224_p2490-01_D1_987

Сумма фульвокислот не превышает 30 % и отношение Сгк: Сфк в пределах гумусового горизонта колеблется около 2. Во фракционном составе гуминовых кислот резко преобладает фракция 2, связанная с кальцием (гуматы Са). Следует подчеркнуть присутствие в заметных количествах (11–21 %) гуминовых кислот фракции 1 в верхних горизонтах почв. Среди фульвокислот преобладают, связанные в полимерный комплекс с гуминовыми кислотами фракции 1 и 2.

Состав гумуса по генетическим горизонтам выщелоченных черноземов неоднороден. Общей закономерностью является уменьшение содержания гуминовых кислот с глубиной при параллельном увеличении относительного содержания фульвокислот, в связи, с чем отношение Сгк: Сфк за пределами гумусового горизонта приближается к 1.

Погребенный гумусовый горизонт западины характеризуется своими особенностями состава гумуса, обращает на себя внимание расширение отношения гуминовых кислот к фульвокислотам до 3,2, а также почти полное отсутствие агрессивной фракции фульвокислот.

Эти особенности, по мнению Б. В. Надеждина [1961], явились, с одной стороны, результатом специфики местных гидротермических условий разложения исходного органического материала и синтеза гумусовых веществ, с другой стороны. Здесь, возможно, фиксируются остаточные признаки гумуса почв прошлого. В этой связи представляется интересным высказанное еще В. В. Докучаевым [1882] предположение о том, что черноземы Иркутской области прошли болотную и луговую стадии. К аналогичному заключению пришел и Б. В. Надеждин [1961] на основе исследования гумуса погребенных почв, лежащих под толщей черноземов. По мнению В. П. Мартынова и Н. И. Какоуровой [1989]? признаки былого гидроморфизма можно зафиксировать в профиле черноземов Южного Предбайкалья, развитых на высоких террасах.

Согласно исследованиям Г. А. Воробьевой [1989] в черноземах начало формирования гумусового горизонта относится к началу атлантического, иногда даже к концу бореального периода. Представление о возрасте черноземов дает сопоставление с археологическими находками. Установлено, что образование 7-сантиметрового гумусового слоя произошло за 2–2,5 тыс. лет, 10–15 см гумусового горизонта образовались за 4–5 тыс. лет. Горизонт А глубже 40 см переходит в бескарбонатный горизонт В, что соответствует 4,5–6 тыс. л. назад и относиться к атлантическому периоду.

Этому же возрасту соответствует погребенный горизонт западин, что подтверждается собственными исследованиями возраста

80

гумусовых горизонтов чернозема выщелоченного западины, находящегося в целинном состоянии.

Согласно данным радиоуглеродного датирования гуминовых кислот возраст гумусовых горизонтов Аd и А приближается к современной фазе почвообразования и относится к среднему голоцену, захватывая начало атлантического периода (табл. 10).

Таблица 10

Результаты радиоуглеродного датирования гумусовых горизонтов чернозема западины

Радиоуглеродный возраст горизонта [A] ясно диагностирует его формирование в атлантическое время, которое характеризуется теплым, а по понижениям рельефа влажным климатом, развитием высокотравной растительности и соответственно развитием высокогумусных почв.

Однако следует учитывать, что наблюдается занижение радиоуглеродного возраста гумуса по сравнению с возрастом осадков по мере увеличения глубины горизонтов, связанного с «омоложением» гумуса. Происходит возрастание относительного влияния «молодого» гумуса на более старый, значителен «омолаживающий» эффект от гумуса современного, образующегося на этих же глубинах от разлагающихся корневых остатков растений [Чичагова, 1985; Радиоуглеродный анализ…, 2008; Воробьева, 1989].

Характерной особенностью состава гумуса исследуемых почв является высокое содержание в его составе нерастворимого остатка, достигающего 55–65 %, что отличает их от черноземов Европейской части России и Красноярского края, где нерастворимый остаток невелик и составляет 20–30 % [Лебедева, Семина, 1974]. Наличие нерастворимого остатка объясняется местными гидротермическими условиями континентального климата. Гуминовая кислота под влиянием сильного промораживания зимой и частого просушивания летом, по-видимому, быстрее обезвоживается и переходит в малоподвижную форму – гумин. В западинах растворимость гумусовых ве-

81

ществ повышается, особенно в погребенных горизонтах, что связано с повышенной увлажненностью почвы.

