Сравнительный анализ баланса вещественного состава почв различной степени отбеленности равнинной части Приморского края

УДК 631.48 (571.61) Э.П. Синельников, Т.А. Чеканникова

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БАЛАНСА ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПОЧВ РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ ОТБЕЛЕННОСТИ РАВНИННОЙ ЧАСТИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

В статье приведен сравнительный анализ баланса вещественного состава почв равнинной части Приморского края с разной степенью отбеленности. Использован метод сравнения «среднего профиля» по усредненным данным 46 разрезов трех типов почв, опубликованных в региональной литературе. Выявлено, что отбеленность почв Приморья согласуется с относительным возрастом почвы, характером водно-воздушного режима и не связана с процессом подзолообразования.

Ключевые слова: Приморский край, равнинная часть, вещественный состав почв, степень отбе-ленности.

E.P. Sinelnikov, T.A. Chekannikova COMPARATIVE ANALYSIS OF THE MATERIAL COMPOSITION BALANCE OF SOILS WITH VARIOUS BLEACH DEGREES ON THE PRIMORSKI KRAI FLAT TERRITORY

The comparative analysis of the material composition balance of the soils with various bleach degree on the Primorski Krai flat territory is given in the article. The comparison method of "an average profile» on the average data of 46 profiles of three soil types that has been published in the regional literature is used. It is revealed that the Primorski Krai soil bleach degree may be coordinated with relative soil age, water and air mode character and it is not connected with the process of podzol formation.

Key words: Primorski Krai, flat territory, soil material composition, bleach degree.

Наличие и степень выраженности белесого элювиального горизонта А2 является наиболее характерным морфологическим признаком для почв равнинной части юга Дальнего Востока и долгое время служило не только диагностическим и классификационным признаком, но и предметом самых серьезных дискуссий о характере его образования.

Первым исследователем, отнесшим указанные почвы к «подзолам», был академик К.Д. Глинка [2], в работе А.А. Качияни [7] большинство почв равнинной части юга Дальнего Востока также были отнесены к подзолистым, но имеющим явное отличие от типичных подзолов европейской части страны по характеру распределения валовых форм кремния и полуторных окислов, а также состава обменных оснований.

Но уже к 60-м годам прошлого столетия накопился значительный исследовательский материал, который напрямую подверг сомнению наличие подзолистых почв равнин юга Дальнего Востока и характера процесса образования элювиального горизонта А2 [4,9]. Данные исследования послужили основанием считать ведущим процессом почвообразования не подзолистый, а буроземный, что официально зафиксировано в 1958 году рабочим межведомственным совещанием по выработке единой классификации при Почвенном институте им. В.В. Докучаева с участием ведущих почвоведов Дальнего Востока.

Вместе с тем сохранение термина «подзолистые» в классификационном положении почв, занимающих повышенные и равнинные элементы рельефа (буро-подзолистые, лугово-бурые оподзоленные и др.), не отражало сути процессов образования горизонта А2 , что породило целый ряд синонимов в определении современных «отбелов». В частности, использовались такие термины, как бурые псевдоподзолистые, буроподзолистые поверхностно-глеевые [5,10,14,16]. По подсчетам З.В. Зона [5], один и тот же тип почв в региональной литературе получил 15 различных наименований. По современной классификации [8] исследуемые почвы относятся к типу буроземов.

Окончательное название указанные почвы (буро-отбеленные или отбелы) получили с выходом монографии Г.И. Иванова «Почвообразование на юге Дальнего Востока» в 1976 году, где детально исследована сущность процесса отбеливания, приводящего к образованию элювиального горизонта А2 , а также даны морфогенетические особенности и подтиповые различия буро-отбеленных почв [6].

Основные типы почв равнинной части Приморского края, обладающие белесым горизонтом различной степени выраженности, - буро-отбеленные (БО), лугово-бурые (ЛБ) и луговые глеевые (ЛГ) - отнесены Г.И. Ивановым [6] к единой группе почв, формирующихся в условиях ландшафтов «затрудненного водообмена». Все они имеют тяжелый гранулометрический состав, сформированы на близких по происхождению

озерно-аллювиальных отложениях, имеющих повышенное содержание поглощенных оснований (23-27 мэкв/100 г) и слабо-кислую или близко к нейтральной реакцию среды.

