Почвообразование, почвенный покров и мелиорирование почв в южной и средней подзонах тайги северо-востока Русской равнины

Подзона средней тайги, в сравнении с южной, характеризуется более активным воздействием криогенеза на состав и свойства верхней 50-сантиметровой толщи почвы, большей выположенностью водоразделов и увеличением площадей оглеенных почв, а также значительно большей контрастностью почвенного покрова на водоразделах. В целом сохраняем те же агромелиоративные группы почв, что и в подзоне южной тайги, но значительно меняется состав и содержание групп. В связи с контрастностью почвенного покрова водоразделов мы выделяем в подгруппе 1 отдельно почвы грив, межгривных понижений и западин. В слое 0-20 см, характеризующейся значительной порозностью, индекс УП в почве грив составляет по годам 16-92 дней, в глееватых почвах ложбин - 76-153 и в глеевых почвах западин - 103-153. Осушенные болотные почвы отнесены в отдельную группу. В большинстве случаев они формируются при участии грунтовых вод. Наблюдается значительное заохривание в осушенной торфяной почве в слое 0-45 см. Максимальное образование конкреций наблюдается под агроторфяным горизонтом, здесь даже выявлены конкреции диаметром больше 5 мм. Из благоприятных педогенных процессов в осушенных торфяных почвах следует отметить активное структурообразование в слое 0-10 см.

оглеение оподзоливание ортштейн мелиорация

ВЫВОДЫ

1. Дерново-подзолистые типичные и турбированные суглинистые почвы плакоров северной части подзоны южной тайги характеризуются значительным разнообразием морфогенетических и физико-химических признаков, причиной которого являются парцеллярные особенности растительности, колебания микрорельефа, ветровальные нарушения. В почвах склона выравниваются морфологические и физико-химические признаки вследствие упорядоченности вектора внутрипочвенного стока, наблюдается сокращение мощности подстилки, а в нижней части склона - уменьшение мощностей дернового и элювиального горизонтов, усиление выноса ила, оксидов железа, алюминия, магния.

2. Дерново-подзолисто-глеевые почвы ложбин характеризуются оторфовыванием подстилки, формированием гумусового оглеенного и глеевого охристого горизонтов, интенсивной сизоватостью элювиально-глеевого горизонта, опусканием нижней его границы, увеличением размеров ортштейнов до 3-5 мм, значительным пространственным разнообразием морфогенетических параметров верхних горизонтов (O, AYg, Gox, ELg). Под влиянием оглеения увеличиваются содержание ила в верхних горизонтах (AYg, Gox), порозность, обменная и гидролитическая кислотности, уменьшается плотность сложения, ослабляется дифференциация почвенного профиля по химическому составу в связи с уменьшением выноса алюминия, железа, кальция из верхнего сорокасантиметрового слоя, изменяется фракционно-групповой состав гумуса.

3. Дерново-подзолистые почвы характеризуются неустойчивой теплообеспеченностью в мае, в меньшей степени - в сентябре. Наиболее устойчиво обеспечены теплом почвы в июле и августе, немного хуже в июне. Температурный режим дерново-подзолистых почв ухудшается под влиянием длительного переувлажнения и оглеения, особенно в прохладные влажные годы. Влияние переувлажнения ослабевает в теплые годы. Глеевые почвы промерзают на небольшую глубину (5-30 см), поэтому процессы оглеения и связанная с ними трансформация многих оксидов, в отличие от оподзоливания, продолжается и зимой.

4. Дерново-подзолистые почвы юга Республики Коми, формирующиеся на покровных суглинках, характеризуются малой мощностью слоя активного влагообмена, включающего горизонты внутрипочвенной верховодки (AY, AEL и EL). Этот слой, характеризующийся наибольшей пористостью (54-64 %) и водопроницаемостью (до 30 м/сут), не превышает 30 см. В нижележащих горизонтах обычно наблюдаются монотонные сезонные колебания влагозапасов, возрастающие в засушливые годы. Они связаны с активизацией всасывающей деятельности корней лесной растительности летом. В исследуемых почвах происходит боковое перетекание влаги в пределах элювиального горизонта в направлении существующих уклонов. Усиление переувлажнения приводит не только к увеличению общей водоемкости и влажности профиля почв, но и возрастанию экологической неустойчивости водообеспеченности.