Таким образом, в отличие от аналагов Европейской равнины для состава гумуса черноземов юга Предбайкалья характерно широкое отношение гуминовых кислот к фульвокислотам, преимущественная их связь со щелочно-земельными металлами, большая величина негидролизуемого остатка.

Увеличение растворимости гуминов наблюдается в процессе длительного сельскохозяйственного использования почв. Однако, как и на целине, сохраняется общая тенденция уменьшения растворимости гумуса с глубиной. Особенно четко она прослеживается в почвах повышений. В освоенных почвах наблюдается увеличение содержания гуминовых кислот, связанных с кальцием, как на бугре, так и в западине. В пахотном горизонте западины отмечается повышенное количество гуминовой кислоты 3-й фракции, связанной с минеральной частью почвы самой древней и наиболее устойчивой, что говорит о глубоком преобразовании гумуса при освоении почв.

На пашне по сравнению с целиной снижение запасов гумуса происходит за счет уменьшения всех фракций, кроме наиболее подвижных компонентов гуминовых кислот и аналогичного комплекса фульвокислот. Причем абсолютное количество фульвокислот в целом снижается в меньшей степени, чем гуминовых, а относительное содержание даже увеличивается, что обусловливает сужение соотношения углерода гуминовых кислот и углерода фульвокислот.

Если рассматривать фульвокислоты как начальные формы или продукты деструкции, то можно предположить, что под влиянием интенсивных окислительных процессов в пахотной почве при недостаточном поступлении свежего органического вещества происходит разложение и наиболее стойкой части гумуса [Листопадов, Шапошникова, 1984]. Это наиболее характерно для рассматриваемой почвы бугра, где довольно высокое содержание фракции фульвокислот 1а. В западине наличие этой фракции незначительно, а в погребенном горизонте совсем отсутствует.

Определение состава гумуса дополняется характеристикой природы гуминовых кислот по оптической плотности, которая является показателем степени конденсированности ароматического ядра. Определение оптической плотности показало, что гуминовые кислоты в исследуемых черноземах имеют конденсированное ароматическое ядро – Е4/Е6 колеблется от 3,0–3,6 в верхней части профиля и в погребенных горизонтах западин до 4,2–5,0 в минеральных горизонтах (рис. 29).

82

Предбайкалья не выявились различия, которые наблюдались в ГК дерновых лесных почвах. Полученные данные показывают, что эти объекты имеют близкие значения зольности и гигроскопической влажности, что говорит о сходных биоклиматических условиях формирования этих горизонтов (табл. 11).

Таблица 11 Элементный состав гуминовой кислоты целинного чернозема западины

В целом у них высокое содержание углерода и водорода, пониженное кислорода и азота, по сравнению с черноземом европейской части России (мас. %): С – 57,95 %; Н – 3,45 %; N – 4,03 %; О –

34,57 % [Орлов, 1992].

Средний элементный состав гуминовых кислот существенно изменяется, если его вычислить в атомных процентах (табл. 12). При этом значительно более рельефно выявляется роль отдельных элементов: на первом месте по количеству атомов стоит углерод, немного уменьшаясь в современном горизонте. Атомы водорода занимают 36–40 % от общего числа в молекуле, отношение Н/С меньше 1 как в ГК современных горизонтов, так и погребенных, что указывает на преобладание ароматических структур.

Таблица 12 Элементный состав гуминовой кислоты целинного чернозема

западины в атомных (мольных) процентах

Содержание кислорода очень низкое и в современных горизонтах колеблется от 15,6 до 17,1 %, в погребенном 16,5 %. Величина О/С приближается к средним значениям для ГК почв Европейской части [Орлов, 1990] Южного Урала [Дергачева, Некрасова, Лаврик, 2002], Западного Забайкалья [Чимитдоржиева, Цыбикова, 2003] и равняется 0,37–0,38.

84

ГЛАВА 6

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВ ПОЧВ

6.1. СЕЗОННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Своеобразные черты климата Южного Предбайкалья, а также особенности палеогеографической обстановки, нашедшей отражение в бугристо-западинном рельефе, во многом предопределяют сезонные изменения всех почвенных процессов. Представления о различиях пространственно-временной динамики температуры и влаги почв степи и подтайги выявляются при сравнении многолетних данных метеостанций Баяндай и Иркутск (обсерватория) [Справочник по климату, 1966, 1968]. В Иркутске наблюдения проводятся в почвах, развитых под естественной поверхностью и под оголѐнной, имитирующую пашню (рис. 30).

