CC BY
26
УДК 631.47;631.421.3(470.316)
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ ЛЕСНЫХ И АГРАРНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЮРЬЕВ-ПОЛЬСКОГО ОПОЛЬЯ
И.М. Яшин, д.б.н., Р.А. Атенбеков, И.С. Прохоров, к.с.-х.н.
РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: ivan.yashin2012@gmail.com
Рассмотрены генезис и экологическое состояние почв лесных и аграрных экосистем Юрьев-Польского ополья на примере ОАО «Дружба» Переславль-Залесского района Ярославской области. На основе обобщения результатов полевого картирования, модельных опытов, анализа образцов почв и изучения водной миграции на стационарных площадках в 2010-2017 гг., выявлены зональные процессы подзоло- и глееобразования. Они способствуют формированию в лесных и аграрных экосистемах подзоны южной тайги преимущественно подзолистых и дерново-подзолистых почв, развитых на покровных суглинках и двучленных отложениях. На пашне опод-золивание затухает, но кислотный гидролиз минералов в профиле «опускается» глубже пахотного горизонта. Почвы отличаются очень кислой реакцией и дефицитом доступного фосфора.
Ключевые слова: лесные и аграрные экосистемы, подзолистые, дерново-подзолистые, дерновые и серые почвы, эрозия, кислотность, водная миграция, экологические риски.
ECOLOGICAL ESTIMATION OF SOILS IN FOREST AND AGRARIAN ECOSYSTEMS OF YURIEV-POL'SKOE OPOLYE
Dr.Sci. I.M. Yashin, R.A. Atenbekov, Ph.D. I.S. Prokhorov
Russian Timiryazev State Agrarian University, e-mail: ivan.yashin2012@gmail.com
Genetic and ecological characteristics of soils of the forest and agrarian ecosystems in Yuriev-Polskiy opolie at the Educational-experimental farm «Druzhba» in Yaroslavl region are discussed. The field mapping, model experiments, agroecological analysis of soil samples and water migration research at catenas in 2010-2017 are summarized. Soil podzol- and gley-formation processes, contributing to the formation in soils of the southern taiga subzone primarily soddy and soddy-podzolic soils developed at cover loamy and binomial deposits, are settled. Soil podzol formation process stops at arable land, but acid hydrolysis of minerals penetrate through profile to under arable layer. Soils characterize by high acid pH and deficit of available phosphorous.
Keywords: forest and agrarian ecosystems, podzolic, soddy-podzolic, soddy and grey soils, erosion, acidity, water migration, ecological risks.
При глобальном изменении климата в XXI в. многие ландшафты и почвы будут активно трансформироваться. Например, на территории Европейской части РФ сценарии инверсии биоклиматических зон будут неоднозначные, несмотря на полученную базовую информацию о географии ландшафтов и почвах региона [1-5]. Вместе с тем полученных сведений недостаточно для оценки экологической ситуации и экологических рисков.
Цель исследования - экологическая оценка полнопрофильных почв лесных и аграрных экосистем Юрьев-Польского ополья на территории учхоза РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева - ОАО «Дружба» (Ярославская обл.).
Объекты исследований. Стационарные площадки в агроландшафтах учхоза были заложены в 5 катенах (2010-2014 гг.), включавших от 2 до 6 разрезов: катена I расположена на эрозионном склоне увала (у пруда д. Михалево), разрезы 1-4; катена II - у карьера на сенокосе, недалеко от д. Дубки, раз-
резы 1-4; катена III - на плакоре, недалеко от д. Михалево, на сенокосе, разрезы 5, 6; катена IV - в понижении (пашня), у поворота шоссе на д. Кабан-ское, разрез 6; катена V - на плакоре (сенокос у конторы), разрез 16. В качестве «контроля» служила почва в ельнике сложном. Полнопрофильные почвенные разрезы охватывали основные участки рельефа: плакоры, склоны и подошвы склонов.
Методы исследований. Использовали полевые методы изучения почв и ландшафтов (маршрутный, стационарный и метод сорбционных лизиметров) [6], а также лабораторные физико-химические методы анализа почв и растений [7].
