224_p2490-01_D1_987

3.3. СОСТАВ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ

3.3.1. Элементный состав

Рассмотрим характер распределения общего содержания и подвижных форм химических элементов в целинных почвах подтаежных бугристо-западинных ландшафтов (табл. 2).

Таблица 2

Элементный состав дерновых лесных почв

Данные спектрального анализа свидетельствуют о слабой дифференциации химических элементов по профилю дерновых лесных почв. Как видно из данных таблицы 2, макроэлементы почти однородно распределены по профилю почв, это, прежде всего, относится к железу, причем с глубиной его содержание несколько увеличивается, что является не характерным для почв с текстурнодифференцированным профилем, так как в результате почвообразования должно происходить его накопление в иллювиальном горизонте. В связи с этим текстурно-дифференцированный профиль дерновых лесных почв с утяжелением книзу рассматривается как результат литогенной неоднородности, а не почвообразования [Воробьева, 1980; Кузьмин, 1988].

Повышение содержания кальция в дерновых горизонтах обусловлено биогенной аккумуляцией. В почвах западин слабо накап-

41

ливается магний, интенсивнее – кальций, общее содержание кальция здесь в 2 раза выше, чем в почвах бугров.

Марганец равномерно распределен по профилю западины, в погребенных гумусовых горизонтах с повышенным содержанием органического вещества концентрация марганца по сравнению с нижележащей малогумусной толщей не увеличивается. Его содержание ниже по сравнению с бугром, особенно в верхней части. Этот факт может служить подтверждением существования в прошлом иных условий с широким участием травянистой растительности, имеющей значительно меньшую величину коэффициента биологического поглощения марганца, чем древесной растительности [Кузьмин, 1986]. Отсутствие идентичности в поведении элементоворганогенов обусловлено различиями их аккумуляции и миграции [Перельман, 1966].

В целом содержание изученных элементов в почвах близко к кларку в литосфере. Увеличение количества гумуса в погребенном гумусовом горизонте по сравнению с вышележащим не сопровождается накоплением химических элементов. Следовательно, роль органического вещества в закреплении элементов здесь несущественна, в отличие от современных (дневных) гумусовых горизонтов. Учитывая расположение погребенных горизонтов, особенности химизма (отсутствие биогенного накопления) можно полагать, что их формирование происходило в условиях отличных от современных.

3.3.2. Кислотнорастворимые формы элементов

На миграцию элементов существенно влияют кислотнощелочные условия почв и состав органического вещества. В миграции железа и сопутствующих элементов (никеля, меди, кобальта, алюминия) большую роль играют их соединения с органическим веществом. В зависимости от отношения катиона к органическому веществу органоминеральные комплексы либо находятся в растворе, либо выпадают в осадок [Пономарева, 1964; Schnitzer, Skinner, 1963].

По подвижности, т. е. растворимости в 1 н. соляной кислоте, элементы заметно различаются (рис. 13).

Максимальные значения относительных показателей растворимости свойственны, кальцию, магнию, марганцу, цинку в почвах бугров, что может указывать на нахождение элементов в составе карбонатов и органического вещества. Для калия характерно увеличение содержания растворимых форм на буграх и уменьшение в западинах, что связано с выносом этого элемента за пределы профиля западин.

42

Рис. 13. Средневзвешенное содержание кислотнорастворимых форм макро- и микроэлементов в дерновых лесных почвах

В западинах, где реакция среды более кислая, чем на буграх, происходит накопление таких элементов, как стронций. Других элементов в солянокислом растворе меньше, что служит показателем устойчивости содержащих их минералов.

По распределению подвижных форм щелочных и щелочноземельных элементов, бария, стронция цинка, полуторных оксидов дерновые лесные почвы отчетливо различаются, особенно целинные и освоенные. На пашнях повышается растворимость кальция, магния, калия, марганца и цинка, а также кремния и полуторных оксидов. В целинном состоянии в дерновых лесных почвах большую растворимость приобретают стронций и барий. Характерно, что в исследуемых почвах подтайги и степи совсем нет подвижного молибдена. По-видимому, этот элемент приобретает подвижность в щелочной среде, а изучаемые почвы имеют слабокислую или нейтральную реакцию. В данных почвах также наблюдаются очень низкие значения бериллия и кадмия.

43

Изучение содержания цинка, меди, кобальта и марганца в дерновых лесных и черноземах почвах юга Иркутской области [Мартынова, Мартынов, 1970] показало небольшие различия между ними, зависимость от материнских пород, процесса почвообразования и химических свойств элемента. Количество подвижных форм микроэлементов в них оказалось меньше, чем в аналогичных европейских почвах.

