Распределение влажности в профиле почвы зависит от способности фильтровать, пропускать воду. Проведенный эксперимент в естественных условиях методом рам или малых заливных площадей почв криометаморфического отдела показал, что скорость впитывания у горизонтов E/BF на глубине 10-20 см выше, чем у горизонта CRM на глубине 40-50 см. Скорость фильтрации стабильно одинаковая в профиле исследуемой почвы, она приближена к нулевым значениям. Коэффициенты фильтрации (водопроницаемости) рассчитаны по формуле (1) и результаты представлены в графике на Рисунке 5. Данные результаты свидетельствуют о возможности просадочных свойств в результате изменений гидротермических режимов почв.
Коэффициент фильтрации, см/сут 0,0 1,0 2,0 3,0
Рисунок 5. График водопроницаемости (Кф) почв криометаморфического отдела
Также по данным о впитывании в первый час эксперимента пересчитан коэффициент впитывания для характеристики по классификации Качинского. Для горизонтов E/BF на глубине 10-20 см Квпит = 71,4 см/сут, что соответствует неудовлетворительной инфильтрации; криометаморфический горизонт CRM имеет Квпит = 28,6 см/сут, что меньше в три раза впитывания под подстилкой, соответствует неудовлетворительной инфильтрации. Низкая гигроскопическая влажность в криометаморфических горизонтах и низкая фильтрация объясняется высоким содержанием пылеватой фракций 0,05-0,01-55%, часть глинистой фракции мала около 15 %, но она тоже влияет на низкую инфильтрацию в профиле криометаморфической почвы.
В ходе полевого исследования светлозема иллювиально-железистого Аганского увала, в начале июня, когда криометаморфические горизонты могут находятся в мерзлом состоянии, а температура воздуха прогревается до +20°C, на глубине 45-50 см, проявляется тиксотропность. Параметры пластичности, при которых определяется граница текучести, были определены в минеральных горизонтах светлозема иллювиально-железистого. Число пластичности (Рисунок 6), рассчитанное по разности влажности на границе текучести и на границе раскатывания, указывает на суглинистый состав светлозема. Показатель текучести в профиле светлозема свидетельствует о проявлениях тиксотропии при влажности почвы 36 % для горизонта Е и 30 % для горизонта CRM.
Рассчитанный по формуле (2) показатель текучести, в профиле светлозема, указывает на пластичность пылеватой супеси подзолистого горизонта при гигроскопической влажности 21,1%. Наибольшая текучесть тугопластичного суглинка определяется в криометаморфическом горизонте с показателями 0,3-0,2, при гигроскопической влажности: 21,6% на глубине 45-60 см и 18% на глубине 90-100 см. Полученные данные необходимы для расчета прогноза и понимания, что в случае увеличения влажности, гидротермический режим криометаморфической почвы будет не устойчивым, будут проявляться процессы оглеения, в случаях антропогенного вмешательства -- тиксотропность.
Рисунок 6. График влажности и пластичности профиля светлозема иллювиально-железистого
В ходе проведенных исследований почвенного покрова таежной зоны ЗападноСибирской равнины решался один из вопросов, связанный с дифференциацией почвенного профиля - проявлением подзолистого горизонта и возможностью определить границу, отделяющую светлозем от органо-криометаморфической почвы. Гипотезы о возникновении подзолистого горизонта были высказаны многими учеными. О влиянии посткриогенных условий и палеоклиматических обстановок на дифференциацию почвенного покрова и формированию криометаморфического горизонта в позднеатлантический и суббореальный период свидетельствуют исследователи Европейского севера [18]. О проявлении элювиальных морфон в результате внутрипочвенного стока в почвах таежной зоны Западно-Сибирской равнины проведены исследования черневой тайги [19]. Почвы, диагностируемые по сочетанию подзолистого, иллювиально-железистого и криометаморфических горизонтов, формирующиеся в автоморфных условиях обнаруживают полигенетичность, сформированную в два этапа педогенеза, наложенных один на другой. Основанием для выделения этих этапов служат морфологические признаки (структурная организация, дифференциация кутанного комплекса), современные и унаследованные процессы педогенеза и криогенеза [18].
Возможно, наблюдения в 1923 г. Б. Н. Городкова и С. С. Неуструева [7] о слабом оподзоливании суглинистых почв за счет длительного пребывания почвы в мерзлом состоянии верны.
Результаты данных исследований показали, что элювиирование начинается на склонах, при создании возможности стекать воде внутри почвы. Период внутрипочвенного стока короткий -- с мая по октябрь. В остальной период почва находятся под воздействием мерзлотных процессов. Сложение, гранулометрический состав способствуют неудовлетворительной фильтрации в криометаморфических горизонтах и низкой водопроницаемостью.
Несмотря на высокое атмосферное увлажнение, влагозапас почвы составляет 128 мм/год, спецификой криометаморфических почв остается отсутствие дренажа в автоморфных позициях на суглинистых отложениях.
В элювиально-иллювиальных горизонтах водопроницаемость несколько лучше. Исходя из этого, можно сделать вывод, что время, вода, температура и уклон поверхности определяют дифференциацию почвенного профиля криометаморфической почвы.
