CC BY
28
УДК 631.43
Н. В. КЛЕБАНОВИЧ
МАКРО- И МИКРОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУПЕСЧАНЫХ ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВ
(Поступила в редакцию 02.06.2015)
В результате исследований было установлено, что из- We have established that changes in macro- and micro-
менения в макро- и микроморфологическом строении дер- morphological structure of sward-podzolic sandy loam soil of
ново-подзолистых супесчаных почв Беларуси при их окуль- Belarus during their cultivation are determined mainly by hu-
туривании обусловлены, главным образом, содержанием и mus content and composition. Cultivation increases the power
составом гумуса. При окультуривании увеличивается мощ- and dark color of humus layer, there appears lighter humus
ность и темнеет окраска гумусового слоя, появляется на horizon below the arable one on higher stages of cultivation. In
высоких стадиях окультуривания более светлый гумусовый the early stages of cultivation aggregation and porosity de-
горизонт ниже пахотного. На ранних стадиях окультури- crease. In highly and medium cultivated soils, density and inter-
вания уменьшается агрегированность, пористость, В силь- aggregate porosity significantly increase, humus composition
ноокультуренных и культурных почвах существенно улуч- improves, its content increases and its mobility reduces, micro-
шаются плотности сложения, возрастает межагрегатная aggregation ofplasma and the size of soil aggregates increases. пористость, улучшается состав гумуса, увеличивается его содержание и снижается подвижность, возрастает мик-роагрегированность плазмы, размер педов.
Введение
На современном этапе развития почвоведения все больше внимания уделяется изучению процессов трансформации почвенного покрова под влиянием хозяйственной деятельности. Исследования показывают, что многообразие видов воздействия приводит к формированию широкого спектра почв и почвенных тел, находящихся на разных стадиях эволюции. Поэтому актуальны задачи установления особенностей и выявления закономерностей почвообразования в условиях интенсивной хозяйственной деятельности и разработки методического обеспечения такого рода изысканий. При агроген-ной эволюции почв меняются не только сравнительно динамичные свойства, такие как содержание элементов питания, кислотность, морфологические признаки, но и менее очевидные характеристики физического и структурного состояния почв на микроуровне.
Целью работы было выявление макро- и микроморфологических особенностей дерново-подзолистых супесчаных почв Беларуси в результате агрогенеза.
Анализ источников
В настоящее время при изучении почв, особенно с дифференцированным профилем, все чаще используется микроморфологический метод исследования. Он начал применяется при изучении генезиса почв и установлении их классификационной принадлежности [2-4, 8-13]. Микроморфологическнй метод исследований, позволяющий выявить начальные, часто незначительные изменения в микростроении почв при их освоении применялся для изучения вопросов эволюции почв [1, 5-7].
В. Д. Муха [5, с. 66] указывает на одновременное усиление элювиально-иллювиальных процессов (средняя часть профиля) и процессов гумификации и закрепления гумуса (верхняя часть профиля) в дерново-подзолистых супесчаных почвах под воздействием сельскохозяйственного использования.
Б. А. Никитин [6, с. 81-86; 7, с. 93-98] установил различия в микроморфологическом строении дерново-подзолистых суглинистых почв Горьковской области лишь в верхних горизонтах Ai и Ап. Он отмечает лучшую микроагрегированность в целинных и высокоокультуренных почвах наличие скоплений мулевого гумуса, уменьшение количества железисто-глинисто-гумусовых оксидов при окультуривании.
Подробное изучение изменений микростроения гумусовых горизонтов дерново-подзолистых почв при окультуривании проведено Т. Турсиной, Н. Е. Рубилиной и И.В. Кузнецовой [10, с. 15-25]. Ими отмечается усиление агрегированности в огородных почвах по сравнению с лесными наряду с ее уменьшением в пахотных полевых почвах.
Большое значение при этом имеет содержание и природа гумуса, который очень подвижен и пеп-тизирован в полевых почвах, тогда как в огородных отличается высокой степенью коагуляции. Чередование биологически неагрегированных и агрегированных участков, обусловленных неравномерным расселением мезофауны в целинных почвах сменяется слабой агрегированностью и невысокой межагрегатной порозностью при полном отсутствии внутриагрегатной - в полевых почвах. Огородным почвам свойственна высокая как межагрегатная, так и внутриагрегатная порозность [6, с. 83].
Микроморфологические особенности высокогумусных огородных участков [8, с. 83], могут послужить дополнительным признаком при выделении этих почв в особую таксономическую группу -дерново-подзолистых культурных почв.
