Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Основные почвообразующие факторы в дельте Волги 8
1.1. Географическое положение и климат 8
1.2. Рельеф, геоморфология 12
1.3. Почвообразующие породы 16
1.4. Гидрология 18
1.5. Растительность 24
1.6. Эволюция почв 27
Глава II. Современное состояние проблемы вариабельности почвенных свойств 31
2.1. Основные современные направления исследований вариабельности почвенных свойств 31
2.2. Методы математической статистики при изучении пространственной вариабельности почвенных свойств 40
Глава III. Объекты и методы исследований 55
3.1. Объекты исследования 55
3.1.1. Вугровая (восточная) часть дельты Волги 55
3.1.2. Равнинная (центральная) дельта 62
3.2. Методы исследования 65
3.2.1. Полевые методы исследования 65
3.2.1.1. Вугровая (восточная) часть дельты Волги 66
3.2.1.2. Равнинная (центральная) часть дельты Волги 69
3.2.2. Статистические методы исследования почвенных свойств 70
Глава IV. Результаты и обсуждение 73
4.1. Пространственная изменчивость почвенных свойств 73
4.1.1. Ландшафт бугра Бэра 74
4.1.1.1. Западная экспозиция бугра Бэра 75
4.1.1.2. Восточная экспозиция бугра Бэра 91
4.1.2. Равнинная (центральная) часть дельты Волги 103
4.1.2.1. Изучение сезонной динамики влаги (режима влажности) луговых почв центральной части дельты 103
4.1.2.2. Пространственное распределение влажности почвы послойно 106
4.1.2.3. Пространственное распределение влажности почвы в вертикальном направлении 110
4.1.2.4. Пространственное распределение плотности почвы в горизонтальном направлении 112
4.1.2.5. Пространственное распределение плотности почвы в вертикальном направлении 115
4.1.3. Влияние рельефа на пространственное распределение почвенных свойств 117
4.2. Особенности пространственной вариабельности почвенных свойств в типичных бугровых ландшафтах дельты Волги 119
4.2.1. Особенности пространственной вариабельности почвенных свойств в пределах бугрового ландшафта 121
4.2.1.1. Вариабельность между почвенными типами 121
4.2.1.2. Послойная вариабельность влажности почв 126
4.2.1.3. Особенности пространственной вариабельности плотности почвы 133
4.2.1.4. Особенности пространственной вариабельности солесодержания 136
4.2.2. Пространственная вариабельность влажности почв бугра Бэра 140
4.2.3. Пространственная вариабельность содержания солей в почвах бугра Бэра 147
4.2.4 Вариабельность почвенных свойств внутри солевого горизонта 155
Выводы 161
Литература 163
- Почвообразующие породы
- Методы математической статистики при изучении пространственной вариабельности почвенных свойств
- Равнинная (центральная) дельта
- Изучение сезонной динамики влаги (режима влажности) луговых почв центральной части дельты
Введение к работе
Актуальность. Почвенный покров дельты Волги представляет собой достаточно сложное почвенное образование. Он формируется в результате специфических природно-климатических и почвенно-гидрологических факторов. Известно, что на ландшафтном уровне солевое состояние, влажность и плотность почв - динамические показатели. Их изменчивость в пространстве обусловлена комплексом факторов, в том числе растительностью, рельефом и антропогенным фактором. Для территории дельты Волги, среди факторов почвообразования, влияние рельефа на засоление и влагообеспеченность почв особенно значимо. Сильное варьирование данных почвенных свойств с одной стороны увеличивает биоразнообразие, так как приводит к формированию высоко комплексного почвенного покрова, с другой стороны свидетельствует о деградации почв. Изучение пространственной вариабельности свойств позволяет рассматривать классификационные проблемы в другом аспекте, что особенно актуально для засоленных почв.
Развитие в последнее время координатного земледелия, интенсивное
внедрение ГИС-технологий и ДДЗ, а также наблюдающее повсеместное
уничтожение бэровских бугров при исследованиях почвенно-растительного
покрова и экологическом мониторинге предполагают точечную
географическую привязку точек опробования, требует подробной
информации о неоднородности почвенного покрова на предмет
солесодержания, влагообеспеченности, физических свойств.
Недостаточность, а иногда и полное отсутствие информации по их пространственной изменчивости обусловило постановку и проведение настоящих исследований.
