Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Объекты и методы исследования 8
Глава 2. Природные условия формирования почвенного покрова . 13
2.1. Основные черты геологического строения и рельеф 13
2.2. Почвообразующие породы 15
2.3. Особенности климата 18
2.4. Растительный покров 21
2.5. Гидрологическая и гидрогеологическая характеристики 24
Глава 3. Характеристика основных кошонентов почвенного покрова 29
3.1. Особенности географического размещения, состав и свойства основных типов почв Амуро-Зееуреинского междуречья 29
3.1.1. Дурые лесные . зі
3.1.2. Подзолисто-бурые лесные глеевые . 36
3.1.3. Лугово-черноземовидные . 42
3.1.4. Луговые темные черноземовидные . 53
3.1.5. Аллювиальные луговые 58
3.1.6. Торфяные болотные 63
3.2. Водный режим почв 67
3.3. Ортштейны и их свойства как показатель водного режима почв 78
Глава 4. Структура почвенного покрова 93
4.1. Элементарный почвенный ареал как исходная единица мелиоративной типологии территории 93
4.2. Почвенные комбинации как основа структуры почвенного покрова 115
4.3. Особенности условий формирования почвенных комбинаций и их мелиоративная оценка 130
Глава 5. Районирование территории 139
5.1. Принципы почвенно-мелиоративного районирования 139
5.2. Характеристика почвенно-мелиоративных районов 146
Литература
- Особенности климата
- Лугово-черноземовидные
- Водный режим почв
- Особенности условий формирования почвенных комбинаций и их мелиоративная оценка
Введение к работе
Актуальность проблемы. Принятая в нашей стране Продовольственная программа предусматривает решение задач по обеспечению устойчивого снабжения населения всеми видами продовольствия. Она определяет взаимосвязанное, сбалансированное развитие всех отраслей сельскохозяйственного производства, их интенсификацию, дальнейшее повышение роли мелиорации в увеличении сельскохозяйственных продуктов.. Большое внимание уделяется комплексному проведению мелиорации земель и их сельскохозяйственному освоению, достижению на землях, расположенных в зонах неустойчивого и избыточного увлажнения высоких и стабильных урожаев зерновых и технических культур. Значительным резервом повышения продуктивности посевных площадей, увеличения урожайности сельскохозяйственных культур в Амурской области - житнице Дальнего Востока является мелиорация как старопахотных, так и вновь осваиваемых земель, мелиоративный фонд которых составляет около 2 млн. гектаров.
Сложные природные условия Амурской области требуют при выполнении мелиоративных работ глубоких знаний почвенно-мелио-ративных условий. Однако на перспективной в почвенно-мелиора-тивном отношении территории Амуро-Зее-Буреинского междуречья мелиоративные свойства почв изучены далеко неполно. До сего времени не проведено почвенно-мелиоративное районирование,нет достаточного объема сведений о структуре и составе почвенного покрова, мало данных по мелиоративной характеристике почв. Ограниченность таких материалов не дает возможности выбрать наиболее оптимальное направление мелиоративных мероприятий и разработать надежный прогноз мелиоративного использования исследуемой территории.
Цель исследований - изучить особенности структуры почвенного покрова и провести почвенно-мелиоративную оценку территории Амуро-Зее-Буреинского междуречья. На разрешение поставлены следующие задачи:
Оценить влияние природных условий на формирование почвенного покрова и дать детальную характеристику состава и свойств основных типов почв.
Изучить структуру почвенного покрова и дать качественную и количественную оценку основных ее элементов.
Установить характер связей между компонентами структуры почвенного покрова и факторами их формирующими.
Разработать почвенно-мелиоративное районирование территории.
Научная новизна. Вскрыты основные закономерности строения почвенного покрова территории Амуро-Зее-Буреинского междуречья и проведено его почвенно-мелиоративное районирование с использованием показателей структуры почвенного покрова. Обоснована необходимость применения при почвенно-мелиоративном районировании комплексной мелиоративной характеристики почв и компонентов структур почвенного покрова. Установлены связи между таксонами разного ранга, отражающих структуру покрова,и мелиоративными условиями почвенно-мелиоративных районов. Это позволило ввести в обоснование почвеннп%мелиоративных районов ряд таких важных показателей структуры почвенного покрова,как коэффициент классификационных дифференциаций компонентов, индекса дробности, контрастность и др. Определены основные поч-венно-мелиоративные факторы рационального освоения и использования земельных ресурсов Амуро-Зее-Буреинского междуречья.
