224_p2490-01_D1_987

В таком же слое почвы в лесу на бугре (разрез 2) они в 2 раза ниже, чем в западине. С глубиной эти различия усугубляются. Так, в метровом слое понижения запасы гумуса составляют 458 т/га, что в 3 раза больше, чем на бугре. В целом при освоении почв происходит снижение запасов гумуса в 2,5 раза по сравнению с целиной. Аналогичное распределение гумуса в почвах, осложненных бугристозападинным рельефом, наблюдал В. А. Кузьмин [1986]. По его подсчетам запасы гумуса в почвах под лесом максимальны в нераспаханных почвах западин, в слое 0–60 см они составляют 315–320 т/га, а на буграх в 3–4 раза меньше.

Поскольку мощность гумусового профиля исследуемых почв небольшая, то их распашка, а затем и смыв ведет к заметной потере в них органического вещества. При смыве происходит не только удаление верхних горизонтов, но и одновременно сортировка почвенных частиц, при которой смывается наиболее гумусированная часть [Бычков, 1989]. При распахивании наблюдается нивелирование поверхности с бугристо-западинным рельефом. В результате механической обработки почвы происходит срезание вершинок бугров и перенос части почвенного материала в понижения.

Установлено, что содержание гумуса при распахивании уменьшается, так как запасы гумуса под естественной растительностью больше почти в 1,5 раза на бугре и в 2 раза в западине, чем в почвах на участке, находящемся под залежью.

Максимальные значения валового азота приурочены к органогенным горизонтам, при этом дерновый горизонт бугра содержит почти в 2,5 раза меньше валового азота, чем в западине и с глубиной оно продолжает быстро снижаться, быстрее, чем углерод (табл. 23).

Таблица 23 Содержание общего углерода и валового азота в серых лесных почвах

130

Отношение С:N

сравнению с дерновыми лесными почвами. На залежи запасы гумуса и азота постепенно снижаются. Отношение С:N сужается, по сравнению с целиной, но более плавно, по сравнению с дерновыми лесными почвами.

Что касается содержания питательных элементов, то исследуемые серые лесные почвы относятся низко- и среднеобеспеченным подвижными формами азота. Согласно полученным данным содержание аммиачного азота в несколько раз превышает количество нитратов, особенно в гумусовых горизонтах на целине. На залежи эти показатели несколько сближаются, за счет увеличения содержания нитратов (табл. 24).

Таблица 24 Подвижные формы питательных элементов в серых лесных почвах (мг/кг)

По содержанию подвижного фосфора все исследуемые серые лесные почвы можно отнести к низкообеспеченным. Также нет сильной дифференциации количества фосфора по элементам микрорельефа. Отмечено очень низкое его содержание в горизонте Вса.

Исследуемые серые лесные почвы по количеству обменного калия относятся к высокообеспеченным. Максимум подвижного калия приходится на органогенные горизонты целинных почв, особенно в западине, где его количество в 3 раза больше чем в целинной

131

почве на бугре и залежной почве в западине, и в 5 раз больше по сравнению с пахотным горизонтом залежной почвы бугра.

В целом, при сведении растительности в результате распашки, наблюдается заметное снижение количества питательных элементов как на бугре, так и в западине, кроме подвижных нитратов, количество которых заметно увеличилось на залежи, возможно за счет притока свежей органики или за счет лучшего прогревания и более высокой скорости разложения гумуса.

8.2.2. Агрофизические свойства

Данные по плотности отражают общую закономерность характерную для лесных почв, где минимальная плотность наблюдается в дерновом горизонте почв бугра и западины на целине (рис. 44).

Рис. 44. Плотность сложения (г/см3) и влажность (% от веса) в серых лесных почвах (по вертикали – глубина, см)

Как и в дерновых лесных почвах, минимальная плотность в серых лесных почвах приурочена к задернованной их части где составила 0,4 г/см3. С глубиной плотность почвы в западине на целине варьирует незначительно в пределах 0,9–1 г/см3. На бугре сразу под гумусовым горизонтом резко увеличивается до 1,4 г/см3.

В результате механического действия сельскохозяйственной техники, а также перемешивании горизонтов верхняя часть залежных почв значительно уплотнилась до 1,4–1,5 г/см3, значения плотности сблизились по элементам рельефа и по профилю почв.