Целью настоящей работы является исследование и выявление особенностей пространственной изменчивости почвенных свойств в ландшафтах дельты Волги и выявление роли рельефа в их динамике.
Задачи:
1. Исследование плотности почвы, влаго- и солесодержания в почвах бугрового и равнинного ландшафтов дельты Волги.
2. Исследование пространственной изменчивости почвенных свойств
в разных геоморфологических условиях.
Выявление роли рельефа в пространственном распределении почвенных свойств.
Исследование особенностей пространственной вариабельности почвенных свойств на разных уровнях почвенной иерархии (от почвенного горизонта до ландшафтного уровня) в пределах бугрового ландшафта дельты Волги.
Научная новизна. Получены материалы по пространственной изменчивости плотности, влаго- и солесодержанию почв дельты Волги при различных геоморфологических условиях на ландшафтном уровне. Впервые показана высокая пространственная неоднородность влаго- и солесодержания почв в ландшафтах дельты Волги на разных уровнях исследования - от почвенного горизонта до ландшафтного уровня. Впервые выявлены корреляционные зависимости между почвенными свойствами и рельефом территории. Установлено, что рельеф оказывает заметное влияние на пространственную вариабельность влаго- и солесодержания 30-ти сантиметрового слоя почвы, с глубиной влияние рельефа практически не выражено.
В работе впервые выявлены значимые различия и показана высокая пространственная неоднородность почвенных свойств на разных экспозициях склонов бугра Бэра и направлениях в ландшафте. Обнаружено несовпадение в характере пространственного распределения солей, влажности и плотности почвы. Работа является одной из пионерных в области познания роли бугров Бэра в формировании ландшафтов волжской дельты.
Основные защищаемые положения:
Пространственная изменчивость почвенных свойств определяется рельефом территории па ландшафтном уровне, а в пределах почвенного типа и геоморфологических элементов — микрорельефом конкретного участка.
Почвы бугровых ландшафтов дельты Волги имеют достоверные отличия по влаго- и солесодержанию, при этом переходы между почвенными
типами от зональных к интразональным сопровождаются увеличением степени варьирования почвенных свойств
3. Характер пространственного варьирования почвенных свойств, влаго- и солесодержание почв в пределах ландшафта бугра Бэра меняется в субширотном направлении.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследования позволили установить различия в свойствах и их пространственной изменчивости в почвах и почвенном покрове ландшафтов дельты Волги в зависимости от геоморфологического строения. Оценка пространственной вариабельности влаго- и солесодержания, а также плотности почвы показала, что почвенный покров в пределах типичного для дельты Волги бугрового ландшафта весьма неоднороден, при этом изменчивость почвенных свойств происходит в субширотном направлении. Результаты работы являются значительным вкладом в познание особенностей формирования дельтовых ландшафтов и представляют собой базу для создания опорных точек наземной сети наблюдений на территории дельты Волги. Основные выводы и положения диссертации использованы для установления биосферной роли бугров Бэра в функционировании и формировании ландшафтов дельты Волги.
Результаты исследования поддержаны РФФИ проект № 09-04-97002-р_поволжье_а, Министерством промышленности, транспорта и связи Астраханской области в рамках конкурса молодежных инновационных проектов и АВЦП № 2.1.1/4284, используются при чтении лекционных курсов «Почвы Астраханской области», «Математическая статистика в почвоведении», «Физика почв» в Астраханском государственном университете.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных и российских научных конференциях: Международные научные конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2005» и «Ломоносов - 2009», (Москва, 2005, 2009), Всероссийские IX, X, XII Докучаевские молодежные чтения (Санкт-Петербург, 2006, 2007, 2009), IX Международная научная конференция «Эколого-биологические проблемы
бассейна Каспийского моря», (Астрахань, 2006), Российская научная конференция студентов и молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы современных аграрных технологий» (Астрахань, 2006, 2008), Международная конференция «Экология в современном мире: взгляд научной молодежи» (Улан-Удэ, 2007), Международная научно-практическая конференция «Развитие агропромышленного комплекса: перспективы, проблемы и пути решения» (Астрахань, 2008), IV Всероссийская научная конференция студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса» (Астрахань, 2009).