Методы исследования
Объектом исследований были дерново-подзолистые супесчаные, подстилаемые моренным суглинком почвы различной степени окультуренности. Почвенные разрезы, образцы почв отдельных горизонтов которых были подвергнуты лабораторному изучению, закладывались на территории Щу-чинского, Вороновского, Воложинского районов. Для изучения влияния окультуривания дерново-подзолистых супесчаных почв Беларуси на их морфологические признаки нами отбирались образцы из наиболее выраженных частей генетических горизонтов. Изготовление шлифов и их последующее описание при микроскопическом исследовании осуществлялись по общепринятым методикам. При описании шлифов использовалась международная терминология, представленная на 16 языках в Интернете [14].
Основная часть
В результате исследований установлено, что почвы разной степени окультуренности отличаются в первую очередь мощностью и окраской гумусового горизонта. На почвах слабой и средней степени окультуренности мощность пахотного (гумусового) горизонта определяется только глубиной вспаш-кии составляет обычно 27 см. На сильноокультуренных почвах в большинстве случаев появляется подпахотный гумусовый горизонт, называемый нами Аь мощностью 3-12 см. его появление мы связываем с нарастанием вверх пахотного горизонта за счет внесения значительных количеств органических удобрений и, в меньшей степени, за счет снижения плотности сложения почвы и более глубокой вспашки. На культурных почвах (агроземах) мощность горизонта А1 может достигать 20-25 см, а подзолистый горизонт может вообще исчезнуть в результате припахивания и последующего окультуривания, если его нижняя граница когда-то располагалась на небольшой глубине (до 30-32 см).
Микроморфологические исследования под микроскопом позволили определить примерный минеральный состав изучаемых почв. В результате исследований установлено, что почвы имеют поле-вошпатовокварцевую основу (85 % - кварц, 10 % - полевые шпаты, единичные зерна роговой обманки, циркона, чешуйки биотита). В моренном суглинке зерна кварца и полевых шпатов содержат мелкие включения других минералов (амфиболы и др.) пузырчатые включения воздуха.
Для гумусового горизонта целинных почв характерна неравномерная окраска, темно-бурые пятна плазменного материала чередуются с бесцветными зернами минералов. Элементарное микростроение плазменно-песчаное, песчаные зерна беспорядочно распределены в площади шлифа. Мелкие зерна основы имеют более угловатые очертания по сравнению с крупными. Размеры зерен обычно от 0,03 до 0,7 мм, но встречаются более крупные - до 1,5 мм. Зерна скелета довольно равномерно распределены в площади шлифа.
Корродированность зерен полевых шпатов и роговой обманки, а также наличие в углублениях поверхности скоплений плазменного материала свидетельствуют о происходящих процессах выветривания. Зерна скелета обычно покрыты гумусо-глинистыми пленками, заметны очень тонкие обрывки глинистых каемок. Плазма гумусо-глинистая с большим участием органики, сосредоточена в межзерновом пространстве и на поверхности зерен, оптически не ориентирована.
Для подзолистого горизонта характерна очень светлая серовато-желтая окраска, в отраженном свете светло-желтая (со стеклянным блеском), обусловленная бесцветными зернами скелета и глиной, несколько прокрашенной органическим веществом. Элементарное микростроение плазменно-песчаное, в виде рыхлорасположенных, песчаных и пылеватых зерен, между которыми коагулирована плазма. Основа такая же, как в гумусовом горизонте, но размер зерен несколько меньше - от 0,1 до 1,0 мм в диаметре. Заметна ожелезненность полевых шпатов. Часто на поверхности зерен встречаются органо-глинистые пленки или их фрагменты, лишенные, гидроокислов железа. Плазма гумусо-глинистая, слабо анизотропная довольно однородная, не агрегирована. Ориентировка глины - крапчатая.
Микростроение контактно-осветленного горизонта А2В подобно таковому в подзолистом горизонте, но зерна лишены глинистых каемок, сильно выветрелые с многочисленными включениями. Углубление на поверхности зерен заполнены органо-глинистым веществом плазмы.
Иллювиальный горизонт В, залегающий в верхней части морены, значительно сильнее отличается от вышеописанных по своему микростроению. Он имеет неоднородную окраску в проходящем свете. Буровато-красные пятна плазмы перемежаются с белесыми пятнами зерен первичных минералов. Элементарное строение песчано-плазменное, причем плазма занимает до 50 % площади шлифа. Она не агрегирована, цементирует зерна скелета, в ней рассеяны мелкие (0,01-0,04 мм в диаметре) зерна основы. Характер основы тот же, что и в вышележащих горизонтах. Все зерна полностью сцементированы плазмой, имеют алмазный (стеклянный) блеск в отраженном свете и покрыты железисто-глинистыми пленками.
Плазма буровато-охристая, железисто-глинистая, анизотропная. В ней диффузно распределены окислы железа. Строение вокругскелетное. Имеются натеки оптически ориентированной глины по порам и трещинам, которые представляют собой колломорфные, хорошо ориентированные с ясным двупреломлением скорлуповато-слоистые натеки - полынит. Значительная часть глины имеет крапчатое строение.
