Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности варьирования водопроницаемости и факторы, влияющие на эти изменения .
1. Водопроницаемость почв 6
1.1. Водопроницаемость - как свойство, зависимость от различных факторов 6
1.2. Водопроницаемость - зависимость от пространства и времени 11
1.3. Зависимость от обработки 12
1.4. Водопроницаемость -зависимость от растительности 13
1.5. Изменение водопроницаемости почв при различных способах опробования 15
2. Трещиноватость почв .
2.1. Классификация и размеры трещин 20
2.2. Коркообразование на поверхности почвы 21
2.3. Факторы, влияющие на образование трещин 23
2.4. Процесс образования трещин 26
2.5. Образование трещин: связь с водопроницаемостью 27
2.6. Влияние минимизации обработки на трещиноватость почв 30
Глава 2. Объекты и методы исследования 33
Глава 3. Пространственная изменчивость водопроницаемости.
3.1. Статистические характеристики водопроницаемости 41
3.2. Пространственная изменчивость водопроницаемости пахотных серых лесных почв 44
Глава 4. Изменение водопроницаемости в зависимости от генетических подтипов почв .
4.1. Изменение водопроницаемости в зависимости от генетических подтипов почв 59
4.2. Результаты дисперсионного анализа 63
Глава 5. Трещиноватость почв .
5.1. Размер трещин и полигонов. Причины появления и свойства, связанные с трещинами 67
Глава 6. Влияние обработки и возделываемых сельскохозяйственных культур на водопроницаемость и трещиноватость почв 74
Глава 7. Фильтрация воды через трещины 78
Выводы 85
Использованная литература 87
Приложения 97
- Водопроницаемость - зависимость от пространства и времени
- Коркообразование на поверхности почвы
- Образование трещин: связь с водопроницаемостью
- Пространственная изменчивость водопроницаемости пахотных серых лесных почв
Введение к работе
Почвенный покров Владимирского ополья сложен. Его основные компоненты - серые лесные почвы и серые лесные почвы со вторым гумусовым горизонтом различаются по многим морфологическим, физическим и химическим свойствам. Одной из причин разнообразия может быть различия в водном режиме этих почв. Исследование водного режима почвы требует знания не только приходных и расходных статей влаги, но и свойств почвы, отражающих особенности перемещения влаги в почвенной массе. Водопроницаемость является одним из этих свойств. Для серых лесных почв сведения об изменчивости этого показателя в пространстве не достаточны, хотя информация об этом необходима не только для понимания генезиса этих почв, но и для прогнозирования их водного режима.
Целью работы было исследование водопроницаемости серых лесных почв Владимирского ополья.
В задачи входило:
Определение статистических законов распределения и их параметров для водопроницаемости отдельных компонентов почвенного покрова;
Определение вкладов отдельных компонент в общую вариабельность свойства;
Оценка роли трещиноватости в пространственной изменчивости водопроницаемости;
Определение характеристик пространственной вариабельности трещиноватости для разных компонентов почвенного покрова Владимирского ополья.
Было обнаружено, что варьирование водопроницаемости почв Владимирского ополья в пределах полипедона на 50-70% определяется пространственными неоднородностями почв размером менее 25 см, которые включают в себя структуру почвы, неравномерность обработки, рядность посевов, крупные поры и трещины и др. Большие неоднородности
из-за многолетней обработки имеют меньшее влияние. Постоянное влияние на водопроницаемость почв оказывают трещин иссушения. Были выделены три группы трещин, приуроченных к серым лесным почвам и почвам со вторым гумусовым горизонтом (ВГГ) и влияющих на водопроницаемость.
Полученные результаты могут быть использованы для расчетов необходимого числа повторностей при оценке средних значений водопроницаемости с заданной точностью; при определении оптимальных схем размещения точек опробования для целей режимных и мониторинговых наблюдений и при прогнозах водного режима комплексного почвенного покрова Владимирского Ополья.
Автор выражает глубокую благодарность доктору биологических наук Самсоновой Вере Петровне за консультации и помощь в работе. Отдельная благодарность Самсоновой В.П. и Железовой СВ. за предоставленные фотографии к рисунку №17 и к рисунку №18.
