Содержание к диссертации
Введение
1. Изменение свойств и трансформация минералогического состава почв под влиянием орошения и локального переувлажнения 11
2. Объекты и методы исследований 37
2.1. Морфологическое описание разрезов ключевого участка Н-1 в КХСП имени Кирова Октябрьского района Ростовской области 42
2.2. Морфологическое описание разрезов ключевого участка Н-2 в хуторе Елкин Багаевского района ОПХ РООМС 44
2.3. Морфологическое описание чернозема целинного в степном заповеднике учхоза "Донское" Октябрьского района Ростовской области 48
2.4. Морфологическое описание разрезов ключевого участка А-1 в АОО «Алексеевское» Октябрьского района Ростовской области 49
2.5. Методы исследования 58
3. Природные условия района исследования 59
3.1. Геоморфология и рельеф 59
3.2. Климат... 62
3.3. Растительность и животный мир 67
4. Некоторые физико-химические свойства исследованных черноземов 71
4.1. Физико-химические свойства орошаемых и неорошаемых черноземов 71
4.2. Физико-химические свойства переувлажненных почв 76
5. Плотность, гранулометрический состав и содержание подфракций ила по данным дробной пептизаггйи в исследованных почвах 83
5.1. Плотность 83
5.2. Гранулометрический состав 88
5.3. Содержание и профильное распределение отдельных подфр акции ила по результатам дробной пептизации 94
6. Минералогический состав илистой фракции 98
6.1. Минералогический состав илистой фракции орошаемых и неорошаемых черноземов 100
6.2. Некоторые физико-химические характеристики и особенности минералогического состава ила чернозема целинного 114
6.3. Минералогический состав ила переувлажненных почв 120
6.3.1. Варьирование минералогического состава глинистых минералов переувлажненных почв 142
Выводы 147
Практические предложения 149
Литература 150
Приложения 166
- Изменение свойств и трансформация минералогического состава почв под влиянием орошения и локального переувлажнения
- Морфологическое описание разрезов ключевого участка Н-2 в хуторе Елкин Багаевского района ОПХ РООМС
- Физико-химические свойства переувлажненных почв
- Содержание и профильное распределение отдельных подфр акции ила по результатам дробной пептизации
Введение к работе
Актуальность исследования. Изменение наиболее активной илистой части почв под влиянием антропогенной нагрузки значимо с точки зрения теории и практики экологии, почвоведения, сельскохозяйственного производства. В настоящее время проблема трансформации, деградации, синтеза глинистых минералов мало изучена для черноземов степной зоны.
С точки зрения почвообразования, изучение трансформации почв в условиях локального переувлажнения весьма актуально для разработки вопросов переуплотнения, слитогенеза, усложнения структуры почвенного покрова (СПП). Очевидна необходимость изучения путей управления этими сложными объектами, что обеспечит рациональный режим использования земель, при котором будет обеспечена возможность решения как природоохранных, так и хозяйственно-экономических задач эксплуатации земельного фонда.
Цель и задачи исследования. Цель - изучение минералогических изменений илистой фракции черноземов Нижнего Дона при орошении и переувлажнении для-разработки научно-методических основ эколого-мелиоративных приемов регулирования и воспроизводства плодородия, почвы. Для достижения этой цели предусматривалось решить следующие задачи:
Определить содержание, состав и профильное распределение илистой фракции черноземов Нижнего Дона под целинной растительностью, в условиях орошения и локального переувлажнения;
Определить содержание и профильное распределение подфракций ила черноземов в условиях орошения и локального переувлажнения, различающихся по способности пептизироваться в водной среде;
Определить изменения в минералогическом составе илистой фракции черноземов обыкновенных, содержании и профильном распределении основных минеральных компонентов в условиях орошения и локального переувлажнения.
Проанализировать варьирование содержания илистой фракции пахотного горизонта, основных минеральных компонентов и интенсивностей рефлексов в ней в пределах первичной ячейки СПП — элементарного почвенного ареала (ЭПА);
0« WO'
(
5. Предложить подходы к использованию земельных угодий с участками локального переувлажнения. Основные положения, выносимые на защиту:
Для целинных, староорошаемых и богарных черноземов обыкновенных на лессовидных породах отмечаются следующие закономерности профильного распределения глинистых минералов: некоторое снижение содержания смектитовой фазы в илистой фракции гумусового горизонта по сравнению с почвообразующими породами и одновременное относительное увеличение содержания иллитов в результате процессов иллитизации и дробления крупных фракций.
