ВЗАИМОСВЯЗЬ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭРОЗИОННЫХ

Почвоведение
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
Попова Э.П. Экологическая роль пожаров в почвообразовании // Почвенно-экологические исследования в лесных биогеоценозах. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1982. – С. 119–174.
Практикум по почвоведению / под ред. И.С. Кауричева. – М.: Колос, 1980. – 272 с.
Растворова О.Г. Физика почв (практическое руководство). – Л.: ЛГУ, 1983. – 196 с.
Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. – М.: Высш. шк., 1972. – 480 с.
Сапожников А.П. Роль огня в формировании лесных почв // Экология. – 1976. – № 1. – С. 42–46.
Софронов М.А., Вакуров А.Д. Огонь в лесу. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1981. –124 с.
Стефин В.В. Антропогенные воздействия на горно-лесные почвы. – Новосибирск: Наука. Сиб. отдние, 1981. – 169 с.
Ткаченко М.Е. Общее лесоводство. – М.-Л.: Гослесбумиздат, 1952. – 599 с.
УДК 631.43 (571.63)
А.В. Назаркина, А.М. Дербенцева, Л.Т. Крупская
ВЗАИМОСВЯЗЬ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ
ПОЧВ ДОЛИНЫ реки УССУРИ
В статье приводятся результаты исследования взаимосвязи физико-механических и эрозионных
свойств аллювиальных почв долины р. Уссури, которые свидетельствуют, что в процессе сельскохозяйственного использования меняются характер микрооструктуривания почв и тип связей межчастичного
взаимодействия со смешанного типа связи на пластифицированно-коагуляционный. Установлено, что в
агрогумусовом горизонте тип межчастичного взаимодействия имеет свои особенности формирования.
В этом горизонте была обнаружена обратная линейная зависимость между значениями плотности
твердой фазы почвы и числом пластичности.
Ключевые слова: аллювиальные почвы, эрозия, плотность, число пластичности.
A.V. Nazarkina, A.M. Derbentseva, L.T. Krupskaya
RELATIONSHIP BETWEEN THE PHYSICAL AND MECANICAL AND EROSION PROPERTIES
OF THE ALLUVIAL SOILS IN THE USSURY RIVER VALLEY
The research results of interrelation between physical and mechanical and erosion properties of the alluvial
soils in the Ussury river valley which testify that the character of soil microstructuring and type of relations of interparticle interaction change in the process of agricultural use from the mixed type of relation to plastificised and coagulatory are given in the article. It is determined that in the agricultural and humic horizon the type of interparticle
interaction has the own features of formation. In this horizon return linear dependence between the values of soil
firm phase density and plasticity number was discovered.
Key words: alluvial soils, erosion, density, plasticity index.
Введение
Экологическая устойчивость аллювиальных почв обусловливается их способностью противостоять
развитию эрозионных процессов, связана с особенностями их физико-механических свойств – плотностью,
гранулометрическим и агрегатным составом, пластичностью. В связи с тем, что аллювиальные почвы активно используются в сельском хозяйстве Приморского края, на них происходит ускоренное развитие эрозионных процессов, что часто приводит к их полной деградации [6]. Разработка научных основ почвозащитных
технологий [2] предусматривает, в первую очередь, выявление причин смены типа связей и структур межчастичного взаимодействия аллювиальных почв при различных формах воздействия на них.
В связи с этим была поставлена цель исследования – изучить взаимосвязь физико-механических и
эрозионных свойств почв долины р. Уссури и оценить степень их потенциальной эрозионной опасности.
30
Вестник КрасГАУ. 20 11. №1
Объекты и методы исследования
Объектом исследования являлись аллювиальные серогумусовые [3] и агрогумусовые почвы долины
р. Уссури. Физико-механические свойства почв определены по общепринятым методикам [1]. Оценка структурного состояния почвы сделана с учетом факторов, рекомендованных в [8]. Оценка структурных связей
проведена по И.М. Горьковой [5]. В определении сцепления почвенных частиц, нормативной усталостной
прочности на разрыв использовались формулы Ц.Е. Мирцхулавы [4] и Н.А. Цытовича [7]. Полученные материалы обработаны с помощью STATISTICA 8.0.
Результаты и их обсуждение
Проведенные исследования показали, что аллювиальные серогумусовые и агрогумусовые почвы имеют
легкий гранулометрический состав, в котором преобладает фракция крупной пыли (табл. 1). Содержание ила в
серогумусовом горизонте достигает 12–15 %, в слоистом горизонте оно падает в два раза – до 6–9 %. В агрогумусовом горизонте наблюдается снижение ила до 9 % с одновременным увеличением фракции мелкой пыли, что
обусловливает риск развития эрозионных процессов на поверхности агрогумусовой почвы.