Почвы бугров и западин дифференцируются по влажности (см. рис. 44). Наиболее влажным оказался дерновый горизонт целинной почвы бугра и западины (около 60 %). Вниз по профилю влажность

132

почвы на бугре резко падает до 17 % и ниже, в западине увлажнение почвы снижается не так резко.

Влажность пахотных горизонтов залежных почв обоих элементов микрорельефа колебалась незначительно от 12 % до 17 %. Вниз по профилю на микроповышении наблюдается незначительное повышение влаги до 15 %, в микропонижении, наоборот влажность погребенных гумусовых горизонтов значительно увеличилась и достигла 44 %.

8.3. АГРОПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЧЕРНОЗЕМОВ

8.3.1. Агрохимические свойства

Профиль бугра и западины резко отличается по мощности гумусового горизонта, что также характеризует разный генезис данных почв. Глубина гумусового горизонта западины вместе с погребенным составляет 110 см. На бугре мощность органогенных горизонтов значительно меньше и составляет вместе с горизонтом АВ лишь 40 см. Одной из причин малой мощности гумусового горизонта чернозема на бугре, имеющего профиль ненарушенного строения, является характер распределения корневой массы, а именно прижатость ее к поверхности. Повышенная концентрация корней в верхнем горизонте исследуемой почвы, вероятно, обусловлена особенностью термического режима исследуемых почв: более глубокому проникновению корней препятствуют низкие температуры поздно оттаивающего в весенне-летний период почвогрунта [Надеждин, 1961].

Не менее важной причиной малой мощности гумусового горизонта чернозема на бугре могут служить и несколько иная интенсивность и темп биохимических процессов в условиях резко континентального климата региона. В весеннее время они замедлены и усиливаются лишь к середине лета. Наиболее интенсивная микробиологическая деятельность наблюдается лишь в июле-августе, когда максимум осадков совпадает с максимальным прогреванием почвы [Белых, 1988].

Таким образом, разложение органических остатков происходит в значительно более короткий период лета, чем в европейской части России, причем процесс этот концентрируется в небольшом по мощности верхнем слое почвы с оптимальными температурами. Образовавшееся гумусовое вещество быстро подвергается морозной денатурации, более резкой и длительной, чем в черноземах европейской части, и продукты гумификации остаются на месте своего образования.

133

Распределение запасов гумуса в черноземах бугра и западины существенно различается (табл. 25).

Гумусовые горизонты бугра и западины имеют примерно одинаковые запасы (130–150 т/га). Далее вниз по профилю на бугре идет постепенное их снижение, в западине наоборот они довольно значительно увеличиваются. Так, в слое 0–60 см запасы гумуса в западине превышают в 1,5 раза, чем на бугре, в слое 0–100 почти в 2, что отражается на неоднородном состоянии посевов [Крупкин, Крупкина, 1971; Колесниченко, 1971].

При распашке происходит снижение запасов гумуса, особенно в западине, в метровом слое почвы в 1,5 раза по сравнению с целиной. На бугре гумус уменьшается не так заметно. В целом общие запасы гумуса в метровой толще выщелоченного чернозема на бугре значительны, хотя несколько уступают по величине черноземам Русской равнины, запасы которых в среднем составляют 549 т/га [Болотина, 1947]. По данным Е. А. Афанасьевой [1966], запасы гумуса в выщелоченных черноземах Стрелецкой степи колеблются в пределах от 469 до 587 т/га.

Однако по запасам гумуса в верхней полуметровой толще черноземы Южного Предбайкалья могут даже превосходить курские выщелоченные черноземы, у которых запасы составляют 325–384 т/га.

Отношение С:N же, чем в черноземах европейской части России, где оно оптимально и равняется 20, что говорит о меньшей обуглероженности черноземов Южного Предбайкалья [Листопадов, Шапошникова, 1984] (табл. 26).