Пространственная изменчивость минералогического профиля илистой фракции черноземов обыкновенных карбонатных не значима в пределах ЭПА в условиях локального переувлажнения.
Наибольшие изменения минералогического состава илистой фракции черноземов обыкновенных в условиях орошения и локального переувлажнения претерпевает горизонт А - в нем происходят процессы активного дробления, разрушения и разупорядочения лабильных минералов.
В смытых почвах хорошая окристаллизованность глинистых минералов связана со слабой проработкой процессами почвообразования выходящих на поверхность слоев породы, в засоленных почвах присутствие гипса и легкорастворимых сульфатов препятствует разрушению структуры, диспергированию глинистых частиц и агрегатов.
Научная новизна. Проанализированы возможные последствия локальных эрозионных процессов с точки зрения обновления минерального состава тонкодисперсной фазы почв. Дана экспертная оценка порога снижения эргономичности использования земельных угодий, ниже которого требуется гомогенизация СПП от уровня микроструктур до выравнивания мезоструктур.
Практическая ценность работы. Установлены изменения
минералогического состава илистой фракции, происходящие при орошении и локальном переувлажнении. Предложены подходы к использованию земельных угодий с участками локального переувлажнения.
Результаты исследования используются при оценке состояния плодородия почвенного покрова мелиорированных земель, разработанных совместно с Российским НИИ проблем мелиорации, а также в учебном процессе ВУЗов при преподавании курсов «Мелиоративное почвоведение», «Земледелие», «Мелиорация» и других.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры земледелия и мелиорации ДонГАУ, на республиканской научно-практической конференции «Проблемы развития аграрного сектора экономики и пути их решения» (пос. Персиановский, ДонГАУ, 2003), на конференции молодых ученых и специалистов (Зерноград, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, 1,75 п. л., 68 % участия.
Вклад автора в разработку проблемы. Автор самостоятельно собрала исходные почвенные данные на ключевых участках Н-1 и Н-2 и выполнила большинство физико-химических анализов. В составе творческого коллектива в рамках экспедиционного проекта № 116 направление 5.1 от 15.08.97 «Естественные и антропогенные процессы и факторы формирования, функционирования и эволюции агро-ландшафтов юга России» провела описание почвенных разрезов и отбор образцов на ключевом участке А-1. В рамках контракта № 01С-98 ФЦП «Интеграция» направления 1.5/98 под руководством профессора, доктора сельскохозяйственных наук Н.П. Чижиковой в Почвенном институте им. В.В. Докучаева выполнила минералогические исследования илистой фракции почв.
Место и время выполнения работы. Работа выполнена на кафедре земледелия и сельскохозяйственной мелиорации Донского государственного аграрного университета в 1997-2003 гг.
Объем, структура и содержание работы. Диссертационная работа изложена на 172 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 22 таблицы и приложения. Список использованной литературы включает 171 работу, из них 23 на иностранном языке.
Изменение свойств и трансформация минералогического состава почв под влиянием орошения и локального переувлажнения
Одной из актуальных проблем современного почвоведения является всесторонний анализ антропогенных изменений почв и разработка мер преодоления агрогенной деградации почв и почвенного покрова. Наблюдения последних десятилетий в нашей стране и за рубежом показали высокую чувствительность почвенного покрова к антропогенному воздействию.
В связи с широким сельскохозяйственным освоением почв происходит изменение их экологических функций, ослабление природной составляющей буферности их свойств, общая деградация ландшафтных систем. Представляется, что адекватная природной ситуации оценка процессов в агроланд-шафтах возможна лишь на основе такой точки зрения, согласно которой следует иметь в виду не просто землеустроительные контуры (поля, угодья и т.п.) как стабильные территориальные единицы, к которым приурочено сельскохозяйственное производство, но также рассматривать концепцию функционирования агроландшафтов под влиянием обширных системных взаимодействий [Агеев, Вальков, Чешев, Цвылев, 1996]. А.А. Роде [1984], давая определение почвы, отнес её к«природному образованию, «представляющему собой систему динамическую, в которой непрерывно совершается ряд изменений, касающихся её состава, свойств и энергетического состояния». Среди свойств, процессов он отмечал их непрерывность, цикличность и необратимость; в числе явлений, слагающих почвообразовательный процесс, есть явления, заведомо необратимые, идущие (пусть с меняющейся скоростью) в одном и том же направлении. Среди таких явлений следует упомянуть, прежде всего, выветривание, распад первичных минералов. Необратимость такого явления определяется заведомой неравновесностью, неустойчивостью этих минералов в условиях поверхностных слоев земной почвы «если только в почве есть соответственный запас первичных или вторичных минералов, процесс почвообразования не может быть обратимым».
