CC BY
100
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИМ СОСТАВ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ПОЙМЫ РЕКИ ПЫШМА
А. С. МОТОРИН,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и рационального природопользования,
А. В. БУКИН,
заведующий лабораторией экотоксикологии,
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия
625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7; e-mail: [email protected]
Положительная рецензия представлена Л. Н. Скипиным, доктором сельскохозяйственных наук, профессором Тюменского государственного архитектурно-строительного университета.
Ключевые слова: аллювиальная почва, химические показатели, гранулометрический состав, пойма. Keywords: alluvial soil, chemical indicators, granulometric composition, floodplain.
Цель исследований. химических свойств. Гранулометрический состав
Определить гранулометрический состав и хими- почв имеет большое значение при определении ги-ческие свойства аллювиальных почв поймы р. Пы- дротермического режима, аккумуляции питательных шмы. веществ и обработке почвы. Любая характеристика
Результаты исследований. почвы обычно начинается с оценки ее гранулометри-
Гранулометрический состав аллювиальных почв ческого состава. поймы р. Пышмы. Гранулометрический состав почв, Аллювий поймы р. Пышмы преимущественно распределение его фракций в отдельных горизон- илисто-пылеватый. Наименьшая площадь аллюви-тах профиля являются важнейшими показателями ального плаща отмечается в притеррасных частях при решении вопросов генезиса почв и их физико- поймы. В этом же направлении уменьшается содержание наиболее тонких фракций в составе аллювия.
60
40 -
20 -
40
60
20
С ВС В1 А1/ А1
Дерновая почва (прирусловая пойма)
0
С В2 В2 В1 А1 А1 ВС В1 АВ1 А1/ А1
Дерновая глеевая почва
40
20 -
Дерновая почва (притеррасная пойма)
80
60 -
40 -
20 -
ВС
В1
Луговая почва
А1/
А1
ВСк В1 АВ1 А1 А1
Лугово-болотная почва
□ 1-0,25 0 0,25-0,05 0 0,05-0,01 0 0,01-0,005
10,005-0,001 □ <0,001
Рисунок '
Содержание фракций гранулометрического состава в профиле аллювиальных почв поймы р. Пышмы, %
www.m-avu. narod. ru
69
0
0
0
0
Согласно Б. Н. Польскому (1958), процентное содержание фракции 0,25-0,05 мм характеризует напряженность гидродинамических процессов в половодье. Чем больше этой фракции, тем больше их напряженность, тем больше режим половодья приближается к прирусловому типу. В обратном отношении к ней находится содержание фракции 0,05-0,01 мм, типичное для центральной поймы. По их соотношению можно судить о близости или отдаленности места отложения аллювия от русла реки, о принадлежности его к той или иной области поймы.
Анализ гранулометрического состава почв показал их высокую неоднородность по данному критерию. Гранулометрический состав верхних горизонтов меняется от среднесуглинистого у дерновых почв до глинистого у луговых и лугово-болотных (рис. 1).
В профиле аллювиальных дерновых почв в прирусловой и в притеррасной части поймы левого берега наблюдается чередование фракции мелкого песка и средней пыли. В притеррасной части аллювиальная дерновая почва (разрез 2) имеет наиболее частую слоистость, чем объясняется ее неоднородный гранулометрический состав. В аллювиальных луговых почвах центральной части поймы увеличивается содержание фракции ила относительно дерновых почв. В лугово-болотной почве имеет место перераспределение фракции ила, что может быть обусловлено не-
одинаковым поемным режимом в этой части поймы. Общее содержание песка в этой почве существенно снижается. Во всех почвах исследуемой поймы содержание крупного и среднего песка незначительно.
Аллювиальная дерновая почва прирусловой поймы (разрез 1) левого берега в поверхностном горизонте содержит средний суглинок, переходящий в горизонте А1-В1 в легкие глины, подстилающиеся в горизонте ВС средним суглинком. Аллювиальная дерновая глеевая почва притеррасной поймы (разрез 3) в пределах всего профиля имеет глинистый гранулометрический состав.
Аллювиальная луговая и лугово-болотная почвы центральной и прирусловой поймы (разрез 4 и 5 соответственно) имеют тяжелый гранулометрический состав. Увеличение фракции крупной пыли в горизонте А1 способствует образованию тяжелосуглинистого гранулометрического состава в данном горизонте. Некоторое облегчение состава в горизонтах А1 луговой и лугово-болотной почвы указывает на возможное изменение и деформацию русла, при котором наиболее крупные частицы пыли и песка оседали в почве прирусловой части, а более мелкие — в центральной части поймы правого берега.