В соответствии с общепринятым мнением [5, 6, 11, 15], почвы равнинной части Приморья прошли эволюционный путь от заболоченных почв озера Ханка до отбелов в связи с общим поднятием территории, многократным сокращением площади оз. Ханка и изменением характера растительности. Таким образом, современные генетические типы почв Приханкайской равнины отражают в своих свойствах определенный этап эволюционного развития, что весьма четко проявляется в особенностях морфологического строения и вещественного состава почвенного профиля.

Цель исследований. Анализ баланса вещественного состава почв равнинных территорий Приморья, имеющих различную степень выраженности белесого (отбеленного) горизонта.

Материалы и методы исследований. Для морфологического строения луговых глеевых почв характерна слабая расчлененность на генетические горизонты, общая темно-серая (до черной) окраска верхней метровой толщи, отсутствие или слабая выраженность отбеленного элювиального горизонта, оглеенность всего профиля, весьма высокий уровень потенциального плодородия. Естественная растительность - болотные и луговые осоково-вейниковые травы.

Лугово-бурые отбеленные почвы, формирующиеся на равнинной части региона на уровне III террасы под луговыми травами, имеют уже буровато-серую окраску всего профиля, четко делятся на генетические горизонты: Ао - Ai - А2 - Big - B2g - Ahg - BCg.

Буро-отбеленные почвы (отбелы) занимают наиболее высокие уровни Приханкайской равнины (увалы), имеют резкие границы перехода между горизонтами (Ао - Ai - А2 g - Big), серовато-желтую окраску профиля, абсолютно маломощный гумусовый горизонт (7-12 см) и наиболее резко выраженный элювиальный отбеленный горизонт А2. Растительный покров - изреженные порослевые дубняки с хорошим травяным покровом.

В целом от луговых глеевых до буро-отбеленных почв закономерно уменьшается мощность гумусового горизонта Ai от 20-25 до 7-12 см; увеличивается степень проявления отбеленности гор. А2; растет количество в нем железисто-марганцевых конкреций от 5 до 20-25 % от массы горизонта, уменьшается уровень плодородия.

Для оценки изменения баланса вещественного состава генетических типов почв нами использован метод сравнения «среднего профиля», рекомендованный А.А. Роде [13]. Изменения вещественного состава генетических горизонтов почвы относится к понятию общих макропроцессов и могут быть охарактеризованы балансовыми расчетами относительно «свидетеля», которым, по сути, является почвообразующая порода (гор. С).

Модельные разрезы, представленные в данной статье, построены на основании усредненных данных 17 разрезов буро-отбеленных, 14 лугово-бурых и 15 луговых глеевых почв, опубликованных в региональных научных изданиях и монографиях [6,10,11,15]. Исходная характеристика вещественного состава модельных разрезов почв приведена в табл. 1.

К недостаткам выборки можно отнести два момента. Первый - в анализ включены данные как целинных, так и пахотных вариантов почв, что привело к явно завышенной мощности горизонта Ai буроотбеленных почв. Второй - лугово-бурые почвы Приморья имеют сложный двучленный профиль, обязательным элементом которого является наличие погребенного гумусового горизонта Ah [6,15], что затрудняет выделение начала собственно почвообразующей породы.

Тем не менее анализ табл. 1 показывает, что существует четкое разделение профиля почв на две части по распределению илистой фракции: на аккумулятивно-элювиальную (Ai +A2) с пониженным содержанием ила и иллювиальную (В) с повышенным. При этом накопление ила в иллювиальной части профиля относительно почвообразующей породы не столь существенно. В то же время увеличение содержания ила в горизонтах В буро-отбеленной почвы составляет 2,7 раза относительно поверхностных горизонтов, а в лугово-бурой и луговой глеевой - 2 раза. Aналогичная зависимость, хотя и в меньшей степени, характерна и для распределения полуторных окислов, особенно алюминия.