Еще в 1917 году Б.Б. Полынов писал о необратимости превращения минералов при почвообразовании [Полынов, 1985]. Процесс выветривания минералов, по его мнению, «сообщает прогрессивность, необратимость процессов почвообразования».
В работах И.П. Герасимова обосновывалось представление о генетической сущности коррелятивных зависимостей свойств почв от факторов их образования посредством процессов почвообразования: «факторы почвообразования - процессы почвообразования - свойства почв» [Герасимов, 1976]. Чтобы подчеркнуть роль длительности и истории почвообразования в проявлении современных свойств, предложено более корректное выражение доку-чаевских позиций: факторы и процессы от момента зарождения почвы до настоящего времени - наблюдаемые свойства [Соколов, 1993]. Существование вариабельности приводит к тому, что для более корректного количественного описания зависимости свойств почв от факторов и процессов почвообразования это выражение следует сформулировать так: факторы и процессы от момента зарождения почвы до настоящего времени - вариабельность наблюдаемых свойств.
В эволюционно-хронологическом аспекте факторы почвообразования, почвенные процессы и свойства почв подразделены на три группы. Первая из них - факторы и процессы сегодняшние, обусловливающие в момент наблюдения почвенные свойства с малыми характерными временами (т.е. быстро достигающие равновесия с условиями среды); совокупность этих свойств определяет почву-момент. Вторая группа - факторы и процессы последнего периода саморазвития, которые обусловливают в почве свойства с большими характерными временами, но пришедшие к моменту наблюдения в квазиравновесное состояние со средой. И наконец, третья - факторы и процессы былых этапов саморазвития, которые через формирование свойств с большими характерными временами могут отображаться в почве в виде реликтовых признаков. Две последние группы свойств объединяются в почву-память. Таким образом, время в почвообразовании конкретизируется в понятии «характерное время».
Под саморазвитием имеется в виду развитие почв при квазистабильном состоянии внешних факторов почвообразования (климата, рельефа, пород) [Роде, 1971]. Движущей силой в этом случае считаются внутренние противоречия самого почвообразовательного процесса. Саморазвитие почв происходит только в пределах саморазвития системы «почва-растение» и во многом контролируется сменой комбинации факторов в прошлом. Оно движется импульсом, который получен почвообразованием в тот момент. Саморазвитие заключается в перестройке вероятности количественного проявления свойств, т.е. саморазвитие - это один из вариантов развития вариабельности: сначала скачок факторов, а после него инерционное движение, заключающееся в перестройке статистического распределения. Почвообразовательный процесс характеризуется одновременным протеканием ряда различных и противоположно направленных химических, физических и биологических явлений. Благодаря их взаимосвязи при определенных внешних условиях и стадиях развития почвы выделяются сочетания взаимосвязанных явлений.
В российском почвоведении одно из основных понятий, лежащих в основе теоретических представлений об эволюционирующем гетерогенном почвенном покрове, - понятие об элементарных почвенных процессах по Герасимову [1976]. В настоящем выветривание подразделяется на глобально-аэрационое, происходящее преимущественно в результате различных сочетаний окислительных и восстановительных условий в зоне аэрации; глубинное, происходящее ниже уровня ГВ с затрудненной их циркуляцией, появление которого также связано с совокупностью преобладающих ЭПП в восстановительных условиях и отражающихся на составе природно-преобразуемой массы коры выветривания; и внутрипочвенное выветривание, Именно отдельные ЭГШ или их различные сочетания определяют динамические - стадийные изменения характера выветривания и его роль в эволюционном преобразовании кор выветривания и почв.
Внутрипочвенное выветривание наиболее ярко выражается в специфике ЭГШ, определяющих вторичные глинисто-минералогические преобразования, а также различного состава новообразования, характеризующие ла-лео- и современные процессы почво- и корообразования, а также профильно-биогеохимические процессы элювиирования минеральных и органических соединений. Обобщенно выделяются три группы ЭГШ: 1) распад одних минеральных соединений и одновременный синтез новых; 2) разложение одних органических соединений и противоположный процесс образования других; 3) вынос из почвенной толщи или передвижение в ее пределах различных продуктов выветривания и почвообразования и привнос в почву разнообразных соединений. Поскольку процессы горизонтального переноса вещества и энергии, которые зачастую провоцируются антропогенным воздействием, не получили должного отражения в данной системе Э1Ш, была предложена еще одна группа - транспортации [Годельман, 1991].