Обращает на себя внимание, что в гранулометрическом составе почв поймы р. Пышмы явно преобладают две фракции: пыли и ила. В результате этого
Таблица 1
Химическая характеристика аллювиальных дерновых почв поймы реки Пышмы
Тип почвы, часть поймы Генетические горизонты Глубина взятия образца, см о" £ муГ І р Гидролитическая кислотность Сумма поглощенных оснований о г о иона ин £ о с ок М Степень насыщенности основаниями, % Содержание Валовое содержание, %
/кг сТ £ - £ г 0 0 сТ г 0 0 <0 N Р К
мг-экв./100 г почвы
Аллювиальная дерновая среднесуглинистая почва, прирусловая пойма левого берега Аі 3-11 4,7 6,0 7,5 48,8 56,3 86,6 2,7 2,5 43,8 0,189 0,113 2,985
А/ 20-30 2,1 5,8 3,8 36,0 39,8 90,4 0,1 2,6 43,3 0,139 0,063 2,924
Ві 60-70 1,0 5,8 2,7 34,8 37,5 92,8 2,4 2,5 34,5 0,102 0,065 2,429
ВС 90-100 0,5 6,2 3,0 18,0 21,0 85,7 0,1 3,1 31,5 0,011 0,064 2,152
С 150-160 0,8 6,0 1,6 26,0 27,6 94,2 0,2 3,4 32,8 0,012 0,044 2,204
Аллювиальная дерновая среднесуглинистая почва, притеррасная пойма левого берега А1 8-18 2,0 6,0 2,5 34,1 36,6 93,1 1,0 5,6 33,2 0,230 0,112 2,871
А1 25-35 2,8 6,0 5,3 42,0 47,3 88,7 сл. сл. 42,3 0,172 0,059 2,888
В1 45-55 0,6 6,0 4,2 40,0 44,2 90,4 сл. 7,3 42,5 0,012 0,077 2,900
В2 70-80 5,1 6,0 3,8 56,0 59,8 93,6 4,2 1,9 41,5 0,258 0,137 2,824
В2 100-110 1,3 6,0 2,3 28,8 31,1 92,6 сл. 17,7 43,3 0,108 0,198 3,033
С 150-160 1,3 6,4 1,5 12,0 13,5 8 8 сл. 3,2 18,3 0,111 0,062 1,230
Аллювиальная дерновая глеевая глинистая почва, притеррасная пойма правого берега А1 4-9 4,0 6,0 7,5 40,0 47,5 84,2 14,3 сл. 41,0 0,241 0,090 2,836
А/ 15-25 3,7 6,2 4,0 39,2 43,2 90,7 5,2 сл. 46,0 0,193 0,091 3,094
АВ1 40-50 1,5 6,0 4,8 46,0 50,8 90,5 2,4 сл. 43,0 0,142 0.033 2,948
В1 60-70 0,4 6,0 3,0 36,4 39,4 92,3 1,8 2,1 34,5 0,011 0,040 2,341
ВС 100-110 1,3 6,0 1,5 34,0 35,5 95,7 сл. 4,2 34,0 0,133 0,083 2,322
70
№№№. т-Э¥и. пагосі. ги
тяжелоглинистые и тяжелосуглинистые поименные почвы относятся к типу иловато-пылеватых.
При рассмотрении гранулометрического состава по профилю аллювиальных почв можно отметить слабовыраженную слоистость.
Химическая характеристика аллювиальных почв поймы реки Пышмы. Известно, что динамика химического состава аллювиальных почв связана с изменениями русловых процессов, со сроком поемности и количеством паводков, с удаленностью почв от русла, с качеством и объемом отложившегося аллювия, с видовым составом растительности и т. д.
Рассматриваемые нами почвы поймы р. Пышмы существенно различаются между собой по химическим показателям. В аллювиальной дерновой почве прирусловой части поймы отмечается более высокое количество гумуса (4,7 %) в горизонте А1 относительно почв этого типа (табл. 1). Содержание гумуса в верхнем слое почвы слагается за счет привносимого аллювия и отмерших растительных остатков. Аллювиальная дерновая почва характеризуется высокой емкостью катионного обмена (56,3 мг-экв./100 г), отличающейся от лугово-болотной почвы только уменьшением ее величины с глубиной. Реакция среды в пределах всего почвенного профиля слабокислая (рНкс1 = 5,8-6,2).
