).
При формировании агроландшафтов в условиях тайги,
вследствие распашки и планировки поверхности,
устраняется действие вечнозелёной хвойной растительности.
Постепенно формируются новые микроструктуры почв,
развитие которых обусловлено уже не древесной формацией
и БЙКом, а в большей мере микрорельефом, характером
почвообразующих пород (например, микромозаики), ог-
леением, внутрипрофильной миграцией веществ и
трансформацией техногенных соединений (в том числе
удобрений и мелиорантов...). Поэтому изучение процессов
миграции и трансформации различных химических веществ в
ландшафтах и почвах должно стать неотъемлемым звеном
при мониторинге, оценке качества почв и т. д.
2. Генетическая оценка и роль зональных
процессов почвообразования в абиогенной миграции
веществ
В недавно изданной монографии (Шишов Л.Л. с со-
авт., 1998) были представлены сравнительные результаты
длительных стационарных опытов по изучению миграции
веществ в ландшафтах подзон северной, средней и южной
тайги европейской территории страны (ETC). Стационары
44

в Архангельской области* - «Мезенский»,
«Холмогорский», «Няндомский», «Каргопольский», «Приморский», и
«Вилегодский»; в Карелии на территории заповедника
«Кивач»; в Подмосковье - «Белый Раст» и «Михайлов-
ское». При этом остались неосвещёнными следующие
вопросы: 1) движущие силы миграции, 2) генетическая
оценка и роль почвенных процессов в трансформации и
миграции веществ, 3) некоторые вопросы лизиметрии,
своеобразие миграции веществ и их трансформация в
почвах агроландшафтов, 4) особенности миграционных
потоков почвенной влаги в почвах и их оценка.
Рассмотрим эти положения.
Движущие силы миграции обусловлены 2
группами факторов: внешними и внутренними (Перельман А.И.,
1975). Первые определяются ландшафтно-
климатическими и оролитогенными условиями. Важное
место здесь отводится специфике водосборов и
интенсивности территориального водообмена (Апарин Б.Ф., 1984).
Внутренние факторы присущи конкретному типу почвы,
её местоположению в геохимическом ландшафте и тесно
связаны с функционированием биоты (типом и сукцессия-
ми растительности, её возрастом, компоновкой в
биогеоценозы...). В таёжных ландшафтах внутрипрофильная
миграция в значительной степени определяется типом
водного режима, сложением профилей, микрорельефом... и
особенностями биогенного круговорота веществ, в частности
органических соединений, включая и педогенное гумусо-
образование. Охарактеризуем данный макропроцесс с
экологической точки зрения, поскольку пока у
специалистов доминирует химический взгляд на гумус.
" Стационары в Архангельской области заложены в 1979-1981 гг.
45

В познании гумусовых соединений (ГС) почв
различных экосистем Земли достигнуты заметные успехи.
Особенно полно изучены их химические особенности:
фракционный, групповой и молекулярно-массовый состав,
структура, физико-химические, коллоидные и другие
свойства (Александрова Л.Н., 1980; Аристовская ТВ.,
1980; Орлов Д.С., 1988; Фокин АД, 1975; Тейт Р., 1992;
Кончиц В.А. и Черников В.А., 1986; Карпухин А.И., 1988;
Е. Стевенсон, 1982; Яшин ИМ., 1993; Варшал Г.М., 1994).
Значительно меньше внимания уделялось нативным
процессам формирования и трансформации ГС с
экологических позиций, что, очевидно, было связано с
методическими трудностями. В современных условиях
технические возможности у исследователей заметно возросли,
поэтому «центр тяжести» изысканий следует переместить
из лабораторий в натурные условия. Уместно обозначить
основные различия, характерные для лабораторных и
натурных экспериментов. В лабораторных условиях
опыты, как правило, проводятся в статике, а реакции идут
до конечных продуктов. В почвах экосистем наблюдается
постоянный приток в сферу реакций не только энергии, но
и новых веществ (например, в виде органических лиган-
дов). При этом промежуточные продукты реакций в той
или иной мере удаляются из зон взаимодействий при
инфильтрации атмосферных осадков и мигрируют в почве.
В лабораторных опытах (за исключением
специальных наблюдений) не учитывается наличие в водных
растворах органических лигандов, групп
микроорганизмов, тонкодисперсных частиц, компонентов ВОВ* и
* ВОВ - водорастворимые органические вещества с кислотными, ком-
плексообразующими, аллелопатическими и иными функциями (Яшин
46

др., присутствие которых в экосистемах с гумидным
климатом является весьма типичной особенностью.
Коллоидные системы, как известно, обусловливают сорбционные
параметры почв, а органические лиганды существенно
активизируют процессы растворения, гидролиза,
трансформации и внугрипочвенной миграции веществ. Наконец, в
нативных экосистемах исключительно велика роль
почвенной биоты (например, грибов-кислотообразователей),
воспроизвести которую даже в специальных опытах не
всегда удаётся. В лабораторных и натурных опытах
изучаются разные уровни организации химических
соединений, по-разному реализованные в пространстве и времени
Причём в почвах экосистем индивидуальные органические
вещества (аминокислоты и др.) в той или иной мере
поглощаются ГС и оказываются относительно мало
доступными для утилизации. Эти и иные особенности
проведения опытов необходимо учитывать при решении
конкретных почвенно-экологических, физиологических и
агрохимических проблем, потому что результаты и выводы,
вытекающие из лабораторных и натурных изысканий,
оказываются не всегда адекватными.
Совокупность явлений, охватывающих
трансформационный пул веществ в экосистемах тайги, неразрывно
связана с круговоротом органических продуктов - их
фотосинтезом и последующими процессами утилизации и
трансформации опада в гумусовые вещества. Особое
место здесь принадлежит формированию и абиогенной ми-
И.М., 1993). Термин «растворимые органические вещества (РОВ)»
не совсем корректен, поскольку широко используемые водные
растворы сильных минеральных кислот и щелочей извлекают из почвы
растворимые формы гумусовых соединений. Этот приём выделения
гумуса неадекватен нативным условиям почвообразования.
47

грации ВОВ, как своеобразным и типичным звеньям в
цепи превращений органических компонентов растительных
остатков в новые своеобразные формы соединений,
адекватно отражающие взаимосвязь и взаимовлияние групп
живых организмов таёжных экосистем со средой -
почвами (Яшин ИМ, Кауричев И.С., 1993).
У истоков этого научного направления были В.Р.
Вильяме в Тимирязевской академии и СП. Кравков в
Петербургском университете. В.Р. Вильяме, в частности,
обращал внимание на необходимость натурного изучения
как водорастворимых органических соединений, так и
гумусовых веществ вообще, отражающих, с одной стороны,
специфику жизнедеятельности таёжной растительности
(их выделительную и поглотительную функции), а с
другой - характер внутрипочвенной (абиогенной) миграции
веществ.
Гетерогенный молекулярно-массовый состав ВОВ и
гумуса, наличие различных классов органических
соединений в биогеохимическом цикле круговорота углерода
(живые организмы - растительные остатки - почва -
геохимический ландшафт) предопределяют системный
подход при изучении функций гумусовых соединений и
особенно ВОВ в многообразных и взаимосвязанных
процессах, к которым относятся: гумификация и гумусооб-
разование, минерализация, консервация опада в виде
органогенных генетических горизонтов (AJ, Т, Ад...) и,
наконец, мобилизация ВОВ в раствор (Фокин А.Д., 1975,
1986). При разработке последнего из указанных нативных
процессов целесообразно охарактеризовать следующие его
аспекты: условия и масштабы формирования, состав и
свойства новообразованных ВОВ, специфику их транс-
48

формации и абиогенную миграцию*. Так или иначе
отмеченные микро- и мезопроцессы определяют своеобразие
такого макропроцесса, как гумусообразование в
подзолистых почвах таёжных экосистем. Известно, что этот и
другие процессы почвообразования играют уникальную роль
в биосфере Земли, поскольку они обусловливают не
только наиболее радикальные и масштабные превращения
химических соединений, но и отражают характер
взаимосвязи биоты со средой в различных ландшафтно-
географических зонах.
Однако накопленная информация о ГС весьма
разноречива. Её отличительными чертами являются, во-
первых, доминирование химического подхода к
диагностике ГС, а во-вторых, попытки интерпретации
вышеуказанных процессов формирования и трансформации групп
ГС на основе данных статичного изучения почвенных
образцов, а также результатов модельных лабораторных
опытов. Поэтому существующие теоретические концепции
гумусообразования за редким исключением (Фокин А.Д.,
1986; Яшин ИМ., Кауричев И.С., Черников В.А., 1993)
неадекватны реальным природным процессам
функционирования почв и экосистем, поскольку затрагивают, главным
образом, вопросы диагностики структурного химического
состава и свойств ГС почв с помощью инструментальных
методов анализа (Орлов Д.С., 1990).
Термин «абиогенная миграция» используется для оценки потока
веществ, связанных с их перераспределением в почве в виде разноори-
ентированных перемещений гравитационной влаги. При этом вами
рассматриваются в основном ионно-молекулярные формы ВОВ.
49

Целесообразно выделить следующие научные
направления при рассмотрении проблемы гумусообразования :
химическое (и биохимическое), экологическое и эколо-
го-химнческое (комплексное). Последнее охватывает как
функциональный, так и структурный аспекты проблемы и
является наиболее продуктивным. Оно базируется на
сочетании методов и приёмов натурного (стационарного)
исследования ГС с выполнением модельных лабораторных
экспериментов. Использование нами эколого-химического
подхода позволило установить ряд новых
закономерностей, касающихся, с одной стороны, идентификации в
натурной обстановке процессов трансформации
растительных остатков и формирования групп ГС (в том числе и
ВОВ), а с другой - диагностики экологических функций
ВОВ в почвах таёжных экосистем. Показана, например,
своеобразная и уникальная роль ВОВ в химических и
физико-химических реакциях трансформации коллоидов
почвы, во влиянии на культурные растения и в гумусооб-
разовании. Последняя особенность генезиса ВОВ, как
известно, была предметом дискуссии ещё во времена В.В.
** Понятия «гумификация» и «гумусообразование» используются нами
в соответствии с работами Орлова Д.С.. Кауричева И.С., Фокина А. Д.,
и др. Гумификация - это мезопроцесс, включающий многообразные
реакции трансформации органических веществ растительных остатков
в новые формы и состояния химических элементов и протекающий не
только в почвах, но и в иных компонентах ландшафтов (донных
осадках рек, илах озёр и др.). Гумусообразование - это почвенный
макропроцесс формирования, трансформации и миграции как
специфических гумусовых соединений (в том числе и ВОВ), так и их
производных с типоморфными (и иными) ионами металлов. В пространстве-
времени гумусообразование находит отражение в виде органопрофи-
ля, а также и в циклах миграции продуктов почвообразования и техно-
генеза.
50

Докучаева, выразившейся в различии мнений по вопросу
участия ВОВ в формировании гумусового горизонта и
профиля чернозёмов.
Имеющиеся фактические данные позволяют
заключить, что для лесных (особенно таёжных) фитоценозов
роль компонентов ВОВ в гумусообразовании является
определяющей. При этом растительный опад и лесная иод-
стилка в лесных биогеоценозах служат главным
источником мобильных органических веществ с ярко
выраженными кислотными и комплексообразующими свойствами,
которые не компенсируются в последующих сорбционно-
десорбционных взаимодействиях и осадкообразовании из-
за острого дефицита в подзолистых почвах и породах
обменного кальция, азота и доминирования ионов НзО+.
В то же время меньше изучено значение ВОВ в
экологии ночв агроландшафтов. На наш взгляд,
экологический подход к проблеме гумусообразования помогает не
только обосновать гумусовый баланс почв
агроландшафтов, уточнить генетические особенности почв, но и
познать поведение продуктов техногенеза, в частности,
различных токсикантов, в экосистемах (рассчитать юс
нормативную базу, критерии выделения ПДК и т. д.) на основе
экологической концентрации кислотности почв.
Исследования показали, что состав ВОВ отражает
также и ритмы развития микробов-кислотообразователей
(их сукцессии), влияющие на мобилизацию и изменение
состояний химических элементов в растворах и твёрдой
фазе почв. При этом в минеральные горизонты почв
подпараметры ГГДК разработаны на основе сашггарно-гигненических
нормативов. Однако они не учитывают реальные ландшафтные и гоч-
вообратующие процессы, а также специфику круговоротов С, N, S...
51

Табл. 2. Формирование и внутрипочвенное превращение групп ВОВ в сильноподзолистой среднесуг-
линистой почве под 70-80-летней елью (стационар в учхозе ТСХА «Михайловское»;
экспозиция - июнь 1987 - июнь 1988 г).
Расчётный вынос ВОВ: при запасе еловой подстилки 1,4 кг/м2, содержании в ней 0,56 кг/м2 углерода органических веществ
и величине Кмоо, равной 12%, ожидается мобилизация в раствор 67.2 г'м2 ВОВ в осевиа-ранневесенний период. Из массы опада
0,4 кг-'мг будет дополнительно мобилизовано 19,2 r/м2 углерода ВОВ, что составит 86,4 r/м2. С учётом убыли опада я
коэффициента мобилизации, равного 3%, в летний период из 1,4 кг/мг подстилки образуется 16,8 r/м1 углерода ЗОВ. За год масштаб
мобилизации ВОВ аз гор. Ао сильноподзолистой почвы, сформированной под кроной ели, составит 103,2 г/аг (без учёта количества
ВОВ в составе атмосферных осадков, стекающих с вегетативных органов ели и корневых выделений).

золистого типа ВОВ устойчиво поступают в основном за
счёт абиогенной внутрипрофильной миграции, поскольку
преобладающая масса корней, опада хвойной и мохово-
кустарничковой растительности и биота
сосредотачиваются на поверхности почвы. В БИК вовлекаются химические
элементы, мобилизуемые в раствор из самых верхних
генетических горизонтов (AJ, AoAi и А2), а превращение
веществ в слоях АгВ, В и С происходит в основном под
влиянием компонентов ВОВ с кислотными и комплексо-
образующими свойствами, очевидно, за счёт пульсации
растворов в восходящем и нисходящем векторах.
Следовательно, главная особенность абиотических потоков
ВОВ - это осуществление пространственной взаимосвязи
зон их формирования (гор. А] и AoAi) с зонами
последующей миграции и трансформации (как самих ВОВ, так и
минералов почвы).
Другой характерной чертой данного процесса является
внутрипочвенная перегруппировка и структурное
превращение компонентов ВОВ в направлении образования
фульвосоединений, не насыщенных ионами металлов
(табл. 2.2). В основе механизма нативного формирования
группы фульвокислот (ФК), на наш взгляд, лежат сорбци-
онно-каталитические реакции с минералами и коллоидами
и комплексообразование (Кауричев И.С, Яшин И.М.,
1989).
Табл. 3. Гель-хроматография водных растворов ФК и нативных. же-
летофульватных комплексных соединений на колонках с
гелями декстрана сефадекс G-10 и G-50 в динамике
(концентрация СфК - 25 мг/мл, объём - 2 мл), Карпухин А.И., Яшин
И.М., Черников В.А. A993).
S4

Вариант опыта (рН среды)
Фульвосоединеюш (ФС),
не очищенные на
катеоните КУ-2 в rf -форме:
рН2,5
рН5,5
рН8,0
тоже
Собственно ФК (рН 2,5;
очищенные от ионов)
Фульваты натрия (рН 8,0)
тоже
Очищенная на угле и
катионите КУ-2 в Н1"-
форме водно-ацетоновая
фракция ФК (рНиое 2,9)
тоже
тоже
Искусственно
синтезированные водорастворимые
железо-фульватные
комплексы рН 2,8 (масса СфК
- 25,0 мг/мл;Ре3+-0,51
мг/мл)
тоже
Марка
геля
G-10 '
«с
G-50
«
G-10
G-50
G-50
№
фракции
1
1
1
2
1
1
2
1
2
3
1
2
IQ
0,515
0,800
0,773
0,200
0,266
0,200
0,900
0,470
0,100
1,100
0,330
0,566
lgMM
2,51
2,30
2,34
3,84
3,75
3,84
2,89
2,52
3,95
2,60
3,66
3,34
ММ (а. е.
320
200
220
6900
5600
6900
780
330
8900
500
4600
2200
В известной мере, генетические особенности
природных ФК сопряжены с их молекулярно-массовым составом
(ММ) и химическими свойствами (проявлением
кислотных и других функций). Установлено, что значения ММ
водных растворов ФК, выделенных препаративно из
подзолистой почвы стационара «Михайловское» по методу W.
Forsyth A947), зависят как от степени очистки препаратов
" Атомная единица массы (синоним - «дальтон»).
54

ФК, так и от значений рН (табл. 2.3). Так, фульвосоедине-
ния, очищенные на катеоните КУ-2 в Н+-форме от
катионов, при рН 2,5 и 5,5 имеют весьма низкие значения ММ
C20 и 220 а. е. м.). При подщелачивании того же раствора
ФК до рН 8,0 фульвосоединения были фракционированы
на 2 фракции, причём одна из них имела ММ 6900 а. е. м.
Насыщение функциональных групп ионами металлов
(например, Са21", Fe3+ и т. д.) способствует заметному
увеличению значений ММ ФК, ухудшению их миграционной и
химической активности, появлению ассоциатов с новыми
свойствами. При диагностике ММ фракций ВОВ нами
применялся метод систематизированной гель-
хроматографии* (Фокин А.Д., Карпухин А.И., 1972...). Он
имеет ряд преимуществ, однако произвольный выбор
какой-то одной марки геля-декстрана мегодически не
обоснован, поскольку может привести к некорректной
трактовке ММ ВОВ. Это относится и к расчёту величин ММ с
использованием вероятного числа атомов азота в молекуле
гумусовых соединений (ГС) (Яшин И.М. с соавт., 2000, с.
115).
В настоящее время отечественными и зарубежными
специалистами созданы необходимые предпосылки для
экспериментальной оценки и обоснования экологических
функций ГС в биосфере Земли. Они так или иначе будут
опираться на положения о функциях почв в биосфере
(Добровольский Г.В., Никитин Е.Д., 1990). Можно
заключить: познание генезиса ГС превращается в один из
актуальных источников экологических знаний На этом
Метод гсль-хроматографии используется не только для разделения
групп ФК и ВОВ на ряд фракций (по их ММ), но и для обессоливания
препаратов ГС, а также для диагностики форм металлов: простые и
сложные ионы, комплексные металлорганические соединения...
55

пути первоочередной задачей почвоведов является
разработка частной теории гумусообразования. В отличие от
общих концепций и моделей частные концепции
рассматривают процесс гумусообразования в реально
функционирующих экосистемах и почвах. Подобный подход
позволяет решать как тактические, так и стратегические задачи,
т. е. располагать более полной информацией эколого-
химического характера. При этом почвы, ГС и ВОВ
таёжных экосистем рассматриваются нами в неразрывном
функциональном единстве как своеобразные продукты
жизнедеятельности различных и взаимосвязанных групп
живых организмов.
В этой связи уместно отметить некоторые
экологические особенности изучаемых почв. Являясь открытой
термодинамической системой, почва непрерывно
обменивается веществами и энергией с окружающей средой. При
этом вещества и энергия, в известной мере, накапливаются
и в то же время радикально трансформируются в тканях
живых организмов (преимущественно в высших
растениях)*. После отмирания живых организмов (или
поступления опада) процессы обмена в них существенно
изменяются, а фотосинтетические органические вещества,
например, высших растений, превращаются в новую систему -
ГС. Трансформация органических веществ в такой
динамичной системе направлена не только в сторону
возрастания флюктуации и энтропии** (что типично для необ-
* Например, солнечная энергия превращается в химическую -
заключённую в химических связях различных органических лигандов.
Энтропия - функция состояния любой системы. Знание энтропии
позволяет специалистам точно установить направленность
процессов, явлений и частных реакций.
56

щения их структур, а также доминирования хаоса
(многообразия разрозненных групп веществ). Наличие
почвенной биоты (например, различных классов живых
организмов) является своеобразным и весьма мощным
биогеохимическим барьером на пути полной утилизации и утраты
структурной организации органических веществ,
возникших при фотосинтезе. Именно благодаря микрофлоре
происходит, с одной стороны, активная биодеградация
органических веществ фотосинтетической природы в
экосистемах, а с другой - формирование новых химических
соединений - системы гумусовых веществ (своеобразного
генетического и запасного депо). Принципиально важно,
что биохимическая стадия частичного сохранения и
коренной реконструкции исходных органических веществ
растительного опада в подзолистых почвах дополняется не
менее своеобразными абиотическими микропроцессами:
химическими и физико-химическими взаимодействиями,
среди которых важную и активную роль играют реакции
осаждения, сорбции-десорбции, ионного обмена,
диффузии и комплексообразования, протекающие с
участием компонентов ВОВ (Кауричев И.С., Яшин ИМ., 1973,
1990, 1993...; Фокин А.Д., 1975, 1978).
Множества молекул ВОВ, мобилизованные в
растворимое состояние из опада растений, способны к
флюктуациям и новой структурной организации, т. е.
бифуркациям (формированию групп и фракций
индивидуальных и специфических веществ в составе
ВОВ). Такой процесс, в определённой мере, носит
случайный характер, поскольку образование той или иной
массы ВОВ в почвах таёжных экосистем - процесс
вероятностный и в каждом ЭПА он по-своему самобытен.
Но органические лиганды в биосфере Земли - не
случайны. Другой особенностью этого процесса является
57

то, что в него не только постоянно
поступают всё новые порции веществ и энергии, в частности, в
виде ВОВ, но и часть из них отчуждается (мигрирует).
Известно, что быстрее развиваются те подсистемы (в сложно
взаимодействующих системах), в которых с самого начала
их функционирования наблюдаются заметные
флюктуации процессов (как следствие сочетания деятельности
биоты и физико-химических реакций), отражающие
степень их развития и устойчивости. Последний параметр в
таёжных экосистемах определяется не столько
статичностью структур ГС, сколько их динамичным характером:
как следствие совокупности микропроцессов образования,
обновления и трансформации (в т. ч. и миграции) молекул
ГС. Разрастающиеся флюктуации новообразованных масс
ВОВ, их состава и свойств могут подавлять развитие
слабоорганизованной (и устойчивой) системы ГС,
нетипичной для подзолистых почв и таёжных экосистем. Со
временем в подзолистых почвах таёжной зоны начинает
доминировать наиболее полезно и активно
функционирующая динамическая система ВОВ, адекватно
отражающая приспособительные реакции групп живых
организмов к суровым условиям таёжных
ландшафтов. Именно с помощью ВОВ, обладающих кислотными,
аллелопатическими и комплексообразующими
свойствами, живые организмы осуществляют эффективную
мобилизацию в раствор и усвоение элементов питания, которые
в подзолистых почвах находятся в труднодоступном и
рассеянном состоянии*. Следовательно, ВОВ отражают, с
одной стороны, своеобразие почвенных процессов транс-
* Этот вопрос впервые с теоретических позиций был рассмотрен
Пономаревой В.В. A980).
5Х

формации растительного опада и формирования новых
специфических продуктов (исключительно химически
активных и термодинамически устойчивых), а с другой -
экологические особенности взаимосвязи живых
организмов со средой их обитания - формирующимися
подзолистыми почвами.
В последних натурных опытах был изучен баланс масс
ВОВ, образующихся при трансформации растительного
опада, тотально меченного радиоактивным изотопом 14С.
Установлена зависимость его статей от степени гидро-
морфности почв подзолистого типа (Яшин И.М. с соавт.,
2000, с. 145). Так, в автономных лесной и пахотной
глубокоподзолистых почвах подзоны средней тайги заметно
преобладает процесс минерализации ВОВ G0,4 ± 4,6% и
83,0 ±4,1%). В полугидроморфных почвах количественные
закономерности процессов минерализации и миграции
ВОВ выражены менее контрастно (соответственно
32.4 ±2,5% и 12,5 + 0,3% от суммарной исходной
активности 14С). Причём доминируют закрепление компонентов
ВОВ в исходном субстрате (консервация опада
29.5 ±0,9%) и их минерализация. Примерно пятая часть
массы ВОВ включается в гумусовые соединения почв
A8,2 ±0,4%) (главным образом в фульвокислоты), а
десятая доля ВОВ поступает как в биологический G,4 ±0,6%),
так и в абиогенный циклы миграции A2,5 ±0,3%).
Характер пространственного потока ВОВ представлен на рис.
2.5. Отмечено доминирование вертикальной нисходящей
миграции ВОВ с гравитационной влагой. В меньшей мере
(на относительно выровненной поверхности моренного
увала) выражен горизонтальный поток (схема Б). На
основе параметров изолиний радиоактивности 14С в составе
ВОВ была оценена средняя линейная скорость внутрипоч-
59

Рис. .5. Миграционное распределение 14С в составе ВОВ по слоям
пахотной подзолистой почвы (через 2 года после внесения
опада, меченного иС), Яшин И.М. с соавт., 1996.
А - изолинии перераспределения органических продуктов разложения
ячменной соломы (по 11С) в вертикальной плоскости почвенного
объёма площадки; Б - изолинии перераспределения ИС в составе ВОВ в
горизонтальной плоскости почвенного объёма площадки; В -
распределение 14С в составе ВОВ по профилю почвы. Изолинии
активности: а - 150-180; h - 40-50; с - 30-40 и d- 25-30 имп./мин. Точка
внесения субстрата, меченного ЫС, заштрихована. Стационар «Вилегод-
ский». Архангельская область.
ho