ЭГШ может быть выражен через приращение во времени «основного диагностического показателя» (ОДП) - одномерной скалярной физической величины, выражающей некоторое свойство почвы, к изменению которого ведет этот процесс [Козловский, 1991]. Ввиду достаточно тесных (хотя и опосредованных) связей внутри комплекса ЭГШ маловероятной представляется длительная монотипная эволюция, вызываемая одним-единственным процессом, - обычно имеет место сочетание двух или более ЭГШ, при этом возможны и различные соотношения их скоростей. Подводя итог рассмотрению отношений между ЭГШ, Ф.И. Козловский [1991] приходит к выводу, что свобода их сочетаний в ходе эволюции в значительной мере ограничена сравнительно немногими «коридорами», определяемыми не более, чем пятью ведущими или близкими к ним процессами гумусонакопления и их сочетаниями. В пределах каждого «коридора» возможно достаточно значимое варьирование эволюционной траектории за счет ведомых ЭПП, связь которых с ведущими далека от детерминированной. Типичные, т.е. наиболее вероятные, пути эволюции оказываются более узкими за счет зонально-региональных ограничений разнообразия факторов, т.е. внешних по отношению к ЭПП.
Морфологическое описание разрезов ключевого участка Н-2 в хуторе Елкин Багаевского района ОПХ РООМС
Растительность: стерня проса, щирица запрокинутая. Название почвы: чернозем обыкновенный средне-мощный легкоглинистый на лессовидных суглинках, орошаемый. Профильное строение: Акорк/ А пах/А/Вса/Вса2/Сса (рис. 3). Акорк / 0-4 см. Темно-серый, сухой, порошистой структуры, пронизан мелкими кор нями, очень непрочный - легко осыпается при прикосновении нему, суглинистый. Пористость - межагрегатная. Переход резкий по структуре. Граница ровная. А шх / 4-16 (17) см. Темно-серый, сухой, обильно пронизан корнями. Поры - походам корней. Очень твердый. Структура ореховато-порошистая. Орешки диаметром 3-3,5 см, резко огранены, грани блестящие, проч-новатые, внутриореховатая масса тоже темно-серая. Есть включения кирпича диаметром 0,4 см. Переход постепенный по структуре и твердости, граница неровная. А / 16 (17)-48 (51) см. Темно-серый, сухой, мелкокомковатой структуры, суглинистый. Комки непрочные, при их разрушении остаются педы диаметром 0,2-0,5 см, резко не ограненные, с тусклым глянцем коллоидной пленки. С 35 см имеется небольшое количество комочков, покрытых бурно вскипающей от 10 % НС1 карбонатной плесенью. Почва горизонта в целом не вскипает.
Горизонт мягкий, рыхловатый, имеются ходы корней. Пористость межагрегатная. Переход резкий по цвету, граница неровная, волнистая. Вса./ 48(51)-92 (93) см. Бурый, свежий, слегка мажется, неоднородный по цвету, с гумусовыми затеками, вскипает. Структура комковато-пороши-стая. Имеются тонкие корешки и сероватые комочки, песчанистые на ощупь. Переход постепенный по появлению белоглазки, граница неровная. Вса2/ 92(93)-124 (126) см. Рыжевато-бурый с яркими пятнышками белоглазки диаметром около 1 см и оттенком вмещающей массы, вертикальными гумусовыми затеками по ходам корней, свежий, рыхловат. Структура мелкокомковатая, комочки мягкие, непрочные. Есть тонкие белые живые корешки. Имеются внутриагрегатные поры - предположительно ходы кольчатых червей. Переход постепенный по цвету, влажности и исчезновению белоглазки, граница нечеткая. Регенерационная устойчивость как способность сохранять свойства после прекращения воздействия [Хитров и др., 2000] определяется механизмами самовосстановления, которыми являются активные формы почвенных процессов, существовавшие в почве до антропогенного воздействия последнего и/или активизирующиеся после его прекращения. По нашему мнению, регенерационная устойчивость почв к орошению может быть охарактеризована в терминах отсутствия или изменения СПП и свойств почв после прекращения орошения. Предварительно можно констатировать, что внешний облик СПП в результате 3-летней ирригационной агрокультуры дождевания и последующей 5-летней богарной агрокультуры сохранил регенерационную устойчивость - явные деградационные изменения ее облика визуально не диагностируются. Однако отмечена тенденция - границы в почвенном профиле становятся неровными, размытыми, прослеживается вымывание органо-минераль-ной части почвы. Структура переходного горизонта нарушается, распыляется, появляется склонность к плотному сложению при подсыхании.