Как отмечалось ранее, для аллювиальной дерновой почвы притеррасной поймы левого берега (разрез 5) характерна отчетливая слоистость по гранулометрическому составу. Поэтому, очевидно, в данной почве достаточно четко выражена неоднородность (постепенное снижение или увеличение) химических показателей. В верхнем горизонте почвы содержание гумуса очень низкое (2,0 %), а на глубине 70-80 см происходит его увеличение до 5,1 % и за-
тем резкое снижение. Это указывает на погребенный гумусовый горизонт и может свидетельствовать об изменении, смещении русла или о продолжительных периодах половодья, при которых происходил намыв вышележащих горизонтов. Содержание питательных веществ в почве очень низкое, исключение составляет калий. Почва бедна фосфором, но отмечается его увеличение в горизонте ВС — 17,7 мг/100 г. Подвижного азота практически нет, остаточное его количество прослеживается только в слое 70-80 см. Обеспеченность калием, как и во всех аллювиальных почвах, высокая. Емкость катионного обмена (ЕКО) не стабильна и изменяется хаотично по горизонтам.
Аллювиальная дерновая глеевая почва (разрез 3) имеет в горизонте А1 содержание гумуса 4,0 %, распределение его по профилю постепенно убывающее.
Почва характеризуется близкой к нейтральной реакцией среды (рНкс1 = 6,0-6,2). Высокая гидролитическая кислотность (7,5 мг-экв./100 г) в горизонте А1 свидетельствует о значительном участии в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия. Почва достаточно хорошо обеспеченна азотом и калием. Обеспеченность нитратным азотом в слое А1 достигает 14,3 мг/кг, а калием 41 мг/100 г почвы. Содержание подвижного фосфора очень низкое и отмечается только с глубины 60 см. Факт наличия подвижного фосфора на глубине можно объяснить его содержанием в аллювиальных наносах. Как отмечает О. Т. Ермолаев (2007), миграционные процессы фосфора ничтожно малы.
Аллювиальная луговая почва в слое 10-20 см имеет максимальное количество гумуса (5,5 %) и валового азота (0,25 %) (табл. 2). Вниз по профилю почвы происходит резкое снижение содержания гумуса, и на глубине 130 см составляет всего 0,4 %. В со-
Таблица 2
Химическая характеристика аллювиальной луговой и лугово-болотной почвы поймы реки Пышмы
Тип почвы, часть поймы Генетические горизонты Глубина взятия образца, см Гумус, % І р Гидролитическая кислотность и « Б й оо 3 « 1° м у С Емкость катионного обмена Степень насыщенности основаниями, % Содержание Валовое содержание, %
із сТ £ - £ и °< Оо N Р К
мг-экв./100 г почвы
Аллювиальная луговая глинистая почва, центральная пойма правого берега А1 9-19 5,5 6,0 3,0 53,2 56,2 94,6 сл. сл. 44,0 0,253 0,112 3,026
А/ 33-43 2,3 6,0 3,0 50,0 53,0 94,3 сл. 3,3 43,5 0,224 0,104 2,907
В1 60-70 0,9 6,1 1,8 36,0 37,8 95,2 сл. 3,3 37,8 0,078 0,064 2,675
ВС 130-140 0,4 6,0 1,5 27,2 28,7 94,7 0,4 9,9 32,0 сл. 0,087 2,203
Аллювиальная лугово-болотная глинистая почва, прирусловая пойма правого берега А1 10-20 3,5 6,0 6,0 44,8 50,8 88,2 0,4 сл. 45,0 0,179 0,077 3,117
А1 40-50 3,5 6,0 5,3 46,8 52,1 89,8 сл. сл. 45,3 0,186 0,075 3,119
АВ1 60-70 2,1 6,2 2,0 53,2 55,2 96,3 1,2 3,8 46,3 0,135 0,075 3,160
Ві 80-90 2,0 6,2 1,5 48,0 49,5 96,9 сл. 3,0 46,5 0,141 0,080 3,104
ВС к 110-120 1,0 9,0 0,8 96,8 97,6 99,1 сл. 7,9 91,5 0,110 0,095 3,180
ммм.т-эчи. пэгоб. ги
71
ответствии с распределением гумуса по профилю находятся показатели поглощенных оснований: ЕКО в горизонте А1 составляет 56,2 мг-экв./100 г, а в горизонте В2 всего 28,7 мг-экв./100 г. Отмечается очень низкое содержание в почве подвижного азота. Обеспеченность подвижным фосфором с глубиной возрастает, причем это типично для всех почв исследуемой поймы. Содержание доступного и валового калия в луговой почве достаточно высокое — 32,044,0 мг/100 г и 2,2-3,0 % соответственно.
