224_p2490-01_D1_987

резко континентального климата (средняя температура января – минус 23, а июля + 16,7 по станции Баяндай) и криогенного типа водного режима (недостаточное увлажнение при наличии поздно оттаивающей сезонной мерзлоты). Промерзание почвы зависит от высоты снежного покрова и в среднем равняется 161 см. Самые низкие значения температуры наблюдались в мае, причем в западине сезонная мерзлота встречена на глубине 60 см, почва бугра в мае оттаяла на всю глубину профиля. Самая высокая температура отмечена в июле на поверхности бугра – 30 оС, вниз по профилю значения ее постепенно снижаются и на глубине 1 м достигают 15 оС. В западине также более высокие значения температуры отмечены в июле, хотя они несколько ниже, чем на бугре.

Выявилась общая закономерность для почв степи и подтайги: в весенне-летний период более теплой была почва бугра, а в августесентябре – западины. Температурный режим пахотных и целинных почв существенно различается [Колесниченко, 1965; Саввинов, 1976].

Во-первых, поверхностные слои в пахотной почве нагреваются более интенсивно, чем в целинной, особенно лесной почве. Вовторых, на открытой местности, благодаря раннему сходу снежного покрова, положительные температуры в почве устанавливаются раньше, чем на целине. В холодное время целинная почва охлаждается значительно меньше, чем на пашне.

Летом, наоборот, пахотные почвы существенно теплее целинных. В черноземах, хотя сами они являются почвами открытых ландшафтов, также соблюдается эффект затененности поверхности почв на целине, однако в меньшей степени, чем в лесу. При распахивании показатели температуры между бугром и западиной, за счет нивелирования поверхности, в обоих ландшафтах сближаются.

6.2. СЕЗОННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Специфика термического режима, а именно существование почвенной толщи длительное время в мерзлом состоянии оказывает большое влияние на водный режим почв. Наблюдения за сезонными изменениями влажности в почвах проводили в течение вегетационного периода 1991 г. Количество осадков и температура воздуха этого года близки к средней многолетней норме: 400 мм – в степи (метеостанция п. Баяндай), 500 мм – в подтайге (метеостанция – Иркутская обсерватория).

91

Водный режим в дерновых лесных почвах региона непромывной, условия для сквозного промачивания появляются непродолжительное время только в конце августа и в начале сентября [Снытко, Сазонов, Грудинина, 1979].

Весной над слоем сезонного промерзания нередко наблюдается верховодка, при этом происходит увеличение запасов влаги в верхнем полуметре. Это объясняется подтоком ее из нижележащего талого слоя в процессе замерзания, причем накопление влаги тем больше, чем больше градиент влажности примерзающего и незамерзающего слоя [Бугаков, Шугалей, 1966].

За летний период основные изменения влажности отмечаются главным образом в верхнем полуметре, откуда и происходит расход влаги на испарение и транспирацию растениями. В более глубоких слоях почвы отмечается слой повышенного увлажнения.

Изучение сезонного изменения запасов влаги в почвах АнгароКайского междуречья позволило предположить, что в июне и июле вещества в почвенном профиле перераспределяются, по-видимому, от нижних горизонтов к верхним, что связано с интенсивным испарением и транспирацией влаги. Условия для сквозного промачивания и вымывания легкорастворимых солей за пределы почвенного профиля появляются на непродолжительное время только в конце августа и начале сентября [Снытко, Сазонов, Грудинина, 1979].

Распределение влаги в почвах, развитых в условиях бугристозападинного рельефа, наряду с климатом, почвенным и растительным покровом, зависит от местоположения. Установлено, что на протяжении всего сезона наблюдений западина увлажнялась значительно сильнее, чем бугор (рис. 34).

Максимальное увлажнение приурочено к верхней гумусированной части профиля, причем под лесом западина оказалась влажнее бугра на 20 %. Увлажнение в нижней минеральной части западины близко к увлажненности почвы на бугре. Влажность почвы бугра стабильна по всему профилю, за исключением гумусового горизонта, и мало изменялась от погодно-климатических условий на протяжении сезона.

Исследования В. Т. Колесниченко [1965] показали, что водный режим черноземов лесостепи Восточной Сибири носит характерные черты непромывного (импермацидного) типа, имеющего, однако, ряд особенностей, одной из которых является очень малая мощность верхней зоны почвы, увлажняемой атмосферными осадками. Это объясняется сравнительно небольшой годовой суммой осадков и характером распределения их по сезонам года. Преобладающая часть осадков выпадает в жаркие летние месяцы и полностью расходуется

92

из почвы на физическое испарение. Талые воды также принимают очень небольшое участие в увлажнении почвы, так как оттаивание почвы начинается лишь в самом конце периода снеготаяния.