венной миграции ВОВ (как первая производная пути по
времени), составившая 20-22 см- год. В то же время
различные компоненты ВОВ мигрируют в глубь почвы из
зоны образования с разными линейными скоростями,
поскольку по-разному сорбируются почвенными минералами
и коллоидами. Установлено, что миграционная зона «с» в
составе ВОВ представлена преимущественно фульвосое-
динениями, а растянутая зона «d», мигрирущая (до 44 см)
без хроматографического разделения природной смеси
веществ в почве, содержит и индивидуальные, и
специфические органические компоненты (ФК), имеющие
примерно равные линейные скорости миграции. Активным
барьером для ВОВ являются химические соединения (по-
видимому, это ГС) самого верхнего генетического
горизонта (Ар). Судя по схеме В, компоненты ВОВ почти
транзитом проходят гор. Е и Еьч (их сорбционная ёмкость
используется неполно), обусловливая биологическую
активность нижних горизонтов длительно охлаждаемых
подзолистых почв.
В почвенном пространстве таёжных биогеоценозов
наблюдается заметная дифференциация масштаба
миграции ВОВ и их состава в сезонных циклах абиогенной
миграции. При этом элювиальный характер
перераспределения масс ВОВ и других продуктов
почвообразования в профилях почв подзолистого типа
наблюдается особенно чётко в условиях лесных
биогеоценозов, развитого микрорельефа и наличия
латерального (бокового) потока влаги (на склонах).
Например, в годовом цикле миграции (стационар в учхозе
«Михайловское») среднестатистический вынос ВОВ,
рассчитанный по данным 4 сопряжённых элементарных
почвенных ареалов (ЭГТА) ельника разнотравного, в
пределах «поля миграции» составил (г/м2 в год): из
61

горизонта Ао ( А;) - 46,3 (с * = 15,3), Ai (A0A1) - 18,3 (а =
22,0), А2 - 20,3 (а = 11,6), т. е. правило «трёх сигм»
соблюдается только для горизонта Ао (Яшин И.М., Ибр.
Нмадзуру, Шестаков Е.И., 1993).
Наряду с вертикальным нисходящим потоком ВОВ в
почвах таёжной зоны диагностированы восходящий,
боковой и поверхностный потоки веществ, которые,
совместно с биогенной миграцией (биологическим поглощением
и выделением веществ растениями), в значительной мере и
обусловливают своеобразие современного
подзолообразования и других (сопряжённых) процессов (оглеение, лес-
сиваж...) в почвах водоразделов и склонов моренных гряд
с различными таёжными экосистемами, фациями и
урочищами.
При этом вертикальные нисходящие потоки
гравитационной влаги и сосредоточенные в них ВОВ (как и иные
продукты почвообразования в средне- и
тяжелосуглинистых подзолистых почвах) локализуются по
магистральным трещинам и ответвлениям - ходам сгнивших
корней, а также и по «языкам» элювиального горизонта,
что обусловливает не только заметное варьирование
параметров выноса мобильных веществ внутри генетических
горизонтов и почвенного профиля, но и методологию
исследования абиогенных потоков химических соединений
(Фокин А.Д., 1986, 1993, 1998). Анализ рис. 2.6. позволяет
сформулировать следующие вопросы: сколько подобных
«миграционных волн» может образоваться в ЭПА кон-
E - среднеквадратичное отклонение. Для оценки нространственного
варьирования параметров внутрипрофильной миграции веществ метод
вариационной статистики неприемлем: во-первых, выборка
генетически неоднородна, а во-вторых, эти величины не случайны.
62

Относител ьная
активность L, 35"CL
Рис. . 6. Локализация перемещения влаги по трещинам тяжслосугли-
нистой дерново-под'юлистой почвы в осенний период
(Фокин А.Д.. 1986).
/ - боковое смещение волны 35CL; о - проекция на абсциссу из точки
внесения ЪСЬ (И.Я.).
63

кретных геохимических ландшафтов? Какой они
мощности и частоты (низко- или высокочастотные)? От чего
зависит амплитуда миграционной волны? В каких
генетических горизонтах волны затухают? Образуются ли короткие
(в пределах горизонта) волны? Могут ли такие волны
самопроизвольно «наводиться» (возникать) в глубине ЭПА?
Какова природа дискретных миграционных волн? Как
такие волны взаимодействуют в почвенном объёме с
капиллярным и диффузионным перераспределением веществ?
Пока подобные вопросы ещё не изучены с теоретических
позиций, но их освещение весьма актуально на основе
учёта реальных процессов почвообразования и почвенных
режимов.
Рассмотрим фактические данные по абиогенной
миграции ВОВ.
3. Сравнительная оценка масштабов миграции
ВОВ в подзолистых почвах таёжной зоны
В этом разделе анализируются сведения по
стационарным опытам, проводившимся в подзоне средней тайги:
Архангельская область, Республика Коми и Карелия -
заповедник «Кивач».
Необходимо отметить, прежде всего, региональные
особенности формирования миграционных потоков ВОВ с
ярко выраженными кислотными функциями. Они
обусловлены не только общими ландшафтно-
географическими условиями конкретной территории, но и
современными экологическими факторами,
отражающими специфику (химизм, направленность, масштаб...)
воздействия тех или иных техногенных продуктов («ки-
64

65

слотных дождей», углеводородов, тяжёлых металлов,
радионуклидов..., диоксинов, полихлорбифенилов и т. д.) на
экосистемы. Например, в лесных экосистемах стационаров
«Няндомский» и «Каргопольский» (Архангельская обл.)
отмечены сукцессии организмов - заметное уменьшение
эпифитных лишайников на ветвях елей, что
свидетельствует о загрязнении атмосферного воздуха экотоксиканта-
ми. Масштаб мобилизации и абиогенного выноса СорГ ВОВ
в профилях песчаных подзолов и дерново-
слабоподзолистых остаточно-карбонатных почв здесь был
диагностирован максимальный: от 82 (стационар
«Няндомский») до 54 г/м" (стационар «Каргопольский»), На
вспышкообразный вынос ВОВ из лесных подстилок в
зонах техногенного воздействия предприятий г. Апатиты
обращали внимание, в частности, Лукина Н.В. и Никонов
В.В. A996), объясняя подобные факты начавшейся
деградацией экосистем и усиленным отмиранием вегетативных
органов хвойных пород, которые и увеличивали заметно
масштаб мобилизации и выноса компонентов ВОВ (табл.
2.4.). Лизиметрические наблюдения на фоновых
(эталонных) стационарах в заповеднике «Кивач» (Карелия)
показали, что здесь, в лесных экосистемах, мобилизация и
вынос компонентов ВОВ из лесных подстилок и наземного
опада примерно на порядок меньше, чем в ландшафтах
Архангельской области и колеблется в пределах 5-7
г/м2 • год-1 Сорг. ВОВ. Невысокий масштаб миграции ВОВ
отмечен также в подзолистых почвах Республики Коми -
18-37 г/м2 (табл. 2.4., 2.5., 2.6.).
Примечательно, что в 60-х годах ХХ-го столетия
экосистемы «Каргопольской суши» (территория древнего
освоения и землепашества на Русском Севере) не
испытывала мощной техногенной нагрузки (целенаправленной и
66

ю
67

опосредованной), поэтому в почвах лесных и агроланд-
шафтах Каргополья отмечался масштаб миграции,
сопоставимый с аналогами фоновых (не загрязнённых)
экосистем.
В грубоскелетных профилях дерново-карбонатных
почв Каргопольской суши и Плесецкого плато
компоненты ВОВ не полностью задерживаются на карбонатном
почвенно-геохимическом барьере и определенная часть из
их массы поступает в грунтовые воды, обусловливая
бурый цвет вод р. Онеги и озера Лача. В то же время
заметный масштаб миграции органических лигандов с
кислотными и комплексообразующими функциями в нижних
горизонтах может быть вызван двумя причинами: 1-я -
деградация ГС, находящихся в иллювиальном и иных
горизонтах и 2-я - пульсирующий характер верховодки,
грунтовых вод и капиллярной каймы. В последнем случае
полученные нами данные по гор. В и ВСК отражают,
очевидно, не вынос, а привнес известной массы ВОВ из
природных почвенно-грунтовых вод. В принципе, данный
вопрос ещё слабо изучен. Изложенные сведения весьма
актуальны, поскольку влияние таёжной растительности на
абиогенный вынос различных мигрантов, по-видимому,
ограничивается самыми верхними генетическими
горизонтами - Ао, AoAi(Aj) и Аг. Миграция веществ в средних и
нижних слоях почв подзолистого типа в большей мере
определяется гидрологией почв, характером почвообразую-
щих и подстилающих пород, их сложением и
гранулометрическим составом, а также положением в элементарном
геохимическом ландшафте. Здесь важное место
принадлежит пульсирующим миграционным потокам,
корректное изучение которых (в пределах ЭПА) может быть вы-
68

а
'S
§
Н5
8
00
СЧ 00 ro
od" on" o"
00„ ^ ^l
00" ,-Г CO
i4 N (П
гл «Ч c">
h- Г- *
S" o" d
On On
8 ■"
a
S:
fr*
I
r—i On CO
O" О©" <N
60 * in
°. ЧО <N
о f-' ,r>"
8 <•"-• ■"*
—< <Л
ITl" fi
*fr v.
:? ri ^
< <C 03
2 3 «J
si
о о о
" r4 ON
Г- fS
£*>'
Ю О со
<N О
MS ON
I
$
I
<r, oo О
v-Г in"
•Л ON
СЧ ■*
CO cs"
со
О ON
О — rj
<e < <
&
69

полнено с помощью метода радиоактивных индикаторов и
МСЛ.
Компоненты ВОВ с кислотными свойствами
способствуют мобилизации в раствор различных ионов металлов,
формированию многообразных солевых форм (в том числе
металлорганических комплексов), способных к миграции в
почвах и природных водах (табл. 2.7.). Примечательно, что
в пахотных горизонтах дерново-подзолистых почв Карго-
полья в 60-е годы п. с. происходило интенсивное элюиро-
вание щелочноземельных оснований. На этом фоне
мобилизация в раствор и внутрипрофильная миграция
соединений железа проявлялась незначительно. Среди
миграционных форм Fe доля Fe-органических комплексов в почвах
Каргопольской суши варьирует от 26 до 73% Fe-общ.
сорбированных оксидом алюминия в колонках.
Техногенная деградация лесных экосистем
Архангельской области негативно сказывается на гидрохимическом
составе природных вод и качестве питьевой воды
(Экология Северной Двины, 1999). Полученные нами результаты
исследований (табл. 2.8.) подтверждают вышеуказанную
информацию. В осенней верховодке, например,
«Няндомского» стационара, обнаружено высокое содержание
тяжёлых металлов - ионов Fe3"', Mn2+, Cu2+ и Ni2',
источником которых, кроме почв (Fe3' и Мп2+), являются
различные техногенные источники. Ещё более опасная
экологическая ситуация отмечается на юго-западе Подмосковья -
в Подольском районе, где много промышленных
предприятий, а также отмечается высокая нагрузка на ландшафты
от авиа- и автотранспорта. Наиболее экологически
благоприятная (и безопасная) обстановка отмечена на
Соловецком архипелаге. Природные воды прибрежных морских
акваторий и озёра здесь обогащены в основном педоген-
70

ев
О
го з о< <n с
v\ О, oj, Г^ <NB
Г- г-, о О- 0\
мэп oin оо тг, о\п
О» — г-" -? -ч"
>J 1Л (^ Сйтч (^
о" о" о* о" —"
СТ\ 00 О У? (N Г"»
©_ ■ч; *г„ ■*„ чо, о
о" о* о" о" —<
40 чо ГО ЧО -3- го
1Лп Г^ ЧО^ О^ On «О
о" о" о" с> •-"' ■^■"
>оо\ in щ м m
VI <s»_ ГО CS тГ Г-^
о о" о" о' о" *-*
■ч?
m m Г- Г» о
of oo" <s" of 2
ЧО VI Г- t- '""'
</Т_ VI C7N, ОД, 00, О,
с-" г--" vf of го" of
VN VN ХГ ГО О! 'О
t~n го„ t~- <Sn O^ 40
©" of vf o\" чр го"
43 •* IN tN N t
">
i/l О T » 1Л
q, —;. o>, qv о
о о о о о
ЧО ГО ГО О Г"' ЧО
"Ч. <Ч <Ч *Ч *~1, ""i
о о" о" о о о"
Г- О) Q> 04 1— Г>
о)л q, —;_ t~ .-^
о о" о' о' о" о'
§1
*>
О- ГО ■—| 'Л
°„ ""i ♦*!, ■""« °r
о" о" о" о" о
О О —< О) ОЧ О
оо, м; ^ чо «*> ч\
о" о о" о' о" о"
оо <N мо — гм On
ОД, V0 ГО *г_ <Т ГО,
о о" о о" о' о
£3
Оч —< ЧО ЧО о!
ЧО чо гОк ■*, О},
оГ —'" of of •-<'
М М t- — — ЧГ
го го, ио »г> чо "sf
vT of of of *--"
О) Г^ ГО -Ч- 00 О-
чо «t uon кок ч-„ го
■—< О О О О О
о -q- о oj Я
О) О! ГО 'Ч- "
i CQ О
< < 03 Ю
*>28?8д
.<
<; <fm <:'дрз
d?
Vl О 'А О О
О) ГО VI О»
N - Я У
< < Д < И CQ
71

72

ными химическими элементами - кальцием, железом и
марганцем, а также компонентами ВОВ. Говоря об эколо-
го-геохимических функциях ВОВ, следует обратиться к
принципиальной блок-схеме формирования и
превращения групп гумусовых веществ (см. блок-схему). Указанные
на схеме блоки в той или иной мере уже обоснованы, но
почвенно-экологические процессы, их формирующие,
изучены неполно. Это касается, в частности, уникального
процесса гумусообразованя (и гумификации), основные
теории которых пока ещё базируются на химических
представлениях. Эколого-химический подход при
изучении и обосновании гумусообразования в реальных
геохимических ландшафтах позволяет получить новые
сведения о закономерностях трансформации опада растений и
формировании групп ГС на начальном этапе (Яшин И.М. с
соавт., 1996).
Собственные и литературные данные позволяют в
следующем виде охарактеризовать основные положения
концепции гумусообразования в таёжных экосистемах:
1) основная масса источников ГС - ВОВ -
мобилизуется в раствор из лигнина, клетчатки, гемицеллюлозы и
других высокомолекулярных органических веществ
растительного опада, который в лесных подзолистых почвах
сосредоточен на поверхности, образуя слой подстилки (AJ);
она выполняет роль защитного теплового экрана,
аккумулятора биоты, резерва ВОВ и элементов питания, а также
иные функции;
2) растительный опад таёжной растительности
заметно обеднён азотом и обменным кальцием;
3) в почве наблюдается избыток протонов;
73

и
3
а
fH
ё
S
е
о.
§
9 ••
Я И
изо
ВС
« Я
яр
к fa
и
£•§
мобшв
ашчесх
74

4) промежуточные продукты трансформации хвойно-
мохового опада и подстилки - ВОВ с ярко выраженными
кислотными, аллелопатическими и комплексообразующи-
ми свойствами - имеют низкие молекулярные массы (ММ
< 1000 а. е. м.), что чрезвычайно неблагоприятно для
биохимических реакций конденсации молекул ВОВ в гуми-
новые вещества вследствие кислотного гидролиза;
5) наблюдается масштабный и устойчивый вынос
ВОВ как с вертикальным, так и с латеральным потоками
гравитационной влаги;
6) компонентный состав ВОВ весьма разнообразен, а
многие из них являются полидентатными лигандами, что
усиливает реакции комплексообразования и формирование
самостоятельных мономеров типа ФК с низкими
величинами ММ;
7) своеобразие макропроцесса гумусообразования в
почвах подзолистого типа таежных экосистем, в известной
мере, состоит в сопряжённых и динамических процессах
мобилизации, трансформации и миграции ВОВ;
8) минеральный профиль подзолистой почвы получает
из опада и лесных подстилок как бы готовые
(сформированные) молекулярные структуры ВОВ, часть которых
поглощается (хотя и непрочно) генетическими горизонтами,
а часть выщелачивается, поступая в грунтовые, а затем и
речные водные системы;
9) корневые выделения высшей хвойной
растительности и наземного мохово-кустариичкового покрова также
вносят свой вклад в баланс ВОВ, выполняя биохимические
и аллелопатические функции и оказывая, в частности,
влияние на сукцессии организмов в экосистемах;
10) характер гумусообразования в подзолистых
почвах таёжных экосистем отражает не столько функцию де-
75

панирования веществ в форме гуминовых и иных
высокомолекулярных соединений, сколько динамику
взаимосвязанных циклов трансформации и миграции соединений,
очевидно, в виде своеобразного звена биогеохимического
круговорота углерода;
11) новообразованные массы ВОВ претерпевают
интенсивную биодеградацию, что косвенно подтверждает их
чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности
почвенной биоты. Фиксируемый вынос ВОВ составляет 1/5 - 1/10
часть исходно формирующихся масс, поэтому у
специалистов нередко создаётся иллюзорное представление о
реальных масштабах мобилизации и миграции ВОВ в
таёжных экосистемах;
12) процессы минерализации ВОВ весьма актуальны
с биохимической точки зрения: выделяющаяся энергия
усиливает биологическую активность и предопределяет
возможность протекания, например, химических реакций,
в длительно охлаждённых почвах. Биодеградация ВОВ
может протекать двумя основными путями, первый при
доступе молекулярного Ог путём быстрого окисления
молекул ВОВ до конечных продуктов - СОг, НгО и
минеральных солей и второй - при дефиците Ог путём
медленного и неполного окисления компонентов ВОВ; при этом
образуются различные промежуточные продукты
кислотной природы (нередко с негативными аллелопатическими
свойствами);
13) компоненты ВОВ выполняют уникальную
связующую функцию между двумя природными
процессами: фотосинтезом и гумусообразованием. ВОВ
принимает непосредственное участие в функционировании
живых организмов (например, высших растений) путём их
поглотительной и выделительной деятельности, приводя-
7 С>

щей к самообновлению сложных высокомолекулярных
соединений растительных -тканей (гемицеллюлоз, пектина,
клетчатки, лигнина, белков...), Яшин И.М. и др. A996).
Причём жизнедеятельность организмов связана не столько
с накоплением веществ в клетках, сколько с их
непрерывным круговоротом - переносом веществ (химических
элементов) и энергии, а также их превращением в живых
организмах и выделением. Отсюда следует: мерой
биогеохимической активности конкретных сообществ
организмов можно считать массу химических элементов,
мобилизованных в почве (в раствор), а затем миграционно
перемещённую в единицу времени в процессе
метаболизма в единице объёма в реальных условиях геохимического
ландшафта. Поэтому данные зольного анализа отражают
только часть массы химических элементов, вовлечённых и
аккумулированных в биогенном круговороте. Реальные
масштабы биогеохимической миграции, составными
частями которой являются биогенный и абиотический
потоки, а также потеря части веществ на биогеохимических
барьерах в ландшафте, значительно больше. Подобной
информации ещё весьма недостаточно (Тюрюканов А.Н.,
Снакин ВВ., 1976).
С эколого-химической точки зрения в ландшафтах
тайги нет необходимых условий для образования гумино-
вых веществ с высокими молекулярными массами,
которые весьма валены и ценны для формирования полезных (в
Гуминовые соединения, очевидно, все же частично образуются в
зимний период при длительной низкотемпературной дегидратации
молекулярных структур ВОВ. а также вследствие старения гелеобраз-
ных (сорбированных) осадков ВОВ, т. е. абиотическим путём.
Поэтому эти продукты легко трансформируются биотой и выщелачиваются
атмосферными осадками.
77

агрономическом отношении) свойств почв. В таёжных
экосистемах непрерывно циркулируют разнообразные
ВОВ, переходящие из одних состояний и форм в другие.
Поэтому, в отличие от химических представлений,
сложившихся, в частности, в кинетике гетерогенных реакций,
в почвах таёжных экосистем, очевидно, не образуется
конечного продукта, а резко преобладает цикличность
частных взаимосвязанных процессов. При этом не
исключено, что промежуточные продукты минерализации
ВОВ имеют низкую каталитическую способность,
недостаточную для активизации реакций конденсации и
образования высокомолекулярных структур типа гуминовых
соединений. Диагностика нативного процесса гумусообра-
зования с динамических позиций (в отличие от
статичного подхода) расширяет традиционные представления о
генезисе и экологических функциях органических и орга-
но-минеральных соединений подзолистых почв, позволяя
по-новому решать задачи, связанные с оценкой гумусового
баланса почв,, миграцией продуктов техногенеза и т. д.
(Яшин ИМ, Кауричев И.С., 1996).
В принципе пространственно-временные
закономерности гумусообразования (наряду с кинетической
трактовкой данного процесса) могут быть выражены с помощью
теории случайных функций - так называемого интеграла
Фурье или иных математических приёмов, используемых
для нахождения на графике кривой характерных
стационарных точек - участков, обусловливающих мобилизацию,
превращения и миграцию групп ГС в вертикальной и
горизонтальной координатах трёхмерного почвенного
пространства (Яшин И.М., Шишов Л.Л., Раскатов В.А., 2000).
При оценке движущих сил, обусловливающих
специфику абиогенной миграции веществ в почвах тайги, наря-
78

ду с гумусообразованием необходимо учитывать
особенности глее- и подзолообразования.
4. Экологические аспекты глее- и
подзолообразования и их роль в трансформации и
миграции веществ
Представления о генезисе подзолистых почв в
экосистемах тайги европейской территории страны (ETC)
сложились более ста лет тому назад (Докучаев В.В., 1880;
Георгиевский А., 1888 и Сибирцев Н.М., 1901, 1951).
Несмотря на обилие опытных данных, широкое
использование в последние годы уникальных физико-химических
методов анализа (хроматографии, радиоактивных изотопов,
сорбционных лизиметров и других), а также приёмов
моделирования (экспериментального, математического...)
диагностика подзолистых почв в полевых условиях, равно
как и оценка своеобразия подзолообразовательного
процесса (и оподзоливания горизонтов) до сих пор остаётся
спорной и методически нерешённой задачей. Причём это
положение характерно и для мирового почвоведения
(Яшин ИМ, Кауричев И.С., 1996).
Дальнейшая разработка теории почвообразования
вообще и, в частности, генетических аспектов
подзолообразования, связана, на наш взгляд, с реализацией
плодотворных идей Н.М. Сибирцева. Известно, что Н.М. Сибирцев
сформулировал основополагающее понятие о зональном
" Из доклада на Сибирцевских чтениях, состоявшихся в августе 2000
года в г. Архангельске (в рамках программы XI-го съезда Российского
Географического Общества)
79

типе почвообразования: «.. .мы полагаем, согласно с проф.
Докучаевым, что при установке главных почвенных групп
должны быть уловлены существующие в природе типы
почвообразования..., должны быть сформулированы те
сочетания естественных условий, которые ведут
почвообразовательный процесс в определенном направлении, к
определённому и постоянному в главных чертах
результату», Из приведённой цитаты, по-видимому, вытекают три
следствия: 1) концепции о почвообразовательных
процессах должны основываться преимущественно на
результатах полевых наблюдений и опытов; 2) географические
условия почвообразования (как и почвенные процессы)
также требуют обстоятельного изучения методами, адекватно
отражающими природный объект; 3) географические
факторы почвообразования должны рассматриваться во
взаимосвязи и в разных масштабах пространства-времени.
Н.М. Сибирцев наметил два подхода при нативной
оценке подзолообразования: первый - почвенный,
связанный с возникновением белёсых горизонтов вследствие
процессов поверхностного оглеения «...в западинки
попадает больше влаги...», поэтому «... мы вправе ожидать
здесь процессов раскислительных и подзолообразователь-
ных» (с. 208); и второй - биогеохимический (экосистем-
ный - в современном значении - И.Я.): генезис
подзолистых почв - есть результат длительного воздействия
хвойных и смешанных лесов на почвообразующие породы (в
основном моренного типа) в условиях умеренно холодного
и гумидного климата тайги, формирования химически
активных почвенных перегнойных кислот (креновой и апок-
реновой), их непосредственного химического воздействия
на минералы почвы и образование различных продуктов
разложения, в том числе миграционных форм органомине-
80

ральных соединений. Не исключено, что именно эти
подходы, дополняя друг друга, позволили Н.М. Сибирцеву
заложить основы представлений о естественной
дифференциации профилей зональных подзолистых почв
однородного сложения по элювиально-иллювиальному типу.
В последующих работах отечественных и зарубежных
специалистов был накоплен и обобщён огромный
фактический материал не только о специфике подзоло- и глее-
образования в ландшафтах тайги, но и получены новые
оригинальные сведения по вопросам географии,
картографии, генезиса, окультуривания и классификации почв
таёжной зоны. При этом оба генетических направления,
сформулированные Н.М. Сибирцевым, развивались и, в
той или иной мере, были экспериментально обоснованы.
Почвенное направление (оно также в принципе
биогеохимическое, поскольку связано с реализацией
биогеохимических функций анаэробных микроорганизмов, но
проявляется на более низком уровне структурной
организации веществ, чем подзолообразование - горизонтном)
отражено в интересных работах С. Яркова A947, 1961), Т.
Аристовской A964, 1980), Ф. Зайдельмана A975, 1985,
1992, 1998), Я Сюты A962) и других. В наиболее
законченной форме эта концепция нашла отражение в
последней монографии Ф. Зайдельмана: «...подзолистые
горизонты и подзолистые почвы... не возникают вне
анаэробных условий, выноса значительных масс несиликатного
железа, падения ОВП, лессиважа, периодического застоя
влаги» A998, с. 207).
Если принять за основу выше названные
теоретические построения, то как тогда объяснить стремительное
оподзоливание почв под хвойными (еловыми) деревьями,
81