5. В качестве критерия водного режима дерново-подзолистых почв действенен показатель УП, количество дней с избыточным увлажнением (> ППВ) в слое 0-20 см за май - сентябрь. В глеевых почвах он составляет во влажные годы 146 дней, в средние - около 86, в теплые и засушливые - от 44 до 67. В глееватых почвах этот показатель равен во влажные годы 128 дням, в средние - около 68 и в засушливые и теплые - 31-44. В дерново-подзолистых почвах склона и плакора УП составляет соответственно во влажные годы - 121 и 58 дней, в средние - 62 и 31, в теплые и засушливые - 23-43 и 13-21.

6. Сезонные колебания содержания кислоторастворимого железа зависят главным образом от степени оглеения почв и гидрологических условий года, в меньшей степени - от температурных условий. Изменчивость подвижности железа увеличивается во влажные годы в субэлювиальном и иллювиальном горизонтах неоглеенной, в элювиально-глеевом горизонте глеевой почвы. Во всех случаях, когда рассматриваемый показатель в дерново-подзолистых почвах больше 1 %, мы имеем дело с глеевыми почвами, где устойчиво развиваются процессы оглеения. Данные по динамике кислоторастворимого железа свидетельствуют о временном разделении оглеения и оподзоливания в дерново-подзолистых почвах в течение теплого периода. Оглеение развивается при низких температурах в весеннее, позднелетнее и осеннее время и зимой в талых горизонтах, оподзоливание активизируются в периоды летних дождей.

7. Освоение подзолистых почв в подзонах тайги сопровождается ухудшением морфологического и физического состояния почв по всем параметрам в первые годы в пределах верхних 30-40 см. Уплотняются пахотные и подпахотные слои, вовлекаются в пахотооборот глыбы субэлювиального горизонта. В почвах плакора наблюдается утяжеление пахотного слоя за счет мелкопылеватых частиц, а также накопление ила в текстурном горизонте. В агродерново-подзолистых почвах склона, в условиях бокового подтока воды и элементов питания, активно протекают аккумулятивные процессы, но одновременно усиливаются эрозионные и глеевые процессы в ложбинах стока. Окультуривание почв со временем способствует увеличению мощности пахотного слоя, его гомогенизации на повышениях плакора и склоне, повышению содержания гумуса и подвижного фосфора, но сохраняются высокая кислотность почв, невысокое содержание обменных оснований и подвижного калия.

8. Температурный режим агродерново-подзолистых почв плакора значительно улучшается: во влажные и прохладные годы (1987) активные температуры проникают на 1,4 м глубже в почву, чем в лесу, продолжительность периода активных температур (ПАТ) на глубине 20 см увеличивается на 37 дней. В почвах склона и ложбины ПАТ увеличивается на 25-23 дня в сравнении с почвами леса. В засушливые годы (1988) активные температуры в агропочвах катены проникают на 69-70 см глубже, чем в лесу; продолжительность ПАТ увеличивается на плакоре, склоне, его шлейфе и ложбине соответственно на 10 дней, 22, 9 и 16 дней. В более влажный 1989 г. этот же показатель увеличился соответственно на 25 дней, 26, 20 и 30 дней в сравнении с почвами леса. В агроценозах на месяц сокращается период промерзания почв.

9. Освоение дерново-подзолистых почв из-под леса приводит к увеличению поверхностного стока, уменьшению суммарного испарения и значительному повышению увлажненности в иллювиальной части профиля почвы, возрастанию контрастности почвенного покрова по влажности, неустойчивости водного режима всей катены. Особенно негативные последствия освоения отмечаются в почвах плакоров и ложбин. Склоновые почвы ввиду резкого увеличения поверхностного стока не претерпевают значимых изменений гидрологического режима. В почвах плакора во влажные годы (1987) удлиняются периоды переувлажнения на 52 дня, в почвах склона, его шлейфа и ложбины, напротив, они сокращаются на 26 дней, 64 и 9 дней соответственно. В условиях засушливого года (1988) сократилась продолжительность переувлажнения в почвах плакора, склона, шлейфа склона на 9, 24 и 41 день соответственно, а в глеевой почве ложбины она увеличилась на 24 дня за счет внутрипочвенного стока со склона.