Климатические условия Южного Предбайкалья определяют особенности почвообразования, режимы и плодородие дерновых лесных почв подтайги [Колесниченко, 1970]. В среднем за год температура поверхности почвы в Иркутске равна 0 оС. Самый холодный месяц – январь. Максимально высокая температура на поверхности почвы, как и воздуха, наблюдается в июле. В летние месяцы почва значительно прогревается и средняя температура на ее поверхности (18–20 оС) на 3–5 оС превышает температуру воздуха, причем почва, покрытая растительностью, летом холоднее оголенной поверхности на 2–3 оС. Известно, что лес, помимо своей экранирующей роли от солнечной радиации, посредством транспирации дополнительно охлаждает почвы летом [Чигир, 1974]. На глубине же температура почвы под оголенной поверхностью в холодную часть года значительно ниже, а летом до глубины 1 м выше, чем под естественной.

Уничтожение естественных покровов при сельскохозяйственном освоении территории с суровым зимним ветровым режимом приводит к частичному сдуванию снега с освоенных участков, что вызывает иссушение почв и снижение их теплоемкости. Это обусловливает резкое зимнее охлаждение почв и подстилающих пород, их глубокое и длительное промерзание [Чигир, 1974; Саввинов,

1976].

86

Иркутск, обсерватория Под естественной поверхностью

Почва – лессовидный средний суглинок

Под оголѐнной поверхностью

Баяндай Под естественной поверхностью

Почва – выщелоченный, среднегумусный, суглинистый чернозем

Рис. 30. Термоизоплеты средней месячной температуры почвы по вытяжным термометрам в подтайге и степи (t оС)

Характерной особенностью температурного режима черноземов Иркутско-Черемховской равнины является длительное и глубокое их промерзание, сравнительно небольшая мощность активного слоя почвы. Для сравнения можно отметить, что глубина промерзания выщелоченных черноземов Европейской лесостепи составляет 70–80 см [Афанасьева, 1966]. Основными факторами глубокого промерзания являются длительная и суровая зима, малая мощность снегового покрова.

87

Устойчивое промерзание почвы наблюдается в конце октября – начале ноября до выпадения снега и заканчивается в марте-апреле. Начало оттаивания приходится на конец апреля, в середине мая оттаивает слой всего в 25–30 см толщиной. Оттаивание происходит с поверхности вглубь почвы. Нижняя часть мерзлого горизонта оттаивает лишь к началу июля. Эти особенности оттаивания почвы не способствуют полному использованию почвой талых вод и весенних капельно-жидких осадков, так как возможность накопления их в почве ограничивается малой мощностью оттаявшего горизонта [Колесниченко, 1965].

Таким образом, мерзлота в почве сохраняется в среднем около восьми месяцев, что характерно для сибирских черноземов, а в европейской части России – 3–4 месяца [Колесниченко, 1965; Лебедева, Семина, 1974]. Температура верхнего мерзлого слоя 0–20 см в почвах европейской части России измеряется температурой –2 оС, в то время как в черноземах она опускается до –10 оС.

Устойчивые активные температуры (выше 10 оС), устанавливаются на глубине 20 см в третьей декаде мая и держатся до конца августа – начала сентября, т. е. 95–100 дней. В конце июля – августе указанные температуры опускаются до глубины 100–120 см, и ниже 50–60 см они держатся лишь в течение 1–1,5 месяцев. В черноземах же Среднерусской лесостепи период активных температур в пахотном горизонте на 1–1,5 месяца длиннее, а глубина проникновения их достигает 2,5–3 м [Агроклиматический справочник, 1959].

Становится ясным, что черноземы степей Южного Предбайкалья в отличие от европейских черноземов обладают большими запасами холода в весенне-летний период. Длительные, низкие температуры почвы сокращают и без того короткий вегетационный период и ограничивают активную микробиологическую деятельность коротким периодом и небольшой глубиной.

В целом, очевидно, что в степи (Баяндай) намного интенсивнее, чем в подтайге (Иркутск и его окрестности), идут процессы как прогревания, так и охлаждения почвы. Весьма существенна разница и по температуре корнеобитаемого слоя, особенно зимней, которая на степной станции в 2,5 раза ниже, чем в подтайге. Необходимо отметить, что средняя годовая температура верхних и нижних слоев почвы различаются мало.

Наиболее высокая средняя годовая температура почвы в подтайге и составляет 3,0–3,2 оС. Под оголенной поверхностью в Иркут-

ске она минимальна – 0,9–1,3 оС. В степи ее значения равны 1,0–

1,2 оС (рис. 31).

88