Результаты и обсуждение. В разрезах 5 и 6 изучены морфологические признаки и гранулометрический состав почв катены III. Разрез 5 заложен на плакоре увала, на скошенном сенокосе, в 420 м на С-В от д. Михалево и на С от шоссе в 80 м. Абсолютная отметка местности 217 м над у.м. На поверхности почвы много микрозападин и ложбинок
стока. Растительность окультуренного сенокоса представлена тимофеевкой луговой, ежой сборной, овсяницей луговой, костром безостым и клевером луговым. Верхние горизонты почвы (полоса вблизи шоссе) антропогенно эродированы за счет отсыпки грунта для полотна дороги при ее строительстве, поэтому карбонаты кальция залегают в профиле нетипично близко к поверхности. Индексы почв даны по [8]. Почва: дерново-слабоподзолистая остаточно-карбонатная грунтово-глееватая легкосуглинистая трансформированная на лессовидных (покровных) карбонатных суглинках. Разрез 6 расположен от разреза 5 на С, прямо к лесу, в 85 м. Нижняя 1/3 очень пологого склона увала северной экспозиции. Абсолютная отметка местности 215 м над у.м. Сенокос окультуренный (скошен). Растительность: тимофеевка луговая, ежа сборная, овсяница луговая, костер безостый, клевер луговой. Состояние поверхности почвы: ярко выражен микрорельеф в виде потяжин и ложбинок стока, сглаженные бугорки; дернина верхних горизонтов почв (по ложбинам) локально закочкарена; после дождя на поверхности образовались лужи. Почва: дерново-подзол контактно-осветленный легкосуглинистый на двучленных отложениях.
Морфология почвы разреза 6 характеризуется присутствием яркого белесого горизонта, указывающего на проявление в почве западины глее- и подзолообразования; в профиле также отмечена резкая смена гранулометрического состава - от легкого в гор. А1 к тяжелому суглинку - гор. В1г. В трансформированной дерново-подзолистой почве (разрез 5), в результате отсыпки грунта при строительстве автодороги карбонаты кальция приблизились на глубину 20-23 см, что затормаживает оподзоливание из-за усреднения органических кислот катионами кальция.
В лесных экосистемах Юрьев-Польского ополья (на плакорах и склонах холмов и увалов) распространены подзолистые и дерново-подзолистые почвы на двучленных отложениях и завалуненной морене; по понижениям встречаются болотно-подзолистые почвы с очень мощными подзолистым и глеевым горизонтами [7-9]. При сведении леса подзолистый горизонт трансформируется, смешиваясь с лесной подстилкой и мало мощным горизонтом А! лесной почвы. В последствии подзолистый процесс не затухает совсем, а проявляется под горизонтом Апах., что и наблюдается в почвах агроэкосистем ОАО «Дружба». При окультуривании подзолистых и дерново-подзолистых почв мощный гумусовый горизонт создается с помощью известкования, травосеяния, внесения удобрений. В лесостепной зоне с серыми почвами мощный гумусовый горизонт, без ярких признаков оподзоливания, формируется под широколиственными лесами, без окультуривания почв.
Что касается термина «серые почвы», то он был предложен еще В.В. Докучаевым, а его ученик Н.М.
Сибирцев добавил слово «лесные», что некорректно: на пашне, сенокосах и пастбищах ведь нет леса [10].
При раскорчевке лесной растительности мощный гумусовый горизонт серых почв не деградирует (как у дерново-подзолистых), он остается и под пашней. Это нужно учитывать при диагностике и оценке генезиса почв.
Рассмотрим агрохимические свойства почв учхоза «Дружба» на примере 1 -й «эрозионной катены» (табл. 1). Дерново-слабоподзолистая намытая почва, приуроченная к подошве склона, отличается очень мощным горизонтом А1, слабокислой реакцией среды по всему профилю (рН варьирует в пределах 5,15,3 и лишь на глубине 80-100 см увеличивается до 5,7-6,7), органическое вещество характеризуется заметной подвижностью в осенне-весенний период: на это указывает невысокое содержание общего гумуса и его почти равномерное распределение по почвенному профилю, а корни растений проникают неглубоко. Гидролитическая кислотность по изученным профилям, как правило, невысокая (исключение составляют разрезы 5 и 6, где она равна 4,4-5,5 мг-экв/100 г почвы). Кислотность благоприятствует мобильности органического вещества дерново-подзолистых почв.