Белоглазка в ранее орошаемом черноземе (Н-1-6) появляется на глубине 94 см, а на контроле - на глубине 88 см. Из пахотного слоя чернозема обыкновенного староорошаемого легкоглинистого илисто-коллоидные частицы вымываются и оседают на границах структурных отдельностей в подпахотном слое на глубине 30-50 см, визуально это прослеживается по тусклому глянцу коллоидной пленки. Хорошо заметно переуплотнение пахотного горизонта - он с трудом препарировался ножом. В почвенной массе наблюдаются скелетаны -скопления кварцевых и полевошпатовых зерен, лишенных глинистых и органических кутан на поверхности. Точка закладки разреза-150 м от грунтовой дороги. Степная растительность. Волнистая равнина. Водораздел. Название почвы: чернозем обыкновенный целинный карбонатный среднемощный легкоглинистый на лессовидном суглинке. Профильное строение: А0/ А іСа/Аса/ Вса/ Вса2/ Сса Ао/ 0-0,5 см. Степной войлок. А са/ 0,5-6 (15) см. Темно-серый, сухой, плотный, 78 % - густая сеть мелких тонких корней, зернистая структура, гроздья зернистых агрегатов по корням. Аса / 6(15)-50 см. Темно-серый, свежий, глинистый, неоднородный по структуре: сверху зернистая, в нижней части — ореховатая. Количество корней уменьшается вдвое. Кротовины с заполнением желто-бурым материалом из нижележащего горизонта и на 1/3 - темно-серым материалом из А0. Переход постепенный по цвету и плотности, граница ровная. Вса / 50-68 см. Неоднороден по цвету: на желто-буром фоне -постепенный переход от серого до желто-бурого, свежий, Структура переходная от призматической к ореховатой. Корней мало, крупные корни толщиной 0,2-0,5 см. Кротовины диаметром 5,7-10 см заполнены гумусом. Переход заметный по цвету, появлению белоглазки, плотности. Граница волнистая. Вса / 68-138 (147) см. Желто-бурый с белыми пятнами рыхлой белоглазки, с темно-серыми вертикальными вытянутыми затечными и засыпанными ходами корней; свежий. Структура как и в АВса. Редкие корни толщиной до 0,2 см. Кротовины диаметром 8-Ю см заполнены материалом из верхних горизонтов. Переход замечен по плотности и количеству белоглазки, граница ровная.
Физико-химические свойства переувлажненных почв
Территории степных ландшафтов довольно часто сложены слабоводопроницаемыми почвообразующими породами (глинами и суглинками), что предопределяет их недостаточную естественную дренированность [Ковда, 1985]. Кроме того, почвообразующие породы аридной зоны богаты запасами легкорастворимьтх солей, гипса и карбонатов. Изменение гидрологического режима в результате хозяйственной деятельности человека приводит к возникновению переувлажнения и заболачивания неорошаемых и орошаемых территорий, создавая в условиях аридного климата предпосылки для развития вторичного засоления почв. Вторичное засоление может проявляться в исходно незасоленных почвах и в почвах с признаками засоления, обусловлено исключительно антропогенным вмешательством, вызвано подъемом минерализованными грунтовыми водами к поверхности почвы солей из нижележащих соленосных почвообразующих пород, а также использованием непригодных для орошения минерализованных вод [Зайдельман, 1992]. В главе 1 рассмотрено мнение многих авторов [Иванова, 1976; Паракшин и др., 1997; Балабекян, 1989; Назаренко и др., 2001] о том, что в условиях геомор-фологически-расчлененного ландшафта, каким является ландшафт территории исследований, роль линейных преград (лесополос, грунтовых дорог) в образовании локально-переувлажненных почв становится особенно значимой и приводит к переувлажнению вышележащих горизонтов.
