СОСТАВ И СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА СОВРЕМЕННЫХ И ПОГРЕБЕННЫХ ПОЧВ ХРЕНОВСКОГО БОРА

Демидова Светлана Викторовна

студент 5 курса, факультет почвоведения МГУ, г. Москва

Е-mail: semitsvet@inbox.ru

Розанова Марина Сергеевна

научный руководитель, канд. биол. наук, старший преподаватель МГУ, г. Москва

Хреновской бор, уникальное природный объект, расположен в юго-восточной части Воронежской области на территории Бобровского района. Он занимает площадь около 40 тысяч гектаров и узкой лентой (шириной до десяти километров), протянулся вдоль реки Битюг. Это уникальный объект биосферы, который на протяжении последних ста тридцати лет служил предметом исследований лесоводов, ботаников, энтомологов, почвоведов.

Окско-Донская низменность, на территории которой расположен Хреновсой бор, представляет собой слаборасчлененную равнину; рельеф здесь плоский с небольшими западинами, вследствие чего плоскостной смыв очень слабый или отсутствует. Климат на этой территории умеренно-континентальный, годовое количество осадков составляет около 450 мм. Характерной чертой и особенностью территории бора являются монокварцевые пески, формирующие дюнный рельеф. Почвообразующей породой являются подвергшиеся древнеэоловой переработке пески, которые подстилаются лессовидными карбонатными суглинками [3, с. 8]. Растительность Хреновского бора представлена большим числом дикорастущих видов (около тысячи, не считая споровых). Самый распространенный вид — сосна обыкновенная [7, с. 9].

Объектом исследования выбрана почва Хреновского бора, сформировавшаяся на песчаных отложениях. Она расположена на склоне дюны в окне соснового бора. Почва названа как боровая бескарбонатная маломощная песчаная почва на погребенной темно-серой лесной легкосуглинистая почве. Ниже приведено описание разреза.

Предположительный генезис погребенных почв связан с массовыми вырубками, начавшимися в начале 18 века, вследствие которых пески пришли в движение и засыпали около тысячи гектаров плодородного чернозема к западу от Хренового. Угроза дальнейшего распространения песков заставила проводить энергичные лесовосстановительные работы [2, с. 8]. Проведенные исследования в 60-х годах прошлого столетия в рамках Песчаной экспедиции факультета почвоведения МГУ показали другие результаты, что современные боровые почвы Хреновского бора начали формироваться после того, как закончилось развевание песков (12—10 тыс. лет назад) [3, с. 8].

Пристальное внимание, обращенное к указанным выше почвам, объясняется их уникальностью как природного объекта, а также тем, что они находится под угрозой уничтожения в связи с большой вероятностью возникновения пожаров.

Методы исследования. Групповой и фракционный состав был сделан методом Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой; содержание С_орг в гумине определено напрямую [5, с. 8]. Показатели гумусного состояния рассчитаны по Орлову и Гришиной [4, с. 8]. Для определения содержания лабильного органического вещества (ЛОВ) почвы были сделаны две вытяжки, водная и 0,1 н NaOH в соотношении почва: раствор 1:2. Отделение раствора от осадка производилось центрифугированием (15 мин), затем в фильтрате определялся органический углерод на автоматическом анализаторе ТОС-V_CPN [1, с. 8]. Спектры отражения почвенных проб сняты на спектрофотометре СФ-14 в видимом диапазоне от 400 нм до 750 нм. По спектрам отражения были рассчитаны следующие коэффициенты: ρ₇₅₀, ρ_Σ, tgα, tgα₁, h, λ_1/2 по Орлову, Садовниковой, Сухановой [6, с. 9].

Результаты и обсуждение. Реакция почвенного раствора кислая, вниз по профилю происходит уменьшение кислотности почти на единицу (таблица 1), что связано с влиянием карбонатной породы.

Распределение гумуса в профиле исследуемой почвы убывает с глубиной (таблица 1), образуя второй максимум в погребенном гумусовом горизонте. Столь низкое содержание гумуса связанно, вероятно, с легким гранулометрическим составом и небольшим количеством травянистой растительности, которая не образует сплошного покрова на поверхности почвы. И вероятно, частичным выносом органического вещества за пределы почвенного профиля.

Таблица 1.

рН водной суспензии и содержание Сорг в современной и погребенной почв

Одну из наиболее полных оценок гумусного состояния почв дает групповой и фракционный состав гумуса, представленный в таблице 2.

Таблица 2.

Групповой и фракционный состав гумуса современной и погребенной почв Хреновского бора, ( в % от Собщ)

В групповом составе преобладают гуминовые кислоты первой фракции, предположительно свободных или связанных с подвижными полуторными окислами. Вниз по профилю нарастает содержание 2-й фракции, т. е. ГК и ФК предположительно связанных с кальцием, что связано с увеличением влияния подстилающих лессовидных карбонатных суглинков на глубине. В верхнем горизонте из-за более легкого гранулометрического состава и кислой реакции среды, обусловленной влиянием хвойной растительности (таблица 1), гуминовые кислоты 2-й фракции практически не образуются. Поэтому доля фракции 2 в составе гумуса мала (0,1 %, таблица 2) в верхнем горизонте и увеличивается в ниже лежащих горизонтах.

