Зависимость морфологии агрокаштановых почв сухостепной зоны от микрорельефа
О.А. Гордиенко,
А.В. Кулик,
М.Р. Шайфуллин
Аннотация
Актуальность. Актуальность исследований почвенного покрова агроландшафтов обусловлена их пространственной неоднородностью в зависимости от микрорельефа. Полученные результаты позволяют более детально изучить особенности генезиса агрогенно-преобразованных каштановых почв в условиях современного агроприродопользования в сухостепной зоне.
Объектом исследования являются почвы двух катен агроландшафтов Иловлинского района Волгоградской области.
Материалы и методы. Исследование основано на проведенных в июле-сентябре 2021 г. полевых выездах, в ходе которых на территории исследуемого участка было заложено 6 полнопрофильных разрезов. Идентификация и названия почв даны в соответствии с полевым определителем почв России 2008 г. и международной классификацией почв WRB-2014 (update-2015). В полевых условиях определялся гранулометрический состав почвенных горизонтов методом шнура.
Результаты и выводы. В результате исследований было установлено разнообразие и пестрота почвенного покрова исследуемого участка. В результате проведенных исследований была установлена зависимость между морфологическими особенностями и положением почв относительно микрорельефа. Выявлено, что в месте понижения рельефа в условиях избыточного увлажнения талыми и дождевыми водами происходит выщелачивание почв от карбонатов на всю мощность профиля (до 100 см). В целом установлено, что почвенный покров исследуемого агроландшафта является типичным для данной природной зоны и характеризуется наличием как слабо измененных агрокаштановых типов, так и агрогенно-преобразованных (агроземов аккумулятивно-карбонатных). В условиях слабого промывного режима на повышенных участках рельефа распространение получили солонцеватые подтипы агрокаштановых почв. В результате проведенных исследований установлено, что мощность агрогоризонтов варьирует от 29 до 50 см. Мощность горизонтов современной обработки почвы составляет в среднем 15 см. В 4 из 6 исследуемых разрезов фиксируется сохранившийся ксерометамор- фический горизонт BMK. Верхняя граница горизонта максимального накопления карбонатов кальция варьирует от 35 до 70 см в зависимости от положения относительно рельефа.
Ключевые слова: агропедогенез, каштановые почвы, агроземы аккумулятивнокарбонатные, микрорельеф почв, морфологическая диагностика почв, Calcic Kastano- zems Aric.
Abstract
Dependence of the morphology of agro-chestnut soils of the dry steppe zone on the microrelief
O.A. Gordienko, A.V. Kulik, M.R. Shaifullin
Summary. The article presents the results of the study of soil cover of agricultural landscapes of Ilovlinsky district of Volgograd region. The relationship between the morphological features of the studied s and the microrelief of the territory is established.
Introduction. The relevance of studies of the soil cover of agrolandscapes is due to their spatial heterogeneity depending on the microrelief. The results obtained allow us to study in more detail the genesis of agrogen-transformed chestnut soils in the conditions of modern agro-landscape management in the dry-steppe zone.
Object. The object of the study are the soils of two katens of agrolandscapes of Ilovlinsky district of Volgograd region.
Materials and methods. The study is based on field trips conducted in July-September 2021, during which 6 full-field transects were laid out in the study area. Soil identification and names were given in accordance with the 2008 Russian Soil Field Identifier and the WRB 2014 International Soil Classification (update-2015). The granulometric composition of soil horizons was determined under field conditions using the cord method. Results and conclusions. As a result of the research, the diversity and variegation of the soil cover of the study area was established.
Results and Conclusions. As a result of the studies, the relationship between the morphological features and the position of the soils relative to the microrelief was established. It has been revealed, that in the place of relief lowering under conditions of excessive moistening by melt and rain water there is soil leaching from carbonates on all profile thickness (up to 100 cm). In general, it is found that the soil cover of the studied agrolandscape is typical for this natural zone and is characterized by the presence of both slightly altered agro-castan types and agrogenic-transformed (accumulative-carbonate agro-soils). In conditions of weak leaching regime in elevated areas of relief solonetzic subtypes of agrochestnut soils are widespread. As a result of conducted researches it was established that the thickness of agrohorizons varies from 29 to 50 cm. The thickness of modern tillage horizons averages 15 cm. The preserved xerometamorphic horizon BMK is recorded in 4 of the 6 studied sections. The upper boundary of the horizon of maximum accumulation of calcium carbonates varies from 35 to 70 cm depending on the position relative to the relief.
Key words: agropedogenesis, chestnut soils, accumulative-carbonate agrozems, agrochestnut soils, microrelief, morphological diagnosis of soils, Calcic Kastanozems Aric.
Введение
В условиях земледельческих ландшафтов степной и сухостепной зон западинный микрорельеф, распространенный в геосистемах данного типа, оказывает весьма заметное влияние на почвообразование [1]. В отличие от климата, материнской породы и воды, рельеф не передает почве свои свойства и энергию, а лишь оказывает влияние на перераспределение тепла и влаги, интенсивность аккумулятивных и денудационных процессов, распространение того или иного типа растительности [16, 17, 19].