Другая отличительная черта профиля влажности выщелоченного чернозема Иркутско-Черемховской равнины – наличие в нем на глубине от 100 до 200 см зоны повышенной влажности. Это – сезоннодлительномерзлый горизонт. Благодаря этому горизонту лесостепь и степь Восточной Сибири даже в самые засушливые годы не испытывают катастрофических засух и полных неурожаев.

Рис. 34. Сезонное изменение массовой влажности в дерновых лесных почвах (по вертикали – глубина, см)

93

Таким образом, в выщелоченных черноземах Южного Предбайкалья формируется водный режим, характеризующийся периодическим повышением влажности в нижней части почвенного профиля. Сходный режим влажности отмечается в типичных и выщелоченных черноземах Среднерусской равнины [Большаков, 1961; Афанасьева, 1966]. Однако это только внешнее сходство, так как причины возникновения такого режима различны. Если в европейских черноземах причиной его возникновения является двучленное сложение почвогрунта, то в черноземах Южного Предбайкалья его определяет климат, и в частности термический режим черноземов.

В целом степень увлажнения, расположенные на расстоянии 10–20 м друг от друга, бугров и западин может резко различаться. В черноземах эти различия более контрастны (рис. 35), так как это почвы отрытых ландшафтов. Разница в увлажненности между бугром и западиной за период наблюдений составила более 50 %. Особенно заметны изменения влажности в верхней части профиля бугра и западины. Влажность западин выше, в этих условиях влага перемещается из участков, более увлажненных к участкам менее влажным. Поскольку бугры прогреваются значительно сильнее, чем западины, затененные растительностью, это вызывает термокапиллярное перемещение влаги из нижних горизонтов почвы к поверхности.

При распахивании разница в увлажненности между бугром и западиной становится менее заметной. Установлено, что распахивание и нивелирование поверхности приводит к сближению значений температуры и влажности на микропонижении и микроповышении при сохранении общей закономерности: в западине влажнее и холоднее, чем на бугре. Д. Д. Саввиновым [1976] выявлено, что после освоения происходит прогрессивное иссушение корнеобитаемой толщи, которое в основном обусловлено усилением расхода влаги вследствие повышения температуры почвы, увеличением турбулентного тепло- и влагообмена в приземном слое воздуха, улучшением светового режима и уничтожением напочвенного покрова, хорошего изолятора тепла и влаги. Все эти особенности наблюдаются в исследуемых почвах. Значительные различия между указанными элементами микрорельефа выявлены при подсчете запасов влаги в слое почвы 0–100 см (рис. 36).

94

Рис. 35. Сезонное изменение массовой влажности в черноземах (по вертикали – глубина, см)

95

Наиболее четко они проявляются в весенне-летний период. Эти различия обусловлены скоплением талых и дождевых вод в понижениях рельефа, более медленным оттаиванием почв в них и некоторой защищенностью от ветра.

Весной в западинах (разрезы 3, 7) на глубине 1 м еще сохраняется мерзлота, при ее оттаивании запасы влаги в начале июня достигают здесь максимальных значений (150–180 мм). В июле влажность западин резко падает как в лесу, так и в степи, в августе-сентябре увлажненность вновь повышается до максимальных значений. Повышенная влажность в западинах ведет к большому расходу в них тепла на испарение, что в сочетании с инверсией температур в приземном слое воздуха является причиной снижения в почвах температуры на 3–4 оС. Контрастность в увлажнении и температуре компонентов бугристо-западинных комплексов является одним из важных условий, определяющих дифференциацию почвенного покрова. На буграх минимальные запасы влаги обнаружены на глубине 1 м в мае-июне. В июле в лесу запасы повысились до 110 мм и стали самыми высокими. В степи бугор оставался таким же сухим, как и в предыдущем месяце. Августовские запасы влаги достигают своих максимальных величин (120–140 мм), в сентябре они вновь понижаются до 90–100 мм.