Особого внимания заслуживает оценка кислотности в разрезе 5. Здесь, при близком залегании к поверхности почвы СаСО3 (от 10% НС1 бурно вскипают как дресва и плохо окатанный щебень, так и почвенный мелкозем, что очень важно) верхние генетические горизонты данной почвы имеют сильнокислую реакцию среды (рН 4,3-4,5). Пока неясно, почему же нижние горизонты, содержащие СаСО3, не компенсируют в почвенно-поглоща-ющем комплексе горизонта А; высокое содержание ионов водорода и алюминия? На наш взгляд, это связано с одной из главных почвенно-экологических особенностей ландшафтов южной тайги - активной внутрипрофильной миграцией водорастворимых органических веществ (ВОВ) с кислотными и комплексообразующими свойствами. В условиях низкого содержания в почвах таежных экосистем гумуса и элементов питания биота сформировала эффективный биогенный механизм адаптации к весьма суровым условиям существования - это механизм нами назван как «биогенная кислотность» [2, 10]. Поэтому векторы восходящей миграции ионов кальция из горизонта В2Са за счет гидротермического градиента и вертикального нисходящего потока ионов водорода (в форме органических кислот из дернины и гумусового горизонта при промывном водном режиме) оказываются по масштабу неравнозначными: заметно преобладает миграция кислотных компонентов ВОВ и органо-минеральных комплексных соединений вглубь почвы. По-видимому, в условиях южной тайги Ярославской области (и в Юрьев-Польском ополье),
свойства и плодородие почв в регионах
даже на карбонатно-кальциевых породах, формируются дерново-подзолистые остаточно карбонатные почвы с кислой реакцией веществ горизонте А1.
При освоении таежных (лесных) почв под пашню биогенное кислотообразование, которое было задано таежной древесной растительностью и плесневыми грибами-кислотообразователями, не исчезает, а принимает иные формы. В почвах агро-экосистем Юрьев-Польского ополья ведущую роль в биогенном кислотообразовании играют плесневые грибы и, в меньшей мере, бактерии. Процесс оглее-
ния по западинам становится ведущим наряду с кислотным гидролизом минералов и слабым выщелачиванием веществ, поскольку коллоиды вызывают кольматаж порового пространства нижних горизонтов [2, 9, 10].
Под сенокосами (поле у карьера) дерново-подзолистые почвы в 2009 г. отличались низкой степенью окультуренности. В то время почвы имели слабокислую реакцию, низкое содержание гумуса (1,5-2,3%). Содержание доступных форм фосфора и калия было весьма неравномерное по профи-
1. Агрохимические свойства почв катен учхоза «Дружба» (отбор проб почвы в июле 2014 г.)
Горизонт и глубина рНКС1 Орг. в-во по мг-экв/100 г почвы Подвижные формы
отбора образцов, см Тюрину, % Нг Са2+ Мg2+ Н2РО4" К+