например, в подзоне южной тайги, протекающее без
указанных выше (обязательных) условий глееобразования?
Биогеохимическое направление было сформулировано
в трудах В.Р. Вильямса A940) и развито в работах А. Роде
A937), В. Пономарёвой A864), И. Кауричева A965, 1977,
...), А. ФокинаA975, 1986), А. Карпухина A986), И.
Яшина A993)и других.
Наиболее важными положениями современной
концепции о генезисе подзолистых почв, развивающими
взгляды Н.М. Сибирцева, являются:
1) признание процесса подзолообразования как
результата функционирования таёжных (хвойных)
биогеоценозов в особых ландшафтно-географических условиях
таёжной зоны при своеобразном биогеохимическом
круговороте химических элементов;
2) развитие представлений о характере движущих сил,
вызывающих радикальную трансформацию
многообразных веществ и их перераспределение в профиле почв
подзолистого типа;
3) разработка положения об экологических аспектах
гумусообразования в почвах тайги, в частности,
обоснование экологических функций водорастворимых
органических веществ (ВОВ), имеющих ярко выраженные
кислотные и комплексообразующие свойства;
4) раскрытие в модельных опытах совокупности
микропроцессов и механизмов реакций, обусловливающих
своеобразие сорбционно-десорбционных взаимодействий
групп ВОВ (в том числе и нативных фульвокислот) с
минералами и коллоидами почвы (в частности, кислотный
гидролиз, хелатизация, комплексообразование, реакции
восстановления без оглеения...);
S2

5) обоснование химического и молекулярно-
массового состава и форм миграции новообразованных
продуктов почвообразования,
6) формирование представлений об уровнях и
специфике проявления абиогенной (водной) миграции веществ:
профильный (почвенный в педоне), парцеллярный (эко
системный) и ландшафтный (в сопряжённых элементарных
геохимических ландшафтах), а также об их критериях и
параметрах: масштаб, скорость и мобилизация веществ...;
7) накопление данных о поведении химических
соединений на почвенно-геохимических барьерах (градиент
барьера, импульс миграции...);
8) уточнение представлений о механизмах
поглощения-выделения природных химических соединений (не
только минеральных солей) в реальных экосистемах для
диагностики периода и ёмкости биогенного круговорота
элементов и уточнения биогеохимических функций биоты.
Изложенный материал позволяет заключить, что оба
научных направления о генезисе подзолистых почв и
подзолообразовании, сформулированные Н.М. Сибирцевым,
ещё находятся на стадии разработки и, в известной мере,
дополняют друг друга. Первая концепция перспективна,
например, при оценке трансформации веществ
(удобрений, мелиорантов, продуктов техногенеза...) в почвах аг-
роландшафтов; вторая - при оценке геохимических
(каскадных) ландшафтов. Подобная информация необходима
как для обеспечения безопасной жизнедеятельности
россиян, так и для подъёма уровня их благосостояния. Однако
реализация этих и других жизненно важных проблем
осложняется двумя масштабными негативными
обстоятельствами: 1-е - ростом кризисных эколого-экономических
ситуаций в России и 2-е - имеющиеся знания о происхо-
кз

дящих процессах загрязнения почв и ландшафтов заметно
отстают от их реального темпа, стремительности и
характера негативного воздействия экотоксикантов на биоту.
С экологической точки зрения реакции
трансформации почвенных минералов - следствие направленного
воздействия продуктов жизнедеятельности групп живых
организмов таёжных экосистем, в частности ВОВ (и фульво-
кислот), на подзолистую почву с целью эффективного
поиска и симбиозного усвоения макро- и микроэлементов
питания, находящихся в труднодоступном и рассеянном
состоянии. С помощью указанных процессов и
элементарных реакций живые организмы успешнее адаптируются к
суровым почвенно-биоклиматическим условиям тайги,
формируя среду обитания - подзолистую почву. Реагенты
в профиле подзолистой почвы взаимодействуют в
динамическом режиме. Продукты реакций периодически
отчуждаются из фаз сорбции-десорбции, а в почвенную систему
(состоящую из 4-х фаз - твёрдой, жидкой, газообразной и
живой) поступают новые порции органических (и иных)
веществ и энергии в форме компонентов ВОВ и
гравитационной воды. Остаточные продукты реакций постепенно
накапливаются в горизонтах почвы, но они не отражают
в полной мере динамику и общую картину указанных
взаимодействий. Здесь необходимы дополнительные
изыскания.
Оценка экстенсивных и интенсивных факторов
миграции веществ представляет самостоятельный и весьма
актуальный раздел экологического почвоведения (Карначев-
ский Л.О., 1996), методология которого, так или иначе,
опирается на достижения теории динамики сорбции и
хроматографии (Рачинский В.В., 1964) и гидрофизические
параметры оценки направленности и скорости движения
84

природных почвенных растворов (Роуэлл Д.Л., 1998). К
сожалению, многие из этих параметров (основная
гидрофизическая характеристика - ОГХ, градиент
всасывающего давления, сосущая сила корня, скорость миграции
влаги) были получены в лабораторных моделях или с
дистиллированной водой, или с искусственными твёрдыми
носителями (песок, мел, глина...) без учёта реальной природы
почвенных растворов (их состава, динамики, свойств).
Известно, что в гумидных ландшафтах Земли характерным
компонентом природных почвенных, грунтовых и
природных вод являются ВОВ, а в их составе содержатся, в
частности, низкомолекулярные органические кислоты,
альдегиды, кетоны, низшие спирты, являющиеся
поверхностно-активными веществами (ПАВ), резко уменьшаю-
щими силу поверхностного натяжения растворов в
почвенных капиллярах, что влияет на скорость и
направленность водных потоков, химическую и биохимическую
активности почв (Яшин ИМ., 1993).
ПАВ могут сорбироваться как на твёрдой поверхности
капилляров, так и на границе раздела фаз, в частности
жидкость - газ. Если по химическому составу и свойствам
поверхность твёрдой фазы гидрофобная (гумусовые
соединения), то из почвенного раствора молекулы ПАВ сор-
Поверхностно-активные свойства ПАВ зависят, прежде всего, от
числа метиленовых групп в углеводородной цепи, природы и
содержания полярных функциональных групп (активно реагирующих с
молекулами воды): -ОН, -СООН, -NH2, -N02, -SO3H, -COONa и др.
Дифильные молекулы ПАВ способны взаимодействовать с полярными
и неполярными средами.
" Величина поверхносшохч) натлжения у чистой воды при t = 20"С
составляет 74,2. у этанола - 22.4, а у уксусной кислоты - 27,6 мДж/м"
(мН/м).
85

бируются не только на твёрдой поверхности, но и на
границе раствор - почвенный воздух. При этом на межфазной
поверхности молекулы ПАВ располагаются в виде слоев в
соответствии с правилом уравнивания полярностей Ребин-
дера и уравнения сорбции Ир, Лэнгмюра. В результате
значения величин ат_ж и аж_г уменьшаются и согласно
03
уравнению Юнга (угол смачивания cos 0 = о3, —) по-
верхность с гидрофобными микрозонами почвы
смачивается значительно лучше. С увеличением сорбции ПАВ
поверхностные слои гидрофилизуются (модифицируются), а
параметр гидрофобности, например гумуса, заметно
уменьшается. Если поверхность твёрдого тела
гидрофильная (оксиды металлов, кварцевый песок...),
почвенный раствор хорошо смачивает её, а сорбция ПАВ на ней,
как правило, не происходит. В этом случае изменение
краевого угла (cos 8) связано в основном с уменьшением
поверхностного натяжения на границе раздела фаз
жидкость - газ. В реальных почвах значения cos 0 зависят и
от электрокинетического - дзета потенциала, что
особенно типично для солонцов и солончаков (Панов Н.П.,
1968).
На основании собственных и литературных сведений
выполнен анализ движущих сил, специфики реакций,
особенностей состава и свойств новообразованных продуктов,
формирующихся при развитии процессов глее- и
подзолообразования (ЯшинИМ., Кауричев И.С., 1996), табл. 2.9.
В связи с тем, что абиогенные (внутрипрофильные)
потоки миграции ВОВ и иных соединений изучались в
ландшафтах тайги с помощью метода сорбционных
лизиметров, уместно кратко охарактеризовать принцип метода,
86

особенности совершенствования, достоинства и
недостатки.
Методические особенности МСЛ. Опыт
использования метода сорбционных лизиметров (Кауричев И.С. с со-
авт., 1996; Шишов Л.Л. с соавт., 1998) позволяет
заключить, что наиболее полную информацию об абиогенных
потоках можно получить с учётом 3-х уровней
структурной организации веществ: почвенного (профильного) -
здесь диагностируются масштабы вертикальной
восходящей, нисходящей миграции и латеральной (боковой) внут-
рипочвенной; рассчитываются градиенты барьеров
миграции и линейная скорость миграции водорастворимых
веществ; парцеллярного (экосистемного) с оценкой
абиогенных «полей» миграции и ландшафтного, при котором
вычисляется коэффициент миграции конкретного
химического элемента по формуле Перельмана А.И. A975).
Интенсивность, характер и формы миграции мобильных
веществ, вероятно, могут быть одними из критериев оценки
устойчивости (и деградации) компонентов ландшафтов.
Табл. 9. Сравнительная оценка движущих сил. специфика микро-
процессов и продуктов глее- и подзолообразования в почвах
таёжных экосистем и геохимических ландшафтов
европейского Севера (ЯшмиИ.М., Кауричев И.С, 1996).
Основные явления и
процессы
I. Движущие силы
биогеохимической
миграции и
трансформации веществ:
а) биогенный цикл;
б) абиогенный цикл
Характеристика нативных процессов почвооб- 1
разования
Подзолообразование
а) Таёжные
экосистемы (высшие
растения, мхи,
лишайники, микрофлора -
грибы и их продукты);
б) Вода как факгор,
Глееобразование
а) Анаэробные
микроорганизмы (и их
продукты);
б) Вода как фактор
гидролиза
поливалентных металлов:
87

П. Ландтафтно-
геохимические
условия:
а) характеристика
элементарного
ландшафта,
б) тип миграции
продуктов
почвообразования,
в) почвенно-
геохимические
барьеры,
г) залегание почв по
рельефу.
Ш. Оценка БИК
(тайга).
IV. Почвенно-
биогеохимическая
обстановка таёжной
экосистемы:
а) окислительно-
восстановительные
главным образом,
переноса веществ в
профиле почвы,
ландшафте.
а) Автономный ЭГЛ
(элювиальный) и тран-
зитно-элювиальный;
б) Биогенный и
абиогенный циклы
миграции;
в) Биогенный,
карбонатный,
окислительный; кислотный
(гор. А2 - осаждение
Si);
г) Почвы
водоразделов, склонов,
моренных град, холмов и
выположенных
увалов, а также речных и
озёрных террас.
Биомасса - 500-300
(Ц-га-1);
Прирост - 40-80
(Ц-пГ1).
а) Eh > 350 мВ;
б) Н30' и А13к (редко
Са2+);
в) Биогенное кисло-
тообразование при
вода + ВОВ как
фактор кислотного
гидролиза коллоидов,
минералов... и
создания анаэробной
среды.
а) Сунераквальный
и субаквальный
(подводный) локальный и
элювиальный ЭГЛ;
б) Диффузия и
коллоидная миграция
Fe, Mn, A1 и Si;
в) Глеевый (без H2S);
сероводородный;
периодически
окислительный;
г) Почвы низин,
болот, зарастающих
озёр и депрессий в
таёжных
ландшафтах, западины на
водоразделах.
Точная диагностика
затруднена.
а) Eh < 350 мВ
(нередко < 0);
б) Н30+ и Fe21"
(нередко и А13+ в кислой
среде);
в) Биогенное кисло-
88

условия,
б) преобладающие
катионы в ПТК,
в) характер
превращения наземного
растительного опа-
да,
г) образование и
превращение групп
ГС,
д) реакции,
типичные для
превращения почвенных
минералов,
е) водный режим,
ж) реакция среды
[Hi,
з) эндемии.
ярком дефиците ионов
Са2+, минерализация
ВОВ и их миграция:
формирование при
этом в гор. А2 и А2В
группы ФК;
г) В кислом
интервале рН биополимеры
типа ГС не
формируются. Доминируй»
ВОВ с низкими
молекулярными
массами (ММ < 1000);
д) Доминирует био-
гсохимическое
выветривание при
активном участии
ВОВ. Гравитационные
потоки влаги
устраняют разобщенность
зон мобилизации и
взаимодействия ВОВ
с минералами. При
этом зоны реакций
постоянно
обновляются, т. к. продукты
удаляются. Сорбция ВОВ
минералами,
имеющими наибольшую
сорбциониую емкость.
Мобилизация в
раствор ионов Са2+ и др.
Перевод их в
биогенный и абиогенный
потоки. Совокупность
гор. АоАь А2 и А;В
есть следствие функ-
ционирования таёж-
тообразование с
накоплением
индивидуальных органических
веществ в составе
ВОВ, их
минерализация и
трансформация;
г) В зависимости от
значения рН и
наличия ионов Cazi
процесс образования
ГС может быть как
активным, так и
заторможенным (с
различным
качественным составом ГС);
д) Доминирует
биогеохимическое
выветривание при
активном участии ВОВ
(как энергетического
фактора). Очень
динамичны редкции
трансформации форм
и состояний веществ:
гидратация
минералов, гидролиз
поливалентных металлов
и кремния -
образование коллоидных
систем, Сорбция
ВОВ коллоидами.
Модификация и
ВОВ и самих
коллоидов. Активный
этап (при устойчивом
оглеении) «быстро»
затухает из-за ухуд-
т

ионов
К", N.
ных экосистем и
специфики
почвообразования;
е) Промывной;
ж)рН<5,5;
з) Дефицит
Са2+, Со"+, Mg:
Р, F вызывает болезни
растений, а у
животных и людей -
малокровие, рахит и кариес
зубов. Избыток ионов
Al" и РЬ2н негативно
влияет на нервную
систему.
Включает число
шения инфильтрации
растворов.
Доминируют диффузия и
плёночно-
капиллярное
движение веществ.
Трансформация биофиль-
ных элементов - N, Р,
S и др. с
образованием
восстановительных продуктов (H2S,
N2Oht. д.),
Оглсениме горизон-
ты - продукты
жизнедеятельности
анаэробной
микрофлоры при активном
участии коллоидов:
е) Застойный
(грунтовое оглеение) или
периодически
застойно-промывной;
ж) рН варьирует в
широком интервале -
от кислого до
слабощелочного;
з) Компоненты ВОВ
резко ухудшают
качество питьевых вод
(колодцы,
скважины...), ВОВ
существенно усиливают
миграцию любых
металлов в почвах и
пищевых
(трофических) цепях...
а) То лее (см. выше),
УО

почвенно-
геохимичсской

миграции проектов
почвообразования:
а) разнообразие
мигрантов и их формы,
б) дальнодействие.
VI. Основные гори-
зонто- и профилеоб-
разующие процессы
почвообразования.
геохимических
барьеров (см. выше) и
формы миграции
веществ: ионномолеку-
лярные и металлорга-
нические
комплексные соединения;
локальный перенос
тонкодисперсных частиц
возможен при
дефиците ВОВ и оглеении
отдельных горизонтов
подзолистых почв;
б) Почвы экосистем и
сопряжённых
геохимических
ландшафтов.
Биогенное кислотооб-
разование,
биогеохимическое
выветривание, сорбционное
комплексообразование
в песчано-супесчаных
разновидностях почв.
В суглинистых и
глинистых почвах
наблюдается резкое
ухудшение
инфильтрации влаги и
появление анаэробных
процессов. Здесь
возможно сочетание
истинного
подзолообразовании н нееобразо-
наиия.
формы миграции
веществ - коллоидная,
металлоргшшческие
комплексы,
диффузия ионов в оглеен-
ных горизонтах;
б) Глеевые горизонты
полугидроморфных и
гидроморфных почв
тайги и частичный
вынос 11родуктов
почвообразования в
депрессии.
Развитие
восстановительных процессов,
формирование гор.
А™,Ти А'.гуму-
сообразование,
активное кислотообра-
зование, гидролиз,
образование
коллоидных систем,
колыиатаж,
сегрегация Fe, Mn и др., ог-
линнвание гор. В,
лессиваж (при
поверхностном
оглеении).
Формирование
газов с
восстановительными
функциями: Н2, N2Q, N3. NH3,

СО й др. Ферролиз
металлов (?),
Эти вопросы в пространстве-времени наиболее
эффективно изучаются с помощью метода сорбционных лизиметров
(МСЛ). Вначале метод использовался, главным образом,
для оценки масштаба миграции водорастворимых
органических веществ (ВОВ) и ряда металлорганических
соединений в почвах. В качестве сорбентов применялись оксид
алюминия (Na+-форма) и синтетические органические ио-
ниты-катиониты и аниониты. Сорбенты располагались в
специальных (жёстких) колонках в виде автономных слоев
мощностью 2-3 см, которые разделялись очищенным от
Fe* кварцевым песком. Такие колонки в 2-х и 3-х кратной
повторное™ устанавливались в почвенный профиль, под
основные генетические горизонты на заданный период
времени (Кауричев И.С., Яшин И.М., Черников В.А.,
1996). Мобильные формы веществ и химических
элементов проникают в колонки и избирательно (нередко
неполно) поглощаются сорбентами. Поступление веществ в
лизиметры происходит как в результате вертикальной и
боковой сезонной инфильтрации влаги, так и вследствие
диффузии. Однако диффузия проявляется активно только
в растворах, а в твёрдой фазе - при большом градиенте
концентраций веществ на единицу площади, что реально
возможно, например, при оглеении с участием групп ВОВ.
Диффузии противостоят различные сорбционные
взаимодействия, реализующиеся в почве (ионный обмен,
хемосорбция, осадкообразование...) и биогенная
миграция. В почвах подзолистого типа, как правило, происходит
неравновесная динамика сорбции смеси веществ (в т. ч.
ВОВ), которые образуются в таёжных экосистемах после
92

контакта атмосферных осадков с вегетативными органами
растений и лесной подстилкой. При этом фазы сорбции
устойчиво обновляются новыми порциями веществ, а
продукты - удаляются. Основу МСЛ составляют
лизиметрический и хроматографический приёмы изучения
различных классов водорастворимых веществ (педогенных и
техногенных), свободно мигрирующих в почвенном
профиле с гравитационной влагой.
По мере накопления методических сведений и
опытных данных спектр задач, решаемых с помощью сорбци-
онных лизиметров , расширялся. В этой связи можно
выделить условно три этапа становления,
совершенствования и применения МСЛ в почвенных исследованиях,
осуществляемых, в частности, специалистами научной школы
проф. И.С. Кауричева.
Начальный A955-1972 гг.) характеризуется
подбором эффективных сорбентов и элюентов, возможностью
использования приёма конкурирующего комплексообра-
зования для оценки миграции в почве ионов металлов,
натурными наблюдениями за разноориентированными
потоками различных химических соединений и т. д. На этом
этапе особенно активно проводятся исследования
масштаба абиогенной миграции мобильных форм веществ в
различных типах почв и ландшафтах Евразийского
континента: от подзолов Архангельской и Мурманской областей,
Карелии, Подмосковья, Республики Коми, бурых лесных
почв Прибалтики до почв солонцовых комплексов При-
каспия и Казахстана, чернозёмов Тувы, Воронежской
области и Западной Сибири, вулканических почв Камчатки,
* Полный обзор работ по использованию сорбционных лизиметров
содержится в докторской диссертации Яшина И. М. A993)
93

мерзлотно-таёжных почв Колымы, ферралитных почв
Вьетнама (Яшин И.М., Кауричев И.С., 1992, Яшин И.М. с
соавт., 2000).
Таким образом, МСЛ привлёк внимание российских и
зарубежных (Китай...) специалистов как для его
апробирования, так и для решения генетических и экологических
вопросов почвоведения. Был получен обширный
экспериментальный материал, например, об уникальной роли ВОВ
в трансформации почвенных минералов и
дифференциации почвенного профиля. В натурных экосистемах
выявлено заметное разнообразие мобильных и миграционно-
способных форм железа, алюминия, кремния и ряда
тяжёлых металлов. Установлено активное участие в этих
процессах ВОВ специфической (фульвокислоты) и
индивидуальной (полифенолы, органические кислоты...) природы.
Полученные сведения позволили углубить представления
о сущности процессов оподзоливания, оглеения, осолоде-
ния и других (Яшин И.М., Кауричев И.С., 1996 ...).
Последующий этап A973-1986 гг.) отличался
накоплением необходимой дополнительной лабораторной
информации по кинетике, статике и динамике сорбции
компонентов ВОВ, т. е. уточнением параметров их хромато-
графирования на чистых сорбентах АЬОз и низкозольном
активированном угле «карболен». Изучены: защитная
ёмкость слоев сорбентов, скорость установления сорбцион-
ного равновесия, причины проскока ВОВ за слой
поглотителя в колонках, величины инфильтрации компонентов
ВОВ и т. д. (Яшин ИМ., 1974). На этот период приходится
и теоретическое обоснование МСЛ, выполненное
авторами (Кауричев И.С., Яшин И.М., 1973) с учётом методики
английского биохимика Forsyth W. A947). Предприняты
попытки изучения диффузии ряда ионов в почвах с помо-
94

щью ионообменных смол, помещённых в небольшие
пакеты из полиэтилена (Карпачевский Л.О., 1977).
Отрабатывалась также технология подготовки и установки в
траншее сорбционных лизиметров; расширился
пространственный ареал изучения потоков абиогенной миграции
ВОВ: от педона до парцелл биогеоценозов (т. н. «поле
миграции») и сопряжённого геохимического ландшафта
(Яшин ИМ, Кащенко B.C., 1984; Яшин И.М., Кауричев
И.С., Ибр. Нмадзуру, 1993; Семёнов Ю.М. с сотр., 1993).
На основе накопленного материала сформулирована
методология применения МСЛ в почвенных исследованиях
(Кауричев И С, Яшин ИМ., Кашанский АД., 1977).
Современный этап связан с внедрением
модифицированного варианта МСЛ (Кауричев И.С., Яшин И.М.,
1989)*. Он был разработан и использован нами для
исследования процессов трансформации ряда техногенных и
труднодоступных химических соединений в таёжных
экосистемах. Модификация МСЛ позволяет, в известной
мере, получить недостающую почвенную и экологическую
информацию о направленности, скорости и масштабе
превращения тех или иных веществ, которые
целенаправленно используются в агроландшафтах. Появляется
возможность учёта баланса масс трансформируемых соединений
и форм их водной миграции.
Постепенно выявлялись и недостатки, присущие
МСЛ:
1. остаётся неизвестным источник мобильных
веществ (его масса, состояние, склонность к мобилизации и
В последние годы отрабатывалась методика совместного
использования МСЛ и радиоактивных индикаторов при изучении биогенного и
абиотического потоков, например K,9Cd и 65Zn, в вегетационном опыте
с овсом (Раскатов А.В., 1998).
95

миграции), например, ВОВ, поступающих в колонку (за
исключением гор. Ао, AoAi и Ai);
2. сами сорбенты и элюенты, в известной мере, могут
оказывать влияние на состав и свойства сорбированных
веществ,
3. дискуссионными остаются вопросы относительно
дренирования некоторого объёма почвы сорбционными
лизиметрами,
4. масштаб миграции веществ (как параметр) неполно
отражает специфику процессов трансформации и внутри-
почвенной миграции;
5. результаты лизиметрических опытов не являются
строго количественными, поэтому МСЛ особенно
эффективен в сочетании с методом радиоактивных индикаторов
и хроматографией,
6. некоторые исследователи негативно оценивают
МСЛ, ссылаясь на обычные приёмы статистической
обработки данных: высокий коэффициент вариации признака
(масштаба выноса) может свидетельствовать о разной
природе источника мобильных веществ в микрозонах, а
при неоднородной выборке (например, при обобщении
параметров и свойств почв, потоков веществ и ЭПС)
традиционный метод математической статистики неприемлем,
поскольку случайная величина, как правило, не может
рассматриваться в качестве математической модели при
анализе и интерпретации почвенных признаков,
варьировании величин потоков миграции веществ и т. д. Наиболее
рациональным в этом случае может быть применение
метода геостатистики (Ж. Матерой, 1968). Главный
постулат данной методологии состоит в том, что доля
неопределённости, свойственная пространственному залеганию
почв (их режимов, свойств, потоков миграции .,.), являет-
%