Накопление окислов кремнезема в поверхностной части профиля всех типов почв активно способствует кремнелюбивая растительность, что неоднократно отмечалось многими исследователями [1,5,6]. Это особенно четко видно по составу илистой фракции. Практически содержание SiO2 в горизонте A2 всех разрезов мало отличается от иллювиального горизонта В, но довольно существенно в гор. Ai , особенно с увеличением доли кремнелюбивых травянистых растений в надпочвенном покрове лугово-бурых и луговых глеевых почв. Принципиальных различий по содержанию валовых форм железа как в почве в целом, так и в отдельных ее компонентах, нет.

Проблема перемещения илистой фракции и ее валовый состав является крайне актуальной в определении сущности основного элементарного процесса почвообразования - подзолообразования. Принципиальным в данном случае является вопрос «как происходит вынос ила с его разрушением или без?» Если ил разрушается, то это принято ассоциировать с подзолообразованием, если нет - то с лессиве или псевдоподзолообразованием. На втором варианте настаивает большинство исследователей почв юга Российского Дальнего Востока, в частности, С.В. Зонн [5], И.П. Герасимов [3], Г.И. Иванов [6] и др.

Таблица 1

Основные показатели вещественного состава модельных разрезов почв Приморья*

Горизонт 5 О _0~ 1— о о X о со О і— о о X 1— о с; 1= Содержание ила, % Валовой состав, % на прокаленную навеску

Почва в целом Илистая фракция Крупнозем

2 о с/э со о < со о |_|_ со о < о оъ со о 2 СҐ. о оъ со о 2 ф 1Л_ О < 2 о С/Э со о с со о ся ф |_|_ со о < о с/э со о 2 сс о с/э со о 2 ф о_ со о см С 2 о с/э со о < со о |_|_ со о < о с/э со о 2 сс о с/э со о 2 ф о_ оъ о 2 <

Буро-отбеленная почва

Аі 16 1,05 19 73,1 14,1 5,40 8,8 7,1 4,0 56,5 24,9 8,40 4,2 3,4 4,5 77,0 11,6 4,6 11,3 9,0 3,9

А2 26 1,53 20 74,0 13,6 5,76 9,3 7,3 3,7 55,2 24,7 9,24 3,8 3,1 4,2 78,7 10,9 4,8 12,3 9,6 3,5

В 98 1,42 54 64,5 20,3 7,84 5,4 4,3 4,1 52,7 27,4 9,80 3,3 2,7 4,4 79,6 12,6 5,7 10,8 8,4 3,5

С 10 1,50 44 66,6 19,2 7,11 5,9 4,8 4,3 53,4 27,6 9,91 3,3 2,7 4,3 77,0 12,7 4,9 10,3 8,3 4,0

Лугово-бурая отбеленная почва

Аі 25 1,20 20 71,8 14,0 6,1 8,7 6,8 3,6 58,4 20,3 11,7 4,9 3,6 2,7 75,1 12,4 4,7 10,3 8,3 4,2

А2 22 1,50 26 70,5 16,0 6,6 7,5 5,9 3,8 55,7 22,8 11,7 4,2 3,1 3,0 75,7 13,6 4,8 9,5 8,4 4,4

В 93 1,47 52 65,6 20,5 7,5 5,4 4,4 4,3 54,5 26,4 11,7 3,5 2,7 3,5 78,4 14,9 3,4 8,9 7,8 6,9

С 10 1,50 46 66,0 19,7 7,3 5,7 4,6 4,4 54,8 27,3 12,2 3,4 2,6 3,5 75,1 8,5 3,3 15,0 12,0 3,9

Луговая глеевая слабоотбеленная почва

Аі 18 1,05 19 73,2 15,2 4,54 4,5 8,2 6,9 61,3 23,7 7,67 4,4 3,6 4,8 76,0 13,2 3,8 9,8 8,3 5,4

А/В 20 1,40 23 73,9 15,5 4,58 4,6 8,1 6,8 57,0 26,5 8,52 3,6 3,0 4,9 78,9 12,2 3,4 10,0 9,3 5,7

В 102 1,37 46 65,7 20,5 6,85 6,8 5,5 4,5 56,7 26,5 9,81 3,6 2,9 4,3 74,4 15,9 4,5 7,9 6,7 5,6

С 10 1,45 40 67,5 18,3 6,33 6,3 6,3 5,2 56,0 25,9 10,2 3,7 2,8 4,0 76,2 13,0 3,9 10,0 8,4 5,4

* С учетом целинных и пахотных вариантов.

