О детальной дифференциации почв под лесополосами в Троицком лесостепном заказнике Пермского университета

 

Накаряков А.В., Чирков Ф.Н., Филькин Т.Г.

 

Пермский университет, г. Пермь

 

Троицкий заказник Пермского университета находится на границе Челябинской области и Казахстана. Географически он расположен в степной зоне, но в силу местных особенностей представляет собой «островную лесостепь». Такое название предложено В.Р.Вильямсом при проведении консультации  по материалам кандидатской диссертации А.И.Оборина. А.И.Оборин проработал в Троицком заказнике почти полвека, до 1977 г, в 1962 защитил докторскую диссертацию по мелиорации солонцов.

История образования самого заказника связана с именами К.Д.Глинки и В.В.Никитина. В.В.Никитин работал в экспедиции К.Д.Глинки в отделе почвенных исследований Переселенческого управления во время реформ П.А.Столыпина. В 1924 г В.В.Никитин перешел из Петрограда в Пермский университет и, используя старые связи, получил финансирование на исследование почв Троицкого округа Уральской области. Задачи исследования состояли в том, чтобы определить перспективность освоения целинных и залежных земель округа.

В.В.Никитин (1929) дал осторожное заключение по перспективам интенсивного освоения почв Троицкого округа «в Троицком округе в условиях современного климата по ряду районов сама природа способствует смене более засоленных почв менее засоленными с постепенным вытеснением и последних. Совершается грандиозная мелиорация. К сожалению, указанная мелиорация протекает очень медленным темпом».

Для выработки основательных рекомендаций по использованию почв Троицкого округа и научного изучения вопросов взаимоотношения леса и степи было рекомендовано организовать Троицкий лесостепной заповедник. В 1927 году этот заповедник был создан постановлением Правительства РСФСР в качестве научного подразделения Пермского университета. Позднее ранг его неоднократно менялся. В настоящее время он имеет статус заказника и учебно-исследовательской базы ПГУ.

По «Плану преобразования природы России» (1948) в заказнике было получено финансирование и выполнены лесопосадки под руководством проф. П.Н.Красовского. К 2004 году их возраст достиг 50 лет и более. Летом 2004 был заложен ряд парных разрезов «лес-степь». «степной разрез закладывался в 15-20 м от лесных полос. При меньшем расстоянии влияет лес, а большее вызывает сомнения сопоставимости из-за влияния комплексности. Основное отличие наших исследований от традиционных – отбор проб из «тонких» слоев. Дело в том, что перед лесопосадками проводилось несколько вспашек и рыхлений, обеспечивших определенную гомогенизацию технологического горизонта. Нас интересовало – произошла-ли дифференциация этого горизонта по общим почвенно-аналитическим показателям? Механический анализ показал, что такая дифференциация произошла (таб.1).

Таблица 1.

«Микродифференциация» почв Троицкого заказника под лесными посадками и под степью по механическому составу

Глуби-
на, см

По-теря

Содержание частиц, размером (мм), %

1,0-0,25

0,25-0,05

0,05-0,01

0,01-0,005

0,005-0,001

 

