Эволюция почвенного профиля в рекультивированном ландшафте по материалам полевого эксперимента

 

Накаряков А.В., Щербинин В.А.

 

Пермский университет, г. Пермь

 

Опыт был заложен в 1973 году. На специально подготовленный участок разровненных после промывки золотоносного грунта отвалов галечниково-гравийно-песчаной смеси были насыпаны 10 см слоем масса гор. А1 дерново-луговой почв «почва» и материнская порода этой почвы «суглинок». «Стартовые» почвенно-аналитические характеристики были определены в многократной повторности с вычислением статистических критериев существенности разностей. В первые шесть лет по схеме вносились удобрения, высевались овес и травы, проводились учетные работы продуктивности рекультивированного участка (Накаряков,1980, автореф.дисс.).

В последующие годы (в 1986 и в 2004) были отобраны пробы из тонких слоев, в четырехкратной повторности, для детального изучения начальных этапов формирования профиля почв на рекультивированном участке. При закладке опытов прогнозировалась возможность того, что значительная часть насыпанного субстрата «провалится» в каменистый грунт и мощность насыпного слоя уменьшится. Фактическое утончение насыпного слоя за 32 года составило менее 1 см.

Механический анализ (таб.1) показал, что на «почве» не зарегистрировано уменьшения ила по отношению к стартовому содержанию. При чтении цифровых данных механического анализа необходимо учитывать, что они представляют собой результирующую сложного комплекса противоположно действующих процессов лессиважа, минерализации «старого», накопления «нового» гумуса, а также и агрегации. Влияет и изменение вязкости раствора натриевых солей гумусовых кислот, в котором идет анализ.

На «суглинке» лессиваж зафиксирован механическом анализом вполне убедительно. Необходимо сделать еще поправку на то, что в слое 0-2 см заметную часть в учтенном иле составляет новообразованный гумус, - по расчетам примерно 1-2 %. В среднем вынос ила из верхнего слоя во много раз превосходит обобщенную существенную разность. Результаты механического анализа также показывают, что в первые 14 лет лессиваж был более активным, чем в последующие 18 лет (1986-2004).

Важную часть почвообразования составляет процесс накопления в почве гумуса и формирование особых органо-минеральных комплексов, которые решающим образом определяют метаболические свойства почвы, как питательного субстрата для растений. В этом смысле обсужда-

Таблица 1.

Эволюция гранулометрического состава инициальных почв в опытах

Слой, см	Поте- ря,%	Содержание частиц диаметром (мм, мкм), %
		1,0-0,25	250-50	50-10	10-5	5 - 1	<1	<10
Исходная "почва".
0-10	5,2	5,5	11,1	22,0	11,0	17,8	27.4	56,2
...через 14 лет опыта,- вариант N P K
0-2	4,6	6,5	11,3	25,1	9,0	14,9	28,6	52,5
2-5	4,8	6,4	10,4	24,1	9,3	15,2	29,8	54,3
5-10	4,6	5,8	10,3	24,8	9,2	15,2	30,1	54,5
... контроль
0-2	4,0	7,0	11,3	21,6	11,7	15,8	28,6	56,1
2-5	3,7	6,1	10,5	20,8	12,4	16,5	30,0	58,9
5-10	3,7	6,3	10,5	21,6	12,1	14,7	31,1	57,9
… через 32 года опыта, контроль
0-2	4,2	9,4	9,5	20,5	12,4	12,4	31,6	56,4
2-5	3,5	8,4	8,7	22,0	12,3	12,7	32,5	57,5
5-10	3,9	6,7	7,5	22,3	12,4	15,4	31,9	59,7
ОСР0,95	0,20	0,87		1,2	1,1	1,0	0,67
Исходный суглинок
	4,2	4,4	13,0	22,3	10.0	10,5	35,6	56,1
... через 14 лет опыта,- вариант N P K
0-2	3,6	3,6	10,0	26,3	9,0	12,9	34,6	56,5
2-5	3,3	3,2	9,7	25,5	8,7	13,0	36,6	58,3
5-10	3,3	4,2	9,8	24,8	9,2	12,8	35,9	57,9
10-15	2,8	10,9	17,1	23,6	8,1	9,7	27,2	45,0
через 32 года опыта,- вариант N P K
0-2	3,8	4,5	8,4	26,0	10,7	13,7	32,9	57,3
2-5	3,2	3,5	9,3	25,5	11,1	11,4	36,0	58,5
5-10	3,1	4,1	10,7	23,3	11,3	12,1	35,4	58,8
10-15	2,7	15,7	12,2	16,8	19,5	17,3	15,8	52,6
... через 14 лет опыта,-... контроль.
0-2	3,3	3,8	11,0	24,4	9,2	14,7	33,6	57,5
2-5	3,2	3,6	9,6	24,1	9,0	14,2	36,3	59,5
5-10	3,2	4,0	10,1	24,7	8,4	14,0	35,6	58,0
10-15	2,7	12,8	19,7	21,3	8,3	9,6	25,6	43,5
... через 32 года опыта,-... контроль
0-2	3,4	4,9	9,6	28,2	7,6	13,0	33,3	53,9
2-5	3,0	3,6	11,9	25,9	7,5	11,5	36,6	55,6
5-10	3,3	4,2	12,6	25,3	7,2	10,3	37,1	54,7
10-15	2,9	16,2	15,2	18,6	16,5	13,1	17,4 4	47,0
ОСР0,95	0,6	1,5	-	1,6	1,2	0,8	1,1	-
ОСР 0,95 -обобщенная существенная разность при 95% точности суждения (Соколов,1975)

