Почвоведение, 2019, № 5, стр. 544-557
Новообразования (ортштейны и псевдофибры) поверхностно-оглеенных супесчаных почв севера Тамбовской равнины
Ф. Р. Зайдельман 1, *, Л. В. Степанцова 2, А. С. Никифорова 1, В. Н. Красин 2, И. М. Даутоков 2, Т. В. Красина 2
1 МГУ им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, Ленинские горы, 1, Россия
2 Мичуринский государственный аграрный университет
393760 Тамбовская обл., Мичуринск, ул. Интернациональная, 101, Россия
* E-mail: frz10@yandex.ru
Поступила в редакцию 11.05.2018
После доработки 28.09.2018
Принята к публикации 28.11.2018
Аннотация
В профиле светло-серых почв (неоглеенной, глубокооглеенной, слабоглееватой и сильноглееватой) на пылевато-супесчаных двучленных отложениях надпойменных террас Тамбовской низменности в верхней части песчаной толщи формируются широкие до 5–10 см псевдофибры. В профиле наиболее гидроморфной светло-серой поверхностно-глеевой почвы псевдофибры отсутствуют. Появление ортштейнов в профиле указывает на контрастные застойно-промывные условия. Угловатые черные ортштейны размером менее 2 мм с высоким содержанием Mn характерны для слабоглееватых почв, серовато-бурые размером 7–10 мм – для сильноглееватых и глеевых почв. Коэффициенты накопления (отношение содержания элемента в ортштейнах к его содержанию во вмещающем мелкоземе) Сd и Pb достигают 100–300, Со и Мо – 10–100, Zn и Сu – 2–5, содержание P2O5 – 1.0–1.5%. Содержание органического вещества в ортштейнах составляет 1.8–2.5%, его состав резко фульватный (Сгк : Сфк < 0.4). Плотность псевдофибр достигает 1.6 г/см3, их пористость аэрации уменьшается до 3–6%. Они отличаются повышенной кислотностью, более высоким (в 1.5–3 раза) содержанием ила, Аl, Fe, Mn и микроэлементов. Надежным количественным критерием для оценки агроэкологического состояния светло-серых поверхностно-оглеенных почв может служить соотношение Fe/Mn в 1 н. сернокислой вытяжке из ортштейнов (коэффициент заболоченности по Зайдельману и Оглезневу).
ВВЕДЕНИЕ
Ортштейны широко распространены в почвах таежно-лесной зоны, они являются индикаторами глееобразования при поверхностном или грунтовом заболачивании в условиях застойно-промывного водного режима. Под ортштейнами мы понимаем округлые твердые Mn–Fe конкреции [6]. Их морфологические особенности и состав определяются не только гидрологическим режимом почвы, но и характером почвообразующей породы. Существует обширный литературный материал раскрывающий генезис, химический и минералогический состав этих новообразований [2, 3, 6, 8, 11–13, 15–17]. Для разных генетических рядов почв предложены значения коэффициента заболоченности – критерия, основанного на соотношении Fe/Mn в 1 н. сернокислой вытяжке. Проведены многолетние наблюдения по выявлению связи между изменением водного режима дерново-подзолистых почв после мелиорации и изменению состава и морфологии Fe–Mn конкреций [6]. Значительный интерес представляют работы Стрельченко о концентрации фосфора в ортштейнах [12, 13].
В литературе отсутствуют сведения об псевдофибровых образованиях почв Тамбовской равнины, хотя горизонтальные ожелезненные прослои в средней части профиля характерны для супесчаных серых лесных почв этой территории [4]. Исследованиями Зайдельмана [6] в Окско-Мещерском полесье было установлено, что на каждый см мощности псевдофибр формируется дополнительно 0.8 см запасов влаги. Были выявлены особенности этих образований в зависимости от глубины залегания грунтовых вод и степени оглеения почв. В исследованном нами ряду почв после влажных зим или ливневых осадков также формируется дополнительный запас влаги на псевдофибрах [7].
В настоящей работе представлены сведения о морфологии, химическом составе ортштейнов и псевдофибр светло-серых и светло-серых поверхностно-оглеенных почв севера Тамбовской равнины. Генетические особенности этих почв, физико-химические свойства, режим влажности и продуктивность в пятитилетнем цикле рассмотрены нами ранее [7]. В лесостепной зоне часты засушливые годы, когда в профиле светло-серых супесчаных почв полностью исчезают морфохроматические признаки оглеения в виде сизой окраски. Только наличие новообразований позволяет диагностировать особенности многолетнего водного режима этих почв, что необходимо для их оптимального использования в сельском хозяйстве.
При изложении рассматриваемого материала авторы использовали “Классификацию и диагностику почв СССР” [10] и отнесли исследованные почвы к светло-серым поверхностно-оглеенным почвам. Однако в связи со значительной вариабельностью характера почвообразующих пород в этом регионе, в том числе более ясно выраженной двучленностью объекта исследования, его целесообразно рассматривать как относящийся к типу дерново-глеевых, подтипу дерново-поверхностно-глееватых, роду оподзоленных почв на двучленных отложениях, подстилаемых песками.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ
Пахотные угодья Тамбовской области в основном приурочены к черноземам, но в ряде районов, примыкающих к Воронежскому и Цнинскому лесным массивам, в их составе значительную долю составляют серые лесные почвы. Детальный обзор генезиса, свойств и морфологии серых и темно-серых почв на лёссовидных тяжелых суглинках представлен в монографии Ахтырцева [4]. Однако разнообразие этих почв не ограничивается тяжелосуглинистыми разностями. Светло-серые почвы в Тамбовской обл. приурочены в основном к песчаным и супесчаным водно-ледниковым отложениям. Несмотря на легкий гранулометрический состав, они подвержены поверхностному заболачиванию. Это наименее изученные почвы области. Они в большей степени, чем черноземы и темно-серые почвы, подвержены агрогенной деградации.
Непосредственным объектом исследований послужили новообразования в почвах опытного поля Плодоовощного института Мичуринского государственного аграрного университета на территории землепользования учхоза “Роща” Мичуринского района Тамбовской области.
Исследованный ряд светло-серых почв различной степени оглеения приурочен к первой надпойменной террасе на правом берегу реки Лесной Воронеж (один из истоков р. Воронеж). Поверхность террасы волнистая с многочисленными западинами и ложбинами, в которых весной и после ливневых дождей застаивается влага.
Были исследованы новообразования следующего ряда почв: светло-серая среднемощная (разр. 1, горизонты: Апах–А1–А1А2–В1–В2fi–В3f–С) – на повышенном участке; светло-серая мощная глубокооглеенная (разр. 2, Апах–А1–А1А2–А2В–В1g'–В2fi–Сg'') – на склоне; светло-серая среднемощная поверхностно-слабоглееватая (разр. 3, Апах,g'–А1g''–А1А2–В1fi–В2f–В3f,g'–Сg'') – в небольшом замкнутом понижении на повышенном участке террасы; светло-серая мощная поверхностно-среднеглееватая (разр. 4, Aпах,fs,g''–А1g''–А1А2g''–А2Bg''–B1fg''–В2g'''–Сfi,g'') – на дне открытой лощины и светло-серая среднемощная поверхностно-глеевая (разр. 5, Апах,fs,g'''–А1g'''–А1А2'''– А2Вg''–В1f,g''–В2g''–Сg''–G) – в центре обширной замкнутой западины. Почвы сформировались на двучленных отложениях – пылеватых супесях мощностью 40–120 см, подстилаемых мелкозернистыми песками с глинистыми прослоями. В депрессиях весной во влажные и средние по зимним осадкам годы образуется двухуровневая верховодка – поверхностное затопление сочетается с внутрипочвенным застоем влаги на контакте слоев. В очень влажные годы возможно обводнение всего профиля, грунтовые воды не влияют на водный режим.
Ортштейны отмывали на сите 0.25 мм из воздушно-сухих образцов, отобранных из гумусовых горизонтов почв. Внутреннее строение новообразований изучали с помощью фотографирования с применением фотокамеры Canon EOS-5D Mark II, макроколец и проекционных объективов с фокусными расстояниями 50, 40 и 20 мм.