По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе одна статья в издании, входящим в перечень научных и научно-технических изданий, утвержденных ВАК России и рекомендуемых для публикации основных научных результатов кандидатских диссертаций.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы, включающего 209 наименований, из них 89 на иностранных языках. Изложена на 183 страницах машинописного текста, включает 95 рисунков и 11 таблиц.
Почвообразующие породы
Вся геологическая история территории дельты Волги связана с формированием Каспийского моря и его гидрологическим режимом. Территория Прикаспийской низменности в голоцене (более 10 млн. лет назад) покрывалась водами Нижнехвалынского моря. За этот период на поверхности отлагались слои нижнехвалынских глин и суглинков. Толща этих тяжелых отложений доходит до 10-20 м. На возвышенных элементах рельефа их мощность уменьшается до 2-5 м. Иногда может происходить выклинивание, тогда с поверхности обнажаются песчаные отложения дельтово-морского генезиса (Славный , 1995).
Собственно территория дельты Волги в основном представлена широкими равнинными пространствами, являющимися, по сути, древней морской дельтой. О формировании дельтовой равнины на месте новокаспийских морских образований свидетельствуют, в частности, выходы новокаспийских морских отложений в руслах ряда проток, а также многочисленные полуразмытые останцы новокаспийских террас в приморской части дельты, особенно в её западной половине (Белевич, 1963).
Каспийская низменность представляет собой подводные и наземные отложения дельты Волги, менявшей свои очертания и положение под влиянием трансгрессией Каспийского моря и его предшественников (Ковда и др., 1933). Подпочвенные отложения Прикаспийской провинции являются в большинстве своем морскими и аллювиально-озерными породами четвертичного возраста. Чередование песчаных, суглинистых и глинистых разностей является одной из характерных особенностей таких отложений. Тяжелые породы в основном засолены. Тектонические процессы в Прикаспийской низменности обусловили выходы на поверхность пермских, триасовых, юрских и палеогеновых отложений.
Хвалынские отложения покрывают всю Прикаспийскую низменность. Строение профиля представляет собой чередование слоев песка, супеси, суглинков и глин. Необходимо отметить, что для восточной части Прикаспийской низменности характерно преобладание песчаной фракции, а для западной - глинистой. Мощность хвалынских глин в разных районах дельты различна. Так, для восточной и центральной дельты она колеблется в пределах от 1 до 5 м (Брюшков, 1951).
Большая часть пород Прикаспийской низменности засолена в той или иной степени. Сохранению остаточного морского засоления способствовало быстрое понижение уровня грунтовых вод (ГВ) после отступления Нижнехвалынского моря (Славный и др., 1970). Выделяющиеся на равнинной поверхности волжской долины возвышенности являются не чем иным, как солянокупольными образованиями. Такие образования сложены пермскими и карбоновыми соленосными отложениями и соляными штоками. Поступление ЛРС в дельту Волги происходит, в том числе, и из таких солевых куполов. Наибольшую степень засоления имеют породы, тяжелые по гранулометрическому составу. Этим частично объясняется распространение в западной части Прикаспия солонцов, а в восточной -зональных бурых полупустынных почв.
В пределах Прикаспийской низменности наблюдается значительная пестрота почвообразующих пород. Здесь встречаются облессованные палевые суглинки и древние аллювиальные отложения, характеризующиеся слоистостью и различной степенью засоления (Ковда, 1950). Таким образом, почвообразующими породами в Прикаспийской низменности являются лёссовидные суглинки, прикрывающие морские отложения Каспийской трансгрессии («шоколадную глину»), а также разнообразные по литологическому составу и засолению аллювиально-озерные осадки. Широко распространены песчаные и песчано-глинистые отложения древнеаллювиального происхождения. 1.4. Гидрология Начало дельты принято считать от места отделения рукава Бузан. Отсюда Волга дробится на густую сеть рукавов и проток. Волжская дельта одна из самых больших дельт в нашей стране (рис. 1.1). Многочисленные рукава, протоки, ерики, острова, озера, песчаные гряды и Бэровские бугры занимали в середине прошлого века в общей сложности пространство свыше 13000 км2 (Байдин, 1956). Главные рукава шириной 0,3-0,6 км при приближении к Каспийскому морю разветвляются на многочисленные протоки и ерики. Основу гидрографической сети образуют ерики шириной до 30 м. Вниз по течению ветвление водотоков нарастает.