Водопроницаемость - зависимость от пространства и времени
Водопроницаемость почвы обладает значительной изменчивостью во времени и в пространстве. Обстоятельным изучением этого явления мы обязаны Качии скому (1931). Он наблюдал проникновение влаги в сильно просушенную тяже лосуглинистую подзолистую почву под залежью после длительного (в течение суток) дождя. Н.А. Качинский показал, что вода, попадающая в просушенную почву в количествах, недостаточных для ее насыщения, не обязательно остается целиком в ее поверхностных толщах. Водопроницаемость почвы имеет ком плексный характер и возможен быстрый уход воды в грунт по трещинам, черво точинам и иным пустотам Уменьшение водопроницаемости во времени опреде ляется насыщением почвы водой, набуханием почвенных коллоидов, которое ведет к сужению пор из-за разрушения структурных отдельностей и т.д. (Качин ский, 1931, Роде, 1965). Водопроницаемость обладает значительной изменчивостью в пространстве. В первую очередь она просачивается по трещинам и лишь позднее, рассасываясь в стороны, вода более равномерно смачивает почвенную толщу (Роде, 1965, Качинский, 1970, Дмитриев, Хохрина, 1975, Зайдельман, 1985, Судиицын, Сидорова, 1988).
Одним из существенных следствий значительного варьирования водопроницаемости почв в пространстве является и пестрота почвенного покрова. Глубоко идущие языки оподзоливания, в почвах подзолистых, затеки гумуса в черноземах и т. д. — все это результат различной водопроницаемости почв под близ расположенными участками поверхности. доли наиболее мелких пор ( 3мкм) в слое 10-20 см (Шептухов с соавт., 1997), уплотнению почвы, снижению водопроницаемости и повышению глыбистости (Сапожников с соавт., 1987, Зонн, с соавт., 1999, Бондарев, Кузнецов, 1999 Стрельченко, Орлянский, 1987). Отмечается увеличение гидрофильности слоя 10-20 см при прямом посеве, что обусловлено уменьшением общей удельной поверхности по сравнению с обрабатываемыми вариантами и косвенно указывает на большую стабильность состояния микроструктуры почвы и ее поверхности при нулевой обработке. Стабильность почвенных агрегатов и улучшение агрофизических свойств почвенной структуры при прямом посеве связаны с исчезновением наиболее крупных пор, что отчасти компенсируется непрерывностью порового пространства, обусловленной оставшимися ненарушенными ходами червей и корней. В слое почвы 0-5 см при нулевой обработке отмечается увеличение объема капиллярной и уменьшение некапиллярной пористости, однако, сформировавшаяся непрерывность порового пространства обеспечивает повышенную водо- и воздухопроницаемость почвы.
Упаковка стабилизированной структуры при прямом посеве способствует формированию достаточно большого количества крупных пор, особенно в нижней части пахотного слоя почвы, по которым происходят фильтрация влаги и газообмен, резко возрастает объем средних пор размером 3-30 мкм, удерживающих и проводящих влагу. Количество пор этого размера составляет 18,1-18,8% от общей пористости, что в 1,3-1,5 выше, чем в обрабатываемых слоях почвы. Уплотнение обрабатываемых почв в слое 10-20 см приводит к росту доли наиболее мелких пор ( 3мкм), доступность влаги из которых наиболее низка. (Шептухов с соавт.1997) . Способность к саморазуплотнению серых лесных почв несколько выше. Вероятно, это связано с тем, что гранулометрический состав у них более легкий, ниже содержание минералов монтмориллонитовой группы -35% и гидрослюд 50%, выше содержание гумуса (2,5-2,6%). Содержание водопрочных агрегатов 25 мм в них составляет около 20-25%. (Кузнецова, Данилова, 1988) Под действием нагрузки происходит увеличение глыбистой фракции ( 10 см) в структурном составе почвы, при этом заметно снижается количество агрономически ценных агрегатов от 10 до 1 мм. При нагрузке возросла водо-прочность структуры серой лесной почвы. Повышение водопрочности обусловлено снижением порозности агрегатов. (Сапожников с соавт., 1987) Пахота уменьшает поверхностный сток. Внедрение тракторов на гусеничном ходу приводило к уплотнению почвы, снижению водопроницаемости и повышению глыбистости. (Зонн с соавт., 1999). Длительное орошение приводит к уменьшению безнапорной водопроницаемости на орошаемых почвах на 25-30%.В слабо эродированном черноземе обыкновенном водопроницаемость
Коркообразование на поверхности почвы
По определению Б.Г. Розанова (1983) трещины - это вытянутые в двух направлениях (по глубине или по горизонтали) или относительно малой ширине полости в почве, являющиеся результатом сжатия, расширения или усадки почвенной массы в процессах увлажнения -высыхания, охлаждения - нагревания, замерзания - оттаивания и просадки. Глубина почвенных трещин может варьировать в очень широких пределах от нескольких мм до 1-2 м. Ширина трещин также довольно разнообразная: от долей мм до 10-20 см.