Для анализа валового химического состава разложение почвы и псевдофибр проводили сплавлением с карбонатом натрия, ортштейнов – смесью серной и хлорной кислот с последующим определением элементов аналитическими методами: фосфора (с SnCl2 и аскорбиновой кислотой), железа – сульфосалицилатным методом, марганца (с формальдоксимом), титана – пероксидным; кремния – гравиметрическим желатиновым, кальция, магния – комплексонометрически (трилон Б, кальцеин, хром темно-синий), серы – турбодиметрически, алюминия – комплексонометрически (с дитизоном) [1], микроэлементов (Zn, Сu, Со, Mo) и тяжелых металлов – атомно-адсорбционным методами [14]. Различные соединения железа в почве, псевдофибрах и ортштейнах определяли в 1 н. сернокислой вытяжке, в вытяжках Тамма и Мера–Джексона [13]; Фракционный состав гумуса конкреций определяли по методу Кононовой и Бельчиковой [14], схема экстракции была немного изменена – первую фракцию снимали 0.1 н. раствором NaOH, сумму первой и второй фракций – пирофосфатом натрия, материал конкреций после обработки щелочью отмывали от Fe и Mn, многократно обрабатывая его 0.1 н. раствором Н2SO4. После этого третью фракцию извлекали шестичасовым термостатированием с 0.05 н. раствором NaOH при температуре 80°C. Параллельно определяли различные соединения фосфора в ортштейнах: органические фосфаты – в 0.1 н. и 0.05 н. вытяжках NaOH, отдельно определяли фосфаты, связанные с гуминовыми и фульвокислотами, фосфаты железа – в 1 н. сернокислой вытяжке, прочносвязанные и окклюдированные железом фосфорные соединения – в остатке после всех обработок. В качестве аналитических критериев диагностики рассматривались: критерий Швертманна (по мелкозему пахотного горизонта почв) – соотношению аморфного и суммарного несиликатного железа; коэффициент заболоченности (отношение Fe/Mn в 1 н. вытяжке из ортштейнов). Все определения проводили в четырехкратной повторности, аналитические показатели – в десятикратной.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Морфологические особенности. Появление ортштейнов в профиле указывает на контрастные застойно-промывные условия. Ортштейны в рассматриваемом ряду образуются только в почвах, где наблюдается периодическое поверхностное затопление. В светло-серой и светло-серой глубокооглеенной почвах эти новообразования отсутствуют (табл. 1). Бесструктурность гумусового горизонта и высокое содержание пылеватой фракции определяют плохую смачиваемость почвы и низкую водопроницаемость гумусового горизонта, поэтому летом после ливневых дождей и весной вода в понижениях на поверхности почвы и в пахотном горизонте застаивается от 1–3 дней до недели [7]. Контрастность водного режима гумусового горизонта определяет то, что максимум ортштейнов наблюдается в пахотном слое, а не в элювиальном горизонте, как отмечается в пахотных почвах таежно-лесной зоны [6, 8]. В любом случае фактором, определяющим количество ортштейнов, является продолжительность анаэробного периода. Вниз по профилю содержание конкреций и их размеры уменьшаются. В гумусово-элювиальном горизонте они отсутствуют или их количество минимально. Наиболее интенсивно процесс конкрециеобразования протекает в светло-серой поверхностно-глеевой почве – наиболее гидроморфной в рассматриваемом ряду почв. Из-за высокого (более 10%) содержания крупных (5 и более миллиметров) ортштейнов в пахотном слое, при его обработке возникает характерный звук, как на каменистых почвах. Изменяется и форма новообразований. В очень плотном гумусовом горизонте слабооглееватой почвы ортштейны угловатые, в более оструктуренной сильноглееватой они угловато-округлые (табл. 2). В поверхностно-глеевой почве весь гумусовый горизонт является элювиальным, имеет высокую плотность и слоистое сложение, поэтому конкреции приобретают уплощенную форму. Поверхность ортштейнов неровная бугристая, что обусловлено включением крупных кварцевых зерен, которые, по-видимому, являются центрами конкрециеобразования. Темно-бурый, почти черный цвет ортштейнов светло-серой поверхностно-слабоглееватой почвы обусловлен большим содержанием Mn, бурый – конкреций поверхностно-среднеглееватой почвы – увеличением доли железа, а серый цвет новообразований светло-серой поверхностно-глеевой почвы – преобладанием на поверхности кварцевого материала. При кратковременном застое влаги формируются недифференцированные конкреции, а при длительном застое влаги в ортштейнах четко выделяются Mn-содержащее ядро и светло-бурая – ожелезненная внешняя часть.
Таблица 1.
Почва | Горизонт, глубина, см | Массовая доля ортштейнов, % | Содержание фракции, %, размером, мм | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
>5 | 5–3 | 3–2 | 2–1 | 1–0.5 | 0.5–0.25 | |||
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая, разр. 3 | Апах,g', 0–12 | 0.68 ± 0.34 | 0 | 4.2 | 11.1 | 40.8 | 43.0 | 0.9 |
А1g'', 12–25 | 0.57 ± 0.08 | 0 | 9.3 | 11.4 | 34.3 | 43.3 | 1.7 | |
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая, разр. 4 | Апах,fs,g'', 0–24 | 7.07 ± 0.87 | 0.4 | 7.6 | 22.2 | 40.3 | 26.8 | 2.8 |
А1g'', 24–47 | 3.12 ± 0.35 | 5.4 | 17.1 | 21.3 | 29.8 | 12.1 | 14.3 | |
А1А2g'', 47–72 | 2.27 ± 0.25 | 0 | 0 | 0.8 | 23.5 | 55.2 | 20.5 | |
Светло-серая поверхностно-глеевая, разр. 5 | Апах,fs,g''', 0–20 | 13.51 ± 1.93 | 21.4 | 24.5 | 22.3 | 27.7 | 3.8 | 0.3 |
А1g'', 20–30 | 4.23 ± 0.93 | 6.4 | 23.1 | 25.4 | 40.6 | 4.2 | 0.3 | |
А1А2g''', 30–45 | 1.34 ± 0.28 | 0 | 1.7 | 9.6 | 60.6 | 25.7 | 1.9 |
Таблица 2.
Цвет без увеличения/ цветовой код по шкале Манселла | Размер, мм | При 20-кратном увеличении | |||
---|---|---|---|---|---|
форма | характер поверхности | характер скола | дифференци- ация на ядро и оболочку | ||
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая почва, разр. 3 | |||||
Темно-бурый до черного/5YR 2/2 | > 2 | Угловатые | Неровная, Mn пятна – 50 (10PB 1/4)%, Fe – 40% (5YR 3/6), SiO2 – 10% | Однородный, мелкие Fe и Mn пятна (10PB 1/4) | Отсутствует |
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая почва, разр. 4 | |||||
Бурый/2.5YR3/2 | 1–3 | Угловато-округлые | С крупными вкраплениями кварцевых зерен, Fe – 60% (5YR 3/6), SiO2 – 20%, Mn – 20% (10PB 1/4) | Центральная часть – Mn, периферия железистая (5YR 3/6), граница нечеткая | Слабая |
Светло-серая поверхностно-глеевая почва, разр. 5 | |||||
Светлый, серый/2.5YR 5/1 | 3–7 | Уплощенные угловатые | Неравная бугристая, SiO2 – 80% (7.5YR 8/1), Fe – 10% (5YR 5/6), Mn – 10% (10PB 1/4) | На светло-буром фоне (7.5YR 5/10) центральная часть Mn (10PB 1/4), границы резкие, Mn ядро может отсутствовать | Резкое деление на тонкую Si-оболочку Fe–Mn – центральную часть |
Псевдофибровые горизонтальные прослои в рассматриваемом ряду почв формируются в верхней части песчаной толщи. Практически во всех заложенных разрезах четко прослеживаются два слоя псевдофибр, третий слой может быть представлен фрагментарно. При мощности верхней супесчаной толщи около 1 м или чуть более в профиле почв формируются горизонтальные слои псевдофибр мощностью 2–8 см, при уменьшении мощности пылеватой толщи до 70 см и менее – ширина псевдофибр возрастает до 8–12 см, а форма становится извилистой, в слоях появляются разрывы (табл. 3). В светло-серой неоглеенной почве формируются ярко-бурые псевдофибры, с наиболее высокой плотностью и содержанием ила в 3 раза большим, чем во вмещающем горизонте. С нарастанием степени поверхностного оглеения окраска псевдофибр становится сначала серовато-бурой, а потом сизовато-серой, уменьшается содержание ила. В сильноглееватой почве содержание фракции размером менее 0.001 мм в прослоях всего на 3% больше по сравнению с вмещающим горизонтом. В наиболее гидроморфной поверхностно глеевой почве данные новообразования отсутствуют. Псевдофибры характеризуются повышенной кислотностью – рН солевой вытяжки в них понижается по сравнению со вмещающим мелкоземом на 0.5–0.7.