10. Влияние дренажа на водный режим почв катены начало сказываться в теплом средневлажном 1989 году, на втором году после завершения строительства, в почвах склона. УП за май - сентябрь колебалась по годам наблюдений в слое 0-20 см почв плакора, склона, глееватых и глеевых почв от 4 до 110, от 16 до 95, от 3 до 64, от 91 до 133 дней соответственно.

11. Параметры колебаний содержания подвижных форм железа по видам освоенных и осушенных почв, в сравнении с лесными, в целом уменьшаются, что свидетельствует об уменьшении кругооборота железа в агроценозах. Но основные закономерности динамики железа, установленные в эти же годы для почв в лесу, сохраняются в пахотных почвах. Сезонные колебания содержания аморфного железа выше во влажные годы, и они максимальны в элювиальных горизонтах почв верхней части склона. Стабильно высокие показатели растворимости железа наблюдаются в глеевых почвах, где активные биохимические процессы продолжаются и зимой.

12. В макро- и микроструктуре подзолистых почв находит отражение ряд природных явлений: оглеение, элювиирование, уплотнение, эрозия, избирательная аккумуляция элементов-биофилов. Кислотный гидролиз сопровождается разрушением среднекомковатых (3-1 мм), мелкокомковатых (1-0,5 мм) и зернистых (0,5-0,25 мм) агрегатов и увеличением пылеватых (<0,25 мм), но содержание наиболее ценных среднекомковатых агрегатов во всем элювиальном слое (0-45 см) составляет 25-46 %. Параметры макроструктуры оптимальны в глубокооглеенных почвах склона: количество агрономически ценных агрегатов (10-0,25 мм) составляет от 70 до 92 %, незначительному разрушению подвергаются мелкокомковатые и зернистые фракции агрегатов.

13. По мере усиления оглеения уменьшается количество среднекомковатых агрегатов (3-1 мм), сокращается мощность слоя с относительно благоприятным их содержанием. Содержание среднекомковатых агрегатов ниже 20-22 %, водопрочных (0,05-0,25 мм) агрегатов менее 30-32 % соответствует проявлению активных процессов оглеения. Обнаружена тенденция зависимости количества водопрочных агрегатов от содержания оксалаторастворимого железа: чем выше содержание аморфных оксидов, тем больше водопрочных агрегатов размером 0,05-0,25 мм. Это позволяет увязать материалы по агрегатному составу с содержанием различных форм железа в почве.

14. Интенсивное использование земель ухудшает макроагрегатное состояние почв и водоустойчивость агрегатов по сравнению с аналогичными горизонтами почв в лесу. Только на гривах увалов в слое 0-10 см сохраняется агрономически ценная макроструктура. Довольно благоприятная структура лесных слабооглеенных почв быстро разрушается при переувлажнении освоенных почв.

15. Содержание конкреций, особенно крупных (>3 мм) в дерново-подзолистых почвах коррелирует с избыточным увлажнением. Переувлажнение пахотных почв согласуется с коэффициентом заболоченности Оглезнева-Зайдельмана, хотя и он нуждается в уточнении для получения статистически значимых региональных показателей. Аккумуляция в составе ортштейнов гумуса, оксидов железа, фосфора, марганца способствует повышению геохимической стабилизации элювиальных горизонтов дерново-подзолистых почв.

16. В конкрециях неоглеенных и оглеенных почв южной тайги содержится значительно больше оксидов железа, алюминия, фосфора, марганца, немного меньше кальция и магния, чем в конкрециях средней тайги. Полученные данные свидетельствуют о большей интенсивности биохимических процессов в подзоне южной тайги, что, возможно, связано с более активной деятельностью микробиоты. Конкреции регулируют круговорот элементов в гумидной зоне, способствуя сохранению элементов-биофилов в почве; их можно рассматривать как защитную реакцию биоты на деградацию почв.