<0,001

S
<0,01

Чернозем: сосна, береза »50 лет

0-2

3,8

23,6

10,9

13,0

9,1

10,1

29,4

48,7

2-6

4,1

24,7

8,6

13,2

5,9

13,3

30,3

49,4

6-12

4,2

24,4

7,7

10,8

8,7

14,9

29,2

52,8

15-20

3,8

26,9

10,8

8,2

5,4

13,0

31,8

50,3

25-30

4,4

26,3

12,1

9,8

5,3

10,7

31,5

47,5

50-55

5,3

18,7

20,5

10,8

4,4

11,1

29,3

44,7

Чернозем, степь

0-2

4,6

12,2

33,6

14,0

6,1

10,5

19,1

35,7

2-5

4,3

13,0

25,0

15,3

6,4

12,7

23,2

42,4

5-10

4,2

14,0

21,7

15,4

8,2

12,3

24,1

44,7

15-20

3,9

14,2

23,6

12,1

6,4

9,3

30,5

46,2

25-30

4,9

16,1

19,5

13,3

7,5

5,3

33,4

46,2

50-55

8,1

15,3

16,2

11,4

4,9

10,1

34,0

49,0

Солонец глубокий: сосна, лиственница  »50 лет

0-2

3,2

9,3

22,1

11,7

10,5

15,8

27,4

53,6

2-5

3,5

7,2

22,4

15,7

10,7

15,8

24,6

51,1

5-10

4,0

7,3

21,6

15,8

11,0

17,2

23,2

51,3

15-20

3,1

8,3

22,9

14,4

9,1

14,3

28,0

51,4

25-30

2,8

8,2

23,6

11,6

8,5

12,8

32,5

53,8

45-50

4,4

15,5

19,2

9,5

6,3

9,7

35,4

51,4

Солонец глубокий, степь

0-2

3,8

5,8

27,3

21,0

10,6

13,2

18,4

42,1

2-5

3,2

6,0

25,3

17,9

12,4

16,5

18,8

47,7

5-10

3,8

7,3

20,8

21,0

12,0

17,0

18,1

47,1

10-15

4,0

5,6

24,9

16,9

12,8

17,8

18,0

48,6

18-23

4,6

3,9

15,6

13,1

7,3

12,2

43,3

62,8

35-40

7,0

4,7

11,6

10,5

7,5

11,7

47,0

66,3

Основным фактором, определившим специфику распределения отдельных фракций по тонким слоям под лесом и в степных пробах, авторы склонны считать затенение лесом поверхности. Это затенение предотвращает нагревание почвы под лесом по сравнению со степью, где температура верхнего слоя достигает до 60-70° . Также влияют и засухи.  В засушливые годы сочетание прогревания с высушиванием почвы существенно ниже ВЗ определило формирование в степи до глубины 10 см таких прочных органо-минеральных агрегатов, что они по классической методике Н.А.Качинского (отмывание 0,05н НСl по кальцию, а затем водой по хлору, добавление NaOH по емкости, часовое кипячение) не диспергируются. По этой причине илистая фракция учитывается не полностью, потому что оседает в виде агрегатов и учитывается с более крупными фракциями, что подтверждается содержанием в них углерода (смаб.2). Не публикуется, но широко известно, что попытка «сэкономить» и определить механический состав в той же пробе, высушенной до постоянного веса при 100°, в которой определялась гигровлага, приводит к «исчезновению» ила - снижает выход илистой фракции с десятков процентов до одного - трех.

Под лесом выход ила резко возрос потому, что за 50 лет произошло снижение прочности агрегатов. Факторов, действующих в этом направлении, много, они обстоятельно описаны при обсуждении процессов оподзоливания. С учетом этого обстоятельства уменьшение содержания илистой фракции за счет лессиважа могло с избытком  компенсироваться диспергацией агрегатов, которые в степных пробах не диспергировались и учитывались с более крупными фракциями.

Написанное подтверждается данными содержания углерода во фракциях, выделенных отмучиванием после «классической» стадии пипеточного анализа «по Качинскому» (таб.2). Пересчет в гумус не приводится по причине дискуссионности пересчетных коэффициентов. Применение общего коэффициента для леса и степи явно неприемлемо, внесет путаницу, поэтому приводится содержание углерода. Все-таки «по Тюрину» определяется углерод, а пересчитать – дело техники.

Общее существенное уменьшение гумуса под лесополосами общеизвестно. В приведенных данных представляет интерес наличие заметной разности по общему углероду между тонкими слоями под лесом и в степи. Причем впечатлительнее эта разница в степи – в слое 5-10 см углерода в два раза меньше, чем в 0-2 см, а на глубине 15-20 см (часть пахотного горизонта) еще вдвое меньше. При вовлечении в пашню произойдет быстрое усреднение пахотного горизонта 0-22 см, а цифры покажут «катастрофическое» уменьшение гумуса.

Особого внимания заслуживает высокое содержание углерода в воде после осаждения слитой суспензии ила магнием. При осаждении илов кальцием раствор получается прозрачным и почти бесцветным, т.е. водорастворимый гумус кальцием осаждается с хлопьями коагулята. При осаждении магнием (нам илы необходимы для рентгеноструктурного анализа) раствор над осадком коагулированного ила получается почти черным. Это можно рассматривать как подтверждение существенной роли магния в осолонцевании.

Таблица 2.

Органический углерод в общей массе и фракциях механического состава чернозема под лесопосадками и степью

Глубина
см

 

C об-щий,%

Содержание углерода во фракциях (мм), %

<0,001

0,001-0,005

0,005-0,01

0,01-0,05

0,05-0,25

В сливе*

Черноземно-луговая почва: сосна, береза »50 лет

0-2

3,04

7,13

3,20

3,39

3,02

0,13

0,34

2-6

2,80

7,10

2,68

2,66

2,50

0,14

0,28

6-12

2,55

6,72

2,73

3,04

2,06

0,10

0,23

15-20

1,20

3,33

1,18

0,68

0,77

0,11

0,12

25-30

0,88

1,66

1,18

0,53

0,74

0,08

0,05

50-55

0,59

1,47

0,49

0,26

0,34

0,08

 

75-80

0,33

 

 

 

 

 

 