Материнская порода по своему строению почти не отличается от иллювиального горизонта В, что говорит о сравнительно слабой измененности моренной толщи изучаемых почв процессами почвообразования. Наличие полынита даже на глубине 130 см свидетельствует об определенном участии процессов лессиважа в формировании изучаемых почв.
Описанные особенности микроморфологического строения основных генетических горизонтов являются типичными для дерново-подзолистых супесчаных, подстилаемых моренным суглинком почв Беларуси. Существенные изменения в зависимости от степени окультуренности наблюдаются в перегнойных горизонтах, главным образом, по характеру органического вещества.
Для гумусовых горизонтов целинной почвы характерен гумус типа модер. Он состоит из коллоидного аморфного гумуса, окрашенного в бурые тона, а также из мелких сгустков, рассеянных в межзерновом пространстве. Гумус участвует в образовании агрегатов, а также в виде натеков совместно с глиной обтягивает зерна основы. Кроме того, в состав органического вещества входят углефициро-ванные, а также сильно-, реже среднеразложившиеся растительные остатки. Среди остатков местами наблюдаются выбросы мелких животных. В подзолистом горизонте растительных остатков почти нет. Гумуса немного. Он входит в состав плазмы, равномерно ее прокрашивая.
Пахотный горизонт слабоокультуренной почвы имеет желтовато-серую, местами буроватую окраску, обусловленную наличием небольшого, значительно меньшего, чем в целинной почве, количества гумуса, рассеянного в плазме. Обращает на себя внимание почти полное отсутствие агрегированно-сти и плотное сложение зерен скелета. Резко уменьшается по сравнению с целинной почвой площадь пор и трещин, причем поры преимущественно мелкие - 0,03-0,3 мм в диаметре.
Скелет такой же, как в целинной почве, размеры зерен от 0,01 до 0,5, иногда 1 мм. На поверхности зерен наблюдаются натеки органо-глинистого вещества в виде пленок и их фрагментов с небольшим участием глины. По своему строению гумус слабоокультуренной почвы мало отличается от такового целинной почвы. Он преимущественно распылен, пептизирован в виде мельчайших точечек (гумо-нов), рассеянных в плазме. Встречаются остроугольные углистые частицы черного цвета, изредка средне- и сильно разложившиеся растительные остатки.
Микроморфологические особенности подзолистого и нижележащих горизонтов слабоокультурен-ной почве в основном такие же, как и в целинной. Для подзолистого горизонта можно отметить наличие органо-железисто-глинистых стяжений размером от 0,3 до 1,6 мм в диаметре, сосредоточенных в основном по порам, что свидетельствует наряду с недостаточной аэрируемостью, и о некоторой подвижности гумуса. Плазма слабоокультуренной почвы из-под многолетних трав несколько сильнее прокрашена органическим веществом. Встречаются копролиты энхитреид и личинки двукрылых.
Микроморфологическое строение пахотного горизонта среднеокультуренной почвы подобно описанному выше. Содержание гумуса примерно такое же при его несколько более тесной связи с минеральной частью. Тип гумуса - модер, агрегированность плазмы отсутствует.
Более существенные изменения происходят в сильноокультуренной почве. Заметно уменьшается доля скелета и возрастает доля пор и трещин в площади шлифа. Наблюдается побурение окраски пахотного горизонта. Плазма гумусо-глинистая, в основном агрегирована в микроагрегаты (0,05-0,3 мм в диаметре) в результате деятельности почвенной мезофауны, однако встречается плазма и на поверхности зерен в виде гумусо-глинистых натеков разной толщины. Эти натеки здесь не являются сплошными, что свидетельствует о сравнительно меньшей подвижности гумуса и его связи с минеральной частью. Гумус сильноокультуренной почвы становится более мягким (мулль-модер), агрегированным, состоит из тонкодисперсного аморфного гумуса в комплексе с плазменным веществом, мелких черных гумонов (0,01-0,04 мм в диаметре) и редких разложившихся растительных остатков и углеподобных тканей.
В сильноокультуренной почве даже в подпахотном горизонте (на глубине 30-35 см) оказалось много гумуса, преимущественно связанного с минеральной частью. Резкое уменьшение содержания гумуса наблюдается лишь в подзолистом горизонте, но и здесь он связан с минеральной частью. Встречаются, как и в менее окультуренных почвах, глинисто-железисто-гумусовые конкреции (до 1,2 мм в диаметре) имеющие сложное концентрическое строение.