Аллювиальная лугово-болотная почва содержит в верхнем 50 см слое сравнительно небольшое количество гумуса (3,5 %). Его содержание постепенно уменьшается вниз по профилю и на глубине 90 см составляет 2 %. В данной почве содержится очень мало подвижного азота. Количество валового азота по профилю почвы изменяется незначительно, с 0,17 % в горизонте А1 до 0,11 % в горизонте ВСк. Величина валового фосфора по всему почвенному профилю практически одинаковая (0,075-0,095 %). Подвижный фосфор начинает появляться только с глубины 60 см. Реакция почвенной среды до метровой глубины близка к нейтральной.
На глубине 110-120 см (горизонт ВСк) установлена щелочная реакция почвенного раствора. В данном случае щелочной характер среды говорит о наличии в нижнем горизонте обменного №+ и соды. Увеличение ЕКО с глубиной указывает на несомненный процесс разрушения коллоидной части почвы. Наличие калия достаточно высокое, что типично для почв данного региона [3]. Количество доступного калия возрастает вниз по профилю прямо пропорционально ЕКО и обратно пропорционально гидролитической кислотности. Нельзя не отметить тот факт, что на закрепление фосфора и калия в нижних горизонтах почв влияют карбонаты, где вскипание происходит на глубине 98 см.
Во всех исследуемых почвах наблюдается слабокислая и близкая к нейтральной величина рНкс1 (5,86,4), практически не изменяющаяся по профилю. В отличие от обменной кислотности максимум гидролитической кислотности во всех почвах приурочен к верхним горизонтам профиля.
Таким образом, наиболее высоким содержанием гумуса — от 2,3 % до 5,5 % среди аллювиальных почв поймы р. Пышмы обладают луговые почвы. Несколько ниже (от 2 % до 4,7 %) его содержат дерновые и лугово-болотные почвы.
Все типы аллювиальных почв исследуемого объекта имеют незначительные запасы общего и подвижного азота и фосфора. Содержание валового и подвижного калия очень высокое.
Содержание обменных катионов в целом довольно высокое и согласуется с количеством гумуса по профилю почвы. Емкость катионного обмена изменяется в пределах от 13,5 мг-экв./100 г почвы в подстилающих горизонтах аллювиальной дерновой почвы до 97,6 мг-экв./100 г почвы в карбонатном слое лугово-болотной почвы. Максимальная величина ЕКО прослеживается в горизонтах, обогащенных илом, минимальная — в суглинистых почвах, обедненных илом.
Выводы.
1. Гранулометрический состав аллювиальных дерновых почв поймы р. Пышмы имеет чередование фракций мелкого песка (0,9-20,5 %) и средней пыли (10,5-30,5 %). В луговых почвах центральной части поймы увеличивается содержание фракции ила (23,2-31,6 %). Для лугово-болотных почв характерно чередование содержания ила и снижение содержания песка (0,1-10,7%) в нижней части профиля. Во всех типах почв данной поймы содержание крупного и среднего песка незначительно, преобладающей фракцией является пыль (52,9-91,1 %).
2. Проведенные исследования свидетельствуют, что почвы реки Пышмы имеют достаточно хорошие химические свойства. Наиболее высоким содержанием гумуса среди аллювиальных почв обладают луговые почвы в слое до 0,5 м, содержание его изменяется от 2,3 % до 5,5 %, что говорит об их среднем потенциальном плодородии.
Все типы аллювиальных почв исследуемого объекта имеют незначительные запасы общего азота, колебания его составляют в горизонтах А1 от 0,18 % до 0,25 %. Обеспеченность аллювиальных почв нитратным азотом очень низкая, в луговых и луговоболотных почвах практически отсутствует. Наиболее богатыми по содержанию валового фосфора являются аллювиальные луговые почвы центральной части поймы, процентное содержание которого изменяется по профилю 0,11-0,06 %. Содержание подвижного фосфора очень низкое, максимальная его концентрация в слое до 60 см не превышает 7,5 мг/кг. Общей особенностью этих почв является то, что динамика подвижного фосфора увеличивается с глубиной. Все типы пойменных почв реки Пышмы характеризуются очень высоким содержанием валового калия.
Литература
1. Польский Б. Н. Механический состав пойменных почв в связи с историей развития поймы // Почвоведение. 1958. № 7. С. 112-116.
2. Ермолаев О. Т. Фосфор: трансформация в почве, поглощение растениями. Тюмень, 2007. 348 с.
3. Каретин Л. Н. Почвы Тюменской области. Новосибирск : Наука, 1990. 286 с.
72
№№№. т-Э¥и. пагосі. ги