Таблица 1
Гранулометрический состав и плотность почв
см
Плотность твердой фазы
г/см3
AY
C~
0–18
18–60
2,59
2,45
Р
AY
C~
0–23
23–60
60–100
2,55
2,54
2,48
Горизонт
Глубина
Плотность
1,0–
0,25
0,25–
0,05
Аллювиальная серогумусовая
1,32
1
12
1,40
1
29
Агрогумусовая аллювиальная
1,22
1
23
1,51
1
13
1,41
1
13
0,05–
0,01
0,01–
0,005
0,005–
0,001
<
0,001
58
54
4
8
10
2
15
6
46
64
65
7
4
4
14
6
8
9
12
9
По данным микроагрегатного состава (табл. 2) в серогумусовом горизонте преобладает фракция агрегатов размером 0,01–0,05 мм. Высокая микроагрегированность характерна и для подпахотных горизонтов
агрогумусовой почвы. В агрогумусовом горизонте оструктуренность снижена приблизительно на 20 % по
сравнению с целинным вариантом этой почвы.
Активное отложение наилков способствует лучшей микроагрегированности серогумусового горизонта
по сравнению с другими горизонтами и его наиболее высокой противоэрозионной стойкости (0,18). Более
низкие показатели коэффициента дисперсности (13–17 %) указывают на повышенную прочность микроагрегатов этого горизонта. Распашка серогумусового горизонта повышает значения показателя дисперсности (до
42–55 %), что свидетельствует о неудовлетворительной микрооструктуренности, а также снижает степень
агрегированности до 38 % (в целинной почве 52 %) и противоэрозионную стойкость (0,1–0,14). В целом, в
соответствии с оценками [8], исследованные почвы обладают низкой противоэрозионной стойкостью.
Такая низкая противоэрозионная стойкость почв связана с особенностями межчастичного взаимодействия фракций менее 1 и 5 мкм. По особенностям микроагрегированности в серогумусовой почве преобладают связи смешанного типа. В агрогумусовой почве они трансформируются в пластифицированнокоагуляционный тип. Особые условия наблюдаются в агрогумусовом горизонте. Коэффициенты агрегированности частиц < 0,005 и < 0,001 мм в этом горизонте ниже 2, что обусловлено свойствами этого горизонта,
прежде всего, гранулометрическим составом и плотностью.
По характеру распределения значений плотности сложения профили почв различаются на верхнюю оптимальную по уплотнению часть (1,23–1,30 г/см3) и нижнюю переуплотненную, особенно в подпахотном горизонте
(1,40–1,52 г/см3) (см. табл. 1). В аллювиальных серогумусовых почвах такое разделение почвенного профиля на
две части сохраняется и для показателя плотности твердой фазы почвы, и для показателей эрозионных свойств –
сцепления почвенных частиц и усталостной прочности на разрыв (табл. 2). За счет отложения наилков верхний
серогумусовый горизонт более уплотнен, силы сцепления и прочностные характеристики проявляются в этом
горизонте сильнее, чем в нижнем слоистом горизонте. Аллювиальная агрогумусовая почва более однородна по
профилю по этим показателям вследствие ее сельскохозяйственной обработки.
31
Почвоведение
Таблица 2
Микроагрегатный состав и эрозионные свойства почв
см
Сцепление
частиц
кг/см2
AY
C~
0 –18
18–60
0,075
0,020
Р
AY
C~
0–23
23–60
60–100
0,040
0,065
0,023
Горизонт
Глубина
Ппрочность
1,0– 0,25–
на разрыв
0,25
0,05
т/м2
Аллювиальная серогумусовая
0,0033
0
27
0,0007
5
37
Агрогумусовая аллювиальная
0,0016
8
29
0,0022
4
24
0,0007
12
20
<
0,001
0,05–
0,01
0,01–
0,005
0,005–
0,001
67
46
3
11
1
0
2
1
44
60
61
6
3
3
8
4
1
5
5
3
Нами прослежены зависимости между физическими и эрозионными свойствами изученных аллювиальных почв. В серогумусовом горизонте прослеживаются прямые зависимости между значениями плотности твердой фазы и сцеплением почвы, а также
прочностью
наудразрыв (рис. 1).
Scatterplot
of проч against
Spreadsheet8 12v*11c
Усталостная прочность на разрыв, т/м2
y= -0,0164+0,0076*x
R 2 =0,65 p<0,00269
0,0035
0,0034
0,0033
0,0032
0,0031
0,0030
0,0029
0,0028
2,53
2,54
2,55
2,56
2,57
2,58
2,59
2,60
2,61
Плотность твердой фазы, г/см
3
y= -0,8365+0,3526*x
R2 =0,91 p<0,00001
0,082
Сцепление почвенных частиц, кг/см2
0,080
0,078
0,076
0,074
0,072
0,070
0,068
0,066
0,064
0,062
0,060
0,058
2,53
2,54
2,55
2,56
2,57
2,58
2,59
2,60
2,61
Плотность твердой фазы, г/см3
Рис. 1. Взаимосвязь между физико-механическими и эрозионными свойствами почв
32
Вестник КрасГАУ. 20 11. №1
В слоистом горизонте прослеживается прямая связь значений сцепления от плотности сложения почвы (рис. 2). Развитие эрозионных почвенных процессов во многом зависит и от условий увлажнения почвы.