Таблица 3.
Глубина пылеватой толщи | Глубина появле-ния | Цвет | Форма и ширина | Плотность, г/см3 | Пористость, % от объема | Содержание фракций (%), размер, мм | рН | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
общая | возду-хоносная | ||||||||
см | >0.001 | >0.01 | |||||||
Светло-серая почва, разр. 1 | |||||||||
60–65 | 60–80 | Ржаво-бурые | 10–12 см, прерывистые | $\frac{{1.60 \pm 0.10{\kern 1pt} *}}{{1.37 \pm 0.03}}$ | $\frac{{38.2}}{{46.4}}$ | $\frac{{2.6}}{{37.9}}$ | $\frac{{21.9}}{{7.0}}$ | $\frac{{28.3}}{{8.2}}$ | $\frac{{5.8}}{{6.2}}$ |
Светло-серая глубокооглеенная почва, разр. 2 | |||||||||
80–100 | 80–120 | Буровато-серые | 5–8 см, ровные | $\frac{{1.59 \pm 0.04}}{{1.44 \pm 0.04}}$ | $\frac{{39.1}}{{44.5}}$ | $\frac{{5.2}}{{28.4}}$ | $\frac{{15.7}}{{7.8}}$ | $\frac{{26.0}}{{11.8}}$ | $\frac{{3.7}}{{4.2}}$ |
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая почва, разр. 3 | |||||||||
40–45 | 40–60 | Верхние 2–3 см – серые, нижние 5–8 см – ярко-бурые | 10–12 см, извилистые | $\frac{{1.52 \pm 0.04}}{{1.30 \pm 0.08}}$ | $\frac{{41.3}}{{51.0}}$ | $\frac{{19.3}}{{41.5}}$ | $\frac{{12.3}}{{5.5}}$ | $\frac{{20.7}}{{9.7}}$ | $\frac{{5.6}}{{6.3}}$ |
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая почва, разр. 4 | |||||||||
110–120 | 120–150 | Сизовато-серые | 1–4 см, ровные | $\frac{{1.47 \pm 0.09}}{{1.52 \pm 0.09}}$ | $\frac{{40.4}}{{43.3}}$ | $\frac{{16.9}}{{24.1}}$ | $\frac{{11.9}}{{7.4}}$ | $\frac{{15.0}}{{9.0}}$ | $\frac{{5.9}}{{6.5}}$ |
В светло-серой неогленной почве пористость аэрации псевдофибр менее 2–3%, что делает их локальными водоупорами в период снеготаяния и ливневых осадков. В поверхностно-глубокооглеенной почве, она возрастает до 18–20%, поэтому они частично водопроницаемы. Водоупором для формирования нижнего яруса верховодки в поверхностно-сильноглееватой почве служит горизонт с псевдофибрами на глубине более 1 м. В водном режиме светло-серых глубокооглеенной и поверхностно-слабоглееватой почв роль псевдофибровых новообразований невелика, вследствие их глубокого расположения и высокой пористости аэрации.
Химический состав новообразований. Как известно, из макроэлементов в ортштейнах преимущественно концентрируются Mn, Fe и P. Общее содержание железа в новообразованиях рассматриваемого ряда почв возрастает с усилением степени гидроморфизма от 9–10% в ортштейнах слабоглееватой почвы до 15–16% – в конкреционных новообразованиях глеевой почвы (табл. 4). Соответственно увеличиваются и значения коэффициента накопления железа в ортштейнах по сравнению с вмещающим мелкоземом – от 6–7 до 9–10. Содержание марганца и коэффициенты накопления этого элемента уменьшаются от 2–3% и 70–80 в светло-серой почве до 1.5–1.6% и до 25–40 – в глеевой. С ростом степени гидроморфизма почв возрастает окристаллизованность железа в новообразованиях. Доля железа, извлекаемая дитионит-цитратной вытяжкой из всех ортштейнов, составляет 95–98% от валового состава (табл. 5). Содержание аморфных соединений железа в мелких ортштейнах светло-серой поверхностно-слабооглеенной почвы достигает 85% от общего содержания, в ортштейнах сильноглееватой почвы уменьшается до 75%, в крупных новообразованиях светло-серой глеевой почвы уменьшается до 50–60%. Соответственно уменьшаются и значения критерия Швертманна. Коэффициент заболоченности, предложенный Зайдельманом и Оглезневым [6], как соотношение Fe к Mn, извлекаемых из ортштейнов 1 н. сернокислой вытяжкой, позволяет выделять участки распространения слабоглееватых почв с поверхностным застоем влаги 3–5 дней – (Кз < 4), сильноглееватых почв с застоем влаги 1–1.5 нед. (Кз-4–6) и участки глеевых почв с застоем влаги более 2 нед. (Кз > 6). Для агромелиоративной диагностики лучше использовать ортштейны пахотного слоя. В ортштейнах подпахотного и более глубокого гумусово-элювиального горизонтов общее содержание железа и марганца уменьшается и различия по степени окристализованности соединений железа сглаживаются.
Таблица 4.
Горизонт, глубина, см | Объект | ППП, % | SiO2 | Al2O3 | MnO | Fe2O3 | CaO | MgO | TiO | P2O5 | SO2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Светло-серая почва, разр. 1 | |||||||||||
Апах, 0–20 | Мелкозем | 3.85 | 94.2 | 2.61 | 0.035 | 1.01 | 0.752 | 0.151 | 0.153 | 0.248 | 0.070 |
А1, 20–38 | 4.15 | 94.6 | 2.46 | 0.044 | 1.05 | 0.725 | 0.172 | 0.113 | 0.215 | 0.049 | |
А2А1, 38–45 | 0.96 | 96.6 | 1.93 | 0.018 | 0.82 | 0.600 | 0.076 | 0.112 | 0.062 | 0.026 | |
В2, 75–110 | 0.92 | 95.3 | 2.06 | 0.010 | 0.96 | 0.515 | 0.060 | 0.156 | 0.073 | 0.051 | |
C, 130–150 | 1.11 | 95.1 | 0.64 | 0.010 | 1.00 | 0.487 | 0.147 | 0.086 | 0.048 | 0.084 | |
В2 f, 75–11 | Псевдофибры | 4.15 | 84.1 | 6.96 | 0.021 | 3.42 | 0.785 | 0.544 | 0.320 | 0.159 | 0.087 |
Кн** | 0.88 | 3.38 | 2.10 | 3.55 | 1.45 | 9.07 | 2.05 | 2.18 | 1.70 | ||
Светло-серая глубокооглеенная почва, разр. 2 | |||||||||||
Апах, 0–20 | Мелкозем | 2.82 | 93.4 | 2.42 | 0.040 | 1.11 | 0.784 | 0.109 | 0.186 | 0.084 | 0.064 |
А1, 20–50 | 2.01 | 93.5 | 2.66 | 0.040 | 1.16 | 1.007 | 0.223 | 0.234 | 0.058 | 0.113 | |
А1А2, 50–60 | 3.35 | 88.0 | 5.48 | 0.028 | 2.44 | 0.671 | 0.511 | 0.219 | 0.067 | 0.114 | |
В2g'', 115–140 | 3.35 | 88.2 | 4.83 | 0.019 | 2.49 | 0.709 | 0.451 | 0.216 | 0.057 | 0.118 | |
Cg''', 140–170 | 2.65 | 91.2 | 3.04 | 0.015 | 2.07 | 0.659 | 0.510 | 0.133 | 0.044 | 0.219 | |
В2fi,g'', 115–140 | Псевдофибры | 4.53 | 83.1 | 7.32 | 0.034 | 3.41 | 0.884 | 0.946 | 0.275 | 0.086 | 0.180 |
