Введение к работе
Актуальность работы: В последние годы в почвоведении активно развивается концепция почвы как записывающей и запоминающей системы. Основой концепции является положение о том, что почва обладает специфическими механизмами записи информации об эволюции факторов почвообразования, почвообразовательных процессов, отвечающих за формирование элементов строения профиля, свойств почвы, почвенного профиля в целом (Таргульян, Соколов, 1978; Таргульян, 1985; Таргульян, Соколова, 1996; Козловский, Горячкин, 1996). Одной из актуальных задач современного генетического почвоведения является разработка подходов к прочтению почвенно-генетической информации. Известно, что весь объем информации, хранящейся в почвенном профиле, складывается из блоков информации, фиксированной в отдельных частных профилях: гумусовом, структурном, карбонатном, профиле новообразований и т.д. (Таргульян, Арманд, 1977; Александровский, 1987, 1996).
Текстурно-дифференцированные (ТД) почвы, в том числе, суглинистые дерново-
подзолистые почвы Русской равнины, имеют сложно организованный, полигенетический,
полихронный профиль (Глинка, 1924; Кремер, 1969; Дюшофур, 1970; Таргульян и др., 1974;
Глазовская, 1974; Русанова и др., 1978; Тонконогов и др., 1987; Тонконогов 1999) и
обладают высокой информационной емкостью (Козловский, Горячкин, 1996), а потому,
являются подходящим объектом для поиска подходов к декодированию почвенно-
генетической и почвенно-эволюционной информации. - ... ': .
Кутаны иллювиировання (Brewer, 1964), или натеки, как их часто называют в русскоязычной литературе (Кремер, 1969; Русанова, 1987; Герасимова и др., 1992), или coatings согласно современной западной терминологии (Bullock et al, 1985) - один из неотъемлемых, генетически и диагностически значимых элементов строения почв с текстурно-дифференцированным профилем и, в частности, дерново-подзолистых почв. Кутаны дерново-подзолистых почв, как продукт вариабельных во времени и пространстве профилеобразующих процессов элювиировання-нллювиирования, разнообразны по составу и морфологии, часто полихронны, и, следовательно, являются одним из перспективных источников почвенно-генетической информации (Brewer, 1964).
Несмотря на высокую перспективность исследования кутан иллювиировання как носителей педогенетической информации, работы в этом направлении немногочисленны (Геммерлинг, 1922; Морозов, 1938; Таргульян и др. 1974; Глазовская и др., 1974;.Таргульян и др., 1975; Русанова и др., 1978; Бирина, 1980; Ranney, Beatty, 1969; Brinkman, 1973; Jamagne, 1987;Payton, 1993; Пустовойтов, Таргульян, 1996).
Цели ч задачи исследования: Цель данной работы: используя комплексный морфо-субстантивный подход, выявить генетическое, информационное и функциональное значение особенностей морфологии и состава кутан дерново-подзолистых почв, их внутрипрофилыюго и внутригорнзоптного распределения; выявить факторы и процессы определяющие формирование и эволюцию комплекса кутан в профиле дерново-подзолистых почв. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Описать и типизировать морфо-субстшггивное разнообразие кутан исследованных почв.
-
Выявить различия в профильном распределении морфотипов кута внутриагрегатных пор (ВАП) и трещинной сети (ТС).
-
Выявить генетически значимые детали морфологического строения кутан.
-
На основе количественного анализа последовательностей морфотипов составе сложных кутан ВАП и субстантивного анализа кутан ТС выявить фазі формирования (эволюции) комплекса кутан дерново-подзолистых почв, то есть фазі эволюции элювиально-иллювиальных процессов.
-
Выявить количественно-качественные субстантивные различия материал ВПМ и кутан ТС, профильную дифференциацию вещественного состава кутан.
-
На основе полученного фактического материала и литературных данны разработать генетическую концепцию формирования и трансформации комплекса кутаї дерново-подзолистых почв.
-
Рассмотреть регуляторно-барьерную функциональную роль кутан в обмен веществом между поровым пространством и внутрипедной массой.
8- Провести сравнительную характеристику функциональных показателе! микробиологической активности кутан ТС и ВПМ вмещающих горизонтов.
Научная новизна: Выявлено, что состав кутан и структура кутанного комплекс определяются не только составом иллювиированного вещества, но также наличием і интенсивностью процессов, трансформирующих кутаны in situ: оглеения і-умусонакопления, разрушения и трансформации минералов. Обнаружены существенны! различия в профильном распределении кутан внутриагрегатных пор и кутан трещиниоі сети. Выявлено, что эти различия обусловлены различиями в геометрии поровоп пространства, определяющими различия условий миграции и аккумуляции материала ві внутриагрегатных порах и системе межагрегатных - магистральных пор-трещин; разноі интенсивностью в ВАП и ТС процессов трансформации кутан in situ и их деградации ведущих к изменению структуры кутанного комплекса.
Выделены фазы эволюции кутанного комплекса исследованных почв (п< доминантным процессам): фаза интенсивной миграции и аккумуляции ила; фаза миграции і аккумуляции пылевато-песчаных фракций и железа; фаза элювиалыю-глеевой мобилизацш и выноса железа из кутан, редиспергации и переотложения силикатного материала продолжающейся аккумуляции в кутанах песчано-пылеватых фракций и ила. Аккумуляциі гумуса в кутанах происходит на всех стадиях эволюции кутанного комплекса.
Получены данные, свидетельствующие о сосуществовании в элювиальны) горизонтах исследованных почв разнонаправленных процессов: деградации кутан и и) формирования, локализованных в разных микрозонах.
Показано, что корни растений являются источником органического вещества длі "инситного" гумусонакопления в кутанах. Развитие корней на поверхности кутан Т( приводит к складчатым деформациям и разрывным нарушениям кутан. Развитие трещин і кутанах, выполняющих функцию механических и микро-гсохимических микро-барьеров облегчает обмен веществом между поровым пространством и ВПМ.
Практическая значимость: Развитие концепции почвы как памяти, разработанные методологические подходы к расшифровке почвешго-генетической и почвенно-эволюциошгой информации, записанной в полигенетическом почвенном профиле, позволят Золее широко и обоснованно использовать морфо-аналитические исследования отдельных элементов строения почв для получения информации о генезисе почв, эволюции процессов, формирующих их профиль. Обнаруженная способность кутан трещинной сети накапливать додвижные формы ряда микроэлементов - загрязнителей, препятствуя их проникновению из трещинной сети в ВПМ, может быть использована в диагностике загрязнений.
Апробация работы: Основные положения работы были изложены и обсуждены на заседании кафедры географии почв факультета почвоведения, а также на конференции аспирантов и студентов "Ломоносовские чтения - 98" (Москва, 1998), на молодежных .окучаевских чтениях (Петербург, 2000), на III съезде Докучаевского общества почвоведов [Суздаль, 2000).
Публикации: По теме диссертации опубликовано пять работ
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, 5 глав, зыводов, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на стр. машинописного текста (втом числе2/ таблиц и «рисунка). Список литературы включает 2JO J работ, из них 77 - на иностранных языках.