В результате исследования была установлена обратная зависимость между значениями плотности твердой
фазы и числом пластичности в агрогумусовом горизонте аллювиальной почвы (см. рис.2).
y= -0,2006+0,1575*x
R 2 =0,55 p<0,01392
0,032
Сцепление почвенных частиц, кг/см2
0,030
0,028
0,026
0,024
0,022
0,020
0,018
0,016
0,014
0,012
0,010
0,008
1,34
1,36
1,38
1,40
1,42
1,44
1,46
Плотность сложения, г/см3
y= 146,5056-52,7622*x
R2=0,48 p<0,01740
18
Число пластичности, %
16
14
12
10
8
6
4
2,46
2,48
2,50
2,52
2,54
2,56
2,58
2,60
2,62
Плотность твердой фазы, г/см3
Рис. 2. Взаимосвязь между физико-механическими, эрозионными свойствами и числом пластичности почв
Полученные закономерности показывают, что механизм структурообразования в изученных почвах в
большей мере связан с содержанием тонких илистых частиц и их сложением. При увеличении их содержания повышается противоэрозионная стойкость почв – сцепление почвенных частиц, усталостная прочность
на разрыв. Агрогумусовый горизонт постоянно испытывает изменение структурного состояния в связи с обработками, в нем не происходит образование устойчивого, хорошо выраженного типа связи. Это обусловливает обратную зависимость плотности твердой фазы почвы от числа пластичности, т.е. от влажности.
В аллювиальных серогумусовых и агрогумусовых почвах происходит смена типа структурного состояния со смешанного на пластифицированно-коагуляционный, что свидетельствует об изменении механизмов
взаимодействия почвенных частиц, физико-механических и реологических свойств этих почв.
33
Почвоведение
Выводы
Аллювиальные серогумусовые и агрогумусовые почвы имеют преимущественно легкий гранулометрический состав и низкую противоэрозионную стойкость. По особенностям микроагрегирования серогумусовые относятся к почвам, в которых развит смешанный тип связей и структур межчастичного взаимодействия.
Агросерогумусовые – к почвам с преимущественно пластифицированно-коагуляционным типом связей. В
серогумусовых почвах обнаружены прямые связи между значениями плотности твердой фазы и эрозионными свойствами, что обусловлено частыми отложениями наилков на их поверхности. Обратная зависимость
между плотностью твердой фазы и числом пластичности в агрогумусовой почве объясняется частыми обработками. Это предопределяет особые условия микрооструктуривания этих почв.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. – М.: Высш.
шк., 1973. – 397 с.
Ивлев А.М., Дербенцева А.М. Научные основы почвозащитных технологий на Дальнем Востоке. –
Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 1988. – 152 с.
Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов [и др.]. – Смоленск: Ойкумена, 2004. – 342 с.
Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии. – М.: Колос, 1970. – 240 с.
Грунтоведение / Е.М. Сергеев [и др.]. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1971. – 596 с.
Степанова А.И. Дербенцева А.М., Крупская Л.Т. Оценка экологического состояния почв эрозионнорусловых систем юга Дальнего Востока. – Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2006. – 80 с.
Цытович Н.А. Механика грунтов. – М.: Высш. шк., 1973. – 280 с.
Шеин Е.В. Курс физики почв. – М.: Изд-во МГУ, 2005. – 432 с.
УДК 577.47(451.53)
Н.В. Салтанова, Р.А. Филенко
ВЛИЯНИЕ ДОННОГО ГРУНТА НА ФОРМИРОВАНИЕ СООБЩЕСТВ МАКРОЗООБЕНТОСА
(НА ПРИМЕРЕ р. КАДАЛИНКИ, ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)
В статье представлены результаты подробных исследований зообентоса р. Кадалинки и его
взаимосвязи с гранулометрическим составом грунтов. Приводятся данные по распределению животных
зообентоса на различных типах грунта и гранулометрический анализ грунта.
Ключевые слова: макрозообентос, численность, биомасса, структура сообществ, гранулометрия, типы грунтов.
N.V. Saltanova, R.A. Filenko
BOTTOM SOIL INFLUENCE ON MACROZOOBENTHOS COMMUNITY FORMATION (ON THE EXAMPLE
OF KADALINKA RIVER IN EAST ZABAIKALYE)
The results of detailed research of Kadalinka river macrozoobenthos and its interrelations with soil granulometric structure are given in the article. Data on distribution of zoobenthos animals on various soil types and soil
granulometric analysis are given.
Key words: macrozoobenthos, number, biomass, community structure, soil types.
Введение
Большая часть водотоков Забайкалья относится к малым рекам. Но, несмотря на их огромное количество и значение, экосистемы малых рек являются наименее изученным в регионе типом экосистем. Изучение
малых рек дает возможность прогнозировать и определять судьбу более крупных. Формирование сообществ макрозообентоса в малых реках, как и в любых водотоках, сложный процесс, определяющийся множеством факторов,
наиболее важным из которых является гранулометрический состав грунтов.
34