Трещины можно разделить на три группы по их форме: 1. Прихотливые трещины - исключительно сложная система частых трещин в разных направлениях. 2. Трещины прямые - параллельные, беспорядочные пересекающиеся, непересекающиеся; 3. Изогнутые - параллельные, беспорядочно пересекающиеся, непересекающиеся. (Розанов, 1983) Почвы по степени трещиноватости могут быть разделены на следующие группы: 1. в зависимости от ширины трещин: Мелкотрещиноватые - 3 мм, Трещиноватые- 3-10 мм Крупнотрещиноватые- 10мм Крупнотрещиноватые почвы могут быть разделены в соответствии с шириной трещин на крупнотрещиноватые - 10-30 мм Щельные - 3 0-70 мм Крупнощельные - 70 мм Для морфологии почв имеет значение не только ширина, но и глубина трещин, поэтому по глубине трещин можно также выделить несколько градаций почв: Поверхностно-трещиноватые- 1 см, Неглубокотрещиноватые - 1-50 см, Глубокотрещиноватые - 50-70 см, Сверхглубокотрещиноватые- 100см. В процессе водопроницаемости в тяжелых минеральных почвах особая роль принадлежит трещинам сезонной деформации, образующимся в результате цикличности периодов избыточного и недостаточного увлажнения. (Капилевич с соавт., 1989). Растрескивание почвенной массы может иметь место не только с поверхности, но и внутри почвенного профиля, причем поверхностная и внут-рипочвенная трещиноватость могут быть и обычно бывают не связанными между собой, т.к. являются результатом действия различно направленных и разновременных сил, действующих на почвенную массу. Наибольшей трещиновато-стыо в естественном состоянии характеризуются глинистые почвы, находящиеся в условиях контрастных водно-тепловых режимов (Розанов, 1983). При выпадении осадков почвенные трещины заполняются материалом из поверхностного или подпочвенного слоев. В этом материале содержится не слишком много глины. (Физические условия почвы и растение. 1955).2.2. Коркообразование на поверхности почвы. Корки могут образовываться на почвах любого гранулометрического состава, за исключением крупнозернистых песков с крайне незначительным содержанием пыли и глины. Присутствие более значительного количества глинистой фракции при высыхании приводит к сильной усушке и растрескиванию (Лутц, 1955, в сб. Физические условия почвы и растение, Воронин, 1986, Зборищук с соавт., 1887). Смешение песка, пыли и глины в таких соотношениях, при которых более мелкие частицы занимают пространства между более крупными частицами, вызывает образование наиболее твердых корок. (Дыоли, 1939.) Хил гард (1910) установил, что тяжелые суглинки (по его данным с содержанием от 17 до 19% глины) с высоким содержанием песка - от среднего до тонкого - более всего способны образовывать корки. Данные Бэвера (1948) и Дьюли (1939) показывают, что в тех случаях, когда действие удара дождевых капель искусственным или естественным путем (благодаря растительному покрову) устранено или ослаблено, коркообра-зование места не имеет. (Дж. Ф. Лутц в сб. Физические условия почвы и растение, 1955), а достаточно густой растительный покров снижает процесс коркооб-разования и ослабляет поверхностный сток.