Почвы ключевого участка А-1 никогда не орошались, однако, в результате хозяйственной деятельности человека они в настоящее время в течение весенне-летнего периода испытывают переувлажнение грунтовыми водами. При этом в значительной степени вторичное засоление в почвах этого ключевого участка проявляется непосредственно в очагах выклинивания сильноминерализованных грунтовых вод и несколько ниже по склону. Вторичное засоление ключевого участка А-1 подробно рассмотрено в работе Н.М. Герасименко [2002]. По ее данным, локально выклинивающиеся на склоне грунтовые воды хлоридно-сульфатного кальциево-магниево-натриевого состава с минерализацией 12...15 г/л способствовали вторичной аккумуляции гипса, содержание которого по профилю разреза А-1-42 составляет 0,3...1,2 %. В разрезах А-1-77 (он аналогичен изучаемому нами разрезу А-1-73) и А-1-66 до глубины 150 см химическим методом гипс не обнаружен. Визуально гипс виден (раздел 2.4.) в виде кристалликов в горизонте ABca.cs на глубине 24(27)-50 см разреза А-1-42; в виде сетки из прожилок с глубины 124 см разреза А-1-72; с глубины 150 см разреза А-1-66 появляется гипс в виде друз; с глубины 70 - 90 см разреза А-1-74 гипс встречается в виде скоплений.
Результаты анализов фильтратов из паст показали, что в почвах водораздельных территорий (разрез А-1-77 — аналогичен изучаемому нами А-1-73) концентрация легкорастворимых солей в фильтратах из паст изменяется от 0,6 г/л до 0,8 г/л при влажности пасты 62...67 % (табл. 7). Среди анионов преобладают гидрокарбонаты и хлориды, среди катионов -кальций.
В разрезе А-1-66, концентрация солей в фильтратах из паст гидрокарбонатно-кальциевого состава практически не меняется, составляя 0,5...0,7 г/л при влажности пасты 62...75 % (табл. 7). Засоление разреза А-1-66 сульфатно-хлоридное кальциево-натриевое. Концентрация хлорид-ионов по всему профилю в 2-4 раза ниже, чем в разрезе А-1-77. С глубиной концентрация кальция в фильтратах из паст разрезов А-1-77 и А-1-66 уменьшается, а концентрация натрия, наоборот, значительно увеличивается. Определяющую роль в проявлении засоления исследуемых почв играют глубина залегания, состав и степень минерализации грунтовых вод, а также положение в рельефе относительно очага переувлажнения.
Чернозем, расположенный ниже по склону под другим пятном тростника, в области, примыкающей к очагу переувлажнения (разрез А-1-42), характеризуется общей концентрацией солей в фильтратах из паст 6,6..-12,2 г/л при влажности пасты 63...72 % (табл. 7) с постепенным уменьшением вниз по профилю общей концентрации солей. Все исследованные почвы характеризуются слабощелочной и среднещелочной реакцией (значения рН водной суспензии варьируют в диапазоне от 7,88 до 8,99 - табл. 8) и вскипают от 10 % НС1 с поверхности.
Общее содержание гумуса в верхних гумусовых горизонтах значительно варьирует от 2,90 до 7,57 %, преимущественно в зависимости от степени смытости. Причина повышенной гумусированности почв некоторых переувлажненных участков - более высокая продуктивность сформировавшихся мезофитно-гигрофитных растительных ассоциаций, а также замедленная минерализация органических остатков и гумуса из-за периодически возникающего переувлажнения [Назаренко, 1991]. Верхние горизонты черноземов на скифских глинах и их дериватах обеднены карбонатами (табл. 8) - содержание СОг карбонатов в пахотном слое 1,0...1,7 %,- оно постепенно возрастает с глубиной и достигает максимума (3,7...4,6 %) в горизонтах Вса2 и ВСса2, где наблюдается карбонатная белоглазка.
Содержание и профильное распределение отдельных подфр акции ила по результатам дробной пептизации
В этом разделе дана характеристика гетерогенности тонкодисперсных фракций по степени их подвижности и агрегированности (т.е. по прочности связей между компонентами почв); по этому критерию выделяют воднопеп-тизированные илы (ВПИ), агрегированные илы (АИ-1, АИ-2, АИ-3) и проч-носвязанные илы (ПСИ); содержание каждой из подфракций по степени агрегированности рассчитывают как процент от общего количества ила, а также как процент от почвы в целом [Градусов, Чижикова, Плакхина, 1988].