На пашне по сравнению с целиной снижаются запасы гумуса и азота, отношение С:N становится еще меньше, что вполне закономерно, так как под естественной растительностью формирование органического вещества происходит в иных условиях, чем на пашне. На целине летом при оптимуме тепла и влаги бурно накапливается растительная масса, и в то же время интенсивно проходит жизнедеятельность микроорганизмов, способствующая минерализации определенной части гумуса. В конце же вегетационного периода в почву

134

поступают остатки растений и микроорганизмов – новые продукты образования гумуса. Сезонный ритм разложения и новообразования гумуса на пашне значительно нарушен, состав органических остатков здесь другой, изменяются тепловой и воздушный режимы почвы, в той или иной степени идет перемешивание ее слоев.

Таблица 26 Содержание общего углерода и валового азота в черноземах

Исследования агрохимических свойств черноземов Предбайкалья [Рынкс, 1971] показали, что в условиях резко континентального климата гидролитическое расщепление органического вещества в черноземе и его минерализация протекают при низкой биологической активности микрофлоры. Однако, по мнению А. Г. Белых [1988], специфичность биохимии черноземов Приангарья – это не пониженный уровень ферментативной активности, а краткость его периода. Азотный режим сибирских почв, включая черноземы, как установлено многими исследователями Восточной Сибири имеет свои зональные особенности в отличие от районов Европейской части России [Угаров, 1965; Мальцев, 1966; Белых, 1968, 1988; Рынкс, 1971; и др.]. Они содержат высокое количество азота в трудногидролизуемых соединениях.

Из полученных данных видно, что почвы западин более обогащены аммиачным азотом, чем почвы бугров (табл. 27).

Количеством нитратов выделяется верхний горизонт целинной почвы бугра, их содержание здесь превышает в 10 раз, чем в остальных горизонтах, что, по-видимому, связано с хорошей прогреваемостью, способствующей активизации микробиологической деятельности и разложению органического вещества. В остальных почвах нитратов мало и они довольно равномерно распределены по профилю.

135

Таблица 27 Подвижные формы питательных элементов в черноземах (мг/кг)

По данным И. Н. Рынкса [1971], валовой фосфор в черноземе представлен более чем на половину высокомолекулярными фосфо- ро-органическими соединениями. Минеральные фосфаты «активной» группы в гумусовом горизонте составляют около 45 % от общего количества фосфора. Черноземы, в отличие от дерновых лесных и серых лесных почв Восточной Сибири [Рынкс, 1971], характеризуются более слабой способностью отдавать фостфат-ион в почвенный раствор. По данным А. Г. Белых [1988], в составе почвенных фосфатов в черноземах Приангарья преобладают их органические формы и первичные минералы.

В исследуемых черноземах содержание подвижного фосфора невелико и имеет прямую связь с количеством органического вещества, что и наблюдается в черноземах западин. С глубиной, по мере сокращения гумуса, количество фосфатов уменьшается, по этой же причине снижается содержание фосфора в распаханных черноземах.

Валовое содержание калия, согласно данным И. Н. Рынкса [1971], в верхнем слое чернозема составляет 1,8–2,9 %, с незначительным снижением по профилю. Исследованиями В. А. Шелковникова [1967, 1977] установлено, что динамика калия подвергается незначительным изменениям по годам. Опытами Т. В. Емельяновой [1977] с культурами на орошаемых полях выявлена прямая зависи-

136

мость между влажностью почвы и содержанием обменного калия, во влажные годы его количество в почве резко возрастает.

Наши исследования показали, что максимальное содержание обменного калия приурочено к верхнему горизонту бугра на целине. Здесь его количество выше в 4 раза, чем в других горизонтах. Это, очевидно, объясняется более интенсивной минерализацией гумуса и процессами выветривания первичных минералов. При распашке, за счет перемещения почвенного материала с бугров в западины, содержание обменного калия в западине немного увеличивается, а на бугре снижается.

8.3.2. Агрофизические свойства

По агрофизическим параметрам в исследуемых черноземах выявлены существенные различия, которые проявились более рельефно по сравнению с дерновыми лесными почвами (рис. 45).

Рис. 45. Плотность сложения и общая порозность черноземов (по вертикали – глубина, см)

Задернованная часть целинных почв, согласно градации Н. А. Качинского, вспушена и значения плотности сложения колеблются от 0,8 г/см3 в западине до 1,1 г/см3 на бугре. Нижние горизонты В, Вса бугра более уплотнены, величина плотности здесь достигает 1,5 г/см3 и является типичной для подпахотных горизонтов почв.