ся следствием ограниченности сведений (и точек
наблюдений на объекте), но не случайности изучаемого
объекта, явления и процесса. В этом и состоят
принципиальные возможности и отличия геостатической теории от
вариационной статистики. Оценка пространственного
варьирования свойств почв, потоков миграции веществ и т. д. в
профиле почвы и в объёме ЭПА (на основе данных о
структуре почвенного покрова) может быть выполнена с
помощью интеграла Фурье. График кривой (с низко- и
высокочастотными гармониками) может быть полностью
известен, если будут известны коэффициенты Фурье - ак и
Ьк (линейные гармонические спектры), производные от
них - аналогичные спектры амплитуды конкретной
волны Cic и начальной фазы колебания признака <рк, равной
arctg ak/bk. Кстати, подобные исследования у нас в стране в
70-х годах 20-го века проводились под руководством
Дмитриева Е.А. с соавт. A974), но из-за сложности они не
нашли поддержки у почвоведов. Здесь необходимы
дальнейшие изыскания;
7. МСЛ не позволяет разграничить и определить
вклад каждого из основных механизмов миграции веществ
- действия сил тяжести, градиента всасывающего
давления, осмотического потенциала и диффузии: масштаб
миграции отражает интеграционный результат. Следует
дополнить подобные полевые наблюдения сведениями о
коэффициенте мобилизации (КМОб) веществ (например, ВОВ)
и их сорбционных параметрах. Наряду с этим в ЭПА
необходимо изучение биогенного потока веществ (Тюрю-
канов А.Н., Снакин В.В., 1976).
Достоинствами МСЛ являются:
1. возможность изучения процессов трансформации и
миграции веществ в реальных экосистемах;
97

2. установление форм и масштаба миграции
химических соединений в зависимости от конкретных литолого-
геоморфологических, гидрологических, геоботанических и
почвенных условий ландшафта;
3. исследование динамики продуктов
почвообразования и техногенеза при мониторинге;
4. высокая мобильность и техническая простота
позволяют организовать стационарные наблюдения за
динамикой веществ в различных географических зонах и
труднодоступных территориях, МСЛ сохраняет свою
значимость среди других типов лизиметров и перспективен при
изучении современных процессов почвообразования,
которые нами рассматриваются не абстрагированно (как
таковые), а только в реальном почвенно-экологическом
пространстве-времени. В перспективе, например МСЛ и его
модифицированный вариант, могут быть эффективно
использованы при проведении экологических экспертиз в
зонах экологических аварий и катастроф,
нормировании техногенной нагрузки химических элементов и
более полной диагностики величин ПДК тяжёлых
металлов в агроландшафтах. Наряду с этим МСЛ можно
применять при локальном мониторинге эталонных
(заповедники), техногенно загрязнённых (городские,
рекреационные и иные) и деградированных экосистем, а также
территорий водоохранных зон рек, озёр и водохранилищ,
опытных станций, учхозов, селекционных центров и
специальных полигонов для отслеживания процессов почвенно-
экологической трансформации и миграции экотоксикантов
и педогенных веществ (Лукина Н.В., Никонов В.В., 1996;
Кудеярова А.Ю., 1998; Курочкина Г.Н. с соавт., 1999).
98

.5. Миграционные потоки веществ в сопряжённых
ЭПА лесных биогеоценозов
Абиогенные водные потоки в почвах гумидных
регионов Земли обусловлены, главным образом,
нисходящим передвижением гравитационной влаги и находящихся
в ней в разных формах и состояниях химических
элементов. Поэтому диагностика, в частности, ионов металлов в
природных водах (в т. ч. лизиметрических),
предопределяет ряд специальных и последовательных
(предварительных) аналитических операций, направленных на
выделение из природных вод тонкодисперсных суспензий (и
взвесей), коллоидов и веществ ионно-молекулярного
характера соответствующими методами (Шишов Л.Л. и др.,
1998). Для ландшафтов тундры, тайги, тропиков...
характерна высокая цветность вод, что связано с гумусовыми
соединениями. Поэтому перед аналитическим
определением ионов металлов необходимо разрушить органические
вещества окислителями (например, 20-30% пероксидом
водорода, предварительно выпарив аликвоты...).
Абиогенная миграция играет активную и
своеобразную роль в развитии почвенного покрова и свойств почв
тайги. Не так давно именно с этим видом миграции и
связывали генезис подзолистых почв (Роде А.А., 1984;
Пономарёва В.В., 1964, 1966... и др.). Потоки миграции
веществ в ЭПА геохимических ландшафтов заметно
дифференцированы: в трансэлювиальных геохимических агро-
ландшафтах преобладают поверхностный и боковой внут-
рипочвенный сток, а в элювиальных - вертикальный
нисходящий. Они продолжаются в почве круглый год, а в
зимний период реализуются за счёт диффузии и плёночно-
капиллярного восходящего перемещения почвенных рас-
99

творов из глубины к сильно охлаждённой поверхности
почвы. Восходящие потоки частично компенсируют
элювиальный вынос веществ. При этом происходит ещё
большее усложнение гетерогенного состава продуктов
почвообразования по профилю (Добровольский Г.В.,
Никитин Е.Д., 1990).
Совершенствование метода сорбционных лизиметров
(МСЛ) и использование в колонках двух различных типов
сорбентов - гидрофобного - активированного угля
(«карболен») и гидрофильного - оксида алюминия (нейтральная
и основная формы), позволили диагностировать в почвах
таёжных экосистем более высокие значения масштаба
миграции углерода ВОВ (Кауричев И.С., Яшин И.М.,
Черников В.А., 1996) в сравнении с одним типом сорбента
(например, AI2O3). Другой причиной более высокого
масштаба миграции ВОВ, отмеченного авторами в 80-х годах по
сравнению с 50-ми и 60-ми годами XX столетия, является
резкое ухудшение экологической обстановки в
результате масштабного (планетарного) процесса
антропогенеза. Это вызвало в таёжных экосистемах, в частности,
сукцессии групп микроорганизмов и активное развитие,
например, грибов-кислотообразователей, как их
адаптивную реакцию на экотоксиканты.
Выявлено, что абиогенный поток миграции ВОВ в
лесных ландшафтах значительно пополняется за счёг
мобилизации компонентов ВОВ атмосферными осадками из
вегетативных органов древесной растительности,
мохового и кустарничкового покрова (образующих в лесах
европейского Севера нередко сплошной наземный покров),
вследствие корневых выделений, а также при
трансформации гумусовых веществ, протекающих наиболее активно в
100

периоды поверхностного сезонного переувлажнения почв
подзолистого типа.
Наряду с указанными опытами нами была проведена
модификация метода сорбционных лизиметров с целью
экспериментального обоснования коэффициента
мобилизации (КМОб) ВОВ по сезонам года из различных
органогенных субстратов путём расчёта абсолютных (вероятных)
величин масштаба мобилизации ВОВ (Кауричев И.С,
Яшин И.М., 1989). Полученные результаты являются
основополагающими при решении ряда задач агроэкологии и
генетического почвоведения, в частности, при
определении гумусового баланса пахотных почв, диагностике
миграции в почве биологически активных форм тяжёлых
металлов и т. д.
Накопленный фактический материал по вертикальной
нисходящей миграции ВОВ в почвах подзолистого типа
указывает, что этот процесс не является пассивным.
Напротив, наблюдается достаточно интенсивное (и
пульсирующее в пространстве-времени) сорбционно-
десорбционное взаимодействие компонентов ВОВ,
находящихся в почвенных растворах и лизиметрических водах
в ионно-молекулярном и коллоидном состояниях, с
гумусовыми веществами и минеральными соединениями
генетических горизонтов почвы (Яшин И.М., 1993).
Биогенный (экосистемный) поток включает биогенную
трансформацию и миграцию не только биофильных (углерода,
азота, фосфора, серы и калия), но и сопутствующих
зольных химических элементов (кремния, кальция, железа,
марганца и др.). Своеобразие биогенного круговорота за-
Биологический круговорот веществ включает циклы
поглощения <-> выделения (и трансформации) различных химических элемен-
101

ключается в интенсивном переводе растительностью
указанных выше элементов из труднодоступного состояния в
биохимически активное и мобильное за счёт
формирования как разнообразных органических веществ, богатых
энергией и содержащих азот, так и водорастворимых
внутрикомплексных органо-минеральных соединений.
Характерно, что данные группы соединений систематически
возвращаются в верхние слои почвы с растительным опа-
дом или другими путями. Они доступны почвенной биоте
и способны к почвенно-геохимической миграции (Перель-
манА.И., 1975).
При этом мобилизация макро- и микроэлементов
питания, а также любых других химических элементов
может происходить и абиотическим путём за счёт физико-
химических взаимодействий, в частности, молекул ВОВ,
имеющих кислотные свойства, с почвенными минералами,
гумусовыми соединениями... При трансформации
растительного опада (с участием микрофлоры и иных групп
живых организмов) происходит вторичное превращение
биофильных химических элементов и зольных
компонентов с образованием термодинамически (и
микробиологически) устойчивых и специфических структур гумусовых
соединений, в составе которых идентифицируются
кислоты, различные по природе соли (Карпухин А.И., 1988).
Рассматриваемый биогенный поток миграции веществ
тов в конкретном живом организме, например, зрелом дереве ели.
Биогенный круговорот характеризует вышеуказанные процессы в
реальных экосистемах, сообществах... При этом не все этапы
круговорота осуществляются при прямом участии живых организмов;
некоторые стадии протекают под действием продуктов
жизнедеятельности организмов и внешних (экзогенных) факторов. Поэтому в
экосистемах круговорот веществ более корректно называть биогенным.
102

имеет результирующий восходящий вектор, период его
проявления в годовом отрезке времени (за исключением
представителей вечнозелёной хвойной растительности)
непродолжительный, он носит преимущественно
обратимый характер за счёт участия генетически
взаимосвязанных групп живых организмов (Тюрюканов А.Н., Снакин
В.В., 1976). Указанный процесс, на наш взгляд, отражает
особенности не только адаптации живых организмов
таёжных биогеоценозов, но и эволюции почвенного покрова
в четвертичный период с созданием по меньшей мере двух
депо (резервных фондов элементов питания): 1) лесной
подстилки (нередко оторфованной, грубогумусной и
достаточно развитой) и 2) гумусовых соединений, сорбционно
закреплённых в горизонтах АоАь Эти природные
образования выполняют ряд важных экологических функций
(Яшин И.М., 1993). Формирование в почвенном
пространстве таёжной зоны двух ёмких ночвенно-
биологических барьеров на пути миграции биофильных
и других элементов питания позволило предотвратить
значительный и необратимый абиогенный вынос их из почвы
и вовлечение в глобальный геохимический поток
(безвозвратную потерю для живых организмов на период,
измеряемый многовековым интервалом времени).
Абиотическая и биогенная ветви миграции взаимосвязаны,
образуя биогеохимический круговорот и отражая специфику
современного функционирования и развития нативных, в
частности лесных, биогеоценозов. Однако данные потоки
изучены ещё не в полной мере. Сведений же по
абиогенной миграции веществ в почвах европейского Севера
достаточно много, но они довольно разноречивы и
раскрывают, главным образом, отдельные составляющие
данного потока, не затрагивая практически миграцию
103

веществ в элементарных почвенных структурах. На наш
взгляд, это объясняется методическими трудностями,
которые во многом ограничивают реализацию идей
исследователей (ЯшинИ.М., 1973, 1993).
Новые возможности открываются при использовании
методов изотопных индикаторов и сорбционных
лизиметров (Фокин А. Д., 1986; ЯшинИ.М., 1993).
Совершенствование последнего дало возможность путём прямых
наблюдений изучить абиогенную миграцию ВОВ в лесном
биогеоценозе и уточнить масштабы мобилизации
новообразованных органических продуктов и их состав из различных
органогенных субстратов в сезонном и годовом циклах.
Внутрипрофильную миграцию и трансформацию
мобильных органических соединений изучали с
помощью метода сорбционных лизиметров. Здесь уместно
отметить некоторые методические вопросы. В качестве
сорбентов использовали оксид алюминия для
хроматографии, который обычно располагали слоем 1,5-2,5 см в
нижней части колонок, а в верхней - низкозольный
активированный уголь «карболен» (частицы менее 0,5 мм).
Сорбенты разделяли 3-сантиметровым слоем отмытого от железа
кварцевого песка. Контакт колонок с почвой осуществляли
через 2-3-сантиметровый увлажнённый слой песка,
который хорошо предохранял активированный уголь от
заиливания.
Мелкодисперсные сорбенты (в частности, АЬОз) в
колонках сильно уплотняются. Улучшить фильтрационную
способность AI2O3 можно путём добавления песка A/5 - %
массы поглотителя). Порцию сорбента A00-125 г) и песка
предварительно в лаборатории смешивали в фарфоровой
чашке и в виде кашицы вносили в сорбционную колонку,
слегка встряхивая её для получения ровной горизонталь-
104

ной поверхности слоя сорбента, удаления пузырьков
воздуха и лучшей упаковки частиц сорбентов. Таким образом,
добивались примерно равных скоростей фильтрации
растворов в сорбционном лизиметре и почве, что
особенно важно для аналогов, имеющих лёгкий
гранулометрический состав. Эффективное функционирование сорб-
ционных лизиметров обеспечивается благодаря строго
вертикальному расположению и плотному контакту
рабочей поверхности колонок с выровненным «потолком»
почвенных ниш, куда они полностью замуровывались;
почва вокруг сорбционных лизиметров, а также во всей
траншее сильно утрамбовывалась. Отдельные колонки
располагали в зоне магистральных трещин горизонтов Аг
и АгВ, поскольку эти трещины являются своеобразными
внутрипрофильными «артериями», по которым в основном
и происходит перенос продуктов почвообразования — в
суглинках и глинах - из верхних генетических горизонтов
в глубь почвы (нередко и в грунтовые воды).
Миграцию веществ изучали в сопряжённых ЭПА на
«Няндомском» стационаре (мелиоративный массив) и в
учхозе «Михайловское» в смешанном лесу (по парцеллам
- в пределах так называемого «поля миграции»
конкретного биогеоценоза) и на пашне в опыте № 7.
В подзоне средней тайги контролем служила натив-
ная подзолистая почва лесного биогеоценоза,
расположенного в 200 м от мелиоративного массива.
Абиогенные «поля» миграции отражают разноориенхированный
вынос ВОВ в сопряжённых и автономных ЭПА того или иного
биогеоценоза (или элементарного ландшафта), а также потоки веществ за
счёт корневых выделений, выщелачивания атмосферными осадками из
вегетативных органов растений.
105

Блок-схема «поля» абиогенной (водной) миграции ВОВ в
таёжном биогеоценозе (ельнике разнотравном).
Растительность парцелл: 1 - зрелое дерево ели (возраст 70-80
лет); 2 - молодой ельник мертвопокровный (возраст 10-15 лет); 3 -
осоково-моховая западина (Яшин И.М., 1993).
Потоки ВОВ в биогеоценозе: а - сток в составе атмосферных
осадков с вегетативных органов модельного дерева; б - миграция из
растительного опада и лесной подстилки; в - поступление в почву в
составе корневых выделений и почвенного гумуса,
Схема почвенных профилей в ЭПА (г - индексы почвенных
горизонтов); 15-17 - номера почвенных разрезов и траншей (места
установки сорбционных лизиметров и отбора почвенных образцов).
106

Табл. .10. Масштаб вертикальной нисходящей миграции углерода
ВОВ и их состав по ЭПА на стационаре «Няндомский»
Архангельской области (наблюдения 1 год).
Горизонт и
глубина
установки
колонок,
ем
Объём
воды в

лизиметрах,
л
«С»BOB, г/м2 -год 1
Общий
вынос
Вынос
«С» при
сорбции
на А1203
Вынос
«С» при
сорбции
на

вированном
угле
«С»
ВОВ в
водо-
ацето-
новом
энюате,
% Собщ
ВОВ

Сорбция
и ми-
не-
ра-
лиза-
ция
«С»
ВОВ


зонтами
почв,
% к
пос-
ту-
пив-
шему
Мелиоративный массив 2-го года освоения (сеянные многолетние
злаковые травы):
Разр. 26 - осваиваемая среднеподзолистая иллювиально-железистая
супесчаная на флювиогляциальных отложениях. Микроводораздел.
W-я ЭПС
Ап-23
Аа-29
Bf-43
Неопр.
« »
« »
6,2 ±0,4
6,2 ±0,2
7,5±0,3
2,7
2,6
4,0
3,5
3,6
3,5
32,7
44,6
41,9
-
-
-
Разр. 27 - осваиваемая дерновая перегнойно-глеевая оподзоленная на
карбонатной завалуненной морене. Западина. V-я ЭПС.
Ап-26
А2„-44
2,7
2,5
11,0±1,1
7,2 ±0,8
2,7
3,0
8,3
4,2
24,4
61,8
-
34,5
107

Разр. 28 - осваиваемая слабоподзолистая иллювиально-железистая
супесчаная сильносмытая. Нижняя треть микросклона. IV ЭПС.
Л,-20
Bf-49
Неопр.
« »
5,6 + 0,7
7,3 ±0,9
3,1
2,4
2,5
4,9
33,2
66,3
-
-
Лес ~ ельник черничник зеленомошный:
Разр. 25 - сильноподзолистая иллювиально-железистая супесчаная на
флювиогляциальных отложениях. Выровненный водораздел с
развитым микрорельефом.
AJ-8
А2-23
Bf(h)-64
AJ--3
1,7
1Д
0,5
1Д
40,0 ±2,5
30,0 ±3,4
27,1 ±3,9
9,7+1,2
19,3
7,2
7,5
Неопр.
20,7
22.8
14,2
9,7
67,6
63,2
33,1
79,4
-
25,0
27,7
-
Лизиметрические наблюдения показали, что в
распаханных иллювиально-железйстых подзолистых почвах
стационара вертикальная миграция ВОВ имеет
небольшой масштаб 5-7 г/м2 -год и элювиальную
направленность. Очевидно, это связано как с общим (зональным)
процессом трансформации веществ при мелиорации почв
тайги ETC, так и с наличием боковых (латеральных)
потоков (табл. 2.10). В этих почвах (разрез 26) вынос ВОВ из
вновь созданного пахотного горизонта почти в 7 раз
меньше, чем в лесной почве (гор. AJ). Это связано не
только с дефицитом органогенного субстрата в виде
лесной подстилки, но и с отсутствием потока ВОВ за счёт
прижизненных корневых выделений и смывов с вегета-
Учет миграции ВОВ из «свежей» неразложившейся подстилки
(мхов) с 20 июня по 15 сентября; «С» - органический углерод.
108

тигвных органов хвойной растительности и кустарничков
(брусники, черники...), ЯшинИ.М. A993).
Результирующий вектор абиогенной миграции ВОВ в
сопряжённых ЭПА направлен из автоморфных
подзолистых почв в трансаккумулятивные микроландшафты, где
распространены почвы гидроморфного ряда. Здесь
вертикальный нисходящий вынос ВОВ более активен, чем в
почвах микроповышений. Это обусловлено, с одной
стороны, большей массой растительных и гумифицированных
остатков в новообразованном гор. Ап, а с другой - общим
уклоном местности, т. е. возможным латеральным привно-
сом веществ. При этом 34,5% массы углерода ВОВ от
поступившей массы задерживается в гор. Аг, имеющем сред-
несуглинистый гранулометрический состав.
В лесных подзолистых иллювиально-железистых
почвах водораздельных территорий, ВОВ, мигрирующие с
гравитационным потоком, почти на 1/3 сорбируются гор.
В<Т), а в мелиорированных почвах, напротив, из этого
горизонта наблюдается вынос некоторого количества
компонентов ВОВ, в составе которых преобладают
низкомолекулярные (неспецифические) органические
вещества.
Представления о масштабе и скорости миграции
веществ в пространстве и времени будут всегда
приближёнными, поскольку точками наблюдений (с
лизиметрами) нельзя полностью охватить всё почвенное
пространство (по вертикали и горизонтали). Характер изменчивости
миграционных потоков оценивается с погрешностями тем
бОльшими, чем менее детально изучено миграционное
«поле» элементарного биогеоценоза и геохимического
ландшафта (Яшин И.М., 1993).
109

Наряду с этим отметим, что общая картина миграции
ВОВ в почвах подзолистого типа (на современном этапе) -
за исключением точек наблюдений, где очевиден
латеральный поток влаги и веществ - такова, что в каждый
вышележащий горизонт поступает бОльшая масса ВОВ,
чем из него выщелачивается (табл. 2.11). Следовательно,
экспериментально наблюдаемая картина
перераспределения ВОВ и ряда типоморфных химических элементов
свидетельствует скорее об аккумуляции продуктов
почвообразования, чем об их элюировании (как это следует из
миграционной концепции подзолообразования).
Табл. 11. Состав и масштаб вертикальной нисходящей миграции
ВОВ в почвах парцелл лесного биогеоценоза (ельнике
разнотравном) подзоны южной тайги (стационар в учхозе
«Михайловское» Московской области. Наблюдения с 11
сентября по 21 мая).
Горизонт
и глубина
установки
колонок,
см
Общий
вынос
«С»
ВОВ,
г/м2
«С» ВОВ, г/м2
В водоаце-
тоновом
элюатс с
угля
В
аммиачном
элюате с
угля
Вынос «С»
ВОВ по
сорбции на
А1203,
г/м2"
«с»
ВОВ


цифических
органич
eciotx

веществ,
% Собщ.
ВОВ

Сорбция и


рализация
«С»
ВОВ, %

поступившей
массы.
Разр. 16. Молодой ельник - мсртвоиокровмый
Ао-2
17,5-
31,3
8,7 + 2,7
1,4 ±0,6
9Д±ЗД
86,1
-
* В сорбционных колонках размещали по 2 слоя сорбентов: нижний
(А120з) и верхний (активированный уголь), которые отделялись слоем
чистого кварцевого песка мощностью 2,5-3 см.
110

А2-21
А2В-44
A9,2)
19,4-
40,7
B1,2)
4,3-8,8
F,2)
3,1 ±0,7
3,3 + 0,9
1,2 ±0,3
1,6 ±0,5
16,9 ±5,4
1,3 ±0,4
72,1
67,3
-
70,8
Разр. 17. Осокоао-моховая западина
а;-4
А,-9
A2g-14
A2Bg-
43
14,1-
27,2
A7,2)
7,6-
18,5
A0,7)
4,1-9,8
F,8)
13,2-
25,4
A5,1)
2,0 + 0,3
1,9 ±0,4
3,2 ±0,8
5,3 ±1,6
1,3 ± 0,4
2,1 ±0,5
1,2 ±0,4
0,7 ± 0,2
Разр. 15. Под кроной з
Ао-2
А2-18
А2В - 46
9,3-
21,5
A3,2)
5,9-
16,7
(9Д)
4,4-
15,6
G,0)
2,7 + 0,9
1,5 ±0,4
2,0 ±0,6
Разр. 18. Смешанный лес i
Ао-1
А,-18
9,3-
20,6
01,9)
2,4-7,6
C,5)
Не опр.
Не опр.
1,4 ±0,4
1,6 ±0,4
0,8 ± 0,2
13,9 + 4,7
6,7±1,5
3,4 ±0,9
9,1 ±2,9
60,6
47,5
72,7
88,3
-
37,8
36,4
-
релой ели
9,1 ±3,0
6,0 ±2,1
4,2 ±0,7
65,9
48,4
71,4
-
31,1
23,1
разнотравный) в 220 м от разр. 15.
Не опр,
Не опр.
11,9 ±2,9
3,5 ± 0,6
Не
опр.
Не
опр.
-
70,6
111

А2-24
А2В - 34
2,8-8,9
D,2)
1,4-4,4
B,4)
Не опр.
Не опр.
Не опр.
Не опр.
4.2 ±0,8
2,4+0,6
Не
опр.
Не
опр.
-
42,9
Однако балансовая оценка абиогенного потока ВОВ в
элювиальной части нативной (лесной) сильноподзолистой
и окультуренной дерново-подзолистой почв указывает на
общий отрицательный баланс Сорг. ВОВ и на
нисходящий вынос современных продуктов почвообразования. ПО
масштабу он примерно в 2 раза менее интенсивен в
окультуренных дерново-подзолистых почвах. В то же время,
опираясь только на указанные результаты, нельзя
сформулировать законченную концепцию миграции веществ,
поскольку здесь не учтены: биогенный поток, особенности
перераспределения почвенной влаги (направленность
потоков - нисходящие, восходящие и боковые ...), характер
порового пространства и реакции трансформации
изучаемых веществ. При решении этих вопросов новые
интересные сведения были получены Фокиным А.Д., 1972, 1975,
1982..., Павлоцкой Ф.И., 1974; Таргульяном В.О. и
Вишневской ИВ., 1975; Тюрюкановым А.Н. и Снакиным ВВ.,
1976; Снытко В.А. и Семёновым Ю.М., 1978; Никитиным
Е.Д, 1979; Рачинским В.В. с соавт., 1982; Нечаевой Е.Г.,
1986; Карпачевским Л.О., 1981, 1998..., Керженцевым
А.С. с соавт., 1998 и другими.
Анализируя гидрофизические функции порового
пространства, в частности, чернозёма обыкновенного (гор. Ai)
и солонца среднестолбчатого (гор. Ai), АД. Воронин
A998) выделил их влагозапасающую, влагопередающую
и влагосохраняющую роль, а также функцию аэрации.
112