-емый опыт также дал полезный экспериментальный материал о начальном накоплении гумуса.

Первый вывод – почвенный гумус накапливается по «выростной модели», т.е. с опережением формируется тонкий гумусовый горизонт с относительно высоким содержанием гумуса. С 1986 по2004 год содержание углерода в верхнем слое 0-2 см выросло в 2,6 раза, а в слое 2-5 см только на »70 % (таб.2).

Таблица 2.

Эволюция формирования гумусового профиля по фракциям
механического состава

Глуби на, см	С об, %	Содержание углерода во фракциях механического состава (мкм), %
		1	1-5	5-10	10-50	50-250	В сливе
Суглинок, вариант N P K, 14 лет
0-2	2,30	3,3	1,18	0,75	0,23	0,73
2-5	0,84	1,4	0,36	0,15	0,07	0,30
5-10	0,68	1,3	0,29	0,10	0,05	0,17
10-15	1,06
Суглинок, вариант N P K, 32 года
0-2	5,06	3,05	2,95	3,06	2,39	0,24	0,15
2-5	1,70	1,37	1,16	1,11	0,80	0,19	0,07
5-10	0,85	0,73	0,77	0,47	0,38	0,18
10-15	1.11	1,33	0,82	0,51	0,52	0,23	0,04
Суглинок, контроль, 14 лет
0-2	2,00	2,7	0,85	0,56	0,20	0,62
2-5	0,87	1,5	0,36	0,15	0,13	0,31
5-10	0,71	1,3	0,27	0,10	0,04	0,15
10-15	1,22
Суглинок, контроль, 32 года
0-2	4,72	2,90	2,05	3,03	1,54	0,31	0,12
2-5	1,45	1,18	1,19	0,92	0,70	0,22	0,04
5-10	0,81	0,81	0,88	0,39	0,35	0,17
10-15	1,05	1,23	0,45	0,77	0,44	0,12	0,04
ОСР0,95	0,30	0,19	0,21	0,27	0,15	0,03	0,01
Почва, контроль, 14 лет опыта
0-2	8,0	16,2	4,71	2,05	0,67	0,71
2-5	6,6	15,5	3,79	1,84	0,55	0,38
5-10	6,4	15,4	3,58	1,85	0,44	0,51
Почва, контроль, 32 года опыта
0-2	7,81	9,07	4,12	3,24	4,11	0,13	0,81
2-5	6,16	9,30	2,81	2,19	1,95	0,14	0,53
5-10	5,82	9,31	2,36	1,80	1,15	0,14	0,45
ОСР0,95	1,09	0,61	0,25	0,44	0,46	0,03	0,08

*«Слив» - содержание углерода в воде после осаждения слитого ила магнием, отнесенное ко всей массе почвы.

Другой важный вывод – накопление гумуса начинается с формирования пленок вокруг более крупных частиц. Расчет относительной «толщины» гумусовых пленок показывает, что вокруг пылеватых и мелкопесчаных частиц их толщина в несколько раз больше, чем в иле, если в расчет брать средний диаметр частиц фракции. Гумусированность фракций крупнее ила также может возрастать за счет агрегирования.