3.4. СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

3.4.1. Содержание и распределение гумуса

Характерной чертой почв Южного Предбайкалья является сосредоточенность основных запасов органического вещества в верхней части профиля, что связано с местными особенностями почвообразования, а именно поверхностным распространением корневых систем растений, сосредоточением основной их массы в небольшом по мощности слое почвы, а также, небольшой подвижностью гумуса в условиях слабой промачиваемости почв [Кузнецова, 1964]. В дерновых лесных почвах также основные запасы органического вещества сосредоточены в очень небольшом по мощности верхнем слое, обычно не превышающем 20 см. Примерно в этом же слое сосредото-

44

Поскольку мощность гумусового профиля исследуемых почв небольшая, то их распашка, а затем и смыв ведет к заметной потере

вних органического вещества. Содержание гумуса может снизиться

впахотных горизонтах в 3–4 раза по сравнению с гумусовыми горизонтами целины.

3.4.2. Групповой и фракционный состав гумуса

Данные фракционно-группового состава гумуса рассматриваются как надежный показатель эколого-генетических связей и устойчивый диагностический признак почв. Характерной особенностью группового состава гумуса дерновых лесных почв ЛеноАнгарской лесостепи является, прежде всего, преобладание гуминовых кислот над фульвокислотами, что их отличает от подзолистых почв [Надеждин, 1961].

При изучении дерновых лесных почв Усть-Ордынского района, формирующихся под молодым разнотравным березняком с осиной В. А Кузьминым [1980] отмечено, что они отличаются высоким содержанием в верхних горизонтах гуминовых кислот второй фракции, что свидетельствует об активности биологического круговорота в маломощной толще и большой роли кальция в почвообразовании.

С глубиной состав гумуса качественно меняется: возрастает доля фульвокислот, снижается содержание негидролизуемого остатка и первой фракции гуминовых кислот. В отличие от дерновоподзолистых, дерновые лесные почвы имеют больше кальция и меньше агрессивных фульвокислот, что подтверждает их различия в почвообразовании и служит диагностическим признаком этих почв. В гумусе элювиальных и иллювиальных горизонтов наблюдается преобладание фульвокислот над гуминовыми. М. М. Кононова [1963] предполагает, что в подобных почвах гуминовые кислоты имеют упрощенное строение и повышенную растворимость. О дисперсности гуминовых кислот дерновых лесных почв говорят данные их оптической плотности. Значения коэффициента ослабления света (Е) растворами гуматов из этих почв значительно ниже, чем из дерновоподзолистых, что также указывает на их более простое строение.

Изучение состава гумуса почв подтаежных ландшафтов, осложненных палеокриогенезом, подтвердило его своеобразие, установленное раньше для изучаемой территории, и, прежде всего, это содержание значительного количества нерастворимого остатка, связанного с процессами периодического высушивания и промороживания.

45

В. И. Волковинцер [1978] считает, что в процессе периодического высушивания и промораживания значительная часть новообразованных гуминовых кислот необратимо связывается с минеральной частью почвы в форме гуминов, а оставшееся количество этих кислот по содержанию углерода уступает органическим соединениям типа фульвокислот. Вероятно, что большие величины негидролизуемого остатка связаны с потерями гумуса в результате дефляции.

По мнению П. К. Ивельского [1968], высокое содержание углерода нерастворимого остатка в дерновых лесных почвах обусловлено слабой гумификацией растительных остатков в суровых климатических условиях, тормозящих жизнедеятельность микроорганизмов. Кроме того, под влиянием очень низких температур растворимые гуминовые кислоты подвергаются денатурации, переходя в нерастворимый гумин, что также увеличивает количество углерода нерастворимого остатка.

Изучая дерново-карбонатные почвы на юго-западе Якутии, Д. Д. Саввинов [1972] пришел к выводу, что богатство их нерастворимыми формами связано с особенностями гидротермического режима. В летний период, когда почва достаточно нагрета и хорошо увлажнена, разложение растительного опада протекает наиболее интенсивно. Осенью этот процесс резко замедляется, и поэтому успевают образоваться только простейшие гуминовые кислоты. Весной при общей засушливости климата они обезвоживаются, стареют и переходят в нерастворимые формы.

Характерной особенностью группового состава гумуса дерновых лесных почв исследуемой территории является, прежде всего, преобладание гуминовых кислот над фульвокислотами, что их отличает от подзолистых почв [Кузьмин, 1986; Органическое вещество…, 1989]. Высокое содержание в верхних горизонтах в дерновых лесных почвах гуминовых кислот второй фракции свидетельствует об активности биологического круговорота в маломощной толще и большой роли кальция в почвообразовании. В отличие от дерновоподзолистых, дерновые лесные почвы имеют больше кальция и меньше агрессивных фульвокислот, что подтверждает их различия в почвообразовании и служит диагностическим признаком этих почв.