При этом объём порового пространства оказывает
непосредственное влияние на жизнедеятельность корней
растений и почвенных организмов: корешки растений,
например, могут не проникать в поры < ОД мм, а корневые
волоски - в поры < 0,01 мм. В поровом пространстве
обитают следующие виды простейших организмов:
инфузории (поры > 0, 02 мм), амёбы (поры > 0,0] мм),
жгутиковые (поры > 0,002-0,005 мм), водоросли (> 0,02 мм),
бактерии (> 0,05-0,001 мм), гифы грибов-
кислотообразователей (поры > 0,0015-0,005 мм). Поровое
пространство большинства типов почв весьма динамично,
особенно в гумидных ландшафтах.
Результаты сопряжённого изучения вертикальной
нисходящей миграции ВОВ в лесном биогеоценозе
подзоны южной тайги (табл. 2.11) свидетельствуют о чёткой
дифференциации масс ВОВ в почвенном пространстве,
обусловленной как парцеллярной структурой
биогеоценоза (неодинаковым состоянием растительности, разными
величинами биомассы и опада, неоднозначными запасами
и свойствами лесной подстилки и т. д.), так и
своеобразием организации ЭПА в пространстве. Показано, что в
ЭПС стационара в настоящее время функционируют не
только сравнительно автономные (профили 15 и 18), но и
сопряжённые ЭПА (профили 16 и 17). У первых
практически отсутствует боковой внутрипочвенный привнос
ВОВ, и они развиваются как бы обособленно. Вторые
взаимосвязаны местными внутрипочвенными потоками
влаги и ВОВ, а локальный сток замыкается вокруг разр.
17.
Эволюция сопряжённых ЭПА по сравнению с
автономными более самобытна, поскольку совместный эффект
воздействия таёжной растительности и внутрипочвен-
113

ных нисходящих потоков влаги на скорость и
направленность процессов формирования элювиально-
иллювиального профиля подзолистой почвы достаточно
высокий. В этой связи диагностика и оценка абиогенных
«полей» миграции ВОВ позволяют обосновать
генетическое варьирование выноса компонентов ВОВ в
парцеллярной структуре биогеоценоза.
Изучаемые лесные парцеллы характеризуются
заметной дифференциацией абиогенного потока ВОВ, особенно
их качественного состава. «Поля» абиогенной миграции
ВОВ мозаичны, в определённой мере они отражают
своеобразие гумусовых соединений (их состав и свойства) и
морфологическое сложение почв. Так, активные сорбци-
онные барьеры в отношении ВОВ были диагностированы
в ЭПА осоково-моховой западины и в «окне» между
кронами деревьев. В других ЭПА горизонт Ai не обнаружен, а
вместо него диагностирован AqAi - прототип Аь Поэтому
в одних ЭПА преобладает элювиальный вынос ВОВ и
продуктов почвообразования, а в других (разр. 17 и 18) -
заметное закрепление основной массы ВОВ.
На основании сведений, полученных по конкретным
ЭПА, были рассчитаны средние статистические параметры
интегрального выноса ВОВ в годовом и сезонном циклах
в целом для почвенного пространства биогеоценоза. В
первом случае они составили (г на 1 м2 «С» ВОВ): из гор.
Ао (А*) - 46,3 (а* = 15,3), A, (AoAi)- 18,3 (о = 22,0), А2
-20,3 (а =11,6), табл. 2.11.
о - дисперсия среднего. С позиции структуры числовой информации
использована «серия выборок» для обоснования абиогенных полей
миграции ВОВ по ЭПА биогеоценоза.
114

В осенне-ранневесений период
среднестатистический вертикальный нисходящий вынос ВОВ,
рассчитанный по 4 ЭПА изучаемого биогеоценоза, был равен (г на 1
м2 «С» ВОВ): из гор. Ао ( А*) - 13,9 (о = 2,3), Ai - 7,1 (а
= 5,1), А2 - 10,3 (а = 7,5) и из гор. А2В - 7,7 (а = 5,3). При
этом внутрипрофильный баланс ВОВ для горизонта Аг и в
сезонном, и в годовом циклах оказался отрицательным
(соответственно -3,2 и -2,0 г/м2).
Искомые значения абиогенной миграции ВОВ
являются, в известной мере, случайными величинами из-за
ограниченности сведений об их разноориентированном мас-
сопереносе, но они не обусловлены случайностью самого
объекта (почв и ВОВ). В то же время вариационная
статистика основана на анализе однородной выборки.
Например, свойства почв ЭПС, состоящих их n-ЭПА, в таком
случае интерпретируются в отрыве от места (стационара)
наблюдений. Это предопределяет практически случайный
характер изучаемого объекта, что неправомерно. Поэтому
целесообразно обратить внимание на совершенствование
методологии статистической обработки данных,
получаемых, в частности, при стационарных наблюдениях в
почвах таёжной зоны: «.. надо иметь в виду, - подчёркивают
авторы (Благовещенский Ю.Н. с соавт., 1987), - что теория
ошибок... создавалась... для прямых измерений, а в
почвоведении они фактически никогда не возможны». И
далее подчёркивают: «...объекты почвоведения являются
сложными многофакторными системами с целым
комплексом взаимозависимых свойств.,.», поэтому «.. .трудно
указать в настоящее время хотя бы одно свойство
почвенных объектов, для которых тип распределения
(нормальное, логнормальное, Вейбула... И.Я.), то есть вид функции
115

распределения с точностью до меняющихся среднего и
дисперсии был бы установлен сколь-нибудь обоснованно».
В этой связи используемые математические приёмы
(методы) должны быть адекватны реальному объекту (его
состоянию, развитию, свойствам и т. д.). В почвоведении,
например, перспективно использование теории случайных
функций и методов геостатистики. Оценка варьирования
величин абиогенной миграции ВОВ в почвенном
пространстве («поле миграции» в геохимическом
ландшафте...) нуждается, по крайней мере, в двукратном
усреднении характеристик случайной функции ftr,x): во-первых,
по профилю - для ряда сопряжённых генетических
горизонтов (что не всегда корректно) - это координата (х) и,
во-вторых, в пространстве ЭПС для n-ЭПА (координата
(г)). И здесь усреднение величин обычным способом
неприемлемо из-за различных по генезису объектов
(неоднородные выборки).
В то же время миграционная функция f(r,x) может
быть задана 2-мя векторами: параметрическим,
характеризующим масштаб мобилизации ВОВ из конкретной
«точки» ЭПА (х) с биотой и миграционным вектором (г)
«точки» ЭПА (х). Здесь функция задаётся вдоль осей
прямоугольных координат ЭПА и отражает не только разно-
ориентированный массоперенос ВОВ в почвенном объёме
ЭПА, но и процессы их трансформации с участием
компонентов жидкой и твёрдой фаз почвы.
Функции и свойства почв по вертикали и горизонтали
ЭПА, ЭПС и ландшафтов неоднозначны. Вертикальная
координата строго специфична (по ней, например,
диагностируется почва как генотип), дискретна, имеет, в
отличие от горизонтальной, значительно меньшую
протяжённость и низкий (хотя и чрезвычайно информативный) уро-
пб

вень организации почвенной массы. В принципе данная
координата (с учётом центра масс) и позволяет выявить
ПИ (педон), однако, строго говоря, за почвенным разрезом
остаётся какая-то зона неопределённости. Поэтому одна
вертикальная координата в известном смысле
ограничивает взгляд на почву как на планетарное, единое образование
- семиконтинуум: пространство, непрерывное по
горизонтали и дискретное по вертикали.
Абиогенная вертикальная миграция ВОВ играет
своеобразную роль в формировании и обновлении
гумусовых соединений, а также в образовании системы
генетических горизонтов почв подзолистого типа. Указанные
процессы изучены ещё не в полной мере, а их
диагностика для генетического почвоведения представляет
исключительный интерес. Пока, например, не ясно, почему
при максимальном потоке ВОВ F0,5 г/м2 -год) под
кроной зрелой ели в почвенном профиле не формируется
чётко выраженный гумусово-аккумулятивный горизонт. В
то же время в данной почве наблюдается весьма мощный
элювиальный горизонт B5-37 см). Возможно, это связано
с генезисом и компонентным составом ВОВ.
При вертикальной нисходящей миграции ВОВ в
целинных среднесуглинистых почвах отмечено изменение
их группового состава, поэтому на выходе из гор. Ai и Аг
в почвенных растворах заметно преобладают органические
соединения специфической природы (в частности, фульво-
соединения). В основе данного процесса лежат сорбцион-
но-десорбционные взаимодействия, так или иначе
связанные с миграционным механизмом образования и
обновления структур гумуса почвы определёнными компонентами
ВОВ. В сильноподзолистых почвах (под кроной зрелой
ели) основная масса ВОВ участвует не в формировании
117

гор. Ai, а в миграционном перераспределении
продуктов почвообразования в сопряжённых горизонтах Аг и
АгВ (В), что связано как с составом ВОВ, так и со
спецификой их сорбции и массопереноса. Новообразованные
группы ВОВ более энергично закрепляются в гор. Ai и
АоАь если почва испытывает временное сезонное
переувлажнение поверхностных слоев (разр. 17).
В осенне-ранневесенний периоды происходит
наиболее активная внутрипрофильная миграция ВОВ и
продуктов почвообразования с гравитационной влагой, что
способствует повышению биологической активности почв.
Как и в годовом цикле, в рассматриваемый период
наблюдается заметная дифференциация состава ВОВ в
почвенном профиле. После прохождения почвенными
растворами гор. AqAi (Ai) и Аг среди компонентов ВОВ
увеличивается доля фульвосоединений (разр. 15 и 17). Однако
данная закономерность варьирования состава ВОВ в
иллювиальных слоях изучаемых почв нарушается.
Увеличивается доля низкомолекулярных органических
соединений неспецифической природы, что, возможно,
обусловлено трансформацией педогенных гумусовых соединений
(как результат сорбционно-десорбционных процессов и
биодеградации органо-минеральных продуктов), боковым
привносом ВОВ, а также является результатом
фильтрационной гетерогенности.
6. Изучение сезонной миграции ВОВ в
окультуренных почвах стационарных опытов учхоза
«Михайловское» (Подмосковье).
1)8

Освоение и распашка лесных почв подзолистого типа
приводят к радикальному изменению функционального
состояния экосистем, почв и процессов почвообразования.
При освоении и последующем окультуривании
подзолистых почв изменяются роль и функции растительности: в
частности, утрачивается её средообразуюгцая роль,
поскольку влияние культурной растительности протекает в
течение короткого периода вегетации. При этом ежегодно
с урожаем из почвы безвозвратно отчуждается
значительная часть минеральных и органических соединений. В
пахотных почвах нет аналога лесной подстилки, вследствие
чего особенности мобилизации, например ВОВ, из опада
иные, чем в лесных почвах.
У культурных растений слабо выражен механизм
биогенного кислотообразования, поэтому их рост и развитие
без средств мелиорации и химизации в условиях подзон
тайги явно затормаживаются, а продуктивность резко
снижается. Эти и другие особенности функционирования
агроландшафтов предопределяют изучение процессов
трансформации и миграции веществ в пахотных
почвах.
Лизиметрические опыты показали, что и в лесных
(сильноподзолистых), и в пахотных (дерново-
подзолистых) почвах наблюдается отрицательный
миграционный баланс ВОВ (табл. 2.12). Следовательно,
в изучаемых почвах преобладает элювиальная
направленность трансформации ВОВ. Изучаемые почвы
характеризуются также чётко выраженной восходящей миграцией.
По масштабу она составляет 5,3-7,1 г/м2 • год-1, а в
составе ВОВ заметно преобладают специфические компоненты
- фульвокислоты.
119

Табл.. 12. Миградионый баланс ВОВ (по «С», г/м2) в элювиальной
части почвенного профиля лесной и пахотной почв
подзолистого типа стационаров в учхозе «Михайловское»,
(наблюдения 1 год).
Глубина
установки
сорбционных
лизиметров,
см
Привнос
ВОВ из

залегающего
выше
горизонта,
(+МП)
Вынос ВОВ
в результате
нисходящей
вертикальной
миграции с
потоком
влага, (-МВ)
Масштаб
мобилизации
ВОВ в гор.
АоиАдис

Миграционный
баланс ВОВ
по
горизонтам
(MB +
МП)
Разр. 8. Лесная сильнолодзолистая почва
Ао-2см
АоА] - 5 см
А2 - 24 см
На выходе из
элювиальной
части
профиля
_
+30,1
+6,8
+36,9
-30,1
-6,8
-12,1
-49,0
159,2*
Неопр.
« »
-30,1
-30,1
-5,3
-12,1
Разр. 4. Пахотная дерново-подзолистая почва; мияим. обработка
Али - 15 см I
• А2-21см +13,6
-13,6
-5.3
(-22,2*"")
86.7"*
-
-13,6
+8,3(-8,6)
С учётом полученных данных рассчитан погоризонтный баланс
ВОВ. Например, для лесной подстилки: 60% мобилизованной в
раствор массы ВОВ минерализуется до воды, газов и солей (95,5
г/м2 •год). 21,1% или 21,1 г/м2 год', закрепляется на месте и
18,9%, или 30,1 г/м2 год, мигрирует в глубь почвы с потоком
гравитационной влаги.
" Баланс ВОВ в пахотном горизонте: 79% мобилизованной в раствор
массы ВОВ минерализуется F8,5 г/м2 год); 15,7%, или 13,6
г/м2 -годЛ элюируется в глубь почвы и 5,3%, или 4,6 г/мг -год,
закрепляется - сорбируется компонентами почвы.
/20

На выходе из
элювиальной
части
профиля
+13,6
-18,9
(-35,8)
-5,3(-22,2)
Вертикальный восходящий поток ВОВ и других
соединений в почвах таёжной зоны целесообразно
рассматривать как важный компенсационный механизм
физической природы, ослабляющий элювиальный вынос
продуктов выветривания и почвообразования из генетических
горизонтов подзолистых почв в грунтовые и
поверхностные природные воды. Возникает восходящий поток в
летний и зимний сезоны за счёт градиента всасывающего
давления почвенных растворов.
Фактические сведения о вертикальной нисходящей
миграции ВОВ в годовом цикле были дополнены
наблюдениями в стационарном полевом опыте № 7 кафедры
земледелия и МОД Тимирязевской академии по двум
контрастным сезонам: осенне-ранневесеннему (без
растительности) и летнему при возделывании озимой пшеницы
сорта Мироновская 808.
В частности, в опыте № 7 стационара «Михайловское»
МСХА, изучаются 9 систем обработки почвы: 1)
отвальная, принятая в Подмосковье без удобрений (контроль); 2)
отвальная интенсивная с внесением 2F0N60P60K) кг д. в.
на 1 га; 3) отвальная интенсивная с внесением
2F0N60P60K) кг д. в. + 14,4 т навоза на 1 га; 4)
минимальная фрезерная без удобрений; 5) то же, с внесением
2F0N60P60K) кг д. в. на 1 га; 6) то же, с внесением
2F0N6QP60K) кг д. в. + 14,4 т навоза на I га; 7) сочетание
Сорбционные лизиметры устанавливали непосредственно в зоне
гор. А2 одной из магистральных трещин, опускающихся до гор. ВС.
121

трёхъярусной и отвальной обработок с фрезерной
(трёхъярусная обработка на 38-40 см в занятом пару и под
картофель, в остальные годы - без основной обработки:
предпосевное фрезерование под зерновые на 8-10 см, под
картофель - на 14-16 см), без удобрений, 8) то же, с внесением
2F0N60P60K) кг д. в. на 1 га; 9) то же, с внесением
2F0N60P60K) кг д. в. + 14,4 т навоза на 1 га.
Использовали удобрения: NH4NO3, СаСЩЮ^г, КС1. Под картофель -
K2SO4. Азотные туки вносили под предпосевную, а фос-
форно-калийные - под основную обработки почвы.
Известкование проводили доломитизированным известняком
- CaMg(C03J* - дозой по полной гидролитической
кислотности в августе после уборки зерновых, в 1969, 1978,
1987 и 1996 гг.
После закладки опыта № 7 в 1969 г. в результате
активного окультуривания дерново-подзолистых почв
заметно улучшились их пищевой режим и реакция среды,
увеличилась степень насыщенности почвенно-
поглощающего комплекса основаниями. Однако в
почвенном покрове участка (по данным детальной съёмки) ещё
сохранились «микрозоны», которые по своим
морфологическим признакам и физико-химическим свойствам весьма
близки к целинным (лесным) аналогам (Яшин И.М., 1993;
Платонов ИГ., 1998), табл. 2.13**.
* Подразумевается СаС03 • MgC03, далее везде.
** На этих же стационарах были заложены лизиметры
гидрологического типа, изучены статьи ионного баланса пахотных почв (табл.2.13а).
Для сравнения в табл.2.136 приведены данные по насыпным
лизиметрам В.Р. Вильямса.
122

Табл. 13. Химические свойства дерново-подзолистых почв опытного
поля № 7 учхоза «Михайловское» (числитель - среднее
значение признака, знаменатель - дисперсия признака с2)
Генетич.
гор. и
глубина
отбора

образцов, см
РНсол
Нг
Поглощённые
основания
Са2+
Mg*
мг • экв /100 г
V,%

Гумус
по


рину,
%
Доступные
формы. мг/100 г
н2ро;
к4
Разрез 6. Целинная почва (лес смешанный, вторичный)
А! 1-11
А2 22-32
А2В, 49-
59
В, 80-90
вс
mono
С 130-
140
4,2
4,0
3,5
3,7
3,7
3,9
7,1
5,0
7,3
6,5
6,4
5,3
5,0
2,8
8,0
9,7
10,3
4,8
1,3
1,0
3,6
4,8
5.3
2,3
47,0
43,2
61,4
69,0
70,9
57,3
2,5
1,1
0,9
0?9
0,7
0,9
4,2
3,6
4,8
9,7
8,3
12,0
10,0
6,1
9,6
11,0
11,0
9,0
Трнисекта длиной 9 м в 0,5 м от разреза 4 (защитная полоса)
An (max
- 30, min
-И)
А2 (max
-22, min
-0)
5,5*
0,79
5,1
0,69
2,22
1,55
2,91
2,21
6,99
2,04
6,33
2,45
3,09
1,15
2,36
1,40
77,1
9,75
69?96
16,73
1,84
0,52
1,47
0,74
20,78
13,59
14,54
17,89
20?76
9,47
15,58
9,44
Разрез 5. Освоенная почва (трёхъярусная вспашка па 38-40 см, посев
кукурузы на зелёный корм)
Ап0-19
Ап 22-32
Ап 35-44
Вв, 65-75
BCg, 90-
100
5,3
5,3
4,5
3,6
3,8
2,8
2,5
3,7
9,4
6,5
7,8
8,5
8,9
11,0
13,3
3,3
3,6
3,9
5,3
6,7
80,0
82,9
77,6
63,4
75,5
1,9
1,5
1,5
0,9
1,0
21,0
11,0
4,6
6,0
7,2
24,8
9,3
7,3
11,0
11,0
* Образец почвы с удобренной делянки опыта.
123

Среднее по разрезам 1,2, 3 освоенной почвы (отвальная вспашка на 20-22
см, посев овса)
Аи 0-25
А2В 27-
37
В 80-90
ВС 129-
139
С 154-
164
4,7
0,43
3,7
0,44
3,6
0,17
3,7
0,50
4,1
0,17
3,4
0,8
1А
3,1
Li
1,8
7,4
0,9
U4
6,40
0,72
6,33
2,21
10,46
3,26
13,90
8,11
13,57
1,31
2,63
0,25
2,70
0,78
5,13
0,75
6,97
4,17
6,73
0,90
71,9
5,45
54,3
18,35
66,9
10,6
71,0
10,15
79,4
3,16
1,4
0,26
0,8
0,15
0,6
0,15
0,7
0,25
0,7
0,06
10,86
7,51
7,23
3,65
6,13
1,37
5,47
0,91
5,40
1,82
15,04
8,54
9,53
1,16
10,2
0,75
8,5
3,54
7,9
0,23
Разрез 4. Освоенная почва (миним. фрезерная обработка на 8-10 см)
АП0-15
А215-21
А,В, 35-
45
В! 62-72
BCg 95-
105
Сг 131-
141
5,9
4,3
3J
3,4
3,5
4,0
2,1
2,5
7,4
9,4
7,3
4,9
7,2
4,2
7,6
9,1
14,0
12,8
2,6
и
3,5
4,4
7,7
6,7
82,4
73,8
60,0
59,0
74,8
79,6
1,6
0,7
0,7
0,7
0,5
0,9
47,
*
3
И),
0
7,2
4,2
3,8
5,5
37,5
14,0
14,2
11,6
7,0
9,8
В летний период сорбционные лизиметры во всех
вариантах опыта устанавливали на глубину 10 см. При этом
учитывали неравномерное и неглубокое промачивание
гор. Алах и А2 в этот сезон и кроме того, колонки
располагали в зоне основного сосредоточения корней пшеницы
для возможной оценки масштаба корневых выделений. За
летний сезон выпало 205 мм осадков (или 41,4% годового
количества), из них за июль - 95 мм,
124

«о
Щ. а
а
1—<
I
о
of
40
cn|"
о
ON
о
чО
СП
•&
*
■О
.8
V)"
I
00
5
1
о
ЧО
1П
ЧО"
о
ЧО
40
СП
1
125

оо"
I
О
о S
в е
fe a S
5'ВК
ON
ON
ГЦ
I
I
■ оо
00
о"
S3
i:
llaiSl
oo
3-
VO
Г-"
§
<4
oo"
On
ON
ffl
00
©*
°°«
m"
00
CS
<4'
oo"
oo"
о
00
8
ON
°S
NO
S
С а ° g t3 ч
ON
8
<u
ft ■
126

Масштаб мобилизации и нисходящей (возможно,
пульсирующей) миграции ВОВ в гор. Апах летом в целом
сопоставим с осенне-весенним (условно названным нами
абиогенным, без растительности). Полученные данные
подтверждают своеобразную роль органических лигандов
(в составе корневых выделений), например, в наличии
функциональной связи между почвенной биотой и
высшими растениями (Райе Э., 1978).
Состав ВОВ, продуцируемых в почву корневыми
системами - биологическим путём (в период вегетации
растений), различается по вариантам. Наиболее активная
мобилизация ВОВ, в частности, низко молекулярных
органических и аминокислот, корнями озимой пшеницы отмечена
при отвальной обработке без удобрений, минимальной
фрезерной и внесении по 120 кг д. в. азота, фосфора и
калия, а также сочетании 3-х ярусной и отвальной с
фрезерованием без удобрений.
Характерно, что оксид алюминия в сорбционных
лизиметрах поглощал основную массу ВОВ - 68,5% и 91,8%
к общему количеству, соответственно в вариантах IX E) и
в Ш E). Поглощённые сорбентом (АЬОз) компоненты
ВОВ в лаборатории не полностью элюировались даже
такими эффективными десорбентами как водные растворы 1
н. H2SO4 и 1 н. NaOH. Наибольшее количество необратимо
сорбированных АЬОз органических веществ E5,9%)
отмечено в варианте IX E) и 69,8% - в III E) при
использовании органо-минеральных удобрений, табл. 2.14 и 2.15. По
составу они близки к веществам полифенольной природы.
Табл. 14. Содержание, состав и масштаб вертикальной нисходящей
миграция ВОВ и железоорганических соединений в пахот-
127

ном горизонте дерново-подзолистых почв опыта № 7 в
период вегетации: с 3 мая по 7 августа.
Вариант
опыта,
глубина

установки сорб-
ционных

лизиметров -10
см
Углерод ВОВ, г/м2 (в скобках - мг/л)

Общий

ВЫНОС

Вынос
по

сорбции
на
Л120,
В т. ч. в элюатах с
А12Оз
В1н.
H2S(.L
81 и.
NaOH
В кислотно-
щелочных
элюатах о ионитов
КУ-2
tr-
форма
ЭДЭ-
10п
Otf-
форма
Вынос железа (до
сжигания ВОВ),
мг/м2

Общий
с
иони
тов
В
элюатах с
КУ-2
Контроль - отвальная интенсивная обработка
1A)-бе?

удобрений
1C)-
2NPK
1E)-
2NPK +
яавоз
9,1
8,4
12,7
6,5
7,4
11,6
1,0
1,3
1,0
2,7
3,0
2,5
0,3
B1,4)
0,2
A4,3)
0,6
D2,8)
2,3
A63,9)
0,8
E7,0)
0,5
C5,6)
103,2
56,9
78,7
54,2
27,9
59,5
Минимальная фрезерная обработка
ШA)-
бе?
удобрений
ШC)~
2NPK
8,3
8,2
7,1
5,9
0,3
0,9
2,5
2,4
0,4
B8,6)
0,2
A4,3)
0.8
E7,0)
2,1
A49,7)
106,5
59,9
60,2
45,6
Содержание Сорг определяли по методу Тюрина непосредственно в
А12Оз A-3 г.). Многие корешки растений G-12 на колонку) проникали
через верхний слой песка к влажному слою сорбента. При этом корни
были покрыты чехлом из частиц мелкозёма - как бы защищены
своеобразной «рубашкой».
128

Ill
+ i
9,8
9,0
0,1
2,4
0,2
A4,3)
0,6
D2,8)
57,6
27,9
Сочетание трёхъярусной и отвальной обработок с фрезерованием
IX A)-
без
удобрений
IX C)
2NI'K
III
13,0
9,0
14,9
9,2
7,7
10,2
1,2
0.6
1,3
2,4
2,8
3,2
0,5
C5,6)
0,5
C5,6)
0,8
3,3
B35,2)
0,8
E7.0)
3,9
102,8
58,0
43,3
64,4
41,4
29,4
Табл. 15. Содержание, состав и масштаб вертикальной нисходящей
миграции ВОВ в дерново-подзолистых почвах опыта № 7 в
абиогенный период: с 5 сентября по 4 мая (в сорбционных
лизиметрах использовали по два слоя А12Оэ для
хроматографии.
Вар.
опыта, гор. и
глубина
уст. сорб-
ЛИЗИМСТ1-
ров, см
Обьйм
воды.