Основным критерием оценки устойчивости илистой фракции считается стабильность молекулярного отношения ЭЮ2 : Р20з по горизонтам почвы. Но, как показали детальные исследования, этот показатель оказывается абсолютно идентичен от глеево-подзолистых почв тундровой зоны до бурых лесных и серых лесных почв лесостепи, что предопределяет невозможность использования его в качестве диагностируемого признака. В данном случае предлагается более целесообразным использование молекулярного отношения АЬОз : Рв20з.

Результаты исследований и их обсуждение. Результаты проведенных нами расчетов баланса вещественного состава профилей модельных разрезов почв Приморского края (табл. 2-4) позволяют частично ответить по существу данной проблемы.

В частности, если сравнить молекулярные отношения ЭЮ2 : Р20з илистой фракции всех трех разрезов, то получается интересная зависимость. В отбеленном горизонте А2 это отношение, несмотря на степень проявления отбеленности, составляет 3,0-3,1, в горизонте В - 2,7-2,9, в горизонте С - 2,6-2,8, т.е. практически равнозначно. В горизонте А1 оно колеблется от 3,4 до 3,6. Показатель молекулярного отношения АЬОз : Рв20з более однотипен по профилю и расширен в луговых глеевых и буро-отбеленных почвах и несколько уже в лугово-бурых. Это связано с относительно повышенным содержанием окислов железа в лугово-бурых почвах и, очевидно, с характером окислительно-восстановительных процессов. Именно в лугово-бурых почвах эти процессы наиболее динамичны относительно автоморфных БО и гидроморфных ЛГ почв.

По мере усиления степени отбеленности от ЛГ к БО почвам содержание крупнозема в суммарной части горизонтов А1+А2 возрастает от +38 до 102 кг с учетом полной (но не равной) мощности расчетного слоя (табл. 2). Если взять для сравнения 10-сантиметровый слой по высоте и 1 м2 по площади, то накопление крупнозема составит в луговой глеевой (слабо отбеленной) почве 19 кг, в лугово-бурой отбеленной - 32, в отбеле - почти 40 кг. В аналогичном по мощности слое иллювиального горизонта Лг почвы дефицит крупнозема составляет 13 кг, для ЛБ отбеленной почвы - 11,4, для отбела - 18,7 кг.

Таблица 2

Баланс элементов вещественного состава почв приморья по модельным разрезам, кг/м3

Горизонт Баланс механических элементов Крупнозем Илистая фракция

Крупнозем Илистая фракция ЭЮ2 АІ2О3 Рв2Оэ Э1О2 АІ2О3 Рв2Оэ

I II ± I II ± I II ± I II ± I II ± I II ± I II ± I II ±

Буро-отбеленная почва

Аі 134 136 +2 106 32 -74 104 104 0 13 16 +3 6 6 0 56 18 -38 35 8 -27 10 2,7 -7,3

А2 218 318 +100 172 79 -93 169 250 +81 21 35 +14 10 15 +5 91 44 -47 57 9 -38 17 7,3 -9,7

В 823 640 -183 647 751 +104 637 509 -128 78 81 +3 39 36 -3 345 396 +51 216 206 -10 64 74 +10

С 84 84 0 66 66 0 65 65 0 8 8 0 4 4 0 35 35 0 22 22 0 6,5 6,5 0

1угово-б' /рая отбеленная почва

Аі 138 143 +5 117 36 -81 104 107 +3 12 18 +6 5 7 +2 95 35 -60 47 12 -35 20 7 -13

А2 178 244 +66 152 86 -66 134 185 +51 15 33 +18 7 12 +5 99 48 -51 42 20 -22 18 10 -8

В 818 712 -106 697 772 +75 616 558 -58 71 106 +35 30 24 -6 372 387 +15 177 187 +10 74 83 +9

С 81 81 0 69 69 0 61 61 0 7 7 0 3 3 0 38 38 0 19 19 0 8 8 0

Луговая глеевая слабоотбеленная почва

Аі 157 153 -4 104 36 -68 119 116 -3 20 20 0 5 6 +1 58 22 -36 29 8 -21 11 3 -8

А/В 174 216 +42 116 64 -52 132 170 +38 22 26 +4 6 7 +1 64 36 -28 32 17 -15 12 5 -7

В 887 754 -133 592 643 +51 673 561 -112 112 120 +8 31 34 +3 326 365 +39 163 170 +7 61 63 +2

С 87 87 0 58 58 0 66 66 0 11 11 0 3 3 0 32 32 0 16 16 0 6 6 0

Примечание. I - исходный запас элемента; II - запас на момент расчета.