По данным Н.П. Чижиковой [1991], в результате орошения черноземов ЦЧО только в пахотных горизонтах происходит существенная перегруппировка внутри агрегированной части ила: увеличивается количество АИ-1 (с до 82 % от суммы), в основном за счет АИ-2, в меньшей мере АИ-3 и АИ-4, то есть за счет более прочно связанных подфракций илов. Соотношение подфракций в средней и нижней частях профиля одинаков. Для почвообра-зующего лессовидного карбонатного суглинка на глубине 2 м и глубже характерен переход в пептизированное состояние 3...6 % вещества от суммы фракций (1,4... 1,7 % от почвы в целом).
В староорошаемом черноземе (табл. 13) основная часть илистой фракции представлена агрегированным илом, на долю воднопептизированного ила приходится не более 1-2 %. При этом АИ представлен преимущественно подфракцией АИ-1, в меньшей степени - подфракцией АИ-2 и в еще меньшей степени - АИ-3.
На этом фоне пахотный горизонт отличается повышенным содержанием наиболее подвижной подфракций АИ-1. В результате увеличения количества низкоагрегированного ила в пахотном горизонте возникает закупорка пор и сильное уплотнение с признаками слитости. На долю прочносвязан-ного ила по всему профилю приходится 4-8 % от суммы фракции ила. В самом верхнем слое мощностью 4 см, представляющем собой ирригационный нанос, также преобладает агрегированный ил, причем все подфракции АИ присутствуют примерно в равных пропорциях.
В засоленном черноземе на красно-бурой глине в целом также наблюдается преобладание агрегированного ила, а в его составе - наиболее подвижной подфракции АИ-1, содержание которой несколько выше, чем в староорошаемом черноземе.
Отсутствие диспергирования частиц при переувлажнении и связанном с ним оглеении в исследованном нами черноземе объясняется, вероятно, тем, что в нем есть гипс и соли (см. раздел 4.2, табл. 9), которые выполняют функции коагуляторов (при выделении подфракции дробной пептизации предварительная обработка соляной кислотой с целью разрушение гипса и карбонатов не проводилась). Таким образом, в староорошаемом и переувлажненном засоленном черноземах в илистой фракции преобладает наиболее подвижная подфракция АИ-1 агрегированного ила, практически отсутствует воднопептизируемый ил; на долю прочносвязанного ила приходится менее 10 %. Подводя итоги, можно сделать следующие выводы. 1. После прекращения орошения плотность достоверно не изменяется. Можно выявить тенденцию уплотнения пахотного горизонта староорошаемого чернозема. В переувлажненных почвах в зависимости от степени смы-тости формируется слитой горизонт на глубине 20-60 см с плотностью 1,4-1,6 г/см . 2. Исследованные черноземы на лессовидных породах имеют легкоглинистый гранулометрический состав. Всем профилям свойственно пониженное содержание илистой фракции в гумусовом горизонте по сравнению с ниже лежащими горизонтами, что может быть связано с проявлением начальных стадий элювиальных процессов. 3. Изменение гранулометрического состава черноземов в результате длительного орошения заключается в обогащении верхней части пахотного горизонта староорошаемого чернозема частицами тонкого песка. Пахотные горизонты орошаемых черноземов содержат больше илистой фракции, чем неорошаемый чернозем за счет интенсификации процесса оглинивания. 4. Переувлажненные черноземы мочаристых ландшафтов развиваются на глинах и отличаются от непереувлажненных черноземов более тяжелым (средне- и тяжелоглинистым) гранулометрическим составом и отчетливым увеличением содержания илистых частиц вниз по профилю. Утяжеление гранулометрического состава с глубиной можно объяснить проявлением начальных стадий развития элювиальных процессов, а также дополнительной дезагрегацией наиболее прочных агрегатов под влиянием оглеения в нижних горизонтах профиля. 5. В пахотном горизонте староорошаемого чернозема констатируется перегруппировка различных по прочности связи подфракций илов от более прочно связанных АИ-2, АИ-3 к менее прочно связанным АИ-1 и ВПИ, которую, однако, нельзя отнести только на последствия орошения. В результате увеличения количества низкоагрегированного ила в пахотном горизонте возникает закупорка пор и сильное уплотнение с признаками слитости. 6. Изменений в составе подфракций илов при переувлажнении не происходит, как и перехода илов в более мобильное состояние. Не выявлено увеличения содержания воднопептизируемых илов при появлении поверхностей скольжения как признаков слитости.