шедшей
через

лизиметры,
л
рН


метрических
вод

колонок
Общие
за
абиогенный
сеюн

Вынос
г/м*
Кои-
цен-
тра-
ция,
мг/л
Углерод ВОВ
В
приемных
сосудах
СОрбГ(.

лизиметров,
мг/л
Злюиро-
вано с

сорбентов 1 н.
водным
NaOH, %
сорбиро-
вашюго
Общий
вынос за
год,
г/м2-
• год
Существенное подщелачивание личимстрических вод обусловлено
спецификой сорбента: рН водной суспензии А1203 составляет 9,3-9,5.
129

см:
I A) -
без

удобрений
I C) -
2NPK
I E) -
2NPK +
навоз
Ащх-16
см:
III A) -
без

удобрений
Ш C) -
2NPK
Ш E) -
2NPK +
навоз
Ацах — 2А
см:
IX A) -
без

удобрений
IX C)-
2NPK
IX E) -
2NPK +
навоз
Контроль - отвальная интенсивная обработка
0,33
0,36
0,37
8,9
8,5
8,2
9,0
7,2
10,4
93,0
73,2
89,6
47,8
31,6
36,6
76,6
86,3
65,1
18,1
15,6
23,1
Минимальная фрезерная обработка
0,29
0,18
0,49
9,0
8,6
8,2
12,9
7,7
10,8
140,6
76,0
74,6
103,4
44,0
26,3
56,6
93,5
72,2
21,2
15,9
20,6
Минимальная фрезерная обработка
0,65
0,46
0,48
8,0
8,1
7,9
11,7
8,3
11,8
75,0
112,4
67,4
32,3
33,0
30.2
64,1
96,4
71,2
24,7
17,1
26,7
130

В осенне-ранневесенний период наблюдалась также
довольно интенсивная мобилизация ВОВ в растворимое
состояние, Источником ВОВ служили пожнивные остатки
и мобильные формы гумуса дерново-подзолистой почвы.
Наименьшая величина миграции ВОВ G,2-8,3 г/и2)
отмечена при использовании одних минеральных удобрений. В
этом варианте стационарного опыта, очевидно, в раствор
мобилизовались и мигрировали наиболее доступные для
почвенной биоты компоненты ВОВ, активная
минерализация которых и обусловила небольшой масштаб их
миграции. Полученные величины, следовательно, отражают не
реальный нисходящий масштаб миграции, а только ту его
часть (примерно 1/3), которая сохранилась в «силовом
поле» сорбента (колонки) от минерализации микрофлорой.
Таким образом, химические мелиоранты и
удобрения, трансформируясь в пахотном горизонте дерново-
подзолистой почвы, оказывают быстрое и существенное
воздействие прежде всего на компонентный состав и
свойства ВОВ, мобилизующихся в раствор из растительных
остатков и гумуса. Деградация последнего, очевидно,
может проявляться через возросший вынос ВОВ.
Результаты лизиметрических опытов показывают, что
мобилизуемые в раствор и мигрируемые в пахотном слое
компоненты ВОВ имеют кислотную природу. Отмечена
тенденция формирования и выноса устойчивых железоор-
ганических соединений, в частности в ЭПА, где удобрения
не вносили.
Отсутствие доступного резерва питания способствует
постепенной адаптации и развитию у культурных
растений механизма биогенного кислотообразования, с
помощью которого и осуществлялась мобилизация в раствор
разных химических элементов. Так, в вариантах опыта I
131

A), I B) и Ш E) в составе водорастворимых железоорга-
нических комплексных соединений диагностированы
примерно равные количества положительно и
отрицательно заряженных комплексов. Причём изучаемые металло-
рганические соединения мигрируют в генетических
горизонтах по-разному (Яшин И.М., Ибр. Нмадзуру, Шестаков
Е. И., 1993).
7. Методические аспекты изучения процессов
трансформации известковых мелиорантов в таёжных
агроландшяфтах
До сих пор сведения о продуктах трансформации тех
или иных химических соединений заимствуются из
учебников по химии. В принципе, это правильно, но уже
недостаточно, особенно когда речь идёт о компонентах
ландшафтов - почвах, породах, природных водах...
Следует помнить, что преобладающая часть химической
информации была получена достаточно давно, в
лабораторных условиях, в статике, с дистиллированной водой...
Химические (и иные) реакции, протекающие в почвах,
идах, донных осадках ... неадекватны лабораторным,
равно как и новообразованные продукты. Отсутствие
методических разработок сдерживало накопление новых данных,
в частности, при исследовании трансформации продуктов
техногенеза (компонентов ракетного топлива,
мелиорантов, пестицидов, углеводородов, диоксинов...).
Нами был разработан модифицированный вариант
МСЛ (Кауричев И.С., ЯшинЯМ., 1989). Сущность метода
состоит в том, что в жёстких пластмассовых колонках,
заполненных сорбентами, происходит превращение кон-
132

кретной массы мелиорантов под влиянием ВОВ.
Образующиеся продукты или поглощаются целевыми
сорбентами (ионообменными смолами, активированным углем,
А120з...), или поступают в приёмники лизиметрических
вод. Затем элюаты из сорбентов и воды анализируются
соответствующими методами . В этой связи важное место
отводится стандартизации сорбентов (Лурье А.А., 1978) и
проведению предварительных лабораторных опытов по
оценке ёмкости сорбентов в отношении почвенных
соединений (Яшин ИМ., 1975).
Теоретическое и прикладное значение метода сорбци-
онных лизиметров состоит в возможности диагностики
современных продуктов техногенеза и почвообразования в
экосистемах. Наряду с этим в сорбционных лизиметрах
можно экспериментально определить особенности
трансформации известковых мелиорантов, содержащих, в
частности, Sr и тяжёлые металлы (Яшин И.М. с соавт., 2000).
Познание процессов трансформации, например,
мелиорантов, в реальной ландшафтной ситуации позволяет решить
ряд всё ещё недостаточно обоснованных вопросов: 1-й -
уточнить масштаб мобилизации ионов Са2+ в раствор из
твёрдой фазы СаСОз, 2-й - установить возможные формы
миграции ионов Ca2f и их аккумуляцию на почвенно-
геохимических барьерах, 3-й - определить особенности
мобилизации из мелиорантов в раствор ионов ряда
тяжёлых металлов (ТМ), формы их миграции и поглощение
* Общее содержание Са2+ в растворах (после сжигания в аликвотах ФК
20% Н2Ог) определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре
Perkin-Elmer-503; в водных растворах - на мономере ЭВ-74 с помощью
ионо-селективного электрода марки ЭМ-Са-01. Углерод - по Тюрину;
препараты ФК выделены по W. Fotsyth A947) в модификации Яшина
И.М. A993).
133

сорбентами. Последняя задача весьма актуальна для
обеспечения безопасности жизнедеятельности людей,
поскольку в фосфорите, фосфогипсе и известняках содержатся
(хотя и в небольших количествах) такие ярко выраженные
элементы-токсиканты, как Be, U, Sr, As, Cd, Pb... (Зырин
Н.Г., Обухов А.И., 1981, 1983...;МинеевВ.П, 1988;Ильин
В.Б., 1991...), которые могут поглощаться растениями и
постепенно накапливаться в трофических цепях.
Стационарные опыты с использованием модификации
МСЛ были организованы в учхозе «Михайловское» и на
Полевой опытной станции МСХА. В почвах лесных
экосистем Подмосковья мобилизация в раствор Са2+
происходит весьма активно вследствие масштабной мобилизации
и миграции в почвах ВОВ (табл. 2.16).
Табл. 16. Форма и масштаб мобилизации ионов Са2+ из порошка
доломита (в сорбционных колонках) по профилю дерново-
подзолистой почвы в течение года (стационар
«Михайловское»; вырубка, разр. 6). Наблюдения 1 год.
Гене-
тич.
гор. и
глуби-
Объем
Н2Ов
лизи-
мет-
Концентрапия
Ca2f, мг/л

Диагностированная
масса Са2+,
мг
к- "
Са2+
изме-
ли-
Рас-
чёт-
ный
мае-
* КМоб - коэффициент мобилизации характеризует соотношение массы
ионов Са2* (г), мобилизованных из опытного образца Ca(Mg)CCb в
раствор, к его исходной массе (г) в твердой фазе. К„о6 можно выразить
через массовые доли %, умножив его на 100.
134

на

тановки
сорб-
цион-
ных
лишмс
тров,
см
АоА, -
3
А{ - 18
А2-25
А2В-
33
pax, л
1.7 ±
0,2
1,4±
0,1
1,8 ±
0,4
1,4 ±
0,2
В

емниках ли-
зим.
вод
10,8
+
2,7
37,4
±
3,5
46,2
+
4,3
24,8
±
1,9
С КУ-2 в
0,1 нНС1
4,4 ±
0,9
22,0 ±
1,7
43,1 ±
4,7
20,4 ±
1,6
В


ёмниках
вод
18,4
52,4
83,2
34,7
:>Люа-
тах с
КУ-2
1,8
8,8
17,2
8,2
оранта
0,0013
0,0037
0,0058
0,0025
штаб


грации
Са2\
мг/м"
2750
7833
1243
7
5187
Расчётный масштаб миграции Са выполнен с
вычетом массы Са2+ в контроле (в каждом горизонте).
Темп мобилизации в раствор ионов Са2' из
мелиорантов под воздействием ВОВ в колонках происходит в
соответствии с произведением растворимости мелиорантов:
фосфогипс > доломит > фосфорит. Находящиеся в
мелиорантах Cd, Zn, Sr, Fe... также мобилизуются ВОВ в
жидкую фазу и включаются в миграционные потоки (Яшин
И.М. с соавт., 1999). Масштаб миграции ионов Са2ь,
рассчитанный на основе полученных данных, например, при
трансформации доломита, составил 6164 мг/м2; пределы
варьирования по повторностям - 5270-7140 мг/м2 или 52,9-
124,4 кг/га. При этом преобладающая часть ионов кальция
135

обнаруживается не в сорбентах - активированном угле и
катионите КУ-2 (Hf), а в приёмниках лизиметрических вод
сорбционных лизиметров.
Наибольшей химической активностью отличаются
компоненты ВОВ элювиального горизонта: это, в
частности, низкомолекулярные фракции фульвокислот.
Однако данной информации недостаточно для объяснения
химизма трансформации, например, известковых
мелиорантов. Мы попытались осветить этот вопрос с позиции
электролитической диссоциации частиц слабых электролитов
(молекул ВОВ), в частности фульвокислот, исходя из
известного закона разбавления В. Оствальда A888):
а* = ^/Кд/СфК, где а - степень электролитической
диссоциации молекул ФК в почвенном растворе; Кд -
константа диссоциации ФК, найденная экспериментально
(Яшин ИМ, 1983): pKt = 3,25, а Кд = 5,62 • 10'4 моль/л при
концентрации СсрГ ФК 180 мг/л и молярной массе ММ =
4300 г-моль.
Молярную концентрацию ФК в водном растворе
устанавливали через молярность. Вначале рассчитали число
молей п фульвокислот - п = m/ММ = 0,180 г**/4300
г моль = 4,19-10~5 моль. Затем уточнили молярную
концентрацию СфК = n/V (где V - объём раствора ФК в опыте
- 0,01 л), т. е. Сфк = 4,19-10 моль/0,01 л = 4,19-10 *
моль/л. Степень электролитической диссоциации (а) ФК,
При небольших значениях а можно считать, что 1 - а = 1; а = 1 у
полностью (на 100%) диссоциирующих молекул, например сильных
минеральных кислот.
0,180 г - это масса воздушно-сухого препарата ФК, использованная
в опыте.
136

выделенных из горизонта лесной подстилки
подзолистой почвы, определяли по известному выражению:
СЧ = VKa/c<>k = т]5,62-\0^/4,]9-\0-г = 0,366.
Следовательно, только 36,6% функциональных групп и молекул
ФК в указанном горизонте диссоциировали на ионы.
Для горизонта Аг подзолистой почвы при
концентрации СфК 25 мг/л Сорг и молярной массе ФК 2020 г • моль
величина степени электролитической диссоциации а 2
составит -^5,62-10 4/1,24 10_3 = 0,673, то есть 67,3%
функциональных групп ФК диссоциирует на ионы, чем и
определяется более высокая химическая активность ФК в гор.
А2. При дальнейшем уменьшении концентрации ФК (и
величин ММ) в почвенных растворах (до 10 мг/л Сорг)
значение а увеличивается ещё больше.
Таким образом, в лесных биогеоценозах (в том числе и
на вырубках с обильной порослью) наблюдается
устойчивая циркуляция в профиле почв подзолистого типа ВОВ с
ярко выраженными кислотными и комплексообразующи-
ми функциями. При определённых термодинамических
условиях почвы и достижении известных масс ВОВ при
нисходящем вертикальном массопереносе происходит
формирование новых молекулярных структур в составе
ВОВ-фульвокислот. Очевидно, в основе данного
механизма лежат сорбционно-десорбционные, гетерогенные
каталитические (на поверхности раздела фаз) реакции и
комплексообразование (Яшин ИМ., 1993).
В пахотных почвах по сравнению с лесными
аналогами наблюдается не только меньшее число источников
ВОВ, но и сами эти источники (пожнивные остатки,
органические удобрения, сидераты...) - за исключением педо-
137

генного гумуса - эпизодичны и имеют малые массы.
Поэтому они не могут обеспечить естественного
разнообразия органических лигандов и металлорганических
комплексов, которые имеются в нативных почвах и
ландшафтах. Это сказывается на масштабах, формах и барьерах
миграции веществ, а также на информационной ёмкости аг-
роландшафтов и аллелопатических функциях компонентов
ВОВ.
Лизиметрические исследования по трансформации
порошков доломита и цеолита* (Na, Ca форма) в гор.
Апах окультуренной дерново-подзолистой почвы Полевой
опытной станции МСХА показали весьма низкую
интенсивность процесса мобилизации ионов Са2+, Zn2+ и Cd2+ из
мелиорантов в летний сезон. В контроле (колонки только
с сорбентами) масштаб миграции (мг/м2) из почвы
составил: для Са2+ - 41,9; Zn2+ - 13,5; по Cd вынос не
рассчитывали из-за очень низких концентраций этого элемента
(табл. 2.17). Основная мигрируемая масса Са2'
диагностирована в приёмниках лизиметрических вод - 53,6%; с
катеонита КУ-2 вытеснено 39,3%, а с угля - 7,1% от общей
его массы. Следовательно, кальций преимущественно
мигрирует в форме отрицательно заряженных комплексов
и почти 40% его массы переносится в форме катионов
(простых и сложных), сорбируясь катеонитом КУ-2 в Н+-
форме.
Во втором варианте опыта, отличающегося от
первого только целевым добавлением в сорбционные колонки
водного раствора CdCb, масштаб миграции в почве для
* В вариантах 3 и 4 расчётный масштаб миграции Са и Zn следует
уменьшить соответственно на величины 65,8 и 19,4 мг/м2,
отражающие значения контроля (вынос из гор. А™*, глубина 13-15 см).
138

ионов Са2' и Zn2+ соответственно составил (мг/м2): 65,8 и
19,4. При этом преобладающее количество ионов Са2'
было также обнаружено в приёмниках лизиметрических вод
- 77,3%, поглотилось катионитом КУ-2 - 20,5% и
активированным углем - 2,3%.
Табл. 17. Трансформация порошков доломита и цеолита в сорбыи-
онных лизиметрах, установленных в гор. Ащи дерново-
подзолистой окультуренной почвы (Полевая опытная
станция МСХА; экспозиция: 11 июня- 8 сентября).
Варианты
опыта
Объ
ём
лвд.
вод,
мл
Из сорбентов в
0,1 н. HNO,
элюатах, мг/л
Са" Zn21 Cd^"
В приёмниках
вод сорбционных
лизиметров, мг/л
Са2+ Zn2' Of*
Расчетный
масштаб
миграции,
мг/м2
±о2**
ОТ ЪхГ
Примечание: числитель - десорбировано в статике из катионита КУ-2
(Н' форма); знаменатель - десорбировано в статике из
активированного угля. Поглощение ионов Cd ' тонкодисперсными порошками
доломита и цеолита рассчитывали по разности между внесённым A0 мг -
общим) количеством и содержанием в сорбентах, плюс в приёмниках
вод.
139

1. Ковчроль
(колонки с
сорбентами:
КУ-2и
уголь)
2. Колонки с
сорбентами
(КУ-2 и
уголь+ 10
мг CdCl;)
3.
Трансформация
порошка
Ca(Mg)C03
н 10 мг
CdCl2(H
сорбенты)
4.
Трансформация
порошка
цеолита + 10
мг CdClj (и
сорбенты)
125
140
75
50
2,1
0,4
1,7
0,2
9,2
2,0
7,3
0,6
0,9
0,4
2,4
0,4
0,02
0,03
175,0
9,7
51,0
4,0
107,3
1,2
2,4
од
0,7
0,33
0,44
1,30
0,30
0,02
5.43
0,08
0,04
41,9
+
5,4
65,8
±
8,9
83,7
+
11,7
80,7
±
10,5
13,5
±
3,7
19,4
±
4,2
54,1
+
7,3
7,5
+
2,2
Для цинка выявлены следующие формы миграции
в пахотном горизонте дерново-подзолистой почвы
(вариант - контроль - % от общей массы), электронейтральные
и отрицательно заряженные комплексы (не
сорбирующиеся катеонитом и углем) - 44,4; положительно заряженные
* В контрольном варианте масштаб миграции Сорг ВОВ в слое 0-15 см
под культурой козлятника за период вегетации составил 6,7 + 0,8 B,1-
9,5) г/м2. При этом катионит КУ-2 сорбировал 17,4% Сор, ВОВ, а
активированный уголь - 79,5%. В приёмники вод поступило 3,1%
органического углерода от общей миграционной массы ВОВ.
сг - дисперсия (квадрат среднеквадратичного отклонения) по 2-3
повторностям колонок и 4-6 слоям сорбентов. Данный параметр
отражает пространственное варьирование масштаба миграции.
140

комплексы (по сорбции на катионите КУ-2) ~ 22,2; прочие
(в том числе и устойчивые цинк-органические соединения
по сорбции на угле) - 33,4% от общей мобильной массы
данных ионов.
Внесённый в сорбционную колонку кадмий (в
лаборатории в виде водного раствора CdCfe) количественно
поглотился сорбентами: катионит КУ-2 сорбировал 87,5%, а
уголь - 4,9% Cd. В приёмники вод поступило 7,6% от
исходной массы ионов Сй2\ Таким образом, основная масса
ионов Cd2( в колонке (без мелиорантов и при небольшой
массе ВОВ) мигрировала с потоком влаги в форме
простых катионов.
В третьем варианте, где изучалась трансформация
порошка доломита - CaMg(CChJ - с внесением 10 мг
хлорида кадмия в виде водного раствора, происходила
следующая обменная реакция:
CaMg(C03J + CdCl2 -> CaMg(Cl2J + CdC03i.
Поскольку в данной реакции первый реагент заметно
преобладал над вторым, имело место количественное
осаждение ионов Cd2 h на карбонатном барьере.
Действительно, в азотнокислых элюатах из сорбентов диагностировано
27,5% внесённой массы (в т. ч. из КУ-2 - 25,5%). В слое
мелиоранта CaMg(CChJ было задержано 72,4%, а 0,1%
Cd24 проникла в приёмник вод.
Расчётный масштаб миграции кальция, с учётом
трансформации доломита, за летний период составил 83,7
мг/м2. Для ионов Zn2' он равен 51,4 мг/м2 (данные
рассчитаны без вычета массы ионов Са24' и Zn2+ в контроле).
При трансформации образцов тонкодисперсного
цеолита" (Na, Са типа) в сорбционных лизиметрах обна-
* Частицы < 0,1 мм.
141

ружены наименьшие объёмы лизиметрических вод - в
среднем 50 мл, очевидно, из-за сильного уплотнения
мелиоранта и слабой инфильтрации растворов в колонках.
В отличие от опытов с порошком доломита, где ионы
кадмия задерживались по типу осадочной сорбции (с
формированием труднорастворимого карбоната кадмия) на
цеолите поглощение ионов Cd2" из водного раствора
хлорида кадмия иное - здесь преобладают эквивалентные
ионообменные реакции.
Порошок цеолита, расположенный в верхней части
сорбционных колонок, поглотил 45,7% ионов Cd2+ от
внесённой массы. БОльшая часть внесённого в колонки CdCb
E4,3%) прошла через 2 мм слой цеолита и была
сорбирована нижерасположенным слоем катеонита КУ-2 E3,7%).
Уголь поглотил 0,06% массы Cd2+. Ионообменная сорбция
кадмия цеолитом сопровождается некоторой
мобилизацией в раствор из твёрдой фазы цеолита Са + и Zn2+.
Расчётный масштаб миграции Са2+ и Zn2+ (при трансформации
цеолита) за летний период составил соответственно
(мг/м2): 80,7 и 7,5. Основными движущими силами
трансформации химических соединений почв, продуктов техно-
генеза (в том числе мелиорантов) и т. д. являются
низкомолекулярные органические лиганды с кислотными
свойствами (в частности, компоненты корневых выделений,
продукты жизнедеятельности микроорганизмов и
превращений опада растений, гумусовых веществ и различные
минеральные кислоты, появляющиеся в почве, например,
вследствие аэрального выпадения промышленных и иных
«кислотных осадков» - H2SO4, HNO3, HNCh и др.)
Последние, в частности, водные растворы H2SO4, оказывают
весьма своеобразное и масштабное (пока вокруг крупных
городов и промышленных предприятий) воздействие на
142

химические соединения почв . Некоторые результаты
модельных опытов по влиянию различных реагентов на
почву будут кратко изложены в следующем разделе.
8. Особенности миграционных потоков влаги и
трансформация веществ в почве
Чтобы полнее познать своеобразие водной миграции
веществ, необходимо иметь сведения о миграционных
потоках воды в почвах. Но почвы существуют в природе
не изолированно, а формируются, эволюционируют и
деградируют в конкретном ландшафте. Известны 4 научных
направления при изучении системы почвы - ландшафт:
географическое, геохимическое, геофизическое и
экологическое. Каждое из них имеет свои приоритеты, объекты и
методы исследований (Яшин ИМ. с соавт., 2000).
Например, при географическом подходе почвы рассматриваются
на уровне системы педон - полипедоны, или ЭПА (и
ЭПС) - Карпачевский Л.О., 1968, 1977, 1981; Яшин И.М.,
1988; Simonson R.W., 1968. Педон (или ЭПА)
представляет наименьший (но достаточно представительный) объём
почвы (не плоскость - как фронтальная стенка почвенного
разреза), которому присущи все основные генетические
особенности того или иного почвенного типа.
Совокупность педонов (ЭПА) образует систему полипедонов
(ЭПС), которые в реальной природной обстановке
стыкуются через т. н. «переходные объёмы» (эволюционные
* Наблюдается не только выщелачивание щелочноземельных
оснований, но и мобилизация в раствор и последующая миграция некоторой
массы фулъвокислот.
143

«точки» почв), где морфологические признаки и свойства
выражены «неправильно». В недалёком прошлом именно
такие педоны вызывали у почвоведов-практиков
незаслуженную критику в адрес тех, кто не умел выбирать место в
ландшафте и закладывать «типичные» разрезы.
Совокупность полипедонов формирует элементы
ландшафтов, имеющие определённые катены (сочетания
почв в рядах на склонах), а их закономерные группы
характеризуют водосборные бассейны - элементы речных
систем (Джерард А.Дж., 1984). Отсюда следует, что
миграцию воды и веществ можно изучать на разных
таксономических уровнях (исходя из сложной иерархии
природных систем в ландшафтах): в речном бассейне,
который нередко охватывает территории различных
климатических зон (например, бассейны рек Волги, Днепра,
Енисея и др.), в речных водосборах, в топокатенах, фациях,
урочищах и элементарных (каскадных) геохимических
ландшафтах, в педоне («профиле» почвы), генетическом
горизонте, в поровом пространстве почв (макро-, мезо- и
микропоры), наконец, в лизиметрах (насыпных), а в
лаборатории - в реальных (чистых) сорбентах и носителях -
АЬОз, СаСОз, активированном угле, глине, торфе, песке...
При этом используются различные гидрологические и
гидрофизические методы исследований (Джерард А.Дж.,
1984; Глобус А.М., 1987), уравнения гидродинамики (Ра-
чинский В.В., 1964...) или балансовые расчёты (Апарин
Б.Ф, 1984,1996...;ХарченкоС.И., 1975).
В ландшафтах таёжной зоны Земли со средне- и силь-
норасчленённым рельефом (что весьма типично для
моренных равнин Европы, Канады и Северной Америки) к
изучению миграции веществ и влаги можно подойти с
различных позиций: 1) изучать миграцию поверхностного
144