Выводы
Распределение влаги в суглинистых криометамрфических почвах является одним из факторов, определяющий дифференциацию почвенного профиля, с выделением подзолистого горизонта. Формирование элювиального горизонта отмечается на склоне под воздействием преимущественно внутрипочвенного латерального стока. Максимальная мощность элювиального горизонта зафиксирована в средней части склона. Гипновые зеленые мхи задерживают воду, создают более 10 см мощности органический горизонт.
Радиальный внутрипочвенный сток влаги затруднен из-за низкой проницаемости криометаморфического горизонта. Плотное сложение и пылеватый гранулометрический состав создают условия низкой фильтрации внутрипочвенных вод. В период активного таяния снега слой сезонного промерзания на глубине 40 см не позволяет водам проникать вглубь почвенного профиля.
Криометаморфические почвы характерны для всех суглинистых возвышенностей, однако почвенные ареалы светлозема и границу органо-криометаморфической почвы было выделить невозможно. Изучение распределения влаги по склону закрепили гипотезу о латеральных внутрипочвенных движениях влаги на мезоуровнях рельефа и формировании элювиального процесса на склонах и образованию горизонта E в светлоземах. На основе исследований гидрологического режима почв криометаморфического отдела были определены позиции для типов почв: светлозема иллювиально-железистого и органо-криометаморфической почвы. Эта информация крайне необходима для пространственного анализа и составления почвенных карт.
Многолетние наблюдения за влажностью горизонта CRM показывают стабильную влажность в течение года около 20%. Инструментальные наблюдения за влажностью системой автоматического мониторинга показывают низкую влажность в зимний период, около 7% и усредненное увлажнение по всему профилю в летний период. Криогенный структурный метаморфизм срединных горизонтов с проявлением скелетан, угловато-крупитчатой структуры, шлировости говорит о влиянии отрицательных температур и мерзлотных процессах, унаследованных в более холодные года. Изменения гидротермического режима почв приведет к изменениям почвенно-растительного покрова, что произведет смену высокобонитетных елово-кедровых зеленомошных лесов. При увеличении у влажности более 21% будут проявляться тиксотропные процессы.
Источники
ГОСТ 5180-2015 Государственный стандарт Российской Федерации «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. Госстандарт России». 40 с.
Список литературы
Лисс О. Л., Абрамова Л. И., Аветов Н. А., Березина Н. А., Инишева Л. И., Курнишкова Т В., Слука З. А., Толпышева Т Ю., Шведчикова Н. К. Болотные экосистемы Западной Сибири и их природоохранное значение. Тула, 2001. 584 с.
Ильин Р С. О происхождении рельефа, поверхностных пород и почв Томского района. Томск, 1929. 46 с.
Нейштадт М. И. Возникновение и скорость развития процесса заболачивания. // Научные предпосылки освоения болот Западной Сибири. М.: Наука, 1977. С. 39-47.
Коркин С. Е. Особенности торфообразования в верхнем неоплейстоцене и голоцене на территории широтного Приобья // Западно-Сибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее: Материалы Пятого международного полевого симпозиума. Ханты-Мансийск, 2017. С. 103-105.
Коркин С. Е., Коркина Е. А. Некоторые палеогеографическио особенности Аган- Пурского междуречья // Пути эволюционной географии : материалы Всероссийской научной конференции. М., 2016. С. 149-152.
Смоленцев Б. А. Структура почвенного покрова Сибирских Увалов (северотаежная подзона Западной Сибири). Новосибирск, 2002. 118 с.
Городков Б. Н., Неуструев С. С. Почвенные районы Уральской области // Урал. Технико-экономический сборник. 1923. №5. С. 3-90.
Karavaeva N. A., Sokolova T. A. Soils of slopes in the taiga zone of the Middle Ob reaches // Eurasian soil science. 2015. V. 48. №6. P. 555-566. https://doi.org/10.1134/S1064229315060058
Никитин Е. Д. Функционально-динамическое почвоведение и землеведение. Таежнолесное почвообразование. М., 2013. 576 с.
Тонконогов В. Д. Автоморфное почвообразование в тундровой и таежной зонах Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. М., 2010. 304 с.
Аветов Н. А., Гаврилова И. П., Тонконогов В. Д. Почвы // Атлас Ханты-Мансийского автономного округа - Югры. Ханты-Мансийск, 2004. С. 77-79.
Шишов Л. Л., Тонконогов В. Д., Лебедева И. И., Герасимова М. И., Классификация и диагностика почв России. М.: Ойкумена, 2004. 342 с.
IUSS working Group WRB, World reference base for soil resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World soil resources reports No.106. FAO, Rome, 2014. P. 181.
Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А., Методы определения физических свойств почв и грунтов. М.: Высшая школа. 1986. 344 с.
Кураков С. А. Измерительные комплексы для мониторинга параметров состояния грунтов // Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике. Салехард, 2021. С. 236-238.
Козин В. В., Кузнецова Э. А. Физико-географические факторы пространственновременной изменчивости снежного покрова нефтегазопромыслового региона. Нижневартовск, 2015. 151 с.