1-й Стационарный склоновый участок у пруда, недалеко от д. Михалево: разрезы 1 -4
Р. 1. Подошва склона увала на сенокосе (рядом с базисом эрозии). Дерново-слабоподзолистая намытая
среднесуглинистая на бескарбонатных покровных суглинках
Апах^ 0-22 5,1 1,8 2,3 12,6 4.4 238 122
А1, 22-28 5,4 1,7 2,0 10,2 3,0 140 105
А1, 22-31 (2-я повт.) 5,3 2,5 2,3 12,7 3,1 195 140
EL/B, 38-48 5,0 0,8 2,2 14,5 5,4 62 149
Вь 59-69 5,3 1,2 1,8 13,6 5,2 225 212
А1пог, 69-75 5,3 1,0 1,8 14,0 5,5 179 213
А1пог, 69-75 (2-я повт.) 5,3 1,0 1,8 14,4 5,6 165 197
В2, 80-90 5,7 0,7 1,2 14,1 5,4 286 235
ВС, 90-100 6,7 0,6 0,5 16,3 5,5 206 205
Р. 2. У лесополосы (западина на склоне). Дерново-слабоподзолистая среднесуглинистая грунтово-на бескарбонатных покровных суглинках глееватая
А1, 10-20 5,4 1,9 2,3 10,7 2,4 128 149
EL/B, 40-50 4,8 0,8 2,7 13,9 4,8 62 130
В1, 75-85 4,0 0,9 4,2 13,1 5,8 52 113
ВС, 90-100 4,1 0,8 3,8 13,8 6,4 110 119
Р. 3. Сенокос. Склон увала В экспозиции. Дерново-сильноподзолистая грунтово-глееватая легкосуглинистая на бескарбонатных покровных суглинках
А-па» 0-22 4,8 2,7 3,7 9,7 2,1 113 77
А!, 23-32 5,0 1,8 2,5 8,9 1,8 110 68
EL, 31-40 4,9 1,3 2,1 9,0 2,2 143 104
ЕЦВ, 50-60 4,7 0,7 2,5 14,0 4,7 100 103
В!, 70-80 5,1 0,8 2,2 16,3 5,9 83 105
Р. 4. Плакорный участок на склоне. Дерново-слабоподзолистая среднесмытая среднесуглинистая на бескарбонатных покровных суглинках
А-пах^ 0-22 5,3 1,6 2,2 10,4 2,4 251 525
В!, 24-34 4,7 0,8 2,6 9,5 2,3 238 1164
В2, 43-53 4,1 0,7 3,6 10,6 2,9 292 783
ВС, 71-81 4,8 0,6 1,9 14,0 4,7 304 138
2-й стационарный участок на сенокосе недалеко от шоссе и небольшого пруда. Р. 5-7.
Р. 5. Плакор увала, сенокос рядом с шоссе у д. Михалево. Дерново-слабоподзолистая остаточно-карбонатная легкосуглинистая на бескарбонатных покровных суглинках
А!, 2-12 4,5 2,4 4,4 11,0 3,7 50 113
В!, 23-33 4,3 0,8 3,6 13,9 5,3 119 121
В2са, 43-53 6,4 0,6 0,8 15,5 4,9 141 58
В3са, 88-98 6,7 0,5 0,4 16,6 5,3 63 50
ВСса, 125-135 6,9 0,9 0,4 17,6 5,5 62 50
Р. 6. Западина на сенокосе недалеко от д. Михалево (малый пруд).
Дерново-подзол контактно-осветленный легкосуглинистый на двучленных отложениях
А!, 9-19 4,6 2,8 5,5 7,9 1,4 52 41
ЕЦ 28-38 4,5 2,7 4,2 5,9 1,0 132 25
ЕЦВ, 46-56 4,0 1,1 4,5 8,8 3,4 118 56
В1в, 80-90 5,2 2,1 3,3 14,9 6,0 66 99
2. Физико-химические свойства почвы лесной экосистемы учхоза «Дружба»
Горизонт и глубина отбора образцов,см рНка Нг Поглощенные основания Содержание частиц почвы менее 0,01 мм, % Сорг. по Тюрину, % Доступные с юрмы, мг/кг
Са2+ м82+ Н2РО4" К+
мг-экв/100 г
Юрьев-польское ополье ОАО «Дружба»: лес ельник сложный на плакоре. Р. 10. Дерново-подзол контактно-осветленный супесчаный на двучленных отложениях (отбор проб летом 2015-2016 гг.)