стока воды по склонам (исходя из их формы, крутизны,
литогенной основы, экспозиции, протяжённости,
характера использования - пашня или сенокос), 2) исследовать
инфильтрацию почв и грунтов, 3) определить в натуре
сквозной и насыщенный поверхностный сток в катене, 4)
охарактеризовать сквозной (подповерхностный) сток
(throughflow), 5) исследовать потоки влаги в лабораторных
условиях на основе методов экспериментального и
математического моделирования (Пачепский Я.А., 1992), 6)
получить информацию о параметрах влаго- и солеперено-
са, о балансе почвенной влаги и мигрируемых веществ с
помощью специальных насыпных лизиметров
инженерного типа (лизиметрический павильон МГУ, Шеин Е.В. с
соавт., 1994; лизиметрическая станция ВНИПТИХШ4, п.
Немчиновка и лизиметры гидрологического типа на
Валдае -Шишов Л.Л. с соавт., 1998).
Лизиметрический метод позволяет моделировать в
реальной обстановке ландшафта потоки влаги и
водорастворимых веществ; уточнить особенности теплового,
водного и пищевого режимов без нарушения естественного
сложения почвы и существующих эколого-геохимических
связей в системе почва о растения; определить в
профиле модельной почвы и зонах аэрации
перераспределение веществ в зависимости от УГВ , изучить специфику
современных почвенных процессов (гумусо-, глее- и
подзолообразования) и охарактеризовать механизмы переноса
воды в реальном объёме почвы... (Кауричев И.С. с соавт.,
1996),
В принципе, многообразие задач по миграции можно
свести (на данном этапе) к двум группам: первая - част-
* УГВ - уровень шгегания горизонта грунтовых вод.
145

ные, рассматривающие реальную водную миграцию и
диффузное перераспределение веществ в почве (и её
горизонтах) и вторая - общие - ландшафтные потоки веществ
и влаги (Hauhs M., 1986).
Водная миграция веществ в насыщенных водой
почвах подзолистого типа нами кратко охарактеризована. Не
менее важную (и специфичную) роль в перераспределении
мобильных масс продуктов почвообразования и
различных химических элементов техногенного генезиса
(особенно простых гидратированных ионов металлов) по
генетическим горизонтам почв играет диффузия. Этот
самопроизвольный процесс обусловлен хаотичным тепловым
движением молекул и, в отличие от сорбции, приводит к
постоянному рассеиванию ионов, молекул, радикалов... из
микрозон локального сосредоточения сорбционных
барьеров по всему объёму генетических горизонтов.
Движущими силами диффузии являются: градиент
концентрации, разность химических потенциалов элементов и
гидротермический градиент. При отсутствии внешнего
силового поля диффузный поток мобильных веществ с равной
вероятностью перемещается в любом направлении
генетических горизонтов и профиля. Диффузный поток
конкретного вещества в почве можно выразить через
произведение концентрации, например, химического элемента
(моль-л), на скорость его направленного перемещения
(v, - м-с1) через реальную (заданную) площадь сечения
потока S (м2) за время t (с). Согласно первому закону Фи-
Особенно в почвах, испытывающих устойчивое или временное
сезонное переувлажнение. Данные о водной миграции веществ следует
дополнять информацией об их диффузии.
!4б

ка, диффузионный поток* вещества (dm/dt) прямо
пропорционален градиенту его концентрации: I = D-S(-dc/dx),
где D - коэффициент диффузии (м2 • с "v). Знак «минус»
означает, что поток вещества направлен в зону с меньшей
его концентрацией (навстречу градиенту концентрации).
На основе названных выражений можно определить
скорость диффузионного потока. Для органических молекул
диффузия будет лимитироваться размером их частиц и
вязкостью почвенного раствора. Так, величина D для
сахарозы составляет (м2-с-1): 4,6-10~то, для полистирола -
8,3-102, а для коллоидных частиц - 5-10°.
Коэффициент диффузии для гидратированных ионов, в частности
радиоактивного изотопа Sr, равен порядка
2,3-10 7см2 -с или 2,3-10""" м2-с ' (Павлоцкая Ф.И.,
1974). Диффузия веществ в твёрдой фазе и в природном
почвенном растворе протекает с разными скоростями.
Наиболее активно диффузия протекает в газах. Вероятно, в
почвенных горизонтах существуют различные микрозоны
с градиентами концентраций тех или иных веществ.
Вокруг них будут реализовываться диффузионные потоки,
которые могут как компенсировать, так и усиливать
общий поток диффузии конкретного элемента. Пока таких
данных в почвоведении ещё недостаточно.
Исходя из указанных выше значений D, можно в
первом приближении рассчитать диффузию молекул сахарозы
* В принципе диффузия является мерой растворимости
слаборастворимых соединении почвы, проще - мобилизации химических
элементов, например, из твёрдой фазы в раствор. В гетерогенном катализе
первая стадия процесса характеризуется внешней и внутренней
диффузией (Карпухин А.И., 1986).
147

(считая, что они не будут минерализованы микрофлорой)
за 1 год: 4 • КГ10 м2 • с ! х31536000с = 0,013 м2 * 1,3 см2.
Для ионов 90Sr24 в дерново-подзолистой
легкосуглинистой почве диффузия за 1 год составит: 2,3 ■ 10-11 м2 • с х
31536000с = 0,0007 м2 « 0,07 см2. По данным Павлоцкой
ФИ. A974) в дерново-подзолистой почве при влажности
20% среднее смещение диффундирующих ионов 144Се,
137Cs+ и 90Sr2' за 6 мес. от места внесения (х = V2D-t)
соответственно составило: 0,16; 1,2 и 1,2 см, а скорость
диффузии оказалась равной v « 0,1-1 см-год. «Более
высокие значения D 90Sr для почв в природных условиях,
особенно в почвах с промывным режимом, а также прямая
связь D с влажностью, указывают на существенную роль
(атмосферных - ИЛ.) осадков в миграции радионуклидов
с почвенным раствором» (Павлоцкая Ф.И., 1974, с. 202).
При изучении состава и свойств природных
почвенных растворов кроме лизиметров широко используются
различные приёмы выделения жидкой фазы в
лабораторных условиях с помощью центрифугирования, замещения
жидкостями с меньшим поверхностным натяжением
(ПАВ-спиртами...), инертными газами. Применяют
водные вытяжки. Эти приёмы достаточно полно освещены в
методических руководствах. Обратим внимание на
экологические аспекты лабораторного моделирования и
достоверность опытных данных. Данный вопрос заслуживает
внимания прежде всего потому, что ряд параметров затем
используется в математических (и компьютерных)
моделях, в том числе и для прогноза той или иной
экологической ситуации.
Анализ литературных источников (Кауричев И.С,
Ганжара Ы.Ф., 1969; Карпачевский Л.О., 1981, Аржанова
148

B.C., 1983, Малинина М.С., Мотузова Г.В., 1994; Лукина
Н.В., Никонов В.В., 1996; Возможности ...
фундаментальных исследований в почвоведении, 2000) и авторские
материалы позволяют заключить, на современном этапе
достигнута высокая точность анализов, благодаря
использованию инструментальных физико-химических методов.
Однако это не означает, что получаемые результаты в
модельных опытах в полной мере достоверны, поскольку
методология их постановки нередко включает использование
искусственных химических реагентов (сильных
минеральных кислот и щелочей), которых нет в природных
системах почва о растение, почва <=> микроорганизмы,
черви, грибы-кислотообразователи. Неадекватность
модели (или растворов, используемых в опытах) и есть
причина приближённости экспериментальных данных.
Например, в статье Spiteller M. A987) проводится сравнение
химического состава природных вод из лизиметров
(заложенных в буковом, еловом, дубовом и сосновом лесах) и
вод, полученных в лаборатории в виде так называемого
почвенного равновесного раствора (ПРР). Вот эти
результаты (мг/л):
™Г!!ГТеВе~ РН Copr Fe3+ А13+ Мп2+ Na1-
3,2 31 0,15 1,9 0,73 2,32
3,5 704 6,87 5,2 0,81 1,62
личины -^
Лизиметрические
воды
Почвенный
раствор (ПРР)
Из представленных данных следует, что метод
получения почвенного раствора путём контакта в лаборатории
дистиллированной воды с образцами почвы в течение ряда
149

суток приводит к недостоверным сведениям в сравнении с
нативными почвенными водами из лизиметров.
Эмпирически подобранные экстрагенты (водные растворы
легкорастворимых солей, минеральных кислот и щелочей),
используемые для десорбции из почвенных образцов ионов
различных металлов (Fe +, Al +, Sr +, Cs , Pb +, Cd H, Т1(,
Ве2+, Zn2+, К*, Са2+), гумусовых веществ и металлоргани-
ческих комплексов, позволяют получить известную
информацию, но она в большей мере оказывается
понятной, чем истинной, поскольку данные экстрагенты (за
исключением солей) неадекватны объектам исследования
(МалининаМ.С.,МотузоваГ.В., 1994, с. 115).
Поэтому достоверность опытных данных зависит не
только от точности химических анализов, но и от
правильной методологии модельного опыта, которая должна
обязательно учитывать специфику конкретной научной
дисциплины. Например, гидрофизические константы
(матричный потенциал, градиент всасывающего давления
почвенной влаги, осмотический потенциал, гравитационный
потенциал) и другие параметры (силы, обусловливающие
адгезию и когезию, сосущую силу корня...), полученные
на искусственных носителях (песок, глина, СаС03...) или с
чистой дистиллированной водой (без учёта реальных
компонентов почвенного раствора конкретных почв) также
оказываются приближёнными - неадекватными
изучаемым объектам.
В реальных почвах ландшафтов (например, в
подзолистых) компоненты ВОВ и иные соединения растворов
могут заметно изменить силу поверхностного натяжения
воды, её вязкость, а, следовательно, и градиент
всасывающего давления влаги в капиллярах. Изменится
скорость (возможно, и направленность) инфильтрации реаль-
150

ных растворов вследствие реакций ионного обмена, осад-
ко- и комплексообразования, формирования коллоидных
систем гидрозолей гидроксидов Si, Al, Fe, Mn и ассоциат
тов молекул ВОВ. Последние (совместно с
микроорганизмами и простейшими живыми организмами) способны на
известном этапе контакта природных растворов с твёрдой
фазой почвы вызывать кольматаж пор, что, в принципе и
проявляется на гидравлической проводимости кривой
скорости инфильтрации влаги, имеющей вид отрицательной
экспоненты (Яшин И.М., Кауричев И.С, 1996; Роуэлл
Д.Л., 1998, с. 131-158). Вещества, находящиеся в
природных растворах, перемещаются в профиле почвы не
пассивно, а находятся в постоянном сорбционно-
десорбционном (фазовом) взаимодействии: твёрдая фаза -
жидкость, твёрдая фаза - газ и жидкость - газ. Эти
фазовые взаимодействия дополняются участием продуктов
жизнедеятельности живой фазы почвы (Роде А.А., 1971,
1976). При этом скорости перемещения носителя (воды) и
растворённых веществ (соответственно vi и vz) часто
оказываются неравновеликими: vi » V2- В этом случае общая
оценка миграции веществ будет определяться её
лимитирующей компонентой. Быстрый проскок веществ в
склоновых почвах происходит после дождя по перколИ-
ням (Джерард А.Дж., 1984). глубоким трещинам и
крупным ходам сгнивших корней и почвенных червей.
Наиболее типично этот вид «проскоковой» миграции (как и
сквозной сток через своеобразные трубки в нижней 1/3
части склонов) проявляется в аридных ландшафтах
земного шара, где система трубок (с площадью сечения 67,5 см2)
часто переходит в сеть оврагов.
Природа элюентов играет ведущую роль в
трансформации веществ почвы.
151

В наших модельных опытах было изучено
сравнительное действие природных (ВОВ и галловая кислота) и
искусственных @,1 н. H2SO4) экстрагентов на десорбцию
из твёрдой фазы в раствор ионов Са2+.
Схема модельного лабораторного опыта включала
следующие варианты: 1-й - контроль (дистиллированная
вода, рНисх 6,7), 2-й - водный раствор галловой кислоты
(представитель фенолкарбоновых кислот): Со = 500 мг/л,
рН 4,5; 3-й - ВОВ из «свежей» хвои ели (настаивание 50 г
массы опада с 500 мл воды в течение 3 сут. - рН 3,25,
концентрация Сорг
ВОВ - 375-415 мг/л), 4-й - водный раствор
0,1 н. H2SO4 (рН 1,0). При десорбции использовался
только один элюент: или вода, или 0,1 н. H2SO4... Режим
десорбции - 5 порций по 50 мл. Скорость элюирования
регулировалась зажимом на выходной трубке колонок и
составляла « 60 мл • час. В серийных опытах десорбцию
Са2+ проводили в стеклянных колонках (h = 8,5 см и d =
5,9 см) как без сорбента, так и с сорбентом (катионит КУ-2
в Н+-форме), который располагали над дренажом в нижней
части колонок. Са + определяли на атомно-абсорбционном
спектрофотометре ААС-3 (Германия) в аликвотах элюатов
после сжигания ВОВ (аликвоты выпаривали досуха на
водяной бане, сухой остаток растворяли в 0,1 н. НС1).
Воспроизводимость -1-2%. Предел обнаружения 0,013 мкг/мл
Са2+. Результаты опытов оценены с помощью метода
вариационной статистики для однородной выборки.
Определена достоверность средних значений (х) по рассеиванию
(флюктуации) величин ст в связи с механизмами
мобилизации Са2+ в растворимое состояние. Если значения
опытных данных (по отдельнымэлюентам) были За > х,то их
считали недостоверными, поскольку действовали разные
механизмы десорбции Са2+ (ионообменное вытеснение,
152

гидролиз и растворение осадков СаСОз...), которые
вызывали разные масштабы элюирования.
Установлено, что наиболее активная десорбция ионов
Са2+ из почвы происходит под действием 0,1 н. H2SO4 и
ВОВ. По-видимому, это связано с тремя факторами:
первый - с химической природой элюентов и активностью
протонов (ионов НзО+) данных реагентов, второй - со
своеобразием состояний и формами Са в гор. Ai и Ск,
третий - со спецификой химических реакций, происходящих
при взаимодействии компонентов почв и реагентов (Яшин
И.М., Раскатов В.А., Дж. Аллафи, 2000).
На основе величин произведения растворимости
(ПР) СаСОз, равной 4,9-10~9 моль/л и константы
диссоциации (Кд) 2-й ступени угольной кислоты D,7-101
моль/л) рассчитаем искомые концентрации ионов Са2+ при
условно заданных величинах рН: 4,0; 7,0 и 9,0. Определив
величину Кг = ПР/КД , равную 1,04 • 102, получим
концентрацию ионов [Са2+] в растворах: при рН 4,0 - 1,02-Ю-1
моль/л (или 4,09 r/л Са2н); при рН 7,0 - 3,33-10 моль/л
(или 0,129 г/л Са2+) и при рН 9,0 - 3,26 Ю моль/л (или
0,0131 г/л Са2'). Таким образом, эффект растворимости
(мобилизации в раствор ионов Са2^ из
труднорастворимого состояния), с химической точки зрения, зависит от
концентрации ионов НзО+, очевидно, обменно вытесняющих
Са2+. Здесь следует внести поправку, поскольку величи-
* После преобразования получим: Кг = [Са +]-[НС03]/[Н30+].
Подставив известные значения (кроме Са2+), получим:
[Са2+] = Ю4-[Н30,]/[НСОз]...
153

ны ПР обычно получают в статических лабораторных
условиях и с дистиллированной водой, что также
неадекватно объектам исследования.
Исходя из отмеченных выше расчетов, правомерен
вопрос: не связана ли высокая эффективность десорбции
водными растворами ВОВ и 0,1 н. H2SO4 (из гор. Ai
данные элюенты вытесняют соответственно 59 и 231 мг/100 г
Са2+, а из гор. Ск - 427 и 310 мг/100 г) с величиной рН? И
далее: нужно ли использовать одинаковые исходные
концентрации веществ (элюентов) или же десорбенты должны
иметь одинаковые величины рН? В литературе по этому
вопросу имеется определённая информация (табл. 2.18).
Табл. 18. Действие на силикатные минералы кислот (в статике -
И.Я.); БеляцкийВБ. A968, с. 66-71)*.

Минерал
1. Нефелин
2. Биотит
3. Каолинит

Кислота
Серная
Винная
Серная
Винная
Серпая
Винная
РНвсх
р-ра
кислот
2,36
2,33
2,36
2,33
2,36
2,33
Вынос в
Si02
7,0
117,4
1=4
65,7
0,5
0,7
А1203
3,4
95,8
0,2
44,6
0,3
0,1
раствор окислов , мг/г
Fe203
Не
опр.
Не
опр.
Не
опр.
61,5
Не
опр.
Не
оир.
СаО
2,8
2,9
Не
опр.
Не
опр.
3,5
3,7
Na20
4,5
47,2
0,5
0,6
0,9
1,0
К20
2,1
18,9
25,3
34,9
0,1
0,2
' Концентрации кислот: серная @,005 н.), винная @,05 н.).
** В раствор мобилизуются ионы, но не оксиды (И.Я.).
154

Из табл. 2.18 следует, что при одной и той же
величине рН винная кислота обладает более эффективным десор-
бирующим действием на исследуемые минералы в
сравнении с H2S04. Особенно это касается кремния, алюминия и
калия. С ионами железа и алюминия, например, винная
кислота (и иные органические кислоты) образует
различные по растворимости м^таллорганические комплексы.
В принципе действие элюентов должно оцениваться не
только по величине рН (концентрации протонов), но и по
генезису ионов НзО+ - органическая или неорганическая
кислота, а также по молярности растворов . Органические
лиганды с кислотными свойствами обладают
пролонгирующим действием в отношении ионов НзО+, а молекулы
сильных и средних по силе минеральных кислот
диссоциируют сразу и полностью на ионы. При этом анионы
SO4 , РО^ могут образовывать с ионами металлов слабо-
и среднерастворимые соли: явление вторичного
осадкообразования. Такие органические кислоты как щавелевая,
лимонная, винная... а также высокомолекулярные
фракции фульвокислот в водной среде образуют различные
формы солей и осадки с ионами металлов Са ', Fe ', Cd н",
Pb , Cu2+, Ni24 в зависимости от величины рН,
соотношения в растворе масс кислоты и иона металла (ЛинникП.Н.,
Набиванец Б.И., 1977; Кончиц В.А., Стрнад В., Черников
В.А., 1986; Лапин И.А., Краснюков В.Н., 1986; Карпухин
А.П., Яшин И.М., Черников В.А., 1993; Кудеярова А.Ю.,
1998; Xu H. ... A989), Stevenson F. A982), Вторичные
осадки наряду с новообразованными коллоидами Fe, A1 и
* Концентрация ионов водорода [Н+], рассчитанная нами (И.Я.),
оказалась в изученных растворах кислот неравнозначной: у H2S04 -
0,00437, а у винной (диоксидикарбоновой) - 0,0221 моль/л.
155

Si могут закупоривать капилляры и уменьшать скорость
перемещения почвенной влаги и растворённых веществ в
профиле почвы.
Рассматривая пути внутрипочвенного перемещения
влаги, исследователи отмечают их зависимость от
внешних и внутренних (генетических и тополитогенных...)
факторов. Существенное влияние на инфильтрацию влаги
оказывает сезонный режим осадков, характер
расчленения рельефа и дренированность почв и грунтов. По
сведениям Рачинского В.В. с соавт. A982) - рис. 2.7 - наиболее
активная миграция воды и растворённых в ней продуктов
почвообразования (пахотные дерново-подзолистые и
лесные подзолистые тяжелосуглинистые почвы) наблюдается
в период поздней осени - начале зимы, когда биогенный
поток веществ и десукция явно заторможены.
В лесных ландшафтах тайги подзолистые почвы часто
«уходят» под зиму в состоянии полного насыщения влагой
(хотя осенью 2000-го года снег выпал на ненасыщенный
влагой почвенный покров). Поэтому в зимне-весенний
период в таких почвах (особенно весной) наблюдается
незначительное A8-36%) поглощение атмосферных осадков
и талых вод. Преобладает поверхностный сток, как и в
случае глубокого переохлаждения почв. Подобные
условия весьма благоприятны для развития анаэробных
процессов (особенно в гор. Ао и AoAi) и мобилизации в
раствор значительных масс ВОВ с кислотными свойствами.
При насыщении верхних горизонтов подзолистых
почв влагой и создании известного напора воды будет
происходить инфильтрационное выдавливание как
почвенного воздуха, так и «старого» почвенного раствора в
глубь почвы и заполнение порового пространства «новым»
150

Ряс. 7. Общая картина передвижения меченой воды в профилях
исследуемых почв по сезонам.
ЛлощаНна 3 Площадка ч
Стрелки показывают направления и среднестатистические
расстояния, пройденные меченой водой. Пунктиром показан характер
залегания генетических горизонтов.
Осадки и дата отбора проб: а - осенние 1976 г. (~ 165 мм),
19X11; б - зимне-весенние 1977 г. (~ 180 мм), 2-4. V; в-осенние 1977
г. (~ 238 мм), 22.Х11; г - зимне-весенние 1978 г. (~ 185 мм). 4-9. V; д -
осенние 1977 г., 18.XII; е - зимне-весенние 1978 г., W-11.V; ж-
осенние 1978 г., 18.Х; з - зимне-весенние 1978 г., 10-11.V.
Значения х, БС, КИ для о - 34, 0,34, 0,58; б - 11, 0,86, 0,18; в -
53. 0,12. 0,68; г- 38, 0,31. 0.63; а'- 31, 0,20, 0,54; б'-21, 0.50, 0,36; в'
- 50,0,28, 0,64; ?'- 28. 1,08, 0,46; д - 53,0,21,0,67; в - 39,0,34,0,63; ж
- 52, 0,48, 0,66; j - 24, 1,37, 0,39. х-средний путь перемещения воды
от поверхности (см), БС - боковое смещение, КИ - коэффициент
инфильтрации (Рачинский ВВ. и др. 1982).
157

и химическими веществами . Поэтому при оценке
направленности и скорости потоков влаги в почвах необходимо
иметь фактические данные о поровом пространстве
(Philip J.R., 1957), как реальных артериях переноса
гравитационной влаги и различных форм веществ в ЭПА.
Отметим ещё одну особенность миграции веществ.
Вследствие низких концентраций химических элементов и
ВОВ в генетических горизонтах почв подзолистого типа
будет преобладать неравновесная динамика сорбции и
хроматографии. Она в принципе соответствует
начальному (или среднему) участку на кривой изотермы сорбции,
когда сорбент ещё далёк от стадии насыщения сорбатом, а
система сорбат - сорбент - от равновесного состояния.
Отсюда следует: вещества в лизиметрических водах, в
частности почв подзолистого типа, находятся в
неравновесном (с твёрдой фазой) состоянии, за исключением,
очевидно, горизонтов Ао и Аь
" Эту генетическую особенность почв Корсунская Л.П. с соавт. A986)
охарактеризовали как фильтрационную гетерогенность растворов.
158

выводы
1. Опыт использования лизиметрического метода
показывает, что при изучении процессов внутрипочвенной
миграции и трансформации веществ в каскадных
элементарных геохимических ландшафтах наиболее
приемлемыми являются методы радиоактивных индикаторов и сорб-
ционных лизиметров.
2. В настоящее время МСЛ применяется при решении
следующих почвенно-экологических задач: 1)
исследование процессов абиогенной миграции ВОВ и иных
продуктов (например, при техногенном загрязнении компонентов
ландшафтов химическими экотоксикантами), 2)
диагностика химических соединений, формирующихся при
трансформации в сорбционных лизиметрах как
органогенных субстратов, так и минеральных веществ - коллоидов,
мелиорантов, удобрений, нетрадиционных порошков аг-
роруд... и 3) совместное изучение биогенного и
абиотического потока элементов питания, а также С, N, S и иных
химических элементов.
3. Предложен новый методический подход для оценки
абиогенного (внутрипрофильного) потока
водорастворимых веществ (и в частности ВОВ) в пахотных почвах аг-
роландшафтов тайги. Он основан на информации о СШ1,
которую целесообразно учитывать и рассматривать как
этап познания геохимического ландшафта.
4. С помощью МСЛ установлено, что вертикальный
нисходящий вынос ВОВ в профилях почв сопряжённых
элементарных почвенных ареалов мелиоративного
массива имеет определённую геохимическую направленность:
отмечен их вынос из автоморфных подзолистых почв
микроводоразделов F,5-7,5 г/м2 -год) и сосредоточение в
159

