920

течение 150-200 лет. В Ленинградской области встречаются постагрогенные почвы различного возраста, находящиеся на разных этапах восстановления.

Антропогенные почвы. К антропогенным относят почвы, верхние горизонты которых образованы перемещенным с прилегающих территорий и нанесенным на минеральную породу (естественную, либо искусственно созданную толщу) интродуцированным (педоаллохтонным) гумусированным материалом естественного

40

происхождения [3]. Антропогенные почвы (АП) являются результатом целенаправленной реконструкции