Как уже было отмечено выше, по особенностям рельефа, гидрографии и гидрологическому режиму в дельте Волги различают надводную часть и предустьевое пространство - авандельту. В предустьевом пространстве выделяют еще култучную зону - переходную полосу между надводной частью и собственно авандельтой (рис. 1.2) (Белевич, 1963). Рисунок 1.2. Геоморфологическое районирование дельты Волги (Белевич, 1963)
Надводная дельта представляет собой густую сеть широких рек и узких протоков с глубинами 3-7 м, которые делят сушу на множество островов размером от 2 до 20 и более км2. Берега всех водотоков являются местами интенсивного отложения наносов, в результате чего оказываются самыми высокими участками суши (с высотой 0,5-1,7 м). Берега обычно крутые, обрывистые. Межрусловые участки дельты, образовавшиеся за счет менее интенсивных аллювиальных процессов, значительно понижены по отношению к берегам протоков (Байдин, 1956).
Современное предустьевое пространство дельты Волги сформировалось в период развития вековой теплой и сухой фазы климата в 1930-1940 гг., когда произошло резкое понижение уровня Каспийского моря (на 2,3 м) и образовались обширные пресноводные мелководья.
Для култучной зоны дельты характерны слабопроточные заливы с небольшими островками суши и подводными мелями. Эти заливы полосой от одного до нескольких километров шириной простираются вдоль всего края надводной дельты с глубинами в меженный период от 0,4 до 1,3 м, и во время половодий - от 1,0 до 2,3 м. Грунт вязкий, накопление его связано с аккумуляцией речных наносов и разложением растений. После отступления Новокаспийского моря вода сохранилась в наиболее глубоких участках, непосредственная связь с морем была потеряна. В дельте Волги образовались многочисленные озера, которые называют ильменями. В настоящее время сохранились те ильмени, которые поддерживают связь с волжскими водами. Эти озера различны по происхождению, величине и режиму. Они делятся на межбугровые, или подстепные, култучные, или морские, и речные.
Подстепные ильмени примыкают к восточной и западной окраинам дельты. До зарегулирования речного стока и обваловки территории во время весеннего половодья волжская вода устремляется в межбугровые понижения. Подстепные ильмени становились многоводными. Межбугровые понижения, к которым приурочены ильмени, ориентированы в субширотном направлении, преимущественно с запада на восток. Длина ильменей колеблется от нескольких сот метров до нескольких километров. Ширина их варьируется в пределах 150-1000 м, глубина в межень 0,5-1 м, в половодье -2-3,5 м. В широтном направлении ильмени соединяются между собой узкими ериками. В результате образуются вытянутые с востока на запад многочисленные параллельные цепочки ильменей, отделенные друг от друга узкими грядами бугров.
Култучные ильмени, которые встречаются только в дельте р. Волги, распространены у морского края дельты, расположены в котловинах глубиной менее 1 м. Эти ильмени образовались из заливообразных водоемов края дельты - култуков. При росте дельты морские заливы постепенно теряют связь с морем и превращаются в озера. В сухие маловодные годы култучные ильмени в средней зоне дельты могут полностью пересыхать (Игнатов, 1999).
Методы математической статистики при изучении пространственной вариабельности почвенных свойств
Методические аспекты изучения вариабельности почвенных свойств построены на использовании аппарата математической статистики. Количественно, с необходимой степенью достоверности, охарактеризовать варьирование почвенных свойств можно при помощи статистических методов (Дмитриев, 1995). В качестве основных статистических характеристик для описания варьирования почвенных свойств обычно используют тип распределения, среднее, дисперсию, стандартное отклонение (S), коэффициент вариации (Kv) и т. д. (Теории и методы..., 2007).
Изучение пространственной вариабельности почвенных свойств методами математической статистики широко практикуется в современном почвоведении и в настоящее время это направление интенсивно развивается. Методы математической статистики используют при изучении варьирования многих почвенных свойств, в том числе определяющих ее экологическое состояние, например содержания в почве питательных веществ, рН и органического вещества (ОВ) методом полувариограмм и кригинга (Xu Hong-wei, Wang Ке, 2000;.Mesquita Maria da Gloria, 2003).