Кн | 0.94 | 1.52 | 1.79 | 1.26 | 1.26 | 2.10 | 1.14 | 1.23 | 1.52 | ||
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая почва, разр. 3 | |||||||||||
Апах,g'', 0–12 | Мелкозем | 4.06 | 91.3 | 3.22 | 0.041 | 1.38 | 0.716 | 0.595 | 0.193 | 0.474 | 0.250 |
А1g'', 12–25 | 3.78 | 91.4 | 2.84 | 0.042 | 1.40 | 0.810 | 0.363 | 0.218 | 0.130 | 0.305 | |
А1А2, 25–40 | 2.65 | 92.6 | 2.63 | 0.046 | 1.24 | 0.660 | 0.299 | 0.214 | 0.094 | 0.131 | |
В1, 45–70 | 1.3 | 93.5 | 1.89 | 0.016 | 1.14 | 0.640 | 0.455 | 0.160 | 0.039 | 0.196 | |
Cg''', 130–150 | 3.31 | 87.6 | 4.77 | 0.023 | 2.46 | 0.873 | 0.771 | 0.238 | 0.050 | 0.086 | |
Апах,g'', 0–12 | Ортштейны | 854 | 78.8 | 6.87 | 2.933 | 10.74 | 0.417 | 0.879 | 0.363 | 1.512 | – |
Кн | 0.87 | 2.13 | 71.53 | 7.74 | 0.58 | 2.41 | 1.88 | 3.19 | – | ||
А1g'', 12–25 | Ортштейны | 8.92 | 80.6 | 6.01 | 3.603 | 9.34 | 0.190 | 0.840 | 0.347 | 1.504 | 0.104 |
Кн | 0.88 | 2.10 | 85.82 | 6.58 | 0.23 | 2.81 | 1.59 | 11.56 | 0.53 | ||
В1fi, 45–70 | Псевдофибры | 3.16 | 89.2 | 5.05 | 0.019 | 2.42 | 0.601 | 0.644 | 0.225 | 0.071 | |
Кн | 0.95 | 2.67 | 1.19 | 2.11 | 0.95 | 1.42 | 1.41 | 1.82 | |||
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая почва, разр. 4 | |||||||||||
Апах,fs,g'', 0–24 | Мелкозем | 6.21 | 85.1 | 4.08 | 2.39 | 0.859 | 0.730 | 0.391 | 0.140 | 0.196 | |
А1g'', 24–47 | 4.46 | 87.3 | 5.83 | 0.055 | 2.09 | 0.698 | 0.662 | 0.340 | 0.094 | 0.181 | |
А1А2g', 47–72 | 2.35 | 91.0 | 2.44 | 0.042 | 1.47 | 0.654 | 0.566 | 0.217 | 0.046 | 0.136 | |
В2g'', 100–130 | 4.98 | 82.8 | 6.69 | 0.030 | 3.47 | 0.837 | 0.962 | 0.356 | 0.054 | 0.140 | |
Сg'', 130–150 | 2.47 | 92.2 | 2.75 | 0.013 | 1.70 | 0.675 | 0.655 | 0.142 | 0.029 | 0.096 | |
Апах,fs,g'', 0–24 | Ортштейны | 9.35 | 80.4 | 6.00 | 3.003 | 9.88 | 0.115 | 0.571 | 0.439 | 1.152 | – |
Кн | 0.94 | 1.47 | 62.56 | 4.13 | 0.13 | 0.78 | 1.12 | 8.22 | – | ||
А1g'', 24–47 | Ортштейны | 6.87 | 86.5 | 4.87 | 1.74 | 6.17 | 0.168 | 0.393 | 0.384 | 0.819 | – |
Кн | 0.99 | 0.84 | 23.16 | 3.08 | 0.24 | 0.59 | 1.13 | 8.71 | 0.075 | ||
А1А2g', 47–72 | Ортштейны | 2.53 | 90.8 | 2.35 | 1.047 | 4.66 | 0.072 | 0.370 | 0.234 | 0.967 | 0.78 |
Кн | 0.99 | 0.96 | 24.93 | 3.16 | 0.03 | 0.65 | 1.08 | 21.02 | |||
C fi,g''', 150–180 | Псевдофибры | 3.09 | 88.8 | 4.39 | 0.014 | 2.14 | 0.726 | 0.611 | 0.251 | 0.036 | |
Кн | 0.96 | 1.60 | 1.08 | 1.26 | 1.07 | 0.93 | 1.77 | 1.24 | |||
Светло-серая лесная поверхностно-глеевая почва, разр. 5 | |||||||||||
Апах,fs,g''', 0–20 | Мелкозем | 4.95 | 87.7 | 4.24 | 0.059 | 1.84 | 0.752 | 0.673 | 0.314 | 0.195 | 0.096 |
А1g''', 20–30 | 4.09 | 86.3 | 4.93 | 0.052 | 2.12 | 0.794 | 0.668 | 0.365 | 0.157 | 0.055 | |
А1А2g'', 30–45 | 3.42 | 87.1 | 5.52 | 0.033 | 2.53 | 0.856 | 0.507 | 0.268 | 0.125 | 0.156 | |
В2g'', 91–117 | 1.03 | 96.4 | 1.24 | 0.005 | 0.67 | 0.618 | 0.133 | 0.042 | 0.031 | 0.163 | |
G, 140–180 | 3.64 | 90.8 | 3.06 | 0.023 | 2.54 | 0.753 | 0.597 | 0.195 | 0.050 | 0.141 | |
Апах,fs,g''', 0–20 | Ортштейны | 6.32 | 80.7 | 4.95 | 1.660 | 16.80 | 0.209 | 0.383 | 0.416 | 1.620 | – |
Кн | 0.92 | 1.17 | 28.13 | 9.12 | 0.28 | 0.57 | 1.32 | 8.31 | |||
А1g''', 20–30 | Ортштейны | 7.33 | 81.3 | 5.20 | 1.196 | 12.05 | 0.225 | 0.294 | 0.454 | 1.683 | – |
Кн | 0.97 | 1.05 | 3.00 | 5.68 | 0.28 | 0.44 | 1.24 | 10.72 | |||
А1А2g'', 30–45 | Ортштейны | 5.43 | 86.9 | 5.61 | 1.220 | 5.35 | 0.332 | 0.210 | 0.388 | 0.998 | – |
Кн | 0.99 | 1.02 | 36.97 | 2.08 | 0.39 | 0.41 | 1.45 | 7.98 |
Таблица 5.
Горизонт, глубина, см | Валовой состав, % | 1 н. H2SO4, % | Feо, % | Вытяжка Тамма, % | Fed, % | Кз | Feo/Fed | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fe2O3 | MnO | Fe/Mn | Fe2O3 | MnO | Fe2O3 | MnO | Fe/Mn | |||||
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая почва, разр. 3 | ||||||||||||
Апах,g'', 0–12 | 10.74 | 2.93 | 3.7 ± 0.6 | 4.96 | 1.25 | 0.06 | 9.03 | 2.88 | 3.1 ± 0.1 | 10.67 | 3.60 ± 0.45 | 0.84 ± 0.10 |
А1g'', 12–25 | 9.34 | 3.60 | 2.6 ± 0.2 | 4.49 | 1.31 | 0.05 | 8.61 | 3.50 | 2.5 ± 0.1 | 9.33 | 3.07 ± 0.36 | 0.92 ± 0.11 |
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая почва, разр. 4 | ||||||||||||
Апах,fs,g'', 0–24 | 9.88 | 3.00 | 3.3 ± 0.8 | 6.87 | 1.25 | 0.12 | 7.22 | 2.21 | 3.3 ± 0.1 | 9.83 | 4.95 ± 0.21 | 0.73 ± 0.09 |
А1g'', 24–47 | 6.17 | 1.27 | 4.9 ± 0.5 | 4.68 | 0.69 | 0.10 | 4.88 | 1.27 | 3.8 ± 0.1 | 6.63 | 6.11 ± 0.17 | 0.74 ± 0.10 |
А1А2g'', 47–72 | 4.66 | 1.05 | 4.4 ± 0.3 | 0.72 | 0.37 | 0.14 | 2.25 | 1.02 | 2.2 ± 0.1 | 4.57 | 1.78 ± 0.21 | 0.56 ± 0.12 |
Светло-серая поверхностно-глеевая почва, разр. 5 | ||||||||||||
Апах,fs,g''', 0–20 | 16.80 | 1.66 | 10.1 ± 0.2 | 7.56 | 0.81 | 0.08 | 8.38 | 1.09 | 7.7 ± 0.2 | 16.71 | 8.61 ±0.93 | 0.50 ± 0.08 |
А1g''', 20–30 | 12.04 | 1.19 | 10.1 ± 0.6 | 6.41 | 0.69 | 0.09 | 6.89 | 0.78 | 8.8 ± 0.2 | 12.03 | 8.44 ± 0.90 | 0.57± 0.13 |
А1А''', 30–45 | 5.36 | 1.22 | 4.4 ± 0.5 | 3.58 | 0.37 | 0.08 | 4.00 | 1.11 | 3.6 ± 0.1 | 4.36 | 8.69 ± 0.80 | 0.92 ± 0.09 |
Общее содержание фосфора в ортштейнах рассматриваемого ряда почв не превышает – 1.7%, коэффициент его накопления изменяется от 3 до 10, в зависимости от содержания фосфора во вмещающем горизонте (табл. 6). Более 50% фосфора представлены органическими соединениями, преимущественно это фосфаты, связанные с фульвокислотами фракции III, среди гуминовых кислот с фосфором связана преимущественно фракция I. Фосфаты железа составляют 30–40% от общего содержания, труднорастворимые фосфаты – 5–15%.