Для группового состава гумуса исследуемых дерновых лесных почв на бугре (разрез 4), имеющие профиль ненарушенного строения, также является характерным превалирование гуминовых кислот над фульвокислотами, особенно в верхней гумусированной части профиля, причем преобладает фракция, связанная с кальцием (рис. 15).

46

почвы гуматным составом гумуса, высоким содержанием гуминовых кислот и особенно фракции, связанной с Са, широким соотношением Сгк : Сфк, которое приближается к 3.

В современном гумусовом горизонте эти показатели ниже, что свидетельствует об иных условиях гумусообразования дневных и погребенных горизонтов. Величина нерастворимого остатка в погребенном гумусовом горизонте составляет 29 %, что говорит о повышенной растворимости здесь гумусовых веществ. Отмечается крайне низкое содержание агрессивной фракции фульвокислот, составляющее менее 2 %.

Многие исследователи отмечают отсутствие в составе гумуса ископаемых почв, что соответствует погребенному горизонту исследуемой почвы, первой фракции гуминовых кислот, свободных и связанных с полуторными оксидами. По мнению О. Н. Бирюковой и Д. С. Орлова [1980], это явление связано с переходом первой фракции во вторую при насыщении погребенных почв кальцием. Большое количество фракции 2 гуминовых кислот (2/5 от всего углерода) сосредоточено в горизонте, переходном от погребенного гумусового к породе. Согласно представлениям В. В. Пономаревой и Т. А. Плотниковой [1980], это может свидетельствовать о миграции в профиле «кислых», не полностью усредненных гуматов кальция.

Высокое содержание гуминовых кислот и низкое – агрессивных фульвокислот и нерастворимого остатка в погребенных горизонтах может служить подтверждением существования в прошлом более благоприятных климатических условий [Воробьева, 1988; Воробьева, Вашукевич, 1989, Кузьмин, Чернегова, 2003; Schnitzer, 1978].

При распахивании происходит не только уменьшение содержания гумуса, но и качественное его изменение. В горизонте А пахотной почвы западины отношение Сгк: Сфк составляет 1,9–1,5 и по мере увеличения степени смытости на бугре это соотношение заметно сужается и становится меньше единицы. Это происходит за счет уменьшения содержания гуминовых кислот с 35 % от общего содержания гумуса в пахотном горизонте западины до 23 % в смытых почвах бугров, одновременно в 1,5–2 раза повышается содержание фульвокислот [Бычков, Волгина, Ильина, 1989].

Для сравнения структуры макромолекул ГК применяют коэффициенты цветности по Вельте [Welte, 1956], представляющий со-

бой отношения оптических плотностей при длине волны 465 и 650 нм и коэффициент оптической плотности Е0,001% или Егк. Приня-

то считать, что параметр Е4:Е6 количественно характеризует соотношение между ядром и периферией и отражает степень ароматиза-

48

ции макромолекул ГК [Welte, 1956]. Чем выше коэффициент цветности, тем менее сложное строение имеют гуминовые кислоты, и наоборот, чем больше коэффициент оптической плотности, тем больше в гуминовой кислоте, так называемое, ядро и меньше – периферия [Орлов, 1990].

Минимальную оптическую плотность имеют гуминовые кислоты современных дерновых горизонтов целинных почв, максимальную – погребенный горизонт западины (рис. 16). Однако коэффициент цветности гуминовых кислот погребенного горизонта низкий, что говорит о более плотной упаковки и конденсированности гумусовых веществ в отличие от ГК современного горизонта.

В распаханных аналогах коэффициент оптической плотности в пахотном горизонте западины приближается к его значениям в погребенном горизонте целинной почвы. На бугре значения оптической плотности гуминовых кислот занимают промежуточное положение между дерновым и пахотным горизонтом западины.

Рис. 16. Оптическая плотность гуминовых кислот гумусовых горизонтов дерновых лесных почв

Элементный состав гуминовых кислот (ГК) – важнейшая и устойчивая идентификационная характеристика. Сведения о составе используют для определения уровня конденсированности, «зрелости» ГК, он является отражением условий почвообразования и зависит в первую очередь от химического состава разлагающихся растительных остатков и условий гумификации. В статистически обработанных данных Д. С. Орлова [1990] и А. Л. Александровой [1980] отмечается следующих предел элементов: С – 46–62 %; Н – 2,8– 5,8 %; О – 31–39 %; N – 1,7–4,9 %.

49