Мерой, характеризующей пространственное распределение свойств почв на некоторой территории, может быть принята либо дисперсия свойства, либо его коэффициент вариации (Kv). По мнению Самсоновой (2002) почвенные свойства могут быть классифицированы на несколько групп. В первой из них с ростом средних растут Kv. Во второй — с ростом средних Kv уменьшаются. В третьей группе вариабельность меняется сложным образом, возрастая в одном диапазоне средних значений и уменьшаясь в другом. Кроме того, существует большая группа свойств, для которой не удается сделать однозначное заключение о характере изменения вариабельности с ростом средних значений.
Величину коэффициента вариации в почвенных исследованиях используют при решении разнообразных задач, например, для изучения распределения размеров частиц (гранулометрический состав) эродированного почвенного материала (Basic и др., 2002), описания пространственной изменчивости дыхания почвы в насаждении лиственницы и определения нужного число точек отбора проб (Yim и др., 2003).
Исследование пространственной изменчивости почвенной влаги, солевого состояния и рационального количества проб для анализа основано на классическом статистическом анализе , и структурно-пространственных характеристик обследуемых объектов (Yang Gui-yu, Gheng Ya-xin, 2002). Часто используют совместно корреляционный и дисперсионный анализ, например, при изучении длительной динамика температуры и влажности почвы по катене с применением анализа временных рядов и смешанных моделей (Кузякова, Штар, 2006). G помощью многомерных статистических методов могут быть выявлены наиболее значимые почвенные показатели и установлены их количественные зависимости. Таким образом, для условий Подмосковья и сопряженных с ним районов определены основные закономерности изменения важнейших почвенных свойств в процессе возрастного развития насаждения (Карминов, 2003). . Используя классический статистический метод, параметры среднего отклонения, S и Kv изучают пространственную изменчивость и фрактальную размерность содержания воды в почве, и её уплотненность.- Результаты свидетельствовали о том, что почва характеризуется набором фрактальных признаков в ограниченных пределах и фрактальная размерность может выражаться через пространственную гетерогенность почвенных свойств (Li Xiao-yu, Lei Ting-wu, Wang Wei, 2000). Классические статистические методы часто используют в анализе гранулометрического состава текстурно-дифференцированных почв для установления их генезиса (Градусов, Фрид, Градусова, 2002; Бахсолиани, 2003).
Достаточно часто статистические методы используются в почвенной биологии. Например, для выявления достоверного различия по соотношению роста аэробных и анаэробных бацилл (Скворцова и др., 2001), исследовано влияние алдикарба и его токсичных метаболитов на дыхание почвы (Xie Hui и др., 2003), а так же изучения пространственной изменчивости содержания фосфомоноэстеразы в почвах (Синегани, Хосса-инпур, Ыазаризаде, 2006).
Статистический анализ был применен в ходе исследования загрязненных почв с использованием полевых портативных рентгенофлкюресцентных (ППРФ) методов (Ridings, Shorter, Bawden-Smith, 2000). Так же было проведены эколого-геохимические исследования, выполненные с использованием статистических методов - корреляционного и кластерного анализов с целью изучения загрязнения почв крупного промышленного города (Стурман, Габдуллин, 2000). При сопоставлении уровней загрязнения почвы различных территорий, локальных участков, почвенных горизонтов и др., планирование и обработка данных мониторинга проводится на основе непараметрических методов статистики (Липатов, Манахов, 2003). Так же проведен статистический анализ локальных загрязнений нуклидами Чернобыльского происхождения почв Могилевской области (Рудак, Эльмансури, Ячник 2006).
С помощью статистической обработки данных проведено агроэкологическое обследование почв прифермерских полей. Изучено содержание тяжелых металлов (Zn, Pb, Си) в почве поля возле фермы, занятого многолетними травами (Хохлов, Веротченко, Метелкин, 2003). Для оценки, определения и классификации экологической безопасности использования земельных угодий были применены статистические методы анализа главных компонент и кластерного анализа. Сделан вывод о пригодности такого подхода (Bao Yan и др., 2006).
С помощью статистических методов было изучено выявление признаков продуктивности почв по экспериментальным данным. Основываясь на продуктивностной составляющей качества почвы, авторами применен динамический статистический метод определения для получения меры почвенной продуктивности и ее развития из временных серий данных об урожаях, внесении питательных элементов и методах управления (Kim Kwansoo, и др., 2000).
Методы математической статистики использованы при проведении бонитировки лесных почв Карелии. В процессе работы над кадастровой оценкой земель был использован системно-математический (использование методов математической статистики, множественного корреляционно- регрессионного анализа и построения математических моделей) подход (Федорец, Морозова, Синькевич, 1999).