Уменьшение скорости впитывания во времени зависит наряду с другими факторами от образования на поверхности почвы под действием дождя корочки. Дьюли (Dewely, 1940) установил, что быстрое уменьшение скорости впитывания влаги при выпадении дождя сопровождается образованием очень тонкого (толщиной в несколько, миллиметров) уплотненного слоя на поверхности почвы, через который вода проходит медленно. Этот слой образуется частично вследствие разрушения структуры дождевыми каплями, а частично вследствие сортирующего действия струек воды, стекающих по поверхности и способствующих такой укладке тонких частиц вокруг крупных, при которой образуется слабо проницаемая пленка, придающая поверхности гладкость. Такой слой может образоваться за 20—30 мин. Удаление этого слоя при условии последующей защиты поверхности почвы от прямого действия капель дождя каким-либо рыхлым материалом полностью восстанавливает водопроницаемость. Предварительные данные показывают, что этот поверхностный слой не только имеет больший объемный вес, но и содержит больше крупных частиц и меньше органического вещества вследствие вымывания мелких частиц струйками воды, текущими по поверхности.
Наблюдения Дьюли позднее были подтверждены Мак Интайром (Mclntire, 1958). Он исследовал водопроницаемость почвы, на поверхности которой с помощью искусственного дождя была образована корочка. Путем изучения тонких шлифов почвы, сделанных через ее поверхностный слой, было уста новлено, что корочка состоит из тонкой (0,1 мм) плотной «кожицы» на поверхности и вмытого слоя толщиной 2,5—1,5 мм, пористость которого значительно меньше. Проницаемости были соответственно 0,0003-0,003 мм/мин., в то время как подстилающий слой имел проницаемость 0,6 мм/мин. (пит. по Роде, 1965)новения трещин может быть иссушение почвы и морозобойные трещины.
Согласно Алифанову (1995) почвы Владимирского Ополья имеют криогенное происхождение. Морозобойное растрескивание характерно для всей территории промерзания, в том числе и сезонного. Образующиеся при морозо-бойном растрескивании полигоны могут иметь самые разные размеры. По наблюдениям диаметр их может изменяться от 20-30 до 50 см (Москвитин 1947, 1948, Данилова 1956, Достовалов, 1960, Попов, 1960). Размер полигонов определяется колебаниями температур в верхних горизонтах пород или почв, а также их составом и свойствами (Достовалов, Кудрявцев 1967, Попов 1967, Романовский, 1977). (Цит. по Гугалинская, 1982) Различие морозобойных трещин и трещин иссушения, согласно исследованиям Гугалинской, заключается в следующем: морозобойные трещины сначала формируют крупные полигоны, а уже потом эти полигоны делятся трещинами следующих генераций на более мелкие. (Гугалинская 1982). Трещины иссушения, наоборот, сначала увеличиваются до своей максимальной длины трещины всех порядков, а затем некоторые из них расширяются, образуя полигоны разных размеров в зависимости от порядка трещин (Velde, 2001).