Известно, что направление процессов почвообразования тесно связано с режимом влажности, так как миграция веществ в почвенном профиле осуществляется главным образом в растворенном или во взвешенном состоянии. В июне и июле влага в почвенном профиле перераспределяется, по-видимому, на буграх от нижних горизонтов к верхним, что связано с интенсивным испарением, транспирацией, боковым и частично внутрипочвенным стоком. Условия для сквозного промачивания и вымывания легкорастворимых солей за пределы почвенного профиля проявляются на непродолжительное время только в конце августа и в начале сентября. В западинах наряду с испарениием и транспирацией присутствует внутрипочвенный сок, в результате чего здесь активно идут процессы выщелачивания легкорастворимых солей за пределы профиля.

96

6.3. СЕЗОННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ АКТУАЛЬНОЙ КИСЛОТНОСТИ

Установлено, что сезонная динамика водной суспензии почв синхронна изменению температуры и влажности воздуха и почв. Наблюдения за сезонными изменениями актуальной кислотности показали, что весной дерновые лесные почвы были слабокислыми (рис. 37).

Рис. 37. Сезонные изменения актуальной кислотности

вдерновых лесных почвах (по вертикали – глубина, см)

Ксентябрю показатель рН достигал нейтральных значений, поскольку в конце вегетационного периода, на фоне значительного повышения количества осадков, с появлением из свежего опада соединений кальция, кислотность почв уменьшается. На бугре изменения актуальной кислотности проявились наиболее ярко в гумусовоаккумулятивном горизонте, в западине эти изменения коснулись гу-

97

мусового, подгумусового и погребенного горизонта и носили более сглаженный характер, чем на бугре.

При рассмотрении динамики актуальной кислотности в черноземах, выяснилось, что на бугре в течение сезона изменения значений рН не существенны, изменения составляют примерно 0,5 единиц, только в июле на глубине 60–90 см, соответствующей горизонтам В и Вса он изменяется скачкообразно с 6,0 до 7,0. В целом на бугре в течение сезона прослеживалось постепенное уменьшение кислотности от весны к осени (рис. 38).

В западине за период наблюдений изменения актуальной кислотности в течение периода наблюдений были неоднозначны и проявились резче, чем на бугре, по всему профилю почвы.

Рис. 38. Сезонные изменения актуальной кислотности в черноземах (по вертикали – глубина, см)

98

Весной распределение кислотности по профилю было достаточно равномерным, реакция среды оставалась слабокислой по всему профилю. В летний период изменение актуальной кислотности по профилю почвы проявилось более рельефно: реакция среды верхних горизонтов была близкой к нейтральной, на глубине она заметно увеличилась. Осенью почва западины вновь становится слабокислой в первом полуметре профиля и кислой в следующем, на глубине 90–100 см показатель рН увеличивается с 5,0 до 6,5, а затем снова падает 5,5, что связано с пестротой вмещающих отложений.

Подобная динамика актуальной кислотности отмечена в работе О. В. Макеева [1959]. Им установлено, что в почвах окрестностей п. Баяндай колебания активной реакции невелики: в темно-серых почвах наблюдается слабокислый, близкое к нейтральному показатель рН, а в дерново-карбонатных соответственно нейтральный или слабощелочной. На пахотных дерново-карбонатных выщелоченных почвах, за период наблюдений произошло смещение рН водной суспензии в пахотном слое с 7, до 7,6, вследствие включения в результате распашки слоя, содержащего карбонаты.

6.4. СЕЗОННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ НИТРАТНОГО АЗОТА

Проведенные наблюдения за ходом изменения количества аммиака и нитратов на разных типах почв, в том числе черноземах (Угаров, 1965; Белых, 1988) показали, что аммиачный азот обнаруживается в почве в течение всего вегетационного периода, причем наиболее энергично и в значительных размерах аммонификация осуществляется в черноземах.

Исследованиями А. Г. Белых [1968] и В. И. Мальцева [1980] установлено, что в условиях Приангарья накопленные нитраты из почвы не исчезают, а сохраняются до весны. Для нормального хода процессов нитрификации необходим хороший доступ воздуха, высокая температура +20…30 оС, влажность почвы не менее 50–60 % от полной влагоемкости почв [Славнина, 1980].

Изучение динамики нитратного азота проводилось в свежих образцах, сразу после отбора в поле, ионоселективным методом. Максимальное содержание нитратного азота в дерновых лесных почвах обнаружено в весенний период как на бугре, так и в западине (рис. 39). Этот максимум приурочен к верхнему десятисантиметровому слою почвы, где наблюдается оптимальное соотношение температуры, влажности и микробиологической деятельности в этот период, причем на бугре нитратов оказалось в 2 раза больше, чем в за-

99