Почва западины отличается высокой порозностью по всему профилю, ее колебания незначительны от 65% в дернине, до 57% в погребенном горизонте. Согласно классификации С. И. Долгова и С.

137

В. Астапова [Агрохимические методы исследования, 1975] такая порозность характерна для верхних гумусированных горизонтов целинных почв. На бугре ее значения в органогенных горизонтах остаются довольно высокими, хотя и несколько меньшей, чем в западине. В горизонтах В, Вса пористость понижается до 41–42 %, что по классификации С. И. Долгова и С. В. Астапова является характерным для иллювиальных уплотненных горизонтов.

Во всех разрезах максимум влаги приходится на задернованную часть и составляет 44 % в западине и 24 % на бугре (рис. 46).

Рис. 46. Влажность естественная и поры аэрации при естественной влажности в черноземах (по вертикали – глубина, см)

Далее вниз по профилю в западине наблюдается плавное снижение естественной влажности, а на бугре резкое. Поры, заполненные воздухом, неравномерно распределены по профилю почв. В западинах верхние 20 см содержат немного более 20 % пор аэрации при естественной влажности.

Однако в следующих двадцати сантиметрах их количество резко возрастает до 30–35 %, а затем снова резко снижается до 20 % на целине и 9 % на пашне. На буграх изменение аэрируемости выражено не так резко, как в западинах. Максимальные ее значения приурочены к верхним гумусированным горизонтам и составляют около 30 %, с глубиной она постепенно снижается до 20 %. При распахивании количество крупных пор аэрации заметно уменьшается в среднем на 10 %, причем в западине их меньше, чем на бугре.

Резкое изменение в водно-тепловом режиме почв при освоении, особенно из-под леса, вызывает существенные изменения в них физических свойств [Саввинов, 1976]. Им установлено, что распаш-

138

ка приводит к заметному разрушению крупных почвенных агрегатов, к снижению водопроницаемости и повышению плотности пахотного слоя, возрастанию количества прочносвязанной влаги и соответствующему уменьшению влаги, легкодоступной для растений. Существенно меняются при распашке и химические свойства лесных почв. Так, в пахотной почве по сравнению с целинной уменьшается актуальная кислотность, повышается количество обменных оснований, меняется содержание и состав гумуса.

В целом, исходя из полученных данных, становится ясным, что палеокриогенные явления в виде бугристо-западинного рельефа оказывают большое влияние на почвообразование, определяя ряд химических, физических и агропроизводственных показателей почв, особенности миграции в них влаги, растворенных и подвижных веществ, что отражается на состоянии и продуктивности фитоценозов

имикробиологической активности почв.

8.4.АГРОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОЧВ,

РАЗВИТЫХ В УСЛОВИЯХ БУГРИСТО-ЗАПАДИННОГО МИКРОРЕЛЬЕФА

Внастоящее время бугристо-западинный рельеф в Прибайкалье проходит стадию деградации – происходит нивелирование поверхности на безлесных, и особенно на распаханных участках. Следы его просматриваются на полях в виде светлых пятен (бывшие бугры) на фоне гумусированных обрамлений (западины). В результате обработки почв происходит нивелирование поверхности и усиление дифференциации почв. На участках с многолетней обработкой разница в высоте между буграми и западинами снижается от 1–2 м в целинном состоянии до первых десятков сантиметров.

Вдолине р. Унга на распаханных плоских поверхностях террас Л. Л. Калеп [1972] рассмотрен комплекс из южного чернозема, деградированного маломощного (на микроповышении), и выщелоченного чернозема, остаточно-луговатого погребенного мощного (в микрозападине). Разница высот между крайними точками компонентов комплекса составляет 40 см. Запасы гумуса в метровом слое почв различаются в 3 раза.

Согласно Г. А. Воробьевой [1980] в долинах Ангары, Унги и Залари светлые пятна часто представляют собой распаханный слой сартанских карбонатных суглинков, на темных – почва с мощным гумусовым горизонтом и профилем, сходным с черноземом или лу- гово-черноземной почвой. За счет естественной эрозии на буграх все

139