Аь 1-9 4,0±0,3 16,4±1,4 5,4±1,3 1,5±0,8 14,7 1,8±0,2 114±12 23±3
ЕЬг, 9-17 4,3±0,2 8,7±1,2 1,3±0,4 0,8±0,2 11,5 0,9±0,3 27±4 61±4
Вй, 17-27 4,6±0,1 3,9±1,4 0,5±0,1 0,9±0,2 18,7 1,4±0,1 38±7 44±7
Б1'в, 45-55 4,7±0.2 2,1 ±,0,2 1,1 ±0,2 0,9±0,2 34,3 0,4±0,2 90±9 97±13
В2г, 67-77 3,8±0,3 3,5±0,4 1,7±0,3 0,4±0,3 42,8 0,3±0,0 121±16 138±9
3. Гранулометрический состав дерново-подзолистых почв учхоза «Дружба» __(отбор проб почвы проведен в июле 2014 г.)_
Горизонт и глубина Размер частиц мелкозема (мм) и их содержание в % (метод Н.А. Качинского)
отбора образцов, см 1,0-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 0,005-0,001 <0,001 <0,01 >0,01
Р. 1. Подошва склона увала на сенокосе (рядом с прудом). Дерново-слабоподзолистая намытая среднесуглинистая на бескарбонатных покровных суглинках
Апах., 0-22 0,6 23,4 39,9 10,7 11,0 14,4 36,2 63,8
А!, 22-28 0,7 13,3 53,1 11,0 10,2 11,6 32,8 67,2
А!, 22-31 (2-я повт.) 0,6 29,0 38,1 9,7 11,2 11,3 32,3 67,7
БЬ/В, 38-48 0,2 8,5 43,1 7,7 9,2 31,4 43,8 51,7
В1, 59-69 0,4 11,3 40,3 9,3 10,1 28,7 48,1 51,9
АГг, 69-75 0,3 8,0 44,5 7,7 12,0 27,6 47,3 52,7
АГг, 69-75 (2-я повт.) 0,2 9,5 42,3 9,8 7,2 31,0 48,0 52,0
В2, 80-90 0,2 7,8 46,8 8,7 10,9 25,6 45,3 54,7
ВС, 90-100 0,4 11,9 42,0 8,1 14,9 22,8 45,8 54,2
Р. 6. Западина на сенокосе недалеко от д. Михалево (малый пруд).
Дерново-подзол контактно-осветленный легкосуглинистый на двучленных отложениях
А1, 9-19 2,2 13,6 57,6 12,0 8,7 6,0 26,7 73,3
БЬ, 28-38 3,0 27,9 50,3 9,8 3,9 5,1 18,8 81,2
БЬ/В, 46-56 0,6 18,0 35,4 15,9 8,1 22,1 46,0 54,0
В1в, 80-90 0,9 12,7 39,7 8,9 9,7 28,0 46,7 53,3
4. Валовое содержание тяжелых металлов и микроэлементов в дерново-подзоле _контактно-осветленном супесчаном, развитом на двучленах, мг/кг_
Отбор образцов, см са РЬ Zn Си N1
Юрьев-Польское ополье в пределах учхоза «Дружба»: лес ельник сложный на плакоре. Р. 10 (отбо] з проб 10.07.2015 г.)
А1, 1-9 0,06±0,01 14,6±1,8 32,0±8,8 3,1±0,3 1,9±0,4
Бь, 9-17 0,03±0,01 8,8±1,1 24,1±5,4 0,9±0,1 3,8±0,9
В&ш 17-27 0,12±0,02 15,4±1,5 33,6±9,7 4,6±0,9 5,5±1,3
EL'g, 45-55 0,15±0,02 6,7±0,3 22,0±5,1 2,7±0,4 9,7±1,5
В2Й, 67-77 0,17±0,04 9,8±0,7 25,3±7,3 5,1±1,3 8,4±1,2
5. Фракционно-групповой состав гумусовых веществ почв лесных и аграрных экосистем ___Юрьев-Польского ополья_
Горизонт и глубина отбора образца, см Собщ. по Тюрину, % Сорг. фракций гуминовых веществ, % от Собщ. Сорг. фракций фульвосоединений, % от Собщ.
1 2 3 сумма 1а I 2 3 сумма
Юрьев-Польское ополье. Лес: ельник сложный. Р. 10.
Дерново-подзол контактно-осветленный супесчаный на двучленных отложениях (отбор проб почвы 07.07.2015)
А1, 1-9 1,4±0,9 9,2 3,8 4,1 17,1 18,9 13,5 11,9 3,1 47,4
Еы, 9-17 0,5±0,7 8,7 5,7 2,4 16,8 20,5 12,2 10,4 1,2 44,3
В&р, 17-27 1,8±0,5 8,1 4,9 2,7 15,7 21,7 15,4 11,7 0,6 49,4
Юрьев-Польское ополье. Р. 6. Сенокос.