Таблица 6.
Горизонт, глубина, см | P2O5 общий | Содержание фракций, % от общего содержания | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Fe-P | органический | P2O5 окклюд. |
P2O5 остаток | ||||
сумма | ФК-Р | ГК-Р | |||||
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая почва, разр. 3 | |||||||
Апах g'', 0–12 А1g'', 12–25 |
1.51 ± 0.02 1.50 ± 0.05 |
29.1 32.9 |
57.7 53.9 |
37.0 38.4 |
20.7 14.4 |
10.3 10.5 |
2.9 2.8 |
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая почва, разр. 4 | |||||||
Апах,fs,g'', 0–24 А1g'', 24–47 А1А2g'', 47–72 |
1.15 ± 0.06 0.82 ± 0.12 0.97 ± 0.05 |
33.7 29.6 25.1 |
51.7 59.7 66.0 |
25.2 30.1 25.9 |
26.7 29.6 40.2 |
10.6 6.4 6.7 |
3.7 4.3 2.2 |
Светло-серая поверхностно-глеевая почва, разр. 5 | |||||||
Апах,fs,g''', 0–20 А1g''', 20–30 А1А2g'', 30–45 |
1.62 ± 0.19 1.68 ± 0.29 1.00 ± 0.26 |
32.3 36.6 34.2 |
55.8 52.8 52.1 |
33.3 26.0 33.3 |
22.4 26.7 18.8 |
7.8 7.9 9.4 |
4.2 2.7 4.2 |
Светло-серые почвы характеризуются невысоким содержанием органического вещества (менее 2%) и укороченным гумусовым профилем. Тип гумуса гуматно-фульватный, соотношение Сгк : Сфк составляет 0.7–0.9 (табл. 7). Только в пахотном горизонте поверхностно-среднеоглеенной почвы, обогащенном илом соотношение Сгк : Сфк достигает 1. Среди гуминовых кислот преобладает фракция I, а среди фульвокислот – III, прочносвязанная с минеральной частью почвы. Более подвижные фракции I и II фульвокислот вымываются в нижние горизонты, о чем свидетельствуют гумусовые потеки в переходных горизонтах и бурая окраска псевдофибр. Часть органического вещества стягивается в ортштейны. Общее содержание органического углерода в этих новообразованиях в 1.5–2 раза больше, чем в гумусовых горизонтах, их вмещающих и составляет 2–2.5% в черных и темно бурых конкрециях слабо и среднеглееватых почв и 1.5–2% – в крупных ортштейнах глеевой почвы. Органическое вещество этих новообразований имеет резко фульватный характер. Соотношение Сгк : Сфк уменьшается до 0.3–0.4. Доля фракции III фульвокислот составляет около 50% от общего содержания органического вещества, среди гуминовых кислот преобладает фракция I.
Таблица 7.
Горизонт, глубина, см | Объект | С общ, % | Сгк | Сфк | С ост, % | ∑ФК | ∑ГК | $\frac{{{\text{Cг к }}}}{{{\text{С ф к }}}}$ | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
% от Собщ | |||||||||||||
Iа | I | II | III | I | II | III | |||||||
Светло-серая почва, разр. 1 | |||||||||||||
Апах, 0–20 А1, 20–38 |
Мелкозем | 1.26 ± 0.12 1.07 ± 0.08 |
4.8 6.5 |
11.9 9.3 |
9.2 11.2 |
17.5 18.7 |
19.8 16.8 |
7.9 7.5 |
7.9 9.3 |
20.6 20.6 |
43.7 45.8 |
35.7 33.6 |
0.82 0.73 |
Светло-серая глубокооглеенная почва, разр. 2 | |||||||||||||
Апах, 0–20 А1, 20–50 А1А2, 50–60 |
Мелкозем | 1.02 ± 0.09 0.79 ± 0.06 0.58 ± 0.02 |
4.9 6.3 6.9 |
14.9 13.9 10.3 |
9.8 10.1 12.1 |
20.6 19.0 25.9 |
18.6 22.8 8.6 |
7.8 8.9 8.6 |
7.8 5.1 6.9 |
16.7 13.9 20.7 |
49.0 49.4 55.2 |
34.3 36.7 24.1 |
0.70 0.74 0.44 |
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая почва, разр. 3 | |||||||||||||
Апах,g'', 0–12 А1g'', 12–25 А1А2, 25–40 А2А1, 40–45 |
Мелкозем | 1.10 ± 0.10 1.06 ± 0.07 0.90 ± 0.05 0.81 ± 0.06 |
4.5 4.7 5.6 7.4 |
10.9 11.3 8.9 13.6 |
9.1 10.4 10.0 11.1 |
19.1 18.9 18.9 17.3 |
18.2 17.9 23.3 14.8 |
12.7 12.3 10.0 6.2 |
6.4 5.7 5.6 9.9 |
19.1 18.9 17.8 19.8 |
43.6 45.3 43.3 49.4 |
37.3 35.8 38.9 30.9 |
0.85 0.79 0.90 0.63 |
Апах,g'', 0–12 А1g'', 12–25 |
Ортштейны | 2.34 ± 0.16 2.01 ± 0.15 |
– – |
5.6 12.2 |
5.8 10.4 |
45.4 44.2 |
12.8 8.7 |
1.5 2.4 |
7.9 9.6 |
21.0 12.5 |
56.8 66.9 |
22.2 29.6 |
0.39 0.31 |
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая почва, разр. 4 | |||||||||||||
Апах,fs,g'', 0–24 А1g'', 24–47 А1А2g', 47–72 А2В, 72–90 |
Мелкозем | 1.60 ± 0.09 1.29 ± 0.10 0.85 ± 0.07 1.01 ± 0.11 |
4.4 6.2 7.1 5.9 |
10.0 16.3 8.2 5.0 |
8.1 9.3 8.2 12.9 |
12.5 9.3 17.6 15.8 |
17.5 16.3 3.5 8.9 |
14.4 17.1 28.2 27.7 |
10.0 7.0 9.4 6.9 |
23.1 18.6 17.6 16.8 |
35.0 41.1 41.2 39.6 |
41.9 40.3 41.2 43.6 |
1.20 0.98 1.00 1.10 |
Апах,fs,g'', 0–24 А1g'', 24–47 А1А2g', 47–72 |
Ортштейны | 2.44 ± 0.19 1.98 ± 0.16 2.09 ± 0.18 |
– – – |
12.3 7.9 17.8 |
1.7 4.9 8.3 |
43.7 49.7 40.8 |
14.7 19.1 15.5 |
5.2 3.0 4.3 |
8.3 9.1 10.1 |
14.1 6.3 3.4 |
57.7 62.5 66.7 |
28.2 31.2 29.9 |
0.49 0.50 0.45 |
Светло-серая поверхностно-глеевая почва, разр. 5 | |||||||||||||
Апах,fs'',g''', 0–20 А1g''', 20–30 А1А2g'', 30–45 |
Мелкозем | 1.24 1.13 0.52 |
4.0 4.4 7.7 |
13.7 12.4 9.6 |
12.9 9.7 13.5 |
14.5 15.9 25.0 |
15.3 15.9 11.5 |
12.9 15.9 7.7 |
7.3 6.2 7.7 |
19.4 19.5 17.3 |
45.2 42.5 55.8 |
35.5 38.1 26.9 |
0.79 0.90 0.48 |
Апах,fs,g''', 0–20 А1g''', 20–30 А1А2g'', 30–45 |
Ортштейны | 1.88 1.86 1.63 |
– – – |
15.0 19.7 10.3 |
7.0 4.4 7.0 |
48.5 44.2 49.2 |
7.0 6.5 11.4 |
3.8 5.2 2.6 |
7.7 9.4 11.0 |
11.1 10.8 8.6 |
70.5 68.3 66.5 |
18.5 21.0 25.0 |
0.26 0.31 0.38 |
В ортштейнах концентрируются микроэлементы [6, 16, 18 ] . Наши исследования показали накопление некоторых микроэлементов в ортштейнах по сравнению с фоновыми значениями в почвах. Наибольший коэффициент накопления характерен для кадмия – 180–250 (табл. 8). Содержание этого элемента в ортштейнах всех рассматриваемых почв близкое и не зависит от его содержания в мелкоземе. Коэффициент накопления и общее содержание свинца снижаются от 180–200 и 400–500 мг/кг в конкрециях слабоглееватоой почвы до 55–65 и 250–300 мг/кг в новообразованиях поверхностно-глеевой почвы. Несколько меньше коэффициент накопления Co и Mo – 10–40. Максимальное содержание кобальта отмечается в конкрециях поверхностно-слабооглеенной почвы, молибдена в новообразованиях глеевой почвы. Самые низкие коэффициенты накопления характерны для Zn и Сu – от 1.5 до 6. Этим новообразования светло-серых почв Тамбовской области отличаются от конкреций более кислых почв таежно-лесной зоны, в которых коэффициенты накопления данных элементов составляют 30–200 [6].