17. Агромелиоративная группировка суглинистых почв подзон южной и средней тайги по условиям залегания их по элементам мезо- и микрорельефа является достаточно перспективной для Северо-Востока Русской равнины, так как именно рельеф преломляет, усиливает или ослабляет неблагоприятные климатические условия рассматриваемой территории. Наиболее благоприятные биоклиматические условия складываются в суглинистых почвах на пологих склонах южной и юго-западной экспозиций протяженностью 200-300 м. В условиях южной и средней тайги, они не нуждаются в дренаже.

18. Закрытый дренаж наиболее обоснован на почвах с большими запасами органики с нейтральной или близкой к ней реакцией pH. На старопахотных почвах осушение должно быть выборочным: изреженный дренаж на плакорах и более крупного диаметра в шлейфах склонов и ложбинах.

Предложения производству. Почвы склонов подзоны тайги с уклонами более 1-2 є и протяженностью до 200-300 м не нуждаются в устройстве систематического дренажа, поэтому целесообразно осваивать их в первую очередь с использованием их в травопольных севооборотах. Темногумусово-глеевые почвы являются наиболее плодородными и ценными почвами средней и южной подзон тайги. Сочетания этих почв с торфяными низинными рекомендуются для первоочередного осушения в обеих подзонах тайги. Благодаря значительным запасам питательных веществ эти почвы высокопродуктивны и при осушении обеспечивают высокие (более 30 ц/га сена) урожаи многолетних трав. Многолетние наблюдения (более 15 лет) показали устойчивость водно-физических и химических свойств темногумусово-глеевых почв после осушения и использования их в агроценозах. Осушительные мелиорации в южной тайге оправданы для агродерново-подзолистых почв вершин увалов, шлейфов склонов и ложбин и почв грунтового увлажнения. Способы осушения должны обеспечивать перехват поверхностных и внутрипочвенных вод. Осушительные мелиорации способствуют в определенной мере улучшению теплового и водного режимов почв, но вызывают ухудшение физических и химических свойств пахотного слоя вследствие вовлечения в него глыб иллювиального горизонта при строительных работах. Негативные явления прослеживаются как на участках гончарного и пластмассового дренажа, так и на системах с открытыми каналами. Нейтрализация негативных явлений обеспечивается высокими (до 500 т/га) дозами торфонавозных компостов в первые годы освоения или осушения.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Фирсова, В.П. Поверхностно-глеевые почвы лесотундры и северной тайги Западной Сибири / В.П. Фирсова, В.С. Дедков, В.В Канев. // О почвах Сибири. - Новосибирск: Наука. - 1978. - С. 145-154.

2. Фирсова, В.П. Влияние оглеения на свойства темно-серых лесных и тяжелосуглинистых почв Западной Сибири / В.П. Фирсова, В.В Канев, И.А. Ожегова // Специфика почвообразования в Сибири. - Новосибирск: Наука. -1979. - С. 143-156.

3. Канев, В.В. Влияние оглеения на физические свойства темно-серых лесных почв Западной Сибири / Владимир Канев // Осушение и осушительно-увлажнительные системы. - Красноярск, 1979. -Вып. 6. - С. 62-67.

4. Фирсова, В.П. К обоснованию почвенно-мелиоративного районирования Свердловской области /В.П. Фирсова, В.В. Канев // Осушение и осушительно-увлажнительные системы. - Красноярск, 1979. - Вып. 6. - С. 17-24.

5. Фирсова, В.П. Земельные ресурсы Свердловской области и пути их рационального использования /В.П. Фирсова, В.В. Канев, Р.К. Сигнаевский // Проблемы повышения эффективности использования земельных ресурсов СССР и защиты земель от разрушения. - Москва, 1979. - С. 249-255.

6. Канев, В.В. Динамика подвижных форм железа и марганца и pH в темно-серых глеевых почвах Зауралья / Владимир Канев // Серые лесные почвы Предуралья и их рациональное использование. - Свердловск, 1982. - С. 74-90.

7. Канев, В.В. Свойства темно-серых глееватых почв западин Западной Сибири / Владимир Канев // Серые лесные почвы Предуралья и их рациональное использование. - Свердловск, 1982. - С. 104-115.