Дерново-подзол контактно-осветленный легкосуглинистый на двучленных отложениях (отбор проб 07.07.2015)
А!, 9-19 2,6±0,5 12,7 16,3 9,8 38,8 10,1 7,5 4,9 2,2 24,7
Е^, 28-38 0,9±0,2 9,6 11,7 5,9 27,2 18,4 10,1 8,3 0,2 37,0
БЬ/Вя, 46-56 1,4±0,6 9,3 8,8 6,4 24,5 24,1 11,0 10,1 0,4 45,6
лям почв и в пространстве. При картировании почв стационарных площадок установлено, что по западинам распространены дерновые суглинистые почвы разной степени оглеения. Они являются наиболее плодородными. Возможно их и принимали за тип «серые почвы», если руководствоваться только морфологией почв и не учитывать экологию ландшафтов, процессы почвообразования и состав гумусовых веществ. Лимитирующим фактором в дерновых почвах является близкое залегание грунтовых вод, оглеение нижних слоев профиля, масштабная мобилизация в раствор ВОВ с кислотными свойствами, избыток закисных форм Бе, Мп, способствующих осаждению фосфатов. Гумусовые горизонты дерновых почв имеют низкую кислотность, хорошо обеспечены доступными формами фосфатов (360 мг/кг) и обменно-поглощенного калия (250 мг/кг). Глеевые горизонты отличаются среднекислой реакцией (рН 4,8) и очень низкое содержание доступных фосфатов (30 мг/кг) из-за их осаждения на минералах в форме труднорастворимых фосфатов алюминия и железа.
Лесная почва в ельнике сложном диагностирована как дерново-подзол контактно-осветленный супесчаный на двучленных отложениях (табл. 2). Она отличается высокой кислотностью, низким содержанием гумусовых веществ и двучленным сложением профиля. Известно, например, что почвы с двучленным сложением на территории Европейского Севера имеют в пределах первого метра резкое изменение гранулометрического состава: супеси и легкие суглинки в профиле сменяются средними и тяжелыми суглинками (через градацию) [1, 6, 8].
Окультуренные дерново-подзолистые почвы встречаются в учхозе «Дружба» небольшими контурами и чаще вблизи населенные пунктов - Дубки, Михалево и Алексино. Такие почвы имеют весьма благоприятные агроэкологические свойства, низкую кислотность и высокое содержание доступных форм элементов питания в верхних горизонтах (табл. 3). Однако окультуривание почвы (внесение извести, удобрений в предыдущие 50-60 лет) затрагивает только верхние горизонты почв, с глубиной химические свойства сравнительно слабо изменяются в сравнении с почвами лесных экосистем: резко увеличивается кислотность и существенно уменьшается содержание доступных форм фосфатов в нижних иллювиальных слоях В1.
Сложение одной из почв (разрез 6) подчиняется данной закономерности. При этом горизонты А1 двучленных профилей агроландшафтов учхоза включают припаханные горизонты А!, Ев, Вг микроподзола, который был техногенно деградирован и превратился в новый горизонт Апах.. На пашне двучленные профили трудно диагностировать. Двучлены интересны в том отношении, что они являются прекрасными водоупорами [4, 9, 11]. Там, где зале-
гают почвы на двучленных породах, всегда присутствует переувлажнение и оглеение почвенных профилей. В этих почвах активизируются процессы де-нитрификации, водной миграции ВОВ, появляются закисные формы железа и марганца, ухудшаются физические свойства, отмечается высокое содержание обменного алюминия, токсичного для растений, а из газов - СН4 и Н28. Двучленность почв в учхозе обычно нарушена из-за природной и антропогенной эрозии, а к дневной поверхности подходит плотный иллювиальный горизонт В, а сверху горизонт Апах.. Такие почвы утрачивают уровень плодородия. Гранулометрический состав профиля становится тяжелосуглинистым. Поверхность почвы приобретает бурую окраску. Валовое содержание тяжелых металлов и микроэлементов в фоновых лесных почвах Юрьев-Польского ополья не превышает значений ПДК (табл. 4). Загрязнение почв ТМ не исключено в будущем за счет их восходящей пленочно-капиллярной миграции из почвообразующих пород [3].