Таблица 8.
Горизонт, глубина, см | Объект | Сu | Zn | Co | Mo | Cd | Pb |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Светло-серая почва, разр. 1 | |||||||
Апах, 0–20 | Мелкозем | 10.76 | 59.98 | 1.98 | 2.08 | 0.0109 | 3.56 |
А1, 20–38 | 8.79 | 46.97 | 2.16 | 1.87 | 0.0110 | 3.37 | |
А2А1, 38–45 | 12.35 | 42.88 | 3.03 | 1.28 | 0.0037 | 6.62 | |
В2, 75–110 | 10.86 | 20.75 | 2.13 | 1.10 | 0.0009 | 3.82 | |
C, 130–150 | 14.43 | 21.07 | 1.94 | 0.96 | 0.0005 | 1.89 | |
В2fi, 75–110 | Псевдофибры | 13.83 | 25.91 | 5.89 | 2.65 | 0.0022 | 6.12 |
Кн | 1.22 | 1.24 | 2.76 | 2.41 | 2.44 | 1.60 | |
Светло-серая глубокооглеенная почва, разр. 2 | |||||||
Апах, 0–20 | 11.66 | 34.92 | 2.64 | 1.07 | 0.0128 | 2.29 | |
А1, 20–50 | 8.23 | 19.93 | 2.68 | 1.08 | 0.0105 | 2.39 | |
А1А2, 50–60 | Мелкозем | 14.32 | 19.85 | 3.26 | 0.93 | 0.0047 | 3.37 |
В2g'', 115–140 | 12.26 | 10.39 | 2.56 | 0.77 | 0.0010 | 2.20 | |
Cg''', 140–170 | 11.25 | 7.62 | 2.08 | 0.98 | 0.0012 | 3.22 | |
В2fi,g'', 115–140 | Псевдофибры | 20.22 | 34.42 | 4.10 | 3.28 | 0.0027 | 5.06 |
Кн | 1.64 | 3.29 | 1.58 | 4.26 | 3.00 | 1.53 | |
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая почва, разр. 3 | |||||||
Апах,g'', 0–12 | 9.67 | 26.94 | 1.66 | 0.80 | 0.0099 | 3.07 | |
А1g'', 12–25 | 15.80 | 13.74 | 1.22 | 1.22 | 0.0101 | 4.29 | |
А1А2, 25–40 | Мелкозем | 22.62 | 7.46 | 1.04 | 1.27 | 0.0036 | 3.69 |
В1, 45–70 | 9.98 | 8.96 | 0.58 | 1.10 | 0.0012 | 1.94 | |
Cg''', 130–150 | 15.37 | 29.88 | 2.61 | 1.31 | 0.0006 | 3.35 | |
Апах,g'', 0–12 | Ортштейны | 22.78 | 110.34 | 54.48 | 25.45 | 1.84 | 478.9 |
Кн | 2.35 | 4.10 | 32.82 | 31.81 | 185.8 | 156.0 | |
А1g'', 12–25 | Ортштейны | 17.09 | 89.29 | 40.79 | 14.37 | 1.63 | 493.6 |
Кн | 1.08 | 6.50 | 33.43 | 11.78 | 161.4 | 115.1 | |
В1fi, 45–70 | Псевдофибры | 21.37 | 15.27 | 2.53 | 1.32 | 0.0075 | 5.07 |
Кн | 2.14 | 1.70 | 4.36 | 1.20 | 6.25 | 2.61 | |
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая почва, разр. 4 | |||||||
Апах,fs,g'', 0–24 | Мелкозем | 12.56 | 15.16 | 2.99 | 1.18 | 0.0106 | 5.34 |
А1g'', 24–47 | 9.73 | 14.45 | 3.08 | 1.05 | 0.0086 | 3.82 | |
А1А2g'', 47–72 | 7.95 | 18.76 | 2.70 | 0.97 | 0.0154 | 3.14 | |
В2g'', 100–130 | 6.97 | 17.22 | 3.90 | 1.44 | 0.0042 | 2.70 | |
Сg'', 130–150 | 5.50 | 8.22 | 1.86 | 0.89 | 0.0011 | 2.03 | |
Апах,fs,g'', 0–24 | Ортштейны | 22.35 | 66.44 | 53.93 | 12.72 | 2.09 | 362.1 |
Кн | 1.49 | 4.38 | 18.02 | 10.78 | 197.2 | 67.8 | |
А1g'', 24–47 | Ортштейны | 18.75 | 47.52 | 36.69 | 30.21 | 1.81 | 237.6 |
Кн | 1.92 | 3.27 | 11.91 | 28.77 | 210.5 | 62.2 | |
А1А2g'', 47–72 | Ортштейны | 12.20 | 21.02 | 26.31 | 98.28 | 2.03 | 228.4 |
Кн | 1.53 | 1.12 | 9.74 | 101.3 | 131.8 | 72.73 | |
Cfi,g''', 150–180 | Псевдофибры | 7.67 | 12.28 | 2.73 | 0.82 | 0.0038 | 2.08 |
Кн | 1.39 | 1.50 | 1.46 | 0.92 | 3.45 | 1.02 | |
Светло-серая поверхностно-глеевая почва, разр. 5 | |||||||
Апах,fs,g''', 0–20 | Мелкозем | 7.94 | 9.19 | 3.30 | 0.88 | 0.0132 | 4.55 |
А1g''', 20–30 | 6.96 | 13.80 | 3.40 | 0.85 | 0.0114 | 4.525 | |
А1А2g''', 30–45 | 6.59 | 12.46 | 3.46 | 0.87 | 0.0058 | 4.28 | |
В2'', 91–117 | 4.04 | 11.74 | 0.31 | 0.79 | 0 | 1.72 | |
G, 140–180 | 7.17 | 7.82 | 2.56 | 0.96 | 0.0005 | 3.10 | |
Апах,fs,g''', 0–20 | Ортштейны | 22.29 | 23.36 | 36.34 | 93.80 | 2.51 | 300.0 |
Кн | 2.81 | 2.54 | 11.01 | 106.6 | 190.2 | 65.9 | |
А1g''', 20–30 | Ортштейны | 21.53 | 39.22 | 40.38 | 47.92 | 2.09 | 247.2 |
Кн | 3.06 | 2.84 | 11.87 | 56.4 | 183.3 | 54.7 | |
А1А2g''', 30–45 | Ортштейны | 15.43 | 22.91 | 86.90 | 61.23 | 2.81 | 395.0 |
Кн | 2.34 | 1.84 | 25.11 | 70.4 | 484.5 | 92.3 |
В рассматриваемом ряду наблюдается обеднение илом, Fe, Al, Тi и Mn не только гумусово-элювиального горизонта, но и верхней части песчаной толщи (гор. В1). Смена почвообразующих пород сопровождается уменьшением в 2.5–3 раза валового содержания Р и Mn. В светло-серой неоглееной почве псевдофибры выполняют роль иллювиального горизонта. К ним приурочены пики содержания Fe, Al, Тi, Ca, Mg и Mn. Коэффициенты накопления Fe, Al и Mg – более 3, Mn, Ti и P – более 2. В нижележащем сплошном ожелезненном гор. В3f валовое содержание этих элементов в 1.5–2 раза меньше. В светло-серой глубокооглеенной почве литологическая смена почвообразующих пород происходит на глубине около 1 м, поэтому основное осаждение выносимых элементов происходит в гор. В1 на контакте слоев, а псевдофибровые прослои играют второстепенную роль. Коэффициенты накопления оксидов Fe и Al уменьшаются до значений 1.5–2. Ближе