Аналогично можно объяснить распределение содержания фракции ФК-1. Вниз по профилю увеличивается карбонатность почвы, и как следствие происходит постепенное уменьшение доли «свободных» ФК.

Основной особенностью изучаемых почв является сравнительно большая доля фракции ГК-1 или, так называемых, «свободных» ГК. Это связано с тем, что почва сформировалась на монокварцевых песках, и вследствие этого органоминеральные взаимодействия в почве очень малы.

Сравнение почв по содержанию гумина не дает точной информации, так как различны методы его определения (напрямую или по разности).

Основные параметры, позволяющие систематизировать и оценить данные полученные в ходе исследования гумусного состояния, представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Показатели гумусного состояния современной и погребенной почв

Одним из важнейших показателей, указывающим насколько полно органические остатки преобразуются в гуминовые вещества, является степень гумификации. Степень гумификации органического вещества погребенных горизонтов очень высока, что говорит о процессах конденсации, идущих в почве.

В гумусе современного и погребенных горизонтов преобладают ГК, отношение С_ГК/С_ФК колеблется от 1,3 до 1,9. Такие высокие отношения свойственны черноземам и близким к ним почвам [6, с. 9]. В современном гумусовом горизонте отношение С_ГК/С_ФК несколько ниже, чем в погребенных, что может служить основанием для утверждения о том, что процессы почвообразования, сформировавшие данные почвы, различны.

Профильное распределение гумуса охарактеризовано с помощью показателей спектральной отражательной способности почв, представленных в таблице 4, и спектров отражения (рис. 1).

Таблица 4.

Показатели спектральной отражательной способности почв

Рисунок 1. Спектры отражения

Спектры рассматриваемых горизонтов имеют пологий вид без перегибов, характерный для гумусово-аккумулятивных горизонтов. Следует отметить, что спектр горизонта А более крутой, по сравнению с [A] и [AB], и более светлый, он отражает большее количество световой энергии, хотя содержание гумуса в нем в 2,5 раза выше, чем в ниже лежащем горизонте. Это может быть связано с тем, что на верхний горизонт большое влияние оказывает светлая минеральная основа — кварцевый песок. Вниз по профилю происходит утяжеление гранулометрического состава почвы, и как следствие, уменьшение влияния на цвет почвы этого песка.

Содержание лабильного органического вещества (ЛОВ) — это важный показатель почвенного плодородия. В водных вытяжках ЛОВ не было обнаружено, данные по щелочной вытяжке представлены таблице 5.

Таблица 5.

Содержание ЛОВ в современной и погребенной почве, С мг/кг

Сравнивая содержание фракции 1 и ЛОВ, можно отметить, что содержание фракции 1 значительно больше, так как для ее выделения было использовано более широкое отношение почва: щелочь. Данные таблицы 5 показывают, что количество ЛОВ резко убывает вниз по профилю, что согласуется с данными по распределению углерода в почве.

Выводы

1.  Содержание гумуса в исследуемых почвах низкое, тип гумуса — фульватно-гуматный, степень гумификации высокая, преобладает фракция ГК-1 (свободных и связанных с полуторными окислами), часто относимая к лабильному органическому веществу. В погребенной почве увеличивается доля группы гумусовых кислот, предположительно связанных с кальцием, за счет влияния карбонатной породы, подстилающей пески.

2.  Спектры отражения гумусовых горизонтов указывают на различный генезис верхнего горизонта и нижних погребенных.

Список литературы:

1.Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Рыжова И.М., Бочарникова Е.О., Стольникова Е.В. Углерод микробной биомассы и микробное продуцирование двуокиси углерода дерново-подзолистыми почвами постагрогенных биогеоценозов и коренных ельников южной тайги (Костромская область) // Почвоведение. 2009. № 9. С. 1108—1116

2.Вересин М. Леса Воронежские. Происхождение, облик и будущее наших ландшафтов. Воронеж: Центрально-Черноземское книжное изд-во. 1971. 224 с.

3.Гаель А.Г., Хабаров А.В. Об особенностях почвообразования на песках Хреновского бора//Почвоведение. 1967. № 11. С. 17—31

4.Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской федерации. М.: Наука, 1996. 256 с.

5.Орлов Д.С., Гришина Л.А., Практикум по химии гумуса. М., МГУ. 1981. 272 с.

6.Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М. Высш.шк. 2005. 558 с.

7.Прокофьева Т.В., Малышева Т.И., Алексеев Ю.Е. Учебная зональная практика по почвоведению: описание маршрута. Методическое руководство. М.: МГУ. 2004. 44 с.