Равнинная (центральная) дельта
Основную часть площади средней и нижней части дельты Волги занимают местообитания с естественным растительным покровом, представленным луговой растительностью, в большинстве являющимися заливными сенокосными лугами и составляющие основу лучших кормовых угодий региона. Как важнейший компонент биосферы такие местообитания обладают не только кормовыми ресурсами, но и определяют состояние земельных ресурсов, плодородия почв, биологическое разнообразие флоры, а также качество среды обитания человека в аридных регионах России. Поэтому вопросы контроля за состоянием почвенного покрова естественных местообитаний дельты Волги актуальны и своевременны.
В последнее время остро стоит проблема сохранения подобных угодий. В результате интенсификации сельскохозяйственного производства и увеличения. поголовья крупного и мелкого рогатого скота актуальны проблемы перевыпаса, что является одной из распространенных причин деградации почв. Кроме того, данные местообитания подвержены влиянию пульсирующего уровня грунтовых вод и весеннее-летних половодий. Таким образом, можно перечислить целый комплекс причин, определяющих, наряду с уже упомянутыми, пространственную вариабельность почвенных, свойств.
В качестве объекта исследования выбран луговой ландшафт Центральной дельты Волги, подверженный влиянию искусственно регулируемых весенне-летних половодий. Участок расположен на равнинном лугу среднего уровня с высотой над меженью 1,6 м в 3,5 км к востоку от села Яблонька Володарского района Астраханской области. Общая площадь участка 400 км (рис. 3.2). Участок затапливается полыми водами ежегодно на срок от 21 до 52 дней в зависимости от высоты и продолжительности паводка.
Почвенный покров участка представлен луговыми дерновыми маломощными гидроморфными почвами на рыхлых аллювиальных отложениях. По сравнению с почвами зонального ряда (бурыми полупустынными), эти почвы характеризуются значительно большей мощностью гумусового слоя и высокой гумусированностью. Общая мощность горизонтов А и В в сумме колеблется от 15 до 25 см. Ниже гумусового горизонта с весьма чёткой границей залегает почвообразующая, рыхлая, опесчаненная, порода аллювиального происхождения, где отмечены ржавые пятна оглеения и белые прожилки (соли, карбонаты, псевдомицелий). Тёмные тона окраски и наличие ржавых пятен свидетельствует о влиянии избыточного увлажнения на породу.
Растительный покров участка представлен осоко-разнотравными сообществами. Доминирующими видами являются Eleocharis palustris -ситняг болотный, Сагех ргаесох - осока ранняя, Bolboschoenus maritimus -клубнекамыш морской. Злаки играют подчиненную роль, за исключением Elytrigia repens - пырея ползучего, который может доминировать. Важную роль на лугах играет разнотравье: Lythrum virgatum - дербенник лозный, Stachys palustris - чистец болотный, Polygonum amphibium - горец земноводный, Cirsium ai vense - бодяк полевой, Althaea officinalis - алтей лекарственный, Ptarmica vulgaris - тысячелистник птармика, Euphorbia uralensis - молочай уральский и болотный. Менее обильными видами являются: Lactuca tatarica - латук татарский, Typha angiistifolia - рогоз узколистный, Inula Britannica - девясил британский, Sonchus arvensis -чистец, Rubia tatarica - марена татарская, Plantago major - подорожник большой и Potentilla - лапчатка.
Приведём морфологическое описание почвенного разреза № 2-2-04, заложенного на выбранном лугу среднего уровня. Время закладки разреза -апрель, перед затоплением участка во время весенне-летних половодий.
ПР № 2-2-04 Дерново - луговая почва на рыхлых аллювиальных отложениях. Имеются признаки оглеения. Весь профиль слоистый с многочисленными охристыми пятнами. Внизу влажный. (0-4см) - дернина. Суховат. Серого цвета с буроватым оттенком. Средний суглинок пылевато-комковатой структуры, почва пронизана корнями растений и содержит остатки растений. Граница неровная, переход заметен по цвету и сложению.