При недостатке ионов Са2+ в составе гумуса лесных почв горизонта А1 почв Юрьев-Польского ополья заметно больше фульвосоединений (ФС) в сравнении с гуминовыми компонентами. Так, в подзолистом горизонте Еь количество ФС несколько уменьшается до 38,8% от общего Сорг., а в аналоге ОАО «Дружба» - до 44,3%. В то же время с глубиной доля ФС еще больше возрастает. Это и обусловливает высокую кислотность почв. При этом количество самой агрессивной фракции 1а в составе ФС оказывается преобладающей, по-видимому, из-за дефицита ионов Са2+ в почвах (табл. 5).
Состав гумуса освоенных почв аграрных экосистем Юрьев-Польского ополья отражает особенности ландшафтов. Только в верхнем горизонте А1 установлено заметное преобладание гуминовых веществ над группой фульвосоединений. В нижних горизонтах почв в составе гумуса, как и в лесных почвах, доминируют ФС. Следовательно, при освоении и окультуривании лесных почв таежной зоны радикально изменяются свойства только самого верхнего (гумусово-аккумулятивного) горизонта.
Оподзоливание под пахотным горизонтом дерново-подзолистых почв, по-видимому, связано с процессом хроматографии (сорбция-десорбция ВОВ и их фракционирование при динамической миграции) на минералах (и гумусовых веществах) горизонтов Апах. и А1 при промывном водном режиме [7]. При миграции органоминеральных солей гетерополярного типа и их сорбции почвенными коллоидами гор. А1 происходит распад солей и ионообменное поглощение высвободившихся катионов. Свободные от катионов органические кислоты осуществляют гидролиз минералов на глубине их наибольшего формирования и активности -глубже горизонтов Апах. и А!. Наряду с фульвокис-лотами дополнительным источником органических
6. Форма и масштаб нисходящей водной миграции соединений Fe и ВОВ в почвах лесных и аграрных экосистем учхоза «Дружба» Юрьев-Польского _ ополья
Горизонт и Сорг. ВОВ, г/м2 % ионов Fe3+, Масштаб нис- Градиент
глубина Общий мас- в водо- в аммоний- По сорбции прочно свя- ходящей ми- барьера ми-
закладки штаб водной ацетоновом ном элюате катионитом занных с грации Fe-ВОВ грации (G)
колонок, см миграции элюате с угля с угля (ФК) КУ-2 ВОВ в ком- комплексов, Сорг. ВОВ1
(уголь и Al2O3) (ИОВ) плексы мг/м2 г/м3год-1
Юрьев-Польское ополье. Р. 10. Лес - ельник сложный.
Дерново-подзол контактно-осветленный супесчаный на двучленных отложениях. 22.06.2014-25.06.2015 г.
Ао(О), 1 14,2 ±5,1 8,0 ±1,3 4,1 ±1,9 2,1±0,9 61,1 ±4,3 324 ±11 Не опр.
Еь, 14 9,6 ±2,2 5,1 ±1,7 2,5 ±1,4 2,0±1,4 58,7 ±3,7 129 ±11 35,4
Bfg, 39 3,4 ±1,8 1,0 ±0,2 2,1 ±0,4 0,3±0,1 64,8 ±1,4 91 ±14 24,8
Юрьев-Польское ополье. Р. 2. Луг разнотравный (около балки на склоне). Дерново-слабоподзолистая среднесуглинистая на покровных суглинках.
А1, 10 6,1±0,7 Не опр. 4,7±0,7 1,4±0,5 42,7±5,9 429±121 Не опр.
EL/B, 45 10,5±1,4 Не опр. 9,4±1,4 1,1±0,3 58,4±7,6 749±78 - 12,6
кислот могут быть продукты жизнедеятельности плесневых грибов (микотоксины, алифатические органические кислоты, антибиотики), накапливающиеся в горизонтах «плужной подошвы» горизонта Апах. при оглеении и дефиците свободного кислорода. Причем, агротехническое приемы и травосеяние не устраняют данную проблему полностью: оподзоливание устремляется еще глубже Апах. даже в очень мощных (окультуренных пахотных слоях) [9, 10]. Для изучения этого явления и используются сорбционные лизиметры [2, 3].