8. Временные методические указания по оценке и учету в проектах гидромелиоративного строительства почвенных условий Среднего Зауралья / Под ред. В.П. Фирсовой / В.П. Гусев, В.В. Канев, Л.А. Уколов. - Свердловск, 1982. - 26 с.

9. Фирсова, В.П. Мелиоративные особенности избыточно увлажненных почв Зауралья. /В.П. Фирсова, В.В. Канев. - Свердловск: УрО АН СССР, 1988. - 149 с.

10. Канев, В.В. Изменчивость свойств целинных и освоенных подзолис-тых суглинистых почв / Владимир Канев // Продуктивность подзолистых почв северо-восточной части Нечерноземной зоны / Труды Коми НЦ. 1989. № 103. -С. 35-45.

11. Канев, В.В. Сравнительная характеристика влияния оглеения на физические свойства темно-серых лесных и подзолистых суглинистых почв / Владимир Канев // Биогеографические проблемы развития Севера. Сыктывкар. -1990. Депонировано в ВИНИТИ 12-00-В-90. - С. 12-21.

12. Канев, В.В. Гидрологические аспекты освоения слабодерново-подзолистых почв юга Коми АССР / Владимир Канев // Сер. препринтов Коми НЦ. Науч. докл. -1990. -Вып. 256. - 20 с.

13. Канев, В.В. Современные процессы в слабодерново-подзолистых почвах / Владимир Канев // Процессы в целинных и освоенных почвах Севера / Труды Коми НЦ, 1990. - С. 13-29.

14. Швецова В.М. Влияние пометно-лигнинового компоста на почву и урожай сельскохозяйственных культур / В.М. Швецова, И.Н. Хмелинин, И.Н. Шехонин, В.В. Канев и др. // Процессы в целинных и освоенных почвах Севера / Труды Коми НЦ, 1991. - С. 107-113.

15. Гецен М.В. Программный проект "Экология и охрана восточноевропейских тундр" / М.В. Гецен, В.И. Груздев, В.Н. Гурьев, В.В. Канев и др. -Сыктывкар, 1992. - 26 с.

16. Канев, В.В. Слабодерново-подзолистые почвы Республики Коми как объект сельскохозяйственного использования / В.В. Канев, В.Г. Казаков, // Рациональное использование земельных ресурсов России / Тез. Докл. научно-произв. Конф. Киров, 1993. - С. 45-47.

17. Канев, В.В. Агрегатная организация почвенной массы на основных элементах рельефа Дырносского стационара / Владимир Канев // Эколого-генетические аспекты почвообразования на европейском Северо-Востоке / Тр. Коми НЦ УрО РАН. -1996. -№ 146. -С. 62-78.

18. Канев, В.В. Экологические аспекты освоения плоскополигоналных болот Ямала / В.В. Канев, Р.Н. Алексеева // Экология. -1996. -№ 4. - С. 259-263.

19. Канев, В.В. Гранулометрические профили сезоннопромерзающих почв // Криопедология 97 / Тез докл. Междунар. конф. Сыктывкар, 1997. - С. 155-156.

20. Канев В.В. Устойчивость почв Республики Коми к антропогенным физическим нагрузкам /Владимир Канев // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Тез. и докл. Всероссийской конференции, 16-18 июня 1998 г., Москва, почвенный институт им. В.В. Докучаева. - С. 41-43.

21. Alekseeva R.N. Permafrost in Subarctic Westlands le percelisol dans les Terrains Yumides Subarctig - ves // R.N. Alekseeva, P. Kuhry, P. Oksanen, V.V. Kanev / Whapmagstui - Kuujjnaraapic july 5, 1998.

22. Алексеева, Р.Н. Мерзлотные торфяники восточно-европейской тундры / Р.Н. Алексеева, В.В. Канев, П. Кюхри П. Оксанен // Почвоведение. - 1998. -№ 5. - С. 570-576.

23. Alekseeva, R.N. Holocene history of Some mermafpeatlands in the Europeanost Russian North / R.N., Alekseeva, P Kuhry, P. Oksanen, V.V. Kanev // Collection Nordicana. -1998. -№ 57. - P. 847-854.