Атпогр (4-10см) - влажноватый, темно-серого цвета с буроватым оттенком, глинистый, представляющий коллоидную массу, легко скатывается в шнур. Неагрегирован, большие линзы, которые выклиниваются. Обильные выцветы белоглазки. Границы ярко выражены по цвету и гранулометрическому составу. (10-30см) - сырой (мокрый), светло-бурый с охристыми пятнами и немногочисленными затеками черного материала. Выражена слоистость, толщина слоев 3-25 мм. При разломе отдельных агрегатов видны плитки, на поверхности которых видны прослойки - линзы в доли миллиметров. Граница ровная, переход по цвету. 82 (30-45см) - суше предыдущего, опесчаненый суглинок, более светлый с самым большим количеством охристых пятен. Неагрегирован. Слоистый. Внизу увеличивается плотность. Переход по влажности, цвету, количеству охристых пятен, плотности и гранулометрическому составу. Граница ровная. ВС (45-74см) - влажный, плотнее предыдущего. Более тяжелый гранулометрический состав. Горизонт пестроокрашен, желтовато-бурые охристые и светлые пятна. Охристые пятна показывают, что горизонт оглеен и на данный момент окислен. Выражена слоистость. Переход по влажности. Cg (74-100см) - мокрый, признаки оглеения (окисления), наличие охристых пятен. Исследуемая почва отличается разнообразием гранулометрического состава, что обусловлено своеобразием капиллярного передвижения растворов и солей и слоистостью аллювиального происхождения. Анализ распределения ионов легкорастворимых солей по почвенному профилю показал, что соли в основном содержатся в поверхностном слое почвы. Преобладают сульфат-ионы, гидрокарбонат- и хлорид-ионы зафиксированы в незначительных количествах. Тип засоления сульфатный. По катионному составу магниево-кальциевый.
Изучение сезонной динамики влаги (режима влажности) луговых почв центральной части дельты
Режим влажности луговых почв дельты Волги в значительной степени определяет состояние почвенного покрова и продуктивность этих лугов, а так же оказывает влияние на скорость и развитие почвообразовательных процессов. Поэтому интересна проблема изучения и проведения сравнительного анализа режима влажности одной конкретной почвы в течение нескольких вегетационных периодов с различной высотой и длительностью половодья.
Участок, расположенный в центральной части дельты Волги, ежегодно подвергается затоплению паводковыми водами, причем на довольно длительный срок. Многие протекающие процессы почвообразования связаны с режимом влажности почвы на конкретной территории. Поэтому первой задачей для оценки пространственной вариабельности физических свойств почвенного покрова было проследить динамику влажности почвы за вегетационный период.
Данные, полученные в ходе проведенных исследований сезонной динамики влаги луговых почв были обработаны статистически. Результаты представлены в виде хроноизоплет (рис. 4.42 и 4.43), которые затем анализировались.
В ходе полевых наблюдений и анализа хроноизоплет было установлено, что в 2005 году подъем грунтовых вод начинается с мая, а опускаются ГВ за пределы метровой почвенной толщи только к концу сентября. В июне участок подвергается затоплению поверхностными водами, происходит смыкание с грунтовыми водами и в течение 5-7 недель луг оказывается под водой. Наибольшая влажность соответствует поверхностному горизонту, что связано с хорошо развитой дерниной, самым большим по профилю количеством гумуса и незначительной оторфованностью. Максимальная влажность за весь период наблюдений отмечена на поверхности почвы в конце июля (125,5%). Столь высокое значение влажности почвы связано с наличием хорошо развитой дернины на поверхности почвы и перегноя (полуразложившихся растительных остатков) за счет кратковременного протекания анаэробных процессов.
В период низкого стояния воды в водотоках (апрель, сентябрь) наименьшая влажность соответствует глубине 60 см (9,55%), а в мае-августе - 20 см (7,17%). На этих глубинах выделены горизонты легкого гранулометрического состава, и влага, при отсутствии грунтового подпора, не задерживается. С глубины 70 см за весь период наблюдений влажность почвы значительно выше (более 40%), чем в вышележащих горизонтах, здесь начинается капиллярная кайма.
В 2006 году период длительности половодья оказался значительно короче, чем в предыдущем году, поднятие грунтовых вод началось в конце мая и закончилось в начале августа, не достигнув верхних горизонтов почвы.
Рисунок 4.42. Изменение влажности в течение вегетационного сезона в 2005г.