И морозобойные трещины, и трещины иссушения имеют гумусовые языки клиновидной формы. Отсутствие «плеч» у языков морозобойных трещин свидетельствует о формировании их как исходно грунтовых без участия вечной мерзлоты (Паталеев 1955, Попов 1967, (цит по Гугалинской, 1982)). Соответственно наоборот, наличие «плеч» говорит о существовании вечной мерзлоты.Еще одним необходимым условием возникновения трещин является высокое содержание глинистой фракции в почве. Величина трещин положительно коррелирует с содержанием глины: коэффициент корреляции составляет 0,965, и отрицательно с содержанием песка г = - 0,939. (S. Preston, B.S. Griffiths & I.M.Young, 1997). Увеличение содержания глины или органического вещества (или уменьшение содержания песка) в почвах сочетается с трещинами и большим их размером. Наибольшей трещиноватостыо в естественном состоянии характеризуются глинистые почвы, находящиеся в условиях контрастных водно-тепловых режимов: языковатые, щельные почвы в районах с длительной сезонной мерзлотой, вертисоли и близкие к ним почвы в условиях периодического чередования
Образование трещин: связь с водопроницаемостью
Фильтрация влаги по крупным трещинам и щелям (инфлюкция) может совершаться только в том случае, если эти трещины и ходы открываются непосредственно на поверхность. Более того, крупные ходы и трещины, если они не оказываются в области положительных величин напора, могут замедлять движение воды в почве, поскольку они не являются проводящими путями. В итоге видно, что процесс рассасывания влаги по окончании впитывания идет по-разному в почвах и грунтах разного механического состава. Вода в почве перемещается по активным порам и трещинам, причем интенсивность фильтрации определяется количеством, величиной, формой и направленностью пор, что связано с гранулометрическим составом и структурностью почвы. (Роде, 1965, Дмитриев, Манучаров, 1968
Условно можно выделить три типа движения в почве впитывающейся и фильтрующейся влаги: инфильтрационный (вода передвигается сплошным фронтом), инфлюкционный (вода поступает в почву по отдельным крупным корням и трещинам, образуя языки смачивания) и семиинфильтрационный (влага двигается достаточно ровным фронтом, но в теле почвы остаются изолированные не увлажняемые участки) и для впитывания еще и четвертый - квазиин-флюкционный (переход от впитывания к фильтрации обычно не сопровождается унаследованием основных путей движения воды). (Дмитриев, 1971, Дмитриев, Хохрина, 1975, Дмитриев, Щеглов, Басевич, 1985).
При высоких скоростях впитывания, превышающих проводимость в насыщенном состоянии, фронт увлажнения стабилен. При малых скоростях увлажнения, когда капиллярные силы доминируют над гравитационными, языки не образуются. Языковатость возникает при средних скоростях поступления влаги в почву. На песчаной фракции 1,41-0,841 мм при скорости инфильтрации 8,6 см/ час языки были диаметром около 4 см, при скорости 0,13 см/ час - 22 см. (Hendrickx Jan М.Н., Yao Tzung-mow, 1996)
Особенности формирования профиля увлажнения в серых лесных почвах заключаются в том, при низкоинтенсивном поливе наблюдается фронтальное продвижение влаги с плавным увеличением влажности по глубине. Такой режим впитывания называют инфильтрационным, в противоположность инфлюкцион ному, характерному для высокоинтенсивного полива. Причина в различиях перераспределения влаги кроется в принципиально различных механизмах переноса влаги. При низкоинтенсивных поливах влага, попадая в почвенные «блоки» перераспределяется под действием капиллярных сил. Увлажнение и набухание почвенных агрегатов способствует сокращению доли межфрагментарного ПП (Поровое пространство), снижению проводящей способности макропор. Иные условия создаются при высокоинтенсивных поливах. Относительно медленный капиллярный перенос влаги не обеспечивает поглощение интенсивно подаваемой на поверхность влаги, и ее избыток поступает в крупные поры, где под действием гравитационных сил вода движется в нижележащие горизонты. Полевые эксперименты подтвердили предположение о существовании в серых лесных почвах двух механизмов переноса влаги. (Никулина, 2001)
Окрашивание позволило исследовать пути передвижения воды по почвенному профилю при ненасыщенной проводимости. Верхний слой пахотного горизонта (0-5 см) хорошо водопроницаем, затем вода движется только по биопорам и прожилкам (трещинам сезонной деформации). В иллювиальных горизонтах окрашены лишь крупные трещины сезонной деформации и внутриструк-турные тупиковые реликтовые трещины, здесь вода застаивается и начинает рассасываться в сторону, увлажняя притрещинные зоны, в то время как межтрещинные блоки не увлажнены.