Черноземно-луговая почва: степь

0-2

6,85

10,93

4,19

5,42

8,27

0,19

0,43

2-5

4,40

9,85

3,66

4,31

6,92

0,14

0,23

5-10

3,43

9,68

3,15

3,39

3,31

0,10

0,20

15-20

1,82

5,60

1,28

0,83

1,02

0,10

0,13

25-30

0,92

2,41

0,82

0,42

0,48

0,09

0,09

50-55

0,57

1,48

0,34

0,29

0,32

0,09

 

75-80

0,42

 

 

 

 

 

 

* Углерод в растворе после осаждения слитой суспензии ила магнием

Данные анализа общих почвенно-аналитических характеристик (таб.3) также показали наличие дифференциации между тонкими слоями. Наибольшая разница получена для рН, - концентрация ионов водорода в слоях 2-5, 5-10 см по сравнению с 0-2 см возрастает в два-три раза (при переводе логарифмической шкалы в арифметическую шкалу). Также зафиксирована «микродифференциация» по обменным основаниям и по плотности.

Особое пояснение необходимо привести по обменному магнию. Разница в содержании Mg++ под лесом и в степи согласуется с данными по механическому составу (меньше обменного магния – больше выход илистой фракции) и гумусу. Вывод – гумус вымывается под лесом не только с натрием, но и с магнием – это подтверждает высокое содержание углерода  в «Mg-сливе», что пояснено выше (таб.2). С уменьшением гумуса снижается способность кальция поддерживать «водопрочность» агрегатов. Ослабление «водопрочности» агрегатов усиливает их диспергирование при подготовке к механическому анализу. За счет диспергирования агрегатов возрастает выход илистой фракции. Поскольку такая картина  зафиксирована не только в солонце, но и в черноземе, где натрия мало (в разы меньше калия,- тогда уж калий считать «солонцегеном»?), причем в черноземе она проявилась более четко, остается признать за магнием «способность» вызывать солонцовые явления.


Таблица 3

«Микродифференциация» изученных почв по физико-химическим характеристикам

 

Глуби-на, см

рНв

рНс

r, г/см3

Мг-экв/100 г

Ca++

Mg++

Na+

K+

S

Черноземно-луговая почва: сосна, береза »50 лет

0-2

6,55

5,65

 

24,4

10,3

0,6

1,6

36,9

2-6

6,30

5,40

1,03

26,0

10,1

0,4

1,0

37,5

6-12

6,40

5,20

1,26

27,0

11,8

0,4

0,6

39,9

15-20

6,70

5,60

1,20

23,4

11,6

0,5

0,5

36,0

25-30

6,90

5,80

1,30

21,9

12,2

0,4

0,5

35,0

50-55

8,40

7,35

 

 

 

 

 

 

75-80

8,60

7,60

 

 

 

 

 

 

Черноземно-луговая почва, степь

0-2

7,05

6,20

 

35,2

12,7

0,4

1,7

50,0

2-5

6,80

5,85

1,10

30,1

12,1

0,3

1,0

43,5

5-10

6,90

5,80

1,15

29,3

12,1

0,4

1,0

42,7

15-20

6,95

5,80

1,33

21,8

12,8

0,4

0,5

35,5

25-30

7,05

5,70

1,40

20,3

14,0

0,5

0,5

35,3

50-55

8,25

7,30

 

 

 

 

 

 

75-80

8,50

7,45

 

 

 

 

 

 

Солонец глубокий: сосна, лиственница  »50 лет

0-2

6,25

5,20

 

21,9

9,6

0,5

1,3

33,2

2-5

6,20

5,15

0,97

22,7

10,2

0,6

1,0

34,5

5-10

6,10

5,10

1,2

22,9

10,7

0,5

0,8

35,0

15-20

5,90

5,10

1,43

19,7

11,0

0,8

0,6

32,1

25-30

7,10

5,00

1,45

15,6

11,6

1,3

0,5

29,0

45-50

8,35

6,65

1,43

 

 

 

 

 

75-80

9,25

7,70

 

 

 

 

 

 

Солонец глубокий, степь

0-2

6,90

5,45

 

22,6

12,3

0,4

1,1

36,4

2-5

6,45

5,10

1,15

21,8

13,3

0,8

1,0

36,9

5-10

6.23

5,20

1,21

19,4

13,5

1,0

0,6

34,5

10-15

6,85

5,30

1,22

18,4

10,6

2,0

0,4

31,3

18-23

8,35

6,60

1,39

14,1

12,4

6,2

0,5

33,2

35-40

9,40

8,05

1,19

 

 

 

 

 

65-70

9,45

8,10

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

В.В.Никитин. Материалы по характеристике растительности и почв Троицкого округа Уральской области // Изв. Биологического НИИ при Пермском ун-те, 1929, т.2, вып.2-3, с. 109-430.

Используются технологии uCoz