Василенко В. Н. Назаров И. М., Фридман Ш. Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л., 1985. 181 с.
Русанова Г. В., Шахтарова О. В., Пастухов А. В. Почвы лесных и тундровых ландшафтов Северной лесотундры (бассейны рек Сейда и Хоседа-ю) // Вестник Санкт- Петербургского университета. 2014. №3. С. 50-61.
Абакумов Е. В., Лойко С. В., Истигечев Г. И. Почвы черневой тайги Западной Сибири - морфология, агрохимические особенности, микробиота // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. №5. С. 1018-1039.
References
Liss, O. L., Abramova, L. I., Avetov, N. A., Berezina, N. A., Inisheva, L. I., Kurnishkova, T. V., Sluka, Z. A., Tolpysheva, T. Yu., & Shvedchikova, N. K. (2001). Bolotnye ekosistemy Zapadnoi Sibiri i ikh prirodookhrannoe znachenie. Tula. (in Russian).
Il'in, R. S. (1929). O proiskhozhdenii rel'efa, poverkhnostnykh porod i pochv Tomskogo raiona. Tomsk. (in Russian).
Neishtadt, M. I. (1977). Vozniknovenie i skorost' razvitiya protsessa zabolachivaniya. // Nauchnye predposylki osvoeniya bolot Zapadnoi Sibiri. Moscow. 39-47. (in Russian).
Korkin, S. E. (2017). Osobennosti torfoobrazovaniya v verkhnem neopleistotsene i golotsene na territorii shirotnogo Priob'ya. In Zapadno-Sibirskie torfyaniki i tsikl ugleroda: proshloe i nastoyashchee: Materialy Pyatogo mezhdunarodnogopolevogo simpoziuma, Khanty-Mansiisk, 103105. (in Russian).
Korkin, S. E., & Korkina, E. A. (2016). Nekotorye paleogeograficheskie osobennosti Agan- Purskogo mezhdurech'ya. In Puti evolyutsionnoi geografii : materialy Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii, Moscow, 149-152. (in Russian).
Smolentsev, B. A. (2002). Struktura pochvennogo pokrova Sibirskikh Uvalov (severotaezhnaya podzona Zapadnoi Sibiri). Novosibirsk. (in Russian).
Gorodkov, B. N., & Neustruev, S. S. (1923). Pochvennye raiony Ural'skoi oblasti. Ural. Tekhniko-ekonomicheskii sbornik, (5), 3-90. (in Russian).
Karavaeva, N. A., & Sokolova, T. A. (2015). Soils of slopes in the taiga zone of the Middle Ob reaches. Eurasian soil science, 48(6), 555-566. https://doi.org/10.1134/S1064229315060058
Nikitin, E. D. (2013). Funktsional'no-dinamicheskoe pochvovedenie i zemlevedenie. Taezhno-lesnoe pochvoobrazovanie. Moscow. (in Russian).
Tonkonogov, V. D. (2010). Avtomorfnoe pochvoobrazovanie v tundrovoi i taezhnoi zonakh Vostochno-Evropeiskoi i Zapadno-Sibirskoi ravnin. Moscow. (in Russian).
Avetov, N. A., Gavrilova, I. P., & Tonkonogov, V. D. (2004). Pochvy. In Atlas Khanty- Mansiiskogo avtonomnogo okruga - Yugry, Khanty-Mansiisk, 77-79. (in Russian).
Shishov, L. L., Tonkonogov, V. D., Lebedeva, I. I., & Gerasimova, M. I. (2004). Klassifikatsiya i diagnostika pochv Rossii. Moscow. (in Russian).
IUSS working Group WRB, World reference base for soil resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps (2014). World soil resources reports No.106. FAO, Rome, 181.
Vadyunina, A. F., & Korchagina, Z. A. (1986). Metody opredeleniya fizicheskikh svoistv pochv i gruntov. Moscow. (in Russian).
Kurakov, S. A. (2021). Izmeritel'nye kompleksy dlya monitoringa parametrov sostoyaniya gruntov. In Sovremennye issledovaniya transformatsii kriosfery i voprosy geotekhnicheskoi bezopasnosti sooruzhenii v Arktike, Salekhard, 236-238. (in Russian).
Kozin, V. V., & Kuznetsova, E. A. (2015). Fiziko-geograficheskie faktory prostranstvenno- vremennoi izmenchivosti snezhnogo pokrova neftegazopromyslovogo regiona. Nizhnevartovsk.
Vasilenko, V. N. Nazarov, I. M., & Fridman, Sh. D. (1985). Monitoring zagryazneniya snezhnogo pokrova. Leningrad. (in Russian).
Rusanova G. V., Shakhtarova O. V., Pastukhov A. V. (2014). Pochvy lesnykh i tundrovykh landshaftov Severnoi lesotundry (basseiny rek Seida i Khoseda-yu). Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta, (3), 50-61. (in Russian).
Abakumov, E. V., Loiko, S. V., & Istigechev, G. I. (2020). Pochvy chernevoi taigi Zapadnoi Sibiri - morfologiya, agrokhimicheskie osobennosti, microbiota. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya, 55(5), 1018-1039. (in Russian).