Ориентация склона относительно сторон света влияет на нагревание верхних слоев почвы. Так, среднегодовая температура почв склонов южной экспозиции на несколько градусов выше в сравнении с почвами северной экспозиции [12]. Характер микрорельефа сказывается на перераспределении атмосферных осадков. Так, снег и дождевая вода не задерживаются на склонах, а быстро перемещаются к подножию и в понижения [6, 7]. Скорость и степень перемещения осадков зависят от крутизны склона. В силу этого на возвышенностях формируются пересушенные почвы, а у самого подножия - переувлажненные, богатые органическим веществом, в которых происходит выщелачивание солей. Особенности микрорельефа сказываются на морфологии почв [11, 15].
Актуальность исследований о влиянии микрорельефа на морфологию почв обусловлена тем, что формируемые под этим влиянием различные типы и подтипы почв при их сельскохозяйственном освоении и использовании требуют к себе разных подходов и технологий хозяйственного использования, что в свою очередь влияет на проектируемые планы и схемы экономического освоения территории.
Цель исследований - изучить влияние микрорельефа на морфологические особенности почв агроландшафтов сухостепной зоны.
Объект исследования. Объектом исследования являлся почвенный покров ОПХ «Качалинское» Иловлинского района Волгоградской области. Территория расположена в междуречье рек Дон, Иловля и Волга в юго-западной оконечности Приволжской возвышенности. Рельеф пологоволнистый. Эрозионная расчлененность овражно-балочной сетью составляет 2-2,5 км/км2, достигая местами 3 км/км2. Крутизна склонов на всем исследуемом участке не превышает 1° [13].
Резко континентальный климат района характеризуется жарким сухим летом и холодной малоснежной зимой. Среднегодовое количество осадков - 385 мм. Из них на теплый период приходится около 170-230 мм, большая часть из которых выпадает в основном в летний период (до 70%). Дожди имеют ливневый характер, способствуя развитию эрозии почв. Весной резкое повышение температуры воздуха приводит к интенсивному снеготаянию, протяженностью в среднем до 10-12 дней. В этот период возможно появление пыльных бурь, возникающих на фоне агрогенного воздействия на почву, резкого повышения температуры воздуха, сильного иссушения верхнего слоя почвы и активной ветровой деятельности. Период со среднесуточной температурой более +15°С длится около 128 дней (с первой декады мая по вторую декаду сентября). Сумма активных температур достигает 3000-3400°С, что позволяет выращивать в этой зоне основные виды зерновых культур [10].
Естественная растительность распространена по балкам и представлена белополынно-ромашниково-злаковой ассоциацией, состоящей из типчака, пырея, ковыля, костра безостого, мятлика луковичного, полыни белой, прутняка, тысячелистника, ромашника, шалфея и пр. [9].
Территория района расположена в зоне распространения каштановых почв в комплексе с квазиглееватыми подтипами, солонцами светлыми и светлогумусовыми. Большая часть естественных каштановых почв и их комплексов под влиянием сельскохозяйственного освоения трансформировалась в агрогенно-преобразованные. Распространение получили агроземы аккумулятивно-карбонатные, агрокаштановые почвы, а также агроземы глинисто-иллювиальные и агросолонцы [2, 4, 5, 8]. Почвообразующие породы на изучаемой территории представлены желто-бурыми суглинками.
Материалы и методы
Полевые исследования проведены в июле-сентябре 2021 г. В ходе работ на территории исследуемого участка были заложены 2 короткие почвенные катены протяженностью 400 и 600 м. Почвенные разрезы закладывались с учетом микро- рельфа (повышение-понижение-повышение) по 3 разреза на катену (рисунок 1).
Рисунок 1 - Расположение катен на территории исследуемого участка ОПХ «Качалинское»
Морфологическое исследование почв проводилось по общепринятым методикам [3], а названия были даны в соответствии с полевым определителем почв России 2008 г. с дополнениями 2021-2022 гг. [3, 14] и международной классификацией почв WRB- 2014 (update-2015) [18]. Выбор в качестве идентификации типов и подтипов почв полевого определителя 2008 г. обусловлен тем, что в отличие от Классификации почв СССР 1977 г., в нем отражено все многообразие почвенных генетических горизонтов и признаков, что дает полное представление о разнообразии почвенных горизонтов и признаков на сравнительно малой территории. Гранулометрический состав почв определялся по горизонтам в полевых условиях методом шнура [18].
Результаты и обсуждение
Морфологические особенности исследуемых почвенных разрезов, как и микрорельеф территории агроландшафта в целом, отличаются пестротой.
Рисунок 2 - Почвенные разрезы первой катены
В пределах I катены (рисунок 2) разрезы располагались на удалении от 120 до 150 м друг от друга. При этом перепад высот не превышал 1 м. Разрез KCH-1 находится в 66 м от проселочной дороги. С поверхности почвенный профиль представлен агрогумусовым горизонтом P общей мощностью 50 см, разделяющимся по плотности на два подгоризонта. Первый P1 мощностью 15 см рыхлый, бесструктурный, гранулометрический состав характеризуется как опесчаненный средний суглинок. Вскипание от кислоты не отмечено. Новообразования представлены корнями растений, ходами насекомых, а также наличием корневых «бус».