В развитии процесса водопроницаемости в тяжелых минеральных почвах особая роль принадлежит реликтовым трещинам и трещинам сезонной деформации. Трещины сезонной деформации образуются в результате цикличности периодов избыточного и недостаточного увлажнения. Эти трещины открыты при влажности ВРК-ВЗ, при полном же насыщении почвы влагой они практически полностью закрываются, поэтому оказывают влияние на процесс инфильтрации, на режим испарения и аэрацию только в летний период. Во временно избыточно увлажненной почве на стенках реликтовых трещин образуются довольно мощные глинистые натеки. С усилением гидроморфизма натечность глинистых образований становится меньше, а сами натеки утончаются. Таким образом, инфильтрация воды в тяжелых почвах происходит не по всей площади почвенногопрофиля, а наблюдается инфлюкционное движение влаги с неоднородным про-мачиванием по биопорам, реликтовым трещинам и трещинам сезонной деформации.
Крупные трещины даже в том случае, если они не связаны непосредственно друг с другом, значительно сокращают путь воды через узкие поры, обусловленные гранулометрическим составом. На стенках трещин в этом случае наблюдаются редкие и очень тонкие натечные глинистые новообразования, что отражает процесс переноса тонкодисперсных веществ с почвенным раствором. (Зайдельман с соавт., 1987, Капилевич с соавт, 1989)
В Нечерноземье особенность гидрологии почв заключается в том, что в сухие годы после выпадения осадков увеличивается влажность нижних горизонтов. Это происходит потому, что гравитационная влага склонового стока, не успевая полностью просочиться и увлажнить верхние горизонты, попадает в трещины (или свободные корневые ходы) сухой почвы и быстро стекает по ним в глубокие слои профиля даже тогда, когда влажность верхних горизонтов меньше ППВ и ВРК. Крупные поры и трещины являются относительно стабильными каналами нисходящей миграции влаги не только во влажные, но в относительно сухие периоды вегетации. Перенос влаги по крупным порам и трещинам происходит на глубину до 80-100 см, вызывает переувлажнение и ог-леение их стенок. Вместе с водой в трещины вмываются частицы и микроагрегаты. Они могут проникать в глубокие слои профиля без изменения их химического состава. Трещины наиболее доступны для проникновения корней растений, отмирающие части которых подвергаются интенсивному разложению. Следствием этого также становится оглеение. (Зайдельман, 1985).
Размер трещин влияет на количество влаги, способной проникнуть вглубь профиля при невысокой водопроницаемости пахотного горизонта. Для более точного подсчета трещин предлагается использовать не линии, а полукруги. Это объясняется тем, что трещины не только пересекают линии под разными углами, но часто проходят параллельно линии опробования. Использование полукругов позволяет учесть все встречающиеся трещины на поверхности почвы. Учет трещин дает возможность рассчитать средние значения вертикальных
Пространственная изменчивость водопроницаемости пахотных серых лесных почв
Стандартные статистические методы не позволяют исследовать его пространственную структуру, т.е. закономерности чередования областей с разным уровнем свойства в пространстве. Методы геостатистики позволя ют решить эту задачу (Гумматов и др., 1992). Основным инструментом в этом случае является семивариограмма, функция, показывающая характер изменения дисперсии свойства с ростом расстояния между точками.
Для всех пространственных последовательностей значений водопроницаемости в траншеях были рассчитаны вариограммы (пакет Excel). Количество точек, по которым были построены вариограммы, составило для 1997 и 1998 годов от 165 до 139 пар и от 172 до 147 пар для 2000 года.
Вариограмма дала возможность оценить варьирование водопроницаемости на разных пространственных уровнях. Микронеоднородность почвы оценивает наггет-дисперсия (С0), отражающая варьирование свойства на расстояниях, меньших шага опробования (в данном случае меньше 25 см). Достижение пороговой дисперсии свидетельствует о том, что все возможные неоднородности строения и свойств почвы, влияющие на дисперсию водопроницаемости, уже проявили себя, и поэтому она прекратила свое варьирование. На вариограммеэто проявляется в прекращении роста дисперсии и выход ее на постоянное значение. Радиус корреляции (а), расстояние, начиная с которого уже не наблюдается рост вариограммы, определяет следующий уровень неоднородности и может исчисляться десятками и более метров. К сожалению, для разных траншей и разных глубин не наблюдается общей закономерности в размерах этой неоднородности. Можно лишь отметить, что ее размеры лежат в диапазоне от 2 до более чем 10 м. Возможно, это связано с тем, что неоднородности водопроницаемости этого уровня имеют разнообразные формы, от изометричных до вытянутых. Траншеи могут пересекать их под разными углами, что и обуславливает варьирование радиуса корреляции.