Защищаемые положения. I. Принципы почвенно-мелиоративной оценки территории Амуро-Зее-Дуреинского междуречья базируются на детальном анализе особенностей состава и структуры почвенного покрова.
2. Почвенно-мелиоративное районирование Амуро-Зее-Дуреин-ского междуречья как основа научно-практического планирования и проведения комплекса мелиоративных мероприятий.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Разработанное почвенно-мелиоративное районирование территории Амуро-Зее-Буреинского междуречья является научным и практическим обоснованием планирования и проведения широкого комплекса мелиоративных мероприятий. Результаты исследований использованы при составлении "Руководства по проектированию мелиоративных систем в Амурской области (1982)" и почвенно-мелио-ративных изысканиях Амурского "Дальгипроводхоза". Отдельные разделы работы вошли составной частью в "Зональные рекомендации по совершенствованию методов гидрогеологических, инженерно-геологических, почвенно-мелиоративных изысканий и прогнозов", выполненных Дальневосточным научно-исследовательским институтом гидротехники и мелиорации (1980).
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на конференции почвоведов-мелиораторов зоны избыточного увлажнения (Москва, 1974), научно-производственной конференции по мелиоративному почвоведению (Уссурийск, 1976), У делегатском съезде почвоведов (Минск, 1977), 17 тематической научной конференции Благовещенского сельскохозяйственного института (Благовещенск, 1979), на научно-производственной конференции (Уссурийск, 1980), Ш Дальневосточной зональной научно-технической конференции по вопросам мелиорации земель и водохозяйственного строительства на Дальнем Востоке (Владивосток, 1981), совещании по факторам и режимам влажности почв Дальнего Востока (Уссурийск, 1983).
По результатам исследований опубликовано 14 статей.
При выполнении работы большую помощь оказал научный руководитель, доцент, заведующий кафедрой агрохимии и почвоведения Благовещенского сельскохозяйственного института, к.с.-х.н. В.С.Онишук, которому автор приносит свою благодарность.
Особенности климата
Климат Амуро-Зее-Буреинского междуречья, как и всей Амурской области, носит муссонный характер и формируется под влиянием воздушных масс, холодных сухих континентальных - зимой и весной, влажных и прохладных океанических - в летне-осенний период.
Характеристика климата области наиболее полно представлена в работах П.И.Колоскова (1925, 1927, 1962), Н.П.Лукашенко (1967) и Г.И.Витвицкого (1969). Все они отмечают неравномерность выпадения осадков в течение года. На период с ноября по март их выпадает не более 5-7$, на июнь-август приходится до 65% их годового количества. Летние осадки часто носят ливневый характер. Более конкретно условия увлажненности характеризуются гидротермическим коэффициентом (ГТК), представляющим отношение суммы осадков к сумме температур, уменьшенной в 10 раз.
По условиям увлажнения и теплообеспеченности в пределах названной территории К.П.Березников (1972) выделяет, несколько агроклиматических районов и подрайонов (рис. 4, табл. 2).
По этим данным можно заключить, что увлажненность рассматриваемой территории может быть достаточно высокой (при ГТК до 1,6) и даже избыточной (при ГТК более 2,0). В целом территория оценивается как влажная и лишь небольшая северо-восточная ее часть - как избыточно влажная. Большое количество осадков в летне-осенний период, выпадающих в короткое время при высокой относительной влажности воздуха и отсутствия достаточного стока, переувлажняет большую группу почв равнинных территорий. Холодная малоснежная зима способствует глубокому промерзанию почвы, длительно сохраняется (до середины лета) сезонная мерзлота-своеобразный водоупор. При выпадении муссонных дождей сезонная мерзлота способствует образованию верховодки в почвах тяжелого механического состава.