Лизиметрические опыты (табл. 6) показали, что из лесной подстилки почв таежных (лесных) экосистем в почвенный раствор мобилизуются компоненты ВОВ, в составе которых больше диагностировано индивидуальных органических веществ (ИОВ - низкомолекулярных органических кислот и полифенолов). В лесных почвах масштаб миграции больше, чем в почвах аграрных экосистем. После миграции и прохождения низкомолекулярных фракций ВОВ через сорбционные барьеры в их составе достоверно увеличивалась масса фульвокислот (ФК). В молекулярных структурах ФК всегда обнаруживаются Бе-органические комплексные соединения. Не исключено, что экологические функции мобильных ВОВ и ФК проявляются в качестве биогенных «аккумуляторов» и переносчиков генетической информации экосистем по трофическим цепям. В почвах эта информация кодируется и сохраняется в структурах, а также функциях гуминовых веществ.
Таким образом, морфологические признаки изученных почв лесных и аграрных экосистем учхоза «Дружба» указывают на их приуроченность к подзолам контактно-осветленным на двучленах и дерново-подзолистым аналогам в той или иной мере эродированным (смыто-намытым). По понижениям в рельефе распространены дерновые почвы. Агрохимические свойства дерново-подзолистых почв сенокосов и пашни свидетельствуют об их ненасыщенности основаниями и кислой реакции среды. Лесные
подзолы также имеют высокую кислотность и низкое содержание органических веществ, состав гумуса гуматно-фульватный, отличается равномерным распределением по профилю и заметной активностью к водной миграции в форме ВОВ. Масштаб водной миграции ВОВ более интенсивно выражен в лесных супесчаных подзолах в сравнении в почвами агроэкосистем. Лимитирующие экологические факторы в агро-ландшафтах почв учхоза - плужная подошва, повышенная кислотность, низкое содержание органического вещества, а также использование «чистых паров», активизирующих дегумифика-цию и смытость пахотных слоев почв.
Литература
1. Кауричев И.С., Яшин И.М., Черников В.А. Эколого-биогеохимические закономерности гумусообразования в почвах таежных ландшафтов // Известия ТСХА, 1997, Вып. 1. - С. 63-82.
2. Яшин И.М., Васенев И.И., Когут Л.П., Таллер Е.Б., Прохоров И.С. Изучение генезиса почв Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника // Агрохимический вестник, 2013, № 6. - С. 34-38.
3. Яшин И.М. Мониторинг процессов миграции и трансформации веществ в почвах. - М.: РГАУ-МСХА, 2013. - 183 с.
4. Яшин И.М., Карпачевский Л.О. Экогеохимия ландшафтов. - М.: РГАУ-МСХА, 2010. - 224 с.
5. Яшин И.М., Постников Д.А., Таллер Е.Б. Экологическое состояние и генезис почв учхоза «Дружба» Ярославской области // Доклады ТСХА, 2011, Часть 1. - С. 335-339.
6. Яшин И.М., Сердюкова А.В., Петухова А.А., Грачев Д.А. Изучение миграционных потоков тяжелых металлов для диагностики загрязнения таежных экосистем // Известия ТСХА, 2012, Вып. 2. - С. 20-31.
7. Яшин И.М., Кашанский А.Д., Петухова А.А., Когут Л.П. Ландшафтно-геохимическая диагностика почв Европейского Севера России. Монография. - М.: РГАУ-МСХА, 2012. - 158 с.
8. Классификация и диагностика почв России. Ред. Г.В. Добровольский. - Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.
9. Зайдельман Ф.Р. Теория образования светлых кислых элювиальных горизонтов почв и ее прикладное значение. - М.: КРАСАНД, 2010. - 248 с.
10. Кауричев И.С., Яшин И.М. Влияние идей А.А. Роде на формирование гипотез о генезисе подзолистых почв таежной зоны // Почвоведение, 1996, № 5. - С. 552-563.
11. Blume H.-P. Handbuch des Bodenschutzes - Bodenokolo-gie und - belastung, vorbeudende und abwehrende. - Schutz-masnahmen, 1992. - 794 S.