По построенным вариограммам логарифма значений водопроницаемости (табл. 2 и рис.10, 11) можно увидеть, что во все годы и на всех трех глубинах дисперсии изменяются в определенных пределах. Самое высокое значение наг-гет-дисперсии наблюдается в верхних 10 см почвы (1,0-1,2 (мм/мин)2), т.е. на расстояния меньше 25 см здесь приходится самое высокое варьирование значений водопроницаемости. Пороговые дисперсии не превышают по своим значениям 2 (мм/мин)2, что также является самым высоким пределом их изменения. На всех остальных глубинах дисперсии варьируют при существенно более низких величинах. Радиус корреляции на этой глубине также имеет самые высокие значения, что свидетельствует о взаимовлиянии точек, находящихся наиболее далеко друг от друга.
Самыми низкими значениями наггет-дисперсии характеризуется глубина 30-35 см (табл. 2, рис. 9), варьирование дисперсии здесь самое слабое и сохраняется из года в год на одном уровне в течение 4 лет. С глубиной ситуация почти не меняется (рис. 9): все три линии на графике относительно одинаковы, но наггет-дисперсия постепенно увеличивается, а радиус корреляции уменьшается (табл. 2). Обращает на себя внимание тот факт, что наггет-дисперсия изменяется с глубиной сходным образом во всех трех траншеях. Более того, на каждой из глубин значения наггет-дисперсий оказываются достаточно близкими (рис. 9-11).
Различия в водопроницаемости имеют два различных уровня, которые проявляются на вариограмме в виде наггет-дисперсии и пороговой дисперсии. Первый уровень включает в себя неоднородности размером менее 25 см и связан с нсоднородностями вспашки и строения почвы: это рядность посевов, трещины, крупные поры, структура почвы. Второй-уровень - это неоднородности почвы, характерные для почвенного покрова Владимирского ополья. Как было отмечено выше, на траншеях были выделены почвы: серая лесная, серые лесные разной степени оподзоленности, серая лесная со вторым гумусовым горизонтом. Участ ки почв с одним и двумя гумусовыми горизонтами (ВГГ) имеют разные размеры и формы, и могут пересекаться траншеей в разных направлениях. Соответственно смена почв может происходить в пределах от 5 до 30 и более метров. Неоднородности в водопроницаемости, связанные с влиянием второго гумусового горизонта, отмечены на поверхности и на глубине 25-30 см, т.е. немного ниже границы пахотного горизонта. (Железова, 2000, Шеин, Марченко 2001). Признаки оподзоленности появляются под пахотным горизонтом на глубине 25 см и глубже. Неоподзоленные и в разной степени оподзоленные почвы сменяют друг друга в среднем через 6 м (Железова, 2000). Таким образом, можно предположить, что именно чередование разной степени оподзоленности является наиболее сильно влияющим фактором второго уровня в подпахотных горизонтах.
Наблюдения показали, что на глубине 5-Ю см структура комковато-глыбистая с преобладанием мелких пор, которые не позволяют воде профильтровываться достаточно быстро. С другой стороны, наличие крупных трещин, начинающихся на поверхности и уходящих местами до глубины 20-25 см, дает возможность воде почти мгновенно проникнуть в глубь профиля. Величина водопроницаемости при этом достигает 100 и более мм/мин. За исключением трещин фильтрация воды в этом горизонте происходит, в основном, сплошным фронтом, минуя только очень плотные участки. Поскольку структурные отдельности неводопрочны, они быстро распадаются, и основная масса пор заплывает. В дальнейшем вода застаивается на поверхности из-за практически полного от