Смыкания с поверхностными водами не произошло, в результате чего участок в этом году не затапливался. Это не оказало существенного влияния на общую картину режима влажности почвы, однако значительно изменились величины влажности отдельных слоев почвы. Например, максимальное значение влажности в этом сезоне зафиксировано так же на поверхности почвы в середине сентября (94,31%), что явилось результатом выпадения кратковременных осадков. В течение летних месяцев (июнь-август) максимальное значение влажности оказалось намного ниже, чем в предыдущем сезоне (60,24 и 45,02%). А минимальные значения влажности зафиксированы были так же в период низкого стояния воды в водотоках в апреле (6,83%) и в сентябре (4,00%). Практически аналогичная картина с величинами влажности почвы сложилась на всей метровой почвенной толще в течение всего вегетационного периода.
Полученные результаты показывают, что если уровень половодья от года к году существенно отличатся, то сдвигаются сроки нахождения участка под паводковыми водами и могут варьировать величины влажности отдельных слоев почвы. Однако характер режима влажности в течение вегетационного сезона остается неизменным.
Исследования пространственной вариабельности свойств почв равнинной (центральной) части дельты Волги проводились методом равномерной сетки, что позволило подробно изучить изменчивость свойств данной почвы как в вертикальном (с глубиной), так и в горизонтальном (послойно) направлениях. Полученные данные обработаны статистически, результаты представлены в виде топоизоплет влажности почвы.
На рисунках 4.44 - 4.49 представлены топоизоплеты влажности почвы в пределах исследованного ландшафта (по равномерной сетке). Для построения изоплет использовали массив данных по слоям опробования. Полученные изоплеты позволяют изучить пространственное варьирование влажности почвы по различным глубинам в пределах всего ландшафта.
Как видно из рисунка 4.44, влажность почвы для слоя 0 - 5 см исследуемого ландшафта варьирует весьма значительно. Размах варьирования составляет 36,07% (минимум) и 121,77% (максимум) для катены В на отметке 60 метров и катены С на отметке 90 метров соответственно. На отметке 60 метров выделена зона аномально низких величин влажности для данного участка. Это можно объяснить положением в микрорельефе территории и отсутствием в данном квадрате опробования густой растительности. Так же здесь наблюдается увеличение влажности в восточном направлении в сторону луга низкого уровня, особенно по линии С, что является характерным для исследуемого ландшафта. Наименее влажной оказалась территория прилегающая к линии А, значение влажности здесь не превышает 80%.
В отличие от поверхностного слоя, значения влажности в слое 10—15 см варьируют значительно меньше, размах варьирования составляет около 10%. Это свидетельствует о том, что в почвенном профиле присутствуют слои практически идентичные по гранулометрическому составу. Увеличение значений на данной глубине наблюдается так же по направлению к более влажной почве луга низкого уровня. Наиболее влажные участки наблюдаются после 90-метровой отметки, а так же на небольшом участке на отметке от 20 до 60 метров приуроченном к катене С.
Слой 40-45 см характеризуется более высокими преобладающими значениями по сравнению с предыдущими (28 - 30%), однако размах варьирования остался таким же (около 8%). Так же наблюдается значительный разброс значений по всей территории и отсутствие какой-либо закономерности распределения влаги. Это объясняется слоистым сложением профиля исследуемой почвы и варьированием глубин расположения слоев различного гранулометрического состава в пространстве. Наименее влажные участки данного слоя приурочены к катене В.
В слое 60 - 65 см прослеживается четкая динамика увеличения влажности по направлению к лугу низкого уровня. Так же данный слой отличается более высокими значениями влаги (более 29%), меньшим размахом (около 6%) и меньшим варьированием в пространстве. Наиболее увлажненные участки слоя приурочены к катене В, что так же отличает его от предыдущего.
Послойное исследование пространственной вариабельности влажности почвы на лугу среднего уровня подтверждают зависимость величины влажности от микрорельефа территории, положения изучаемого участка в ландшафте, а так же морфологических особенностей строения профиля данной почвы. Микрорельеф территории особое влияние оказывает на вариабельность влаги поверхностных слоев почвы. Влияние близости расположения зеркала грунтовых вод отчетливо отразилось на распределении влаги в слое 60 - 65 см, что объясняется поднятием капиллярной каймы выше по профилю. Морфологические особенности строения профиля, а конкретно его слоистое сложение, как выяснилось, оказывает влияние на распределение влаги по промежуточным слоям (10 -15, 20-25, 30-35 и 40-45 см).