Вынос илистой фракции из слоя А1 + А2В1 луговой глеевой почвы мощностью 38 см равняется 120 кг, или 64 кг на слой 10 см. В лугово-бурой отбеленной почве из слоя 47 см вынесено 147 кг (на 10 см 62 кг); в отбелах вынос из слоя 37 см равняется 167 кг, для слоя 10 см - почти 82 кг. В то же время накопление ила в иллювиальном горизонте луговой глеевой почвы составило 51 кг, для ЛБ почвы - 75, для отбелов - 104 кг. Для равнозначной величины мощности 10 см эти показатели соответственно равны - 5, 8 и 11 кг.

Проведенные расчеты позволяют суммарно определить потерю массы механических элементов относительно исходной материнской породы (табл.3) в зависимости от возраста и степени проявления процесса отбеливания.

Таблица3

Суммарный баланс механических элементов по типам почв, кг/м3

Тип почвы Слой А1 +А2 Горизонт В Баланс Суммарный баланс на слой 150 см

5 ф со о X п 5 з о X п р Крупнозем

ЛГ +38 -120 -133 +51 -95 -69 -164

ЛБ +71 -147 -106 +75 -35 -72 -107

БО +102 -167 -183 +104 -81 -63 -144

Судя по данным табл. 3, во всех типах почв равнинной части юга Дальнего Востока наблюдается вынос части механических элементов за пределы почвенного профиля. При этом доля выноса ила для ЛГ и БО

почвы абсолютно равна (42-43), а в ЛБ почве возрастает до 67 %, что, вероятно, обусловлено либо дву-членностью профиля этих почв и недостижением равновесного состояния либо исходной неопределенностью выбора «свидетеля». Как показали палеографические исследования В.В. Никольской [12], долина реки Уссури только в четвертичное время испытывала неоднократные этапы изменения уровня поверхности различной направленности.

В валовом составе любой почвы основная часть приходится на окислы кремнезема, алюминия и железа. Баланс этих элементов представлен в табл. 4.

Таблица 4

Баланс основных элементов валового состава по типам почв, кг/м3

Тип почвы Слой А1 +А2 Горизонт В Профиль в целом Суммарный баланс на слой 150 см

м е з о X п у р К м е з о X п у р К Крупнозем

Окислы SiO2

ЛГ +35 -64 -112 +39 -77 -25 -102

ЛБ +54 -111 -58 +15 -4 -62 -66

БО +81 -85 -128 +51 -47 -77 -124

Окислы

ЛГ +4 -36 +8 +7 +12 -29 -17

ЛБ +24 -57 +35 +10 +59 -47 +12

БО +17 -65 +3 -10 +20 -75 -55

Окислы Fe2Oз

ЛГ +2 -15 +3 +2 +5 -12 -8

ЛБ +7 -21 -6 +9 +1 -12 -11

БО +5 -17 -3 +10 +2 -7 -5

Как показывает анализ данных табл. 4, при сравнении профилей почв различной степени отбеленно-сти существует определенная зависимость в поведении основных окислов, особенно между крайними типами почв, луговыми глеевыми (слабоотбеленные) и отбелами. В частности, от ЛГ к БО почвам закономерно возрастает сумма окислов SiO2, AІ2Oз и Fe2Oз в аккумулятивно-элювиальной части профиля как в составе крупнозема, так и ила. Снижается доля окислов кремнезема в составе крупнозема иллювиального горизонта на 16 кг и, напротив, на 12 кг возрастает в составе ила. Наблюдается снижение доли окислов алюминия на 5 кг и окислов железа на 6 кг в составе крупнозема. Существенно (на 17 кг) уменьшается доля алюминия в составе ила, но на 18 кг увеличивается содержание окислов железа.