Наиболее благоприятное микроморфологическое строение, с агрономической точки зрения, имеет пахотный горизонт культурных почв, в которых значительно возрастает микроагрегированность. Гумус муллеподобный, в натеках его почти нет, он сосредоточен в плазме и тесно связан с глиной. Заметны бурые хлопья гумуса, углистые частицы, редкие растительные остатки. Встречаются агрегаты различной формы в зависимости от размера; крупные - неправильной формы с большой внутриагре-гатной порозностью, мелкие - округлые, сильногумусированные. Агрегаты - результат деятельности почвенной мезофауны. Поры сравнительно невелики по размеру. Скелет в окультуренных почвах в основном такой же, как и в менее окультуренных, но занимает несколько меньшую площадь и отличается большой степенью дисперсности.
С применением методов компьютерного анализа изображения исследовали размеры, форму и ориентацию тонких макропор диаметром 0,2-2,0 мм в полях зрения площадью 2^2 см с измерением площади пор, периметра продольного и поперечного размера, показателя ориентации (угол отклонения длинной оси поры от вертикального направления в шлифе). На основе полученных данных установлено, что в целинных и слабоокультуренных почвах преобладают трещиновидные и вытянутые изрезанные вертикальные формы, а в сильноокультуренных и культурных - как горизонтальные, так и вертикальные более сложные, изрезанные, реже округлые.
Заключение
Таким образом, изменения в макро- и микроморфологическом строении дерново-подзолистых супесчаных, подстилаемых моренным суглинком почв Беларуси при их окультуривании обусловлены, главным образом, содержанием и составом гумуса. В макроморфологическом плане основные изменения сводятся к увеличению мощности и потемнении окраски гумусового слоя и появлению на высоких стадиях окультуривания более светлого гумусового горизонта ниже пахотного. В микроморфологическом аспекте на первой стадии окультуривания (экстенсивной) происходит ухудшение микростроения верхних горизонтов (уменьшается агрегированность, пористость и т. д.), постепенно восстанавливаясь по мере возрастания степени окультуренности. Микроморфологическое строение на уровне целинной почвы достигается лишь на стадии средней степени окультуренности. От слабо-окультуренных почв к культурным наблюдается уменьшение плотности сложения, возрастает межагрегатная пористость, а в культурных почвах - и внутриагрегатная, улучшается состав гумуса, увеличивается его содержание, возрастает микроагрегированность плазмы, размер педов, несколько снижается количество железисто-гумусо-глинистых конкреций, уменьшается подвижность гумуса.
ЛИТЕРАТУРА
1.Герасимова, М. И. О морфологической диагностике дерново-подзолистых почв агроландшафтов / М. И. Герасимова, Е. Е. Рубилина. - Вестник МГУ, сер. геогр. - 1988. - №2. -С. 87-93.
2.Герасимов а, М. И. Микроморфологическая диагностика и микроморфотипы почв / М. И. Герасимова. - М., 1992. -366 с.
3.Герасимова, М. И. О микроморфологической диагностике элементарных почвенных процессов / М. И. Герасимова // Почвоведение. 1985. - № 11. - С. 105-113.
4. Микроморфологическая диагностика почв и почвообразовательных процессов / Отв. ред. В.О. Таргульян. -М.: Наука, 1983. - 232 с.
5.Муха, В. Д. Макро- и микроморфологические признаки почв и культурное почвообразование / В. Д. Муха // Микроморфологическая диагностика естественных и антропогенных почв. Бюллетень почвенного института им. В. В. Докучаева. Выпуск XXVIII. -М, 1981. - С. 66.
6.Никитин, Б. А. Окультуривание пахотных почв Нечерноземья и регулирование их плодородия / Б. А. Никитин. - Л. ВО «Агропромиздат», 1986.
7.Никитин, Б. А. Свойства и классификация окультуренных дерново-подзолистых почв / Б. А. Никитин. - Чеббокса-ры, 1976. - 160 с.
8. Ромашкевич, А. И. Микроморфология и диагностика почвообразования / А. И. Ромашкевич, М. И. Герасимова -М.: Наука, 1982. - 125 с.
9.Русанова, Г. В. Микроморфология антропогенно-измененных почв / Г. В. Русанова. - Екатеринбург, 1998. - 160 с.
10. Турсина, Т. В. Изменение микростроения гумусовых горизонтов дерново-подзолистых почв при окультуривании / Т. В. Турсина, Н. Е. Рубилина, И. В. Кузнецова // Почвоведение. - 1982. - N 7. - С. 15-25.
11. Шоба, С. А. Микроморфология и минералогия таежных почв Томского Приобья / С. А. Шоба. - М., 1973. - 223 с.
12. Brewer R. Some considerations concerning micromorphological terminology // Soil microscopy. London, 1974. P. 28-48.
13. Kubiena V.L. Bestimmung und Systematik der Boden Europas. Stuttgardt. 1953. 392 s.
14. Physical Land Resources/ http://www.plr.ugent.be/micromorphology_news.html.