всего к поверхности ожелезненные прослои песка расположены в профиле светло-серой поверхностно-слабооглеенной почвы – 40 см. Коэффициенты накопления Fe, Al, Mg в них по сравнению с глубокоогленной почвой возрастают до значений 2.0–2.5. Однако пористость аэрации псевдофибр этой почвы выше 10% и большая часть выносимых из верхних горизонтов оксидов Al и Fe оседает не на оглиненных прослоях гор. В1, а в нижележащем гор. В3f. Мощность верхней пылеватой толщи в профиле светло-серой среднеоглеенной почвы возрастает до 100–120 см. Поэтому осаждение оксидов Al, Fe, Са, Mg, Тi происходит в гор. В1. Роль псевдофибровых прослоев незначительна, коэффициенты накопления Fe, Al, Mg не превышают 1.5. Кроме макроэлементов в псевдофибрах накапливаются Со, Сd и Mo. Однако коэффициенты их накопления не превышают 4–5. Нам не удалось выявить четкой зависимости между содержанием этих элементов в оглиненных прослоях песка и степенью оглеения почв. С ростом степени поверхностного оглеения в светло-серых почвах в мелкоземе пахотного горизонта возрастает содержание аморфного и уменьшается – суммарного несиликатного железа, таким образом критерий Швертманна закономерно возрастает с ростом степени гидроморфизма светло-серых почв (табл. 9). В псевдофибрах происходит накопление как аморфных, так и окристаллизованных форм железа, при этом соотношения их практически не изменяется.
Таблица 9.
Горизонт, глубина, см | Различные формы железа, % | $\frac{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{o}}}}}}{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{d}}}}}}$ | $\frac{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{d}}}}}}{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{{\text{в а л }}}}}}}$ | ||
---|---|---|---|---|---|
валовое | по Тамму | по Мэра– Джексону | |||
Светло-серая почва, разр. 1 | |||||
Апах, 0–20 А1, 20–38 В2, 75–110 В2fi, 75–110 |
1.010 1.052 0.962 3.417 |
0.157 0.148 0.127 0.387 |
0.589 0.542 0.530 1.355 |
0.267 0.274 0.242 0.287 |
0.583 0.515 0.550 0.396 |
Светло-серая глубокооглеенная почва, разр. 2 | |||||
Апах, 0–20 А1, 20–50 В2g'', 115–140 В2fi,g'', 115–140 |
1.116 1.160 2.489 3.413 |
0.136 0.140 0.229 0.412 |
0.704 0.802 1.203 1.053 |
0.196 0.177 0.194 0.393 |
0.630 0.691 0.483 0.308 |
Светло-серая поверхностно-слабоглееватая почва, разр. 3 | |||||
Апах,g'', 0–12 А1g'', 12–25 В1, 45–70 В1fi, 45–70 |
1.387 1.402 1.146 2.417 |
0.238 0.244 0.141 0.324 |
0.778 0.651 0.529 0.919 |
0.316 0.380 0.263 0.360 |
0.560 0.465 0.461 0.380 |
Светло-серая поверхностно-сильноглееватая почва, разр. 4 | |||||
Апах,fs,g'', 0–24 А1g'', 24–47 Сg'', 130–150 Cfi,g''', 150–180 |
2.391 2.090 1.701 2.147 |
0.476 0.593 0.170 0.256 |
0.918 1.032 0.515 0.618 |
0.556 0.574 0.339 0.438 |
0.381 0.493 0.302 0.288 |
Светло-серая поверхностно-глеевая почва, разр. 5 | |||||
Апах,fs,g''', 0–20 А1g''', 20–30 |
1.842 2.122 |
0.531 0.506 |
0.571 0.751 |
0.945 0.756 |
0.309 0.354 |
Таким образом, ортштейны светло-серых почв на пылевато-песчаных отложениях надпойменных террас Тамбовской равнины являются важным диагностическим показателем их агроэкологических особенностей (табл. 10). Их появление свидетельствует о поверхностном оглеении почв. При кратковременном до 1 нед. застое влаги формируются мелкие до 2 мм угловатые недифференцированные черные новообразования, при застое влаги от 1–2 нед. и возникновении опасности вымочки сельскохозяйственных культур количество ортштейнов возрастает до 3–4%, цвет становится бурым, а форма угловато-округлой, при ежегодном длительном застое влаги, сопровождающимся вымочками количество серых уплощенных дифференцированных на ядро и оболочку Mn–Fe новообразований возрастает до 10%. Из макроэлементов в ортштейнах преимущественно накапливаются Fe, Mn и Р, из микроэлементов те, которые наиболее подвижны в лесостепной зоне – Mo, Co, Cd, Pb. Их коэффициент накопления может достигать несколько десятков или даже сотен. В то же время такие элементы, как Zn и Cu, здесь менее подвижны, их коэффициенты накопления менее 5. С ростом степени поверхностного заболачивания содержание Mn в ортштейнах сокращается, а Fe возрастает. Фосфор в этих новообразованиях на 50–60% представлен органическими формами, на 30–35% свежеосажденными фосфатами железа. Общее содержание органического вещества в ортштейнах в 1.5–2 раза больше, чем во вмещающих горизонтах, оно имеет резко фульватный характер (Сгк : Сфк менее 0.4). Из гуминовых кислот преобладает фракция I, из фульвокислот – III.
Таблица 10.