По некоторым позициям указанные закономерности не проявляются в составе профиля лугово-бурой отбеленной почвы, что обусловлено вполне конкретными причинами, указанными выше.

В целом для разреза высотою 150 см и площадью 1 м2 суммарный баланс элементов валового состава составил в профиле луговой глеевой почвы 113 кг, в луговой бурой отбеленной - 99, в отбелах - 141 кг. Если сопоставить указанные данные с балансом механических элементов (табл. 3), то получим некомпенсированный вынос веществ валового состава для ЛГ почвы 51 кг, для ЛБ и БО - по 2 кг.

Выводы

1. Буро-отбеленные почвы как наиболее древние приобрели устойчивый характер поведения основных компонентов вещественного состава, а в наиболее молодых луговых глеевых почвах процессы миграции веществ еще далеки от равновесного состояния.

2. Степень отбеленности и образования белесого горизонта А2 мало согласуется с величиной молекулярного отношения SiO2 : R2Oз , которое практически идентично для всех рассматриваемых почв.

3. Основной причиной формирования белесого горизонта по гранулометрическому составу почв равнинных территорий Приморского края, очевидно, является характер состояния водно-воздушного режима и

связанных с ним окислительно-восстановительных процессов, а не подзолообразования.

Литература

1. Бутузова О.В. Материалы по изучению почв Приханкайской равнины // Сб. работ Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева. - М.,- Л.: Изд-во АН СССР, 1960. - Вып. 3. - С. 124-155.

2. Глинка К.Д. Краткая сводка данных о почвах Дальнего Востока. - СПб., 1910. - 81 с.

3. Герасимов И.М. Почвы Центральной Европы и связанные с ними вопросы физической географии. -М.: Изд-во Ан СССР, 1960. - 156 с.

4. Жукова М.А. Почвенный покров опытного участка «Кривой ключ» Горно-таежной станции // Тр. Горнотаежной станции ДВФ АН сСсР. - 1946. - Т. 5. - С. 17-44.

5. Зонн С.В., Нечаева Е.Г., Сапожников А.П. Процессы псевдооподзоливания и лессивирования в лесных почвах Южного Приморья // Почвоведение. - 1969. - № 7. - С. 3-16.

6. Иванов Г.И. Почвообразование на юге Дальнего Востока. - М.: Наука, 1976. - 200 с.

7. Качияни А.И. Почвы земледельческих районов Дальнего Востока. - Хабаровск, 1954. - 167 с.

8. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов [и др.]. - Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.

9. Ковда В.А., Зимовец Б.А., Амчиславская А.Г. О гидрогенной аккумуляции соединений кремнезема и полуторных окислов в почвах Приамурья // Почвоведение. - 1958. - № 5. - С. 1-10.

10. Крейда Н.А. Почвы хвойно-широколиственных лесов Приморского края // Ученые зап. Дальневосточ. ун-та. - Владивосток, 1970. - Т. 27. - Ч. 2. - 229 с.

11. Ливеровский Ю.А., Росликова В.И. О генезисе некоторых луговых почв Приморья // Почвоведение. -1962. - № 8. - С. 36-49.

12. Никольская В.В. Палеографические исследования в долине реки Уссури // Материалы по физической географии юга Дальнего Востока: Приханкайская долина и прилегающие к ней районы Приморского края. - М.: Изд-во АН СССР, 1958. - С. 63-106.

13. Роде А.А. Почвообразовательные процессы и их изучение стационарным методом // Принципы организации и методы стационарного изучения почв. - М.: Наука, 1976. - С. 5-34.

14. Синельников Э.П. Некоторые особенности формирования почв с белесым горизонтом в северных районах Ханкайско-Уссурийской равнины // Особенности почвообразования в зоне бурых лесных почв. - Владивосток, 1967. - С. 37-39.

15. Синельников Э.П. Оптимизация свойств и режимов периодически переувлажняемых почв: монография. - Уссурийск, 2000. - 296 с.

16. Сунгуров Ю.И., Терентьев А.Т. Особенности элювиального переменно-глеевого процесса почвообразования буро-подзолистых почв Приморья // Особенности почвообразования в зоне бурых лесных почв. - Владивосток, 1967. - С. 34-40.