Переход к нижележащему горизонту P2(ca) (15-50) резкий по плотности с ровной границей. Для P2(ca) характерно локальное вскипание от кислоты, комковатая структура, уплотненное сложение, а также среднесуглинистая текстура. Новообразования аналогичны горизонту P1. Переход по цвету постепенный, граница волнистая. С 50 до 70 см выделен ксерометаморфический горизонт BMKi (ca).
Структура горизонта имеет два порядка: первый - уплощенные призматические отдельности, второй - ореховатые. На вертикальных гранях фиксируются гумусоглинистые кутаны иллювиирования (признак i) темного цвета (рисунок 3A). Вскипание локальное, новообразования представлены корнями растений, ходами насекомых. Переход заметный по цвету и плотности, граница волнистая. Ниже BMKi (ca) залегает аккумулятивно-карбонатный горизонт BCAi, nc (70-100) крупно-призматической структуры, на боковых гранях которых фиксируются гумусово-глинистые кутаны. Вскипание бурное. Карбонаты представлены крупной (1-2 см) белоглазкой, которая приурочена к бывшим педотубулам. Горизонт плотный, среднесуглинистой текстуры. Переход резкий по плотности, граница волнистая. С 100 до 122 см выделен переходный к почвообразующей породе недиагностический горизонт BCca глыбистой структуры, плотного сложения с единичной белоглазкой. Название почвы по ПО-2008 - агрокаштановая глинисто-иллювиированная сегрегационная легкосуглинистая на желто-бурых суглинках; по WRB-2015 - Calcic Kastanozems (Loamic, Aric).
Рисунок 3 - Морфологические особенности почв, исследуемых катен
морфологический сухостепной почва агроландшафт микрорельеф
A - тонкие серые гумусо-глинистые кутаны на ореховатых структурах ксерометаморфического горизонта разрезов KCH-1 и KCH-2,
B - агрогоризонт с припаханными фрагментами горизонта Bi, yu разреза KCH-5,
C - темные языки заполненные материалом агрогоризонтов (разрез KCH-2),
D - крупная белоглазка в аккумулятивно-карбонатном горизонте разреза KCH-6,
E - крупные морфоны припаханного карбонатного горизонта, F - структурное состояние современных агрогоризонтов
Разрез KCH-2 заложен в 120 м от разреза KCH-1 в микропонижении. Верхний 11 см корковый агрогоризонт P1 akl рыхлого сложения бесструктурный среднесуглинистого гранулометрического состава. С 10 до 32 см выделяется второй агрогоризонт P2. Для него характерна комковатая структура, новообразования в виде «корневых бус», а также большое количество ходов насекомых. Оба горизонта не вскипают от кислоты. Переходы заметные по цвету и плотности, границы ровные. Ниже агрогоризонтов залегает ксерометаморфический BMKi мощностью 16 см. Для горизонта отмечено наличие тонких гумусо-глинистых кутан, приуроченных к вертикальным стенкам призматических отдельностей. Гранулометрический состав - тяжелосуглинистый. С 47 до 102 см выделен горизонт Bi,yu,(ca) крупно-призматической структуры, разделяющейся при разламывании на ореховатые отдельности. В правой части профиля с 47 до 90 см фиксируется крупный (5-7 см в диаметре) ход животного с заполненным материалом гумусовых горизонтов (признак yu) (рисунок 3C). Вскипание в горизонте фрагментарное и приурочено к порам и педотубулам. Название почвы по ПО-2008 - агрокаштановая глинисто-иллювиированная темноязыковатая тяжелосуглинистая на желто-бурых суглинках; по WRB-2015 - Haplic Kastanozems (Clayic, Aric, Tonguic).
Разрез KCH-3 заложен в 150 м к северу от разреза KCH-2. Морфологически разрез схож с предыдущими, однако он отличается вскипанием с поверхности вплоть до 40 см, а также наличием признаков солонцевания, наложенных на ксерометаморфический горизонт. С поверхности и до 40 см выделены плотные, глыбистые агрогоризонты Pica и P2ca, ad, ниже которых расположен горизонт BMK плотного сложения призматической структуры с тонкими редкими гумусо-глинистыми кутанами, приуроченными к граням структурных призматических отдельностей. Кутаны темнее основной внутренней части горизонта. Под ксерометаморфическим горизонтом расположен аккумулятивно-карбонатный, разделенный нами на два подгоризонта BCA1i, mc и BCA2i,nc. Первый с редкими кутанами и карбонатными новообразованиями в виде мицелия, приуроченного к порам и бывшим ходам насекомых. Второй отличается наличием крупных форм белоглазки диаметром до 2 см. Название почвы по ПО-2008 - агрокаштановая солонцеватая глубокосегрегационная суглинистая на желто-бурых суглинках; по WRB-2015 - Calcic Kastanozems (Loamic, Aric, Protosodic).