Почва | Водный режим в средний год | $\frac{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{o}}}}}}{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{d}}}}}}$ | Ортштейны в гор. Апах | Псевдофибры | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
содер-жание | размеры, цвет | Кн мак-роэле-ментов | Кн микро-элементов | $\frac{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{o}}}}}}{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{d}}}}}}$ | Кзаб | глубина распро-странения | Кн макро-элементов |
Кн микро-элементов | $\frac{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{o}}}}}}{{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{d}}}}}}$ | |||
Светло-серая, разр. 1 | Накопление влаги на псевдофибрах | 0.267 ± ± 0.050 |
Ортштейны отсутствуют | 40–80 см, бурые шириной 10–15 см | Al-3.4; Mn-2.1; Fe-3.5; Mg-9.0; P-2.0 |
Cu-1.2; Zn-1.2; Co-2.8; Mo-2.4; Cd-2.4; Pb-1.6 | 0.280 | |||||
Светло-серая глубокооглеенная, разр. 2 | Просыхание верхних 50 см до ВЗ | 0.196 ± ± 0.047 |
Ортштейны отсутствуют | 80–100 см темно-бурые, шириной 4–5 см | Al-1.5; Mn-1.8; Fe-1.2; Mg-2.0; P-1.2 |
Cu-1.6; Zn-3.3; Co-1.6; Mo-4.3; Cd-3.0; Pb-1.5 | 0.393 | |||||
Светло-серая поверхностно-слабооглеен-ная, разр. 3 | Верховодка в средней части профиля | 0.316 ± ± 0.028 |
0.68 ± ± 0.34 |
0.5–2 темно-бурые | Al-2–2.5; Mn-70–80; Fe-6–7; P-3–11 |
Cu-2–2.5; Zn-3–4; Co-10–18; Mo-10–30; Cd-160–180; Pb-100–150 |
0.80–0.85 | 3–4 | 40–80 см ржаво-бурые, шириной 10–15 см | Al- 2.7 Mn-1.2 Fe-2.1 Mg-1.4 P-1.8 |
Cu-2.1; Zn-1.7; Co-4.4; Mo-1.2; Cd-6.5; Pb-2.6 | 0.360 |
Светло-серая поверхностно-сильноглеева-тая, разр. 4 | Верховодка в нижних горизонтах | 0.556 ± ± 0.078 |
3.12 ± ± 0.30 |
0.5–3 бурые |
Al-1–1.5; Mn-40–60; Fe-3–4; P-8–21 | Cu-1.5–2.0; Zn-3–4;
Co-10–18;
Mo-10–100; Cd-150–200; Pb-75–100 |
0.70–0.75 | 4–6 | 120–150 см серо-бурые, шириной 1–3 см | Al-1.6; Mn-1.8; Fe-1.2; Mg-1.8; Р-1.2 |
Cu-1.4; Zn-1.5; Co-1.5; Mo-1.0; Cd-3.5; Pb-1.1 | 0.438 |
Светло-серая поверхностно-глеевая, разр. 5 | Двухъярусная верховодка | 0.945 ± ± 0.110 |
13.51 ± 1.93 |
3–10 светло-серые |
Al-1–1.2; Mn-20–30; Fe-5–9; P-8–10 |
Cu-2–3; Zn-2.5–3; Co-10–25; Mo-50–100; Cd-180–200; Pb-50–100 |
0.45–0.55 | 6–10 | Псевдофибры отсутствуют |
В средней части профиля светло-серых почв на пылевато-песчаных отложениях Тамбовской равнины формируется 2, реже 3 ожелезненных прослоя (псевдофибр) мощностью от 3–4 до 5–12 см. Псевдофибры отличаются повышенной плотностью, высоким содержанием илистой фракции, низкой общей пористостью и очень низкой пористостью аэрации. Это приводит к тому, что на них в весенний период может задерживаться влага и даже формироваться верховодка. От вмещающих горизонтов они отличаются повышенной кислотностью, более высоким содержанием Fe и Al. Кроме того в этих новообразованиях накапливается ряд микроэлементов. Роль псевдофибр в накоплении влаги и микроэлементов с ростом степени гидроморфизма почв уменьшается.
ВЫВОДЫ
1. Светло-серые почвы на пылевато-супесчаных двучленных отложениях надпойменных террас Тамбовской низменности характеризуются двумя типа новобразований – ортштейнами в пахотном горизонте поверхностно-оглеенных почв и ожелезненными прослоями (псевдофибрами) в верхней части песчаной толщи. При поверхностном застое влаги менее 1 нед. формируются однородные угловатые черные конкреции размером 1–2 мм, количество которых не превышает 2%; при застое влаги в течение 1–2 нед. размеры бурых округло-угловатых ортштейнов возрастают до 3–4 мм, а их количество до 5–7%; при ежегодном длительном затоплении – содержание серых уплощенных новообразований размером 5–10 мм составляет 10–15% от массы почвы. С ростом степени гидроморфизма почв в этих новообразованиях уменьшается содержание Mn и увеличивается содержание Fe.
2. Помимо Fe и Mn в ортштейнах светло-серых поверхностно-оглеенных почв накапливается ряд микроэлементов – Сd и Pb (Кн > 100), Со и Мо, (Кн-10–100). Значительно меньше, чем в кислых дерново-подзолистых почвах таежно-лесной зоны, содержание Zn и Сu (Кн-2–5).
3. Содержание фосфора в ортштейнах всех светло-серых поверхностно-оглеенных почв составляет 1.0–1.5%, он на 55–60% представлен органическими соединениями, на 30–35% – фосфатами железа.
4. Содержание органического вещества в ортштейнах составляет 2–2.5%, что в 1.5–2 раза больше, чем во вмещающем гумусовом горизонте, состав органического вещества конкреций резко фульватный (Сгк : Сфк < 0.4).
5. Псевдофибры образуют два ожелезненных прослоя шириной от 3–4 до 5–12 см в средней части профиля. Плотность этих образований в светло-серой неоглеенной и глубокооглеенной почвах достигает 1.6 г/см3, а пористость аэрации уменьшается до 3–6%. В более гидроморфных поверхностно-слабо- и сильноглееватых почвах их плотность уменьшается до 1.5 г/см3, а пористость аэрации возрастает до 10–12%. Псевдофибры характеризуются повышенной кислотностью (значения рН солевой вытяжки уменьшаются на 0.5–0.7 единиц), более высоким, в 1.5–3 раза, содержанием ила, Аl, Fe, Mn, микроэлементов.
6. При незначительной мощности гумусового горизонта на псевдофибрах накапливается влага и может формироваться верховодка. С увеличением степени гидроморфизма почв роль ожелезненных прослоев в водном режиме и накоплении вынесенного из верхних горизонтов материала уменьшается. В светло-серой поверхностно-глеевой почве эти новообразования отсутствуют.
7. В качестве количественных критериев для оценки состояния светло-серых поверхностно-оглеенных почв могут служить два показателя: а) критерий Швертманна – отношение содержания аморфного железа от суммарного содержания несиликатного железа из мелкозема пахотного горизонта и б) коэффициент заболоченности – соотношение Fe/Mn в 1 н. сернокислой вытяжке. Второй показатель более надежный, так как содержание аморфного железа в почвах лесостепной зоны сильно изменяется в зависимости от влажности года.
Список литературы
Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1962. 463 с.
Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука, Ленингр. отд. 1980. 187 с.
Аристовская Т.В. Роль микроорганизмов в мобилизации и закреплении железа в почвах // Почвоведение. 1975. № 4. С. 87–91.
Ахтырцев Б.П. Серые лесные почвы Центральной России. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1979. 233 с.
Гинзбург К.Е., Лебедева Л.В. Методика определения минеральных форм фосфора в почвах // Агрохимия. 1971. № 1. С. 25–68.
Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С. Генезис и диагностическое значение новообразований почв лесной и лесостепной зон. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 216 с.
Зайдельман Ф.Р., Степанцова Л.В., Никифорова А.С., Красин В.Н., Даутоков И.М., Красина Т.В. Светло-серые поверхностно-оглеенные супесчаные почвы севера Тамбовской равнины: агроэкология, свойства и диагностика // Почвоведение. 2018. № 4. С. 413–426. doi 7868/S0032180X18040032
Зайдельман Ф.Р., Рыдкин Ю.И., Земскова Т.П. Диагностическое значение кутан и ортштейнов для оценки заболоченности серых лесных по чв // Почвоведение. 1987. № 4. С. 85–94.
Зонн С.В. Железо в почвах. М.: Наука, 1982. 207 с.
Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.
Русанова Г.В., Цыпанова А.Н., Бушуева Е.Н. Содержание и некоторые свойства конкреций подзолистых почв среднетаежной подзоны Коми АССР // Почвоведение. 1975. № 6. С. 3–11.
Стрельченко Н.Е. Влияние почвенных условий на аккумуляцию фосфатов в конкреции // Почвоведение. 1987. № 5. С. 33–38.
Стрельченко Н.Е. Роль конкреций в формировании фосфатного режима временного избыточного увлажнения // Почвоведение. 1984. № 10. С. 28–33.
Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л.А. Воробьевой. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
Шоба С.А., Балабко П.Н. Микростроение и состав марганцево- железистых новообразований почв лесной зоны // Микроморфологическая диагностика почв и почвообразовательных процессов. М.: Наука, 1983. С. 21–23.
Arshad M.A., St. Arnaud R.J. Occurrences and characteristics of ferro-manganiferrous concretions in some Sakatchewan soil // Canad. J. Soil Sci. 1980. V. 60. № 4. P. 685–695.
Childs C.W. Composition of iron-manganese concretions from some New-Zealand soil // Geoderma. 1975. № 11. P. 67–72.
Дополнительные материалы отсутствуют.