трансаккумулятивных микроландшафтах западин и потя-
жин с дерново-перегнойными глеевыми почвами, где он
составляет 7,2-11,0 г/м2 год. В нативных (фоновых)
аналогах - почвы зрелых таёжных лесов - вынос
составляет 22-40 (до 90) г/м2 • год'"'. При техногенном (аэраль-
ном) загрязнении лесов отмечается резкий скачок
масштабов мобилизации и абиогенной миграции Сорг ВОВ, по-
видимому, вследствие внезапного увеличения массы
растительного опада.
5. Более объективную картину характера
перераспределения мигрантов (например, ВОВ) можно получить на
основе их сопряжённого (погоризонтного) баланса, в
частности в элювиальной части профилей, где влияние биоты
наиболее существенно.
6. Исследованы особенности миграции ВОВ в
пахотном горизонте почв стационарного опыта № 7 учхоза
«Михайловское» в летний и осенне-ранневесенний
периоды. В период вегетации озимой пшеницы сорта
Мироновская 808 наибольший масштаб миграции (очевидно, за
счёт кислотных корневых выделений) отмечен в варианте
с трёхъярусной обработкой (при внесении 2F01М60Р60К) +
навоз) - 14,9 г/м СорГ. В осенне-ранневесенний период
(без растительности) вынос углерода ВОВ выражен также
активно, как и летом: при трёхъярусной обработке и
внесении полных доз удобрений - 8,3-11,8 г/м2, а в варианте с
минимальной обработкой - от 7,7 (только применение
NPK) до 12,9 г/м^ (без удобрений, в контрольном
варианте). Различия между вариантами не всегда статистически
достоверные.
7. Изучены особенности трансформации известковых
мелиорантов в агроландшафтах Подмосковья с помощью
160

метода сорбционных лизиметров. Показано, что наиболее
активно данный процесс происходит в гор. Аг лесных
дерново-подзолистых почв, где в составе ВОВ преобладают
химически активные фульвокислоты. Здесь отмечается
наибольший коэффициент мобилизации (КМОб) ионов Са2+
в раствор - 0,0058 или 0,58%. Масштаб миграции Са2+ -
12437 мг/м2. Наименее интенсивно ионы кальция
мобилизуются из твёрдой фазы доломита (в сорбционных
лизиметрах) в растворимое состояние под лесной подстилкой,
по-видимому, вследствие образования труднорастворимых
соединений типа гетерополярной соли - оксалата кальция.
8. Установлено, что ионы Са2+ в гор. Ашх дерново-
подзолистых почв мигрируют как в форме отрицательно
заряженных и электронейтральных комплексов (не
сорбируемых катионитом КУ-2 в Н+-форме и активированным
углем) - 53,6% общей массы Са2+, так и в форме катионов
(простых и сложных), поглощаясь катионитом КУ-2 -
39,3%. При этом 7,1% общей массы Са2' было поглощено
активированным углем, очевидно, в форме
водорастворимых и устойчивых Са-органических соединений.
9. При оценке загрязнения компонентов нативных и
агроэкосистем экотоксикантами (например тяжёлыми
металлами - Hg, Pb, Be, Ni, Cd...) необходима не просто
констатация параметров их концентрации (что, в принципе, на
начальном этапе важно и актуально), но и обоснование
биогеохимических функций ВОВ в почвах
геохимических ландшафтов, определяющих процессы
трансформации и миграции веществ (содержащих токсиканты, в
частности, тяжёлые металлы).
10. Лизиметрическому методу присущи и
определённые недостатки. Это относится, в частности, к лизиметрам,
работающим по типу дрен - накопителей почвенной влаги.
ни

В таких конструкциях дренируется не конкретный
горизонт (или слой), а некий объём почвы; в приёмниках вод
происходит радикальная трансформация состава и свойств
химических соединений с участием микроорганизмов.
Поэтому здесь невозможны оценка формы и масштаба
инфильтрации веществ и гравитационной влаги.
Стационарные лизиметры инженерного типа (с
различными датчиками, например, тензиометрами), равно как
и лизиметрические станции (МГУ, ВНИПТИХИМ.)
позволяют получить важные сведения о генезисе и
гидрофизике почв конкретного геохимического ландшафта (в
частности, элювиального, приуроченного к выровненным
водоразделам). Интерпретация результатов подобных
опытов на сопряжённые геохимические ландшафты
(трансэлювиальные, супераквальные...) неприемлема. Поэтому
в каскадных ландшафтах наблюдения за миграцией
веществ целесообразно проводить с помощью МСЛ.
Тензиометры, изготовленные из керамики (по
аналогии со свечой Шамберлена) широко используются при
изучении динамики состава почвенных растворов. Следует
учесть, что данный прибор позволяет (как и метод сорб-
ционных лизиметров) учитывать только часть миграци-
онно-способных форм элементов, находящихся в ионно-
молекулярном состоянии. Взвеси и коллоиды не могут
проникнуть через керамический фильтр.
11. Оценку варьирования миграционных потоков
веществ в почвенно-географическом пространстве
необходимо проводить с использованием приёмов геостатистики
или теории случайных функций.
162

БИБЛИОГРАФИЯ
J. Аржанова B.C. Химический состав лизиметрических
вод как показатель современных геохимических процессов в
ландшафтах среднего Сихотэ-Алиня. Автореф. ... канд. дисс.
М.: МГУ, 1983. 21 с.
2. Апарин К.Ф. Гидрологический режим подзолистых почв
на двучленных отложениях // В сб.: Актуальные вопросы
изучения почв и почвенного покрова Нечернозёмной зоны. М.: Почв,
ин-тим. В.В. Докучаева, 1984. -С. 3-13.
3. Аристовская ТВ. Разложение растительных остатков и
процессы гумификации / В кн.: Микробиология процессов
почвообразования. Л.: Наука, 1980. -С. 11-54.
4. Благовещенский Ю.Н., Самсонова В.П., Длштриев Е.А.
Непараметрические методы в почвенных исследованиях. М.:
Наука, 1987.-С. 74-82.
5. Возмоясности современных и будущих
фундаментальных исследований в почвоведении / Пер. с англ. М.И.
Герасимовой. Научн. ред. В.О. Таргульян. М.: ГЕОС, 2000. - 138 с.
6. Глобус A.M. Почвенно-гидрофизическое обеспечение
агроэкологических математических моделей. Л.: Гидрометеоиз-
дат, 1987.-427 с.
7. Дергачева М.И. Органическое вещество почв: статика и
динамика. Новосибирск. Наука. Сиб. отд., 1984. - 156 с.
8. Джеррард Дж. А. Инфильтрация /В кн.: Почвы и
формы рельефа (комплексное геоморфолого-почвенное
исследование). Пер. с англ. Л.: Недра, 1984. - С. 26-31.
9. Дмитриев К.А., Самсонова В.П., Рожков В.А. Об
использовании теории случайных функций при изучении
почвенного покрова // Вестник МГУ сер. IV. Биология (почвоведение).
1974. №3,- С. 43-53.
10. Деева Н.Ф., Керженцев А.С. Методические проблемы
почвенно-экологического картографирования // Почвоведение.
1998. №9. -С. 1112-1118.
163

11. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в
биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). М.: Наука,
1990.-261 с.
12. Карпачевский Л.О. Лизиметрические методы оценки
выноса вещества из почвы / В кн.; Лес и лесные почвы. М:
Лесная промышленность, 1981. - С. 69-76.
13. Карпачевский Л. О. Пестрота почвенного покрова в
лесном биогеоценозе. М.: МГУ, 1977. - 312 с.
14. Карпухин AM., Фокин АД. Применение гелевой
хроматографии для определения молекулярной массы фульвокислот //
Известия ТСХА. 1970. Вып. 5. -С. 131-136.
15. Карпухин А.И., Яшин ИМ., Черников ВА.
Формирование и миграция комплексов водорастворимых органических
веществ с ионами тяжёлых металлов. // Известия ТСХА. 1993.
Вып. 2. - С. 107-126.
16. Кауричев И.С., Ганжара Н.Ф. Применение почвенных
колонок с ненарушенной структурой для изучения
миграционной способности некоторых органических соединений по
почвенному профилю // Доклады ТСХА. 1969. Вып. 154. - С. 75-80.
17. Кауричев КС, Яшин ИМ, Черников В.А. Теория и
практика метода сорбционных лизиметров в экологических
исследованиях. М.: МСХА, 1996. - 144 с.
18. Кауричев И.С, Яшин ИМ. Образование
водорастворимых органических веществ как стадия превращения
растительных остатков // Известия ТСХА. 1989. Вып. 1. - С. 47-57.
19. Кауричев И.С., Замараев А.Г., Якушин ЛМ. Водный
режим и баланс грунтовых вод на опытных полях учхоза «Михай-
ловское» // Известия ТСХА. 1979. Вып. 3. - С. 62-71.
20. Кауричев И.С., Яшин ИМ., Кашанский А.Д., Кащенко
B.C. Опыт применения сорбционных лизиметров при изучении
водной миграции веществ в подзолистых почвах европейского
Севера // Почвоведение. 1986. № 8. - С. 29-41.
21. Керженцев А.С., Олейник С.А., Алексеев А.О. и др.
Принципы регулирования функций экосистем // В сб.. Экология
164

и почвы. Избр. лекции I-VII школ A991-1997). Пушино. РАН,
1998.-С. 219-236.
22. Классификация почв России / Под. ред. Шишова Л.Л. и
Добровольского Г.В. М: РАСХН, 2000.
23. Конниц В.А., Странд В., Черников В.А. Свойства
водорастворимых фульвокислот, содержащих лёгкие и тяжёлые
металлы // Известия ТСХА. 1986. Вып. 2. - С. 106-109.
24. Корсунская Л.П.. Мелешко Д.П., Пачепский Я.А. О
фильтрационной гетерогенности и конвективно-дисперсионном
массопереносе в почвах // Почвоведение. 1986. № 7. - С. 42-51.
25. Кудеярова А.Ю. Использование сорбциошшх
лизиметров для изучения влияния фосфатов на перенос в почве
металлов и органического углерода. Тезисы докладов
«Лизиметрические исследования почв». М.: МГУ, 1998. -С. 101-104.
26. Курочкгта Г.Н., Керженцев А.С., Соколов О А. Физико-
химические исследования почв, загрязнённых компонентами
ракетного топлива // Почвоведение. 1999. № 3, - С. 359-369.
27. Лапин И.А., Красиков В.Н. Роль гумусовых веществ в
процессах комплексообразования и миграций металлов в
природных водах // Водные ресурсы. 1986. № I. - С. 134-144.
28. Либинсон Г. С. Сорбция органических соединений иони-
тами. М.; Медицина, 1979. - 184 с.
29. Лишшк П.Н.. Набивапец Б.И. Определение различных
форм ионов металлов в природных водах //
Гидробиологический журнал. 1977. Вып. 13. № I. -С. 103-1 П.
30. Лукина Н.В., Никонов ВВ. Биогеохимические циклы в
лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения.
Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 1996. Т. I. - 213 с;
Т. 2.-192 с.
31. Матерой Ж. Основы прикладной геостатики / Пер. с
франц. М.: Мир, 1968.-408 с.
32. Малинина М.С.. Мотузова Г.В. Методы получения
почвенных растворов при почвенно-химическом мониторинге // В
сб.: Физические и химические методы исследования почв М.:
МГУ, 1994.-С. 101-129.
165

33. Нечаева Е.Г. Ландшафтно-геохимический анализ
динамики таёжных геосистем. Иркутск, 1986. - 209 с.
34. Никитин Е.Д. О восходящей миграции некоторых
соединений в подзолистых почвах // Научн. докл. высш. шк. -
Биологические науки. 1979. № 10. -С. 83-86.
35. Никитин К Д. Миграция Fe в почвах таёжно-лесных
ландшафтов // Почвоведение. 1980. № 9. - С. 13-22.
36. Николис Г., Пригожий И. Самоорганизация в
неравновесных системах. М.: Мир, 1979. - 512 с.
37. Орлов Д.С. Теоретические и прикладные проблемы
химии гумусовых веществ // В сб.: Итоги науки и техники. Серия
Почвоведение и агрохимия. М.: ВИНИТИ, 1979. Т. 2 - С. 58.
38. Орлов Д.С, Щпевкова КМ. Трёхмерная характеристика
физико-химических свойств солонца // Почвоведение. 1982. №
6.-С. 11-19.
39. Павлоцкая ФИ. Механизмы миграции радионуклидов в
почвах. М.: Атомиздат, 1974. -С. 193-209.
40. Пачепский Я.А. Полуэмпирические модели переноса и
аккумуляции влаги, ионов и химических соединений в
мелиорируемых почвах / В кн.: Математические модели процессов в
мелиорируемых почвах. М.: МГУ, 1992. - С. 43-81.
41. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: МГУ, 1975. -
342 с.
42. Пономарёва В.В., Плотникова Т.А. Гумус и
почвообразование. Л.: Наука, 1980. - 222 с.
43. Райе Э. Аллелопатия / Пер. с англ. М.: Мир, 1978. - 392
с.
44. Рачинский В.В. Общая постановка задачи динамики
сорбции и методы её решения / В кн.: Введение в общую
теорию динамики сорбции и хроматографии. М.: Наука, 1964. - С.
26-45.
45. Рачинский В.В., Фокин А.Д., Талдыкин С.А.
Исследование потоков почвенной влаги и миграция веществ в
подзолистых почвах изотопно-индикаторным методом // Почвоведение.
1982. №2.-С. 67-73.
166

46. Роде А.А. Система методов исследования в
почвоведении. Новосибирск: Наука, 1971. - 92 с.
47. Роде А.А. (ред.) Методы стационарного изучения почв.
М.: Наука, 1976. Т.1.-413 с; Т. 2, 1977.-296 с.
48. Роуэлп ДМ. Почвоведение: методы и использование /
Пер. с англ. Ред. Б.Н. Золотарёва. М.: Колос, 1998. - 486 с.
49. Синюков В.В. Вода известная и неизвестная. М: Знание,
1987.-176 с.
50. Сиытко В.А., Семёнов Ю.М. Структура почвенного
покрова как показатель движения веществ в геосистемах //В сб.:
Структура почвенного покрова и использование почвенных
ресурсов. М: Наука, 1978. -С. 26-30.
51. Соколов И.А., Таргуяьян ВО. Взаимодействие почвы и
среды: «почва-память» и «почва-момент» / В кн.: Изучение и
освоение природной среды. М.: Институт географии, 1976. - С.
150-164.
52. Таргульян В.О.. Вишневская И.В. Передвижение пылева-
тых и илистых частиц в профиле дерново-подзолистой почвы //
В сб.: Геохимические и почвенные аспекты в изучении
ландшафтов. М.: МГУ, 1975. -С. 26-42.
53. Тюрюканов А.Н.. Сиакин В.В. Об изучении скорости
биогенного круговорота химических элементов в биогеоценозах
/ В кн.: Биосфера и почвы. М: Наука, 1976. - С. 5-20.
54. Фёдоров С.Ф. Исследование элементов водного баланса
в лесной зоне европейской территории СССР. Л.: Гидрометео-
издат, 1977. -254 с.
55. Фокин АД Динамическая характеристика гумусового
профиля почвы // Известия ТСХА. 1975. Вып. 4. - С. 80-88.
56. Фокин А.Д. и др. Миграция сульфатов и масштабы их
накопления в почвах подзолистого типа // Почвоведение. 1982.
№ 10.-С. 27-35.
57. Целищева Л.К., Шоба С.А. Суспензионная миграция
веществ в подзолистых почвах на разных почвообразующих
породах // В сб.: Проблемы почвоведения. Советские почвоведы к
167

ХИ-му Международному конгрессу почвоведов. М.: Наука,
1982.-С. 152-156.
58. Шеин Е.В., Початкова Т.И., Умаров Б.И. Почвенно-
экологические исследования на станции изолированных
лизиметров Московского университета // Почвоведение. 1994. №11.
-С. 112-117.
59. Шишов Л.Л., КауричевИ.С, Большаков В.А. и др.
Лизиметры в почвенных исследованиях. М.: РАСХН, 1998. - 264 с.
60. Яшин ИМ. Элементы симметрии и асимметрии
почвенного покрова таёжно-лесной зоны // Известия ТСХА. 1988. Вып.
2. - С. 78-86.
61. Яшин ИМ. Некоторые свойства соединений фульвокис-
лотного характера дерново-подзолистых почв // В сб.:
Органическое вещество и плодородие почв. М.: МСХА, 1983. - С. 43-
56.
62. Яшин ИМ., Кауричее И.С. Педогенные функции
водорастворимых органических веществ в таёжных ландшафтах //
Почвоведение. 1992. № 10. - С. 49-61,
63. Яшин ИМ., Кауричее И.С. Роль низкомолекулярных
органических кислот в абиогенной трансформации гумусовых
веществ почв таёжно-лесной зоны // Известия ТСХА. 1992. Вып.
5.-С. 36-49.
64. Яшин ИМ., Кауричее И.С. Особенности процессов глее-
и подзолообразования в почвах таёжных экосистем // Известия
ТСХА. 1996. Вып. 1. -С. 79-97.
65. Яшин ИМ., Кауричее И.С, Черников В.А.
Экологические аспекты гумусообразования // Известия ТСХА. 1996. Вып.
1.-С. 110-129.
66. Яшин ИМ., Ибрагим Нмадзуру, Шесмаков Е.И.
Особенности формирования водорастворимых органических
веществ в подзолистых почвах и их роль в абиогенной миграции
типоморфных элементов // Известия ТСХА. 1993. Вып. 3. - С
126-142.
67. Яшин ИМ., Раскатов В.А., Джим Аллафи.
Экспериментальное моделирование процессов трансформации мелиорантов
168

// В сб.: Проблема фосфора и комплексное использование
нетрадиционного минерального сырья в земледелии. Материалы
международного симпозиума (Немчиновка, 14-15 марта 2000).
М.: РАСХН, 2000. - С. 54-66.
68. Яшин И.М., Шишов Л.Л., Раскатов В.А. Почвенно-
экологические исследования в ландшафтах. Учебное пособие.
М.:МСХА, 200О.-560с.
69. Anderson H.A., Berrow M.L., Farmer V.C., Hepburn A.,
Russel J.IX, Walker A.D. A reassessment of podsol formation
processes. (Переоценка сущности процессов подзолообразования) //
J. Soil Sci. 1982. 33. № 1. P. 125-136.
70. Campbell G.S. Soil Physics with Basic. Elsevier,
Amsterdam, 1985.
71. Forsyth W. G. Stadies on the more solube complexes of soil
organic matter//J. Biochem. 1947.-V. 41, №2. P. 176-181.
72. Hauhs M. A model of ion transport through a forested
catchment at Lange Bramke, West Germany // Geoderma. 1986. 38.
№ 1-4. P. 97-113.
73. Hernandez R. Ponse, Mariott F.H., Beckett PH.T. An
improved method for reconstructing a soil profile from analyses of a
small number of samples // J. Soil Sci. 1986. 37. № 3. P. 455-467.
74. Merot Ph., Gascuel-Odoux Ch. Etude du transfert de 1'eau
dans les sols: tracage isotopique naturel et approche geostatistique //
Zesz. probl. post, nauk rol. 1986. № 312. P. 277-285.
75. Philips JR. The theory of infiltration // Soil Sci. 1957,1958,
№ 83. P. 345-357, 435-448; №> 84. P. 163-177, 257-264,329-339; №
85. P. 278-286, 333-337, various pages.
76. Schnitzer M. Quo vadis soil organic matter research?
«Whither Soil Res. 12 Int. Congr. Soil Sci. New Delhi, 8-16 Febr.
1982. Panel Discus. Rap.» New Delhi, 1982. P. 67-78.
77. Schuman G.E., McCalla T.M. Effect of short-chain fatly
acids eftracted from beef cattle manure on germination and ssedling
development // Appl. and Environ. Microbiology. 1976. 31. № 5. P.
655-660.
169

78. Simonson R, W, Concept of soil // Adv. Agron. 1968. № 20.
P. 1-47.
79. Smith W.N., Prasher S.O., Khan S.V. and Barthakur N.W.
Searching of 14C-labelled atrazine in long. Intact soil columns.
Transactions of the American Society of Agricultural Engineers 35.
P. 1213-20.
80. Spiteller Michael. Isolation and characterization of dissolved
organic carbon from natural and lysimeter waters by ultrafiltration //
Sci. Total Environ. 1987. 62. P. 47-54,
81. Stevenson F.J. Humus Chemistry. Genesis, Composition,
Reactions. John Wiley, New York, 1982.
82. Ugolini KG., Dawson #., Zachara J. Direct evidence of
particle migration in the soil solution of a podsol // Science. 1977.
198. №4317.
83. Xu #., Ephraim J., Ledin A., AI lard B. Effects of fulvic acid
on the adsorption of Cd (II) on alumina // Sci. Total Environ. 1989.
81-82. P. 653-660.
170

Яшин Иван Михайлович - доктор биологических наук,
профессор кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности
Тимирязевской академии, академик Нью-Йоркской академии наук. Автор 106
научных работ, в том числе трёх монографий, одного изобретения и
трех учебных пособий.
Приоритетные направления исследований - география, генезис и
агроэкологическая оценка почв Архангельской, Ярославской и
Московской областей, Карелии, Республик Коми и Тыва, Дагестана,
Ливии, Омана и иных регионов; геоинформационные системы;
методология и практика лизиметрических изысканий на стационарах;
изучение экологических функций органических лигандов (в частности,
фульвокислот) в таежных экосистемах; разработка моделей миграции
водорастворимых веществ в почвах и ландшафтах; экспериментальное
моделирование процессов трансформации и потоков миграции
различных химических соединений, содержащих, в частности и
элементы-токсиканты Be, As, Hg, Cd, Pb, Ш, Cr, Zn.
Шитов Лев Львович - доктор сельскохозяйственных наук,
профессор кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии
Российского университета дружбы народов, академик РАСХН, заслуженный
деятель науки Российской Федерации. Автор 450 научных работ и
изобретений, в том числе 15 монографий и учебных пособий
Организатор и соруководитель ряда федеральных и
международных программ в области почвоведения и агроэкологии: география,
генезис, плодородие и деградация почв агроландшафтов России, Кубы,
Колумбии, Грузии, Ливии, Лаоса и Камбоджи; разработка
теоретических и прикладных аспектов классификации почв России и Мира;
картография почвенного покрова и агроэкологическая оценка почв
ландшафтов России и ряда зарубежных стран.
Раскатов Вячеслав Андреевич - кандидат биологических наук,
доцент кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности
Тимирязевской академии. Автор 57 научных работ и трех учебных пособий,
соавтор учебника «Агроэкология».
Специалист в области физико-химических методов исследования.
Изучает проблемы почвоведения и агроэкологии, связанные с
оперативным мониторингом, химией почв, трансформацией веществ (в том
числе и экотоксикантов), выделением препаратов гумусовых
соединений из различных типов почв, а также поведением ряда тяжёлых
металлов и их миграции в ландшафтах.
171

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
Методология изучения абиогенной миграции
веществ в таёжных ландшафтах 9
1. Структура почвенного покрова - этап познания
элементарных геохимических ландшафтов 13
2. Генетическая оценка и роль зональных процессов
почвообразования в абиогенной миграции
веществ 44
3. Сравнительная оценка масштабов миграции ВОВ в
подзолистых почвах таёжной зоны 64
4. Экологические аспекты глее- и подзолообразования и
их роль в трансформации и миграции веществ 79
5. Миграционные потоки веществ в сопряжённых ЭПА
лесных биогеоценозов 99
6. Изучение сезонной миграции ВОВ в окультуренных
почвах стационарных опытов учхоза «Михайловское»
(Подмосковье) 118
7. Методические аспекты изучения процессов
трансформации известковых мелиорантов в таёжных агро-
ландшафтах....: 132
8. Особенности миграционных потоков влаги и
трансформация веществ в почвах 143
Выводы 159
Библиография 163
172

Readers: prof. Shain E.V. (Moscow State University),
prof. Savitch V.I. (Timiryazev Agricultural Academy)
Yashin I.M., Shishov L.L., Raskatov V.A.
Edited by prof. I.M. Yashin
Methodology and case study of substances migration.
Manual. M.: Publishing House of the MAA, 2001,173 p.
The methodology of study of mobile substances forms was
developed on the basis of literature data and our own research.
The methodology is based on the following methodological
principles: complementarity, complexity, dynamism and
others. The structure of soil cover was considered as a necessary
stage of cognition of elementary geochemical landscapes.
The monograph presents the facts about water and
substances migration in the soil and soil forming products in the
landscapes of taiga. The moving powers of migration are
characterized. The restrictions, connected with the use of
variational statistics method and artificial (very active chemically)
reagents by the assessment of mobile forms of the elements
and humification process, are defined.
The monograph is destined for students, post-graduate
students and specialists interested in the field of agroecology,
soil sciences, melioration, agrochemistry, geography and so
on.
Because of the high mailing costs, it is reasonable to buy
ordered manuals at the Department of Environment: professor
Yashin I.M.
127550 Moscow, К.Л. Timiryazev Agr. Acad., ul. Timiryazevskaya,
44. lei. @95)976-22-75
173

Научное издание
Иван Михайлович Яшин, Лев Львович Шитов,
Вячеслав Андреевич Раскатов
МЕТОДОЛОГИЯ И ОПЫТ ИЗУЧЕНИЯ
МИГРАЦИИ ВЕЩЕСТВ
Научный редактор профессор Яшин И.М.
Компьютерный набор Пузырев СВ.
Отпечатано с готового оригинал-макета
ИД №03023 от 13.10.2000 г.
Подписано в печать 14.06.01 г. Форма! 60х847|(
Гарнитура «Тайме» Бумага офсетная Печам, офсета я
Усл. печ.л. 10,23 Уч.-изд.л. 6,99 Усл. кр.-оп. 10,35
Тираж 100 экз. Изд. № 36 Заказ .4» 345
А НО "Издательство МСХА"
127550. Москва, Тимирязевская ул., 44