Весьма характерной особенностью территории является почти полное безлесье центральной и наличие лесов в восточной ее части и на Амуро-Зейском междуречье.
Согласно имеющимся схемам геоботанического районирования Амуро-Зейское междуречье, которое является наиболее облесенной территорией, относится к Верхне-Амурской подтаежной провинции, характеризующейся преобладанием широколиственно-хвойных лесов. Т.И. Исаченко (1965) выделяет здесь две зоны: широколиственны-хвойных лесов и широколиственных лесов (рис. 5). К зоне широколиственно-хвойных относится северная и центральная часть междуречья. Для нее характерны дубово-сосновые леса. Дубово-лиственничные леса занимают участки сравнительно выровненной поверхности высокого уровня равнины с подзолисто-бурыми лесными глеевыми и глееватыми почвами. Лиственница образует первый ярус, дуб составляет редкий невысокий второй ярус древостоя.
Подлесок состоит из лещины, леспедецы, даурского рододендрона, шиповника. Дубово-сосновые леса занимают склоны разной экспозиции. Они как бы окаймляют водоразделы в полосе перехода от выровненной поверхности к склону. Почвы здесь бурые лесные, сравнительно легкого механического состава. Древостой, как и везде, нарушен. Первый ярус составлен редкими соснами, второй ярус -из дуба. Подлесок хорошо развит и состоит преимущественно из рододендрона и леспедецы.
Зона широколиственных лесов расположена в южной части территории. Леса состоят, главным образом, из дуба. Под разреженным пологом дуба хорошо разрастаются леспедеца и рододендрон. Эти леса произрастают на бурых лесных почвах.
На территории третьей надпойменной террасы, слабо освоенной в сельскохозяйственном отношении, произрастают смешанные хвойно-широколиственные леса. В северной части ее преобладают березово-лиственичные леса. В древесном ярусе наряду с листве-ницей в меньшем количестве растут деревья белой и черной березы и монгольского дуба. Древостой характеризуется низкой сомкнутостью крон. Эти леса произрастают на подзолисто-бурых лесных глеевых и глееватых почвах.
Центральную часть основной сельскохозяйственной территории - первую и вторую надпойменные террасы р.Амур - обычно относят к лесостепной зоне, которая Б.П.Колесниковым (1955) и П.Д. Ярошенко (1958) рассматривается в качестве ответвления Маньчжурской лесостепи. В настоящее время большая часть их распахана. Естественная растительность сохранилась лишь сравнительно небольшими массивами. В составе растительности здесь различают зональные и интразональные типы.
Лугово-черноземовидные
Лугово черноз емовидные почвы широко распространены на 1-й и 2-й надпойменных террасах реки Амур. Они развиваются на площади 631 тыс.га в условиях действия верховодки, образованию которой способствует слабый поверхностный сток, тяжелый механический состав и сезонная медленно оттаивающая мерзлота. Основными морфологическими признаками этих почв являются глубокая гумусированность профиля (до 50-60 см), нечеткая дифференциация на генетические горизонты, признаки оглеения в иллювиальном горизонте и почвообразующей породе. Материнская порода - озерно-аллговиальные глины. Профиль почв имеет следующее строение: Aq-Aj-AB-Bcp-Co AQ - дерновый горизонт мощностью 5-8 см. Aj - гумусовый, темно-серого цвета, глинистый, мелкокомковато-зернистой структуры, мощность - от 15 до 45 см. АБ - серо-бурого цвета, мелкокомковатой структуры, с сизыми, ржавыми пятнами оглеения и дробовидными ортштейнами. Мощность - 15-25 см. Во - желто-бурый, глинистый, мелкоореховатой структуры, с ржавыми и сизыми пятнами оглеения, с мелкими зернами ортштей-нов. При подсыхании по граням структурных отдельностей видна кремнеземистая присыпка, мощность - 80-100 см. С - глинистая почвообразующая порода, охристо-серая с ржавыми и сизыми пятнами, крупноореховатой структуры. По глубине появления признаков оглеения выделяются обычные лутово-черноземовидные почвы - оглеение с глубины 50-60 см и лутовочерноземовидные глееватые - четко выраженные признаки оглеения с 30-40 см. По мощности гумусового горизонта выделяются мощные (Aj+AB - больше 30 см)и среднемощные (Aj+AB - от 20 до 30 см).
Лутово-черноземовидные почвы Зейско-Буреинской равнины, как и подобные почвы других регионов, несут в себе черты чернозема (наличие отчетливо выраженного перегнойно-аккумулятивного горизонта, насыщенность основаниями и др.) и луговой почвы -гидроморфнооть и склонность к переувлажнению. Они отличаются от аналогичных почв, к примеру, Западной Сибири более тяжелым ме-. ханическим составом, распределением его фракций по профилю и рядом других особенностей. В лугово-черноземных почвах Западной Сибири резко проявляются признаки палеогидроморфизма и па-леогалогенеза (Панфилов, 1964; Попов, 1966; Ковалев и др,,1974; Панфилов и др., 1977; Ландина, 1978).
В агрохимическом отношении рассматриваемые почвы отличаются большим разнообразием. Аналитические данные, приведенные в таблице 10, указывают на слабокислую реакцию верхних горизонтов, рН солевых вытяжек колеблется от 5,0 до 6,0. Для всех почв характерно некоторое увеличение кислотности с глубиной. Максимального значения она достигает у лугово-черноземовидных мощных в горизонте В (рН солевой 4,3-4,5), а лугово-черноземовидных среднемощных - в почвообразующей породе (рН солевой 4,3 -4,6). Некоторое увеличение кислотности в иллювиальном горизонте, т.е. в зоне устойчивого увлажнения почвы, по-видимому, связано с гидротермическим, а возможно и с микробиологическим режимами ее. Гидролитическая кислотность в гумусовом горизонте небольшая - 2,2-6,5 м/экв. Величины гидролитической кислотности находятся в прямой зависимости от значений рН.
Одной из характерных особенностей рассматриваемых почв является большая величина суммы поглощенных оснований. В гумусовых горизонтах содержание их наибольшее (29,4-39,7 м-экв), а с глубиной - количество кальция и магния уменьшается. Почвооб-разующая порода отличается наименьшим содержанием поглощенных оснований (21,2-29,7 м-экв). Преобладает катион кальция (16,4-28,6 м-экв), количество магния значительно меньше (5,5-11,1 м-экв). Своеобразный, темносерый (до черного) цвет лугово-черноземовидных почв обусловлен высоким содержанием гумуса. Наибольшее количество его (6,5-7,1%) содержат лугово-черноземовидные почвы, в среднемощных почвах гумуса - 4,6-5,6%.
Водный режим почв
Таким образом, почвенный покров исследуемой территории довольно сложен. Большое разнообразие природных условий привело к развитию почв,существенно различающихся по морфологическим, физико-химическим и водно-физическим свойствам. Преобладают почвы тяжелого механического состава со слабоводопроницаемым профилем и и признаками оглеения и переувлажнения. К ним относятся подзолисто-бурые лесные глеевые, лугово-черноземовидные и луговые темные черноземовидные, нуждающиеся в мелиоративных воздействиях. Наряду с ними широко распространенные бурые лесные и аллювиальные луговые почвы характеризуются более благоприятными водно-физическими свойствами и водным режимом.
Знание водного режима необходимо для определения нуждаемости почв в мелиоративных мероприятиях. Применительно к природным условиям исследуемой территории нами дана оценка водного режима для наиболее распространенных почв - подзолисто-бурых лесных глеевых, лугово-черноземовидных и аллювиальных луговых в годы недостаточного, среднего и избыточного увлажнения. Режим влажности подзолисто-бурой лесной тяжелосуглинистой почвы в годы различного увлажнения показан на рис. 8-Ю.
В год нормального увлажнения (466 мм осадков) влажность верхнего (0-20 см) слоя почвы с начала мая и до начала июня находилась в интервале от ПВ до НВ. За этот период выпало около 80 мм осадков. В конце мая на глубине 20-40 см влажность огра ничивается значениями от НВ до ВЕК, которые достигают поверхности почвы к середине июня в. условиях повышения температуры воздуха и малого количества осадков (20 мм). Дальнейший ход изменений влажности верхнего 20-30 см слоя почвы зависит от количества и характера выпадающих дождей. В периоды незначительного их выпадения влажность этого слоя колебалась от НВ до ВЕК. При выпадении обильных осадков (60-90 мм за декаду) почва увлажнялась в пределах от ПВ до НВ. Влажность этого слоя понижалась в последующую десятидневку при отсутствии дождей до ВРК. В то же время нижележащий почвенный слой (80-100 см) почти весь вегетационный период имел влажность на уровне полной влагоемкости.
Следовательно, в годы нормального увлажнения весь профиль подзолисто-бурой лесной глеевой почвы, лежащий ниже 20 см, находится в период вегетации в состоянии избыточного увлажнения. Пахотный горизонт подвергается периодической смене влажности от ПВ до ВРК.
В год недостаточного увлажнения (330 мм осадков) влажность метрового слоя почвы не превышала НВ. В зависимости от величины и характера выпадающих осадков наблюдалось периодическое иссушение до ВЗ и увлажнение до НВ пахотного горизонта. Высокая температура воздуха и небольшое количество осадков (около 50 мм за месяц) к концу августа понизили влажность верхнего 50 см слоя почвы до ВЗ.
Таким образом, при недостаточном выпадении осадков в течение вегетационного периода возможно значительное иссушение мет- ровой толщи этих почв до ВРК. Влажность пахотного горизонта может колебаться в пределах от ВРК до ВЗ.
Итак, подзолисто-бурые лесные глеевые почвы отличаются неблагоприятным водным режимом: в годы избыточного и нормального увлажнения верховодка находится в 15-20 см от поверхности. Пахотный горизонт периодически переувлажняется в годы нормального и постоянно - в год избыточного увлажнения. Иссушение его до ВЗ неоднократно наблюдается в год недостаточного увлажнения, а нижележащий почвенный профиль имеет влажность близкую к ВРК.
Лугово-черноземовидная еред-немощная глинистая почва характеризуется следующим водным режимом (рис. 8-Ю). Пахотный горизонт этой почвы весной с оттаиванием мерзлоты имеет обычно влажность в пределах ВРК. В годы недостаточного и нормального увлажнения в июне с повышением температуры воздуха наблюдается снижение влажности пахотного горизонта до ВЗ. Если сумма осадков за месяц составляет не более 40 мм, то возможно иссушение до влажности завядания полуметрового почвенного слоя. В год избыточного увлажнения (558 мм осадков) избыточная влажность (от ПВ до НВ) наблюдалась с мая по сентябрь сразу под пахотным горизонтом до глубины 40 см. Во время выпадения значительного количества осадков (100-140 мм за десятидневку) указанная влажность обнаруживалась уже на глубине 60-70 см, тогда как верхняя граница переувлажненного слоя оставалась без изменения. В остальной части почвенного профиля влажность весь вегетационный период сохранялась в пределах от НВ до ВРК.
Особенности условий формирования почвенных комбинаций и их мелиоративная оценка
Для выявления генетической связи входящих в комбинацию почв и установления особенностей распространения их по рельефу был составлен профиль участка-ключа (рис. 17). Аллювиальные луговые среднесуглинистые наиболее близко расположены к руслу реки, а торфянисто-и торфяно-глеевые занимают притеррасовые понижения. На большей части профиля друг к другу примыкают почвы одного типа, различающиеся лишь одной градацией увлажнения. Это дает основание утверждать, что границы перехода почв здесь постепенные, так же как и изменения в рельефе. Границы контуров всех почв здесь обусловлены рельефом, определеяющим степень увлажнения, а вместе с- этим и степень их гидроморфности.
Притеррасовое понижение, где в условиях более расчлененного рельефа передвижение растворов внутри почв и по их поверхности более интенсивное, формируется более контрастный почвенный покров - аллювиальные луговые тяжелосуглинистые соседствуют с торфянисто- и перегнойно-глеевыми.
Таким образом, рельеф здесь, как и в других районах, выступает как перераспределитель влаги и обусловливает дифференциацию почв на ряды различной степени увлажнения. В то же время в почвенном покрове сохраняется генетическая взаимосвязь. Так, например, только за счет потерь влаги аллювиальными луговыми почвами формируются аллювиальные луговые глееватые и гле-евые. Необходимо отметить, что грунтовые воды участвуют в почвообразовании лишь на участке с аллювиальными болотными почвами. Здесь они вскрыты на глубине около 2 м, на остальной территории - 3-4 м от поверхности.
Таким образом, наглядно прослеживается регулярность повторения компонентов почвенного покрова во взаимосвязи с элементами рельефа.
Рассматриваемая почвенная комбинация относится к группе многофакторных . Основными факторами в создании почвенного покрова следует считать рельеф и грунтовые вода. Однако они зависят от режима реки вообще и от паводка в частности. Визуальное изучение форм почвенных контуров на карте дает представление о геометрических особенностях комбинации, которую следует отнести к открытым, так как преобладающая форма составляющих ее компонентов линейная и вытянутая. Их этого следует, что в почвенно-генетическом понимании эта комбинация представляет собой открытую систему, из которой легко удаляются продукты выветривания и почвообразования.
Определен коэффициент классифи -кационной дифференциации в комбинации, равной 0,75. Он довольно высокий, т.к. число компонентов, входящих в комбинацию, равно количеству разновидностей (разрядов) почв. Индекс дроб -н о с т и комбинации (ИД) равен 2,08, а коэффициент дробности (ЗШ - 0,10. Так как компоненты относятся к трем мелиоративным группам (неглееватые, глееватые и глеевые), то рассматриваемая комбинация оценивается как очень сильно контрастная (4 балла), а неоднородность ее (равная произведению показателя сложности и контрастности) составляет 0,40.
Почвенные комбинации рассматриваемой территории имеют ряд как исходных, так и различных показателей, являющихся результатом воздействия определенных факторов почвообразования, специфичных для кадцого. района (табл. 48). При возникновении комбинаций, кроме функциональной связи между процессами и факторами почвообразования, существуют и случайные явления, такие как конкретное положение на местности того или иного элемента рельефа, первичное, заселение территории определенным видом растительности и т.д. И поэтому даже при одинаковых факторах почвообразования, но под влиянием случайных явлений, процессы формирования почвенных комбинаций, как и сами комбинации, могут значительно отличаться друг от друга. Могут? возникать почвенные неоднородности за счет накопления различий в строении почв,обусловленных генетическими процессами. Однако решающая роль существующих факторов почвообразования очевидна.
В качестве перераспределителя влаги этот фактор проявляется особенно отчетливо в Центрально-южном районе, где уклоны поверхности незначительные (0,0003-0,001), а территория представляет собой слабоволнистую пологонаклонную равнину. Здесь почво-образующие породы для всех почв - четвертичные постплиоценовые глины. Общий фон почвенного покрова составляют лугово-чернозе-мовидные глееватые почвы, но в замкнутых микропонижениях (-0,42-1,20 м) развиваются болотные почвы. Б этих условиях на плоских равнинных территориях при слабом поверхностном стоке сформировалось сочетание лугово-черноземовидных среднемощных, мощных глееватых и неглееватых луговых темных черноземовидных почв с болотными.
Атмосферные осадки, стекая с участков, имеющих уклон 0,001-0,005, занятых лутово-черноземовидными почвами, переувлажняют нижележащие плоские территории с уклоном 0,0003-0,0005 и заполняют микропонижения. В Северо-восточном районе, представляющем собой широкоувалистую равнину с уклонами поверхности 0,004-0,033, рельеф выступает в роли главного, но не единственного фактора распределителя влаги, так как здесь важную роль играет наличие двух резко различных почвообразующих пород (делювиальных глин и третичных песков), на которых сформировались почвы, существенно отличающиеся своими свойствами и водно-воздушным режимом (бурые лесные и подзолисто-бурые лесные глеевые),а следовательно, по способности к распределению влаги и растворимых веществ.