24. Alekseeva, R.N. Permafrost dynamics at the Rogovay River Peat Plateav, Subarctic Russia / R.N., Alekseeva, P Kuhry, P. Oksanen, V.V. Kanev Permafrost in Subarctic Wetlands le perselisol dans les Terrains Humides Subarctigves //Collection Nordicana, 1998, № 57. - Р. 855-861.

25. Канев, В.В. Ортштейны подзолистых почв как резервы подвижных элементов-мигрантов / В.В. Канев, В.Г. Казаков // Почвоведение. -1999. -№ 3. - С. 308-318.

26. Kanev, V.V. Nodules as a Reservoir of mobile Elements in Podzolic Soils / V.V. Kanev, V.G. Kazakov// Eurasion Soil Science 1999.V. 32 № 3. P. 278-287.

27. Казаков, В.Г. Об устойчивости гидротермических режимов подзолистых почв / В.Г. Казаков, В.В. Канев, В.В. Мокиев // Поморье в Баренцрегионе. Экономика, экология, культура / Материалы межд. конф. - Архангельск, 2000. -С. 98-99.

28. Канев, В.В. Экологическая роль железистых аккумуляций в ландшафтах тундры // Экология северных территорий России, проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения. Том 1 / Материалы межд. конф. - Архангельск, 2002. - С. 593-596.

29. Kanev, V.V. The role of iron accumulations in tundra bogs // Soil Biogeography Syktyvkar, Komi Rebublic, Ryssia 16-20 September, 2002. P. 223-224.

30. Канев, В.В. Параметры оглеения и подзолообразования в почвах на покровных суглинках Северо-Востока Русской равнины / Владимир Канев // Ектеринбург. - 2002. - 222 с.

31. Русанова, Г.В. Почвы лесных островков бассейна р. Море-ю (Большеземельская тундра) Г.В. Русанова, В.В. Канев // Почвоведение. - 2003. - № 11. - С. 1177-1188.

32. Rusanova, G.V. Soils of Wood Islands in the More-Yu River Basin (Bolshezemelskaya Tundra) /G.V. Rusanova, V.V. Kanev // Eurasion Soil Science 2004. -V. 36. - № 7. - P. 1045-1056.

33. Русанова, Г.В. Почвы северо-запада Большеземельской тундры (бассейн р. Ортина) / Г.В. Русанова, С.В. Денева, В.В. Канев // Почвоведение. -2004. -№ 7. -С. 792-803.

34. Rusanova, G.V. Soils of the Nortwestern Bolshezemelskaya Tundra (the Ortina River Basin) / G.V. Rusanova, S.W. Deneva, V.V. Kanev // Eurasion Soil Science 2004. -V. 36. -№ 7. - P. 1045-1056.

35. Канев, В.В. Агродерново-подзолистые почвы Северо-Востока Русской равнины / В.В. Канев, В.В. Мокиев // - СПБ: Наука. - 2004. - 228 с.

36. Канев, В.В. Гумусово-глеевые почвы Зауралья / Владимир Канев // Почвоведение. - 2004. - № 7. - С. 781-794.

37. Kanev, V.V. Humus-gley soils in the Trans-Urals Region // Eurasion Soil Science 2004. № 7.

38. Канев, В.В. Трансформация свойств дерново-подзолистых почв Северных Увалов при освоении и осушении / В.В. Канев, В.Г. Казаков / Почвоведение. - 2005. - № 6. - С. 750-761.

39. Kanev, V.V. Transformation of the Properties of Soddy Podsolic Soils under the Impact of drainage and Cultivation V.V. Kanev, V.G. Kazakov // Eurasion Soil Science 2004. - V. 36. - № 7. - P. 664-674.

40. Канев, В.В. Оглеенные почвы западин в агроценозах бассейна р. Летка (Республика Коми) / В.В. Канев, В.Г. Казаков // Почвоведение. - 2006. - № 6. - С. 645-656.

41. Kanev, V.V. Gleyed Soils of Depressions under Agrocenoses in the Letka River Basin, the Komi Republic V.V. Kanev // Eurasion Soil Science 2006. -V. 39. -№ 6. - P. 775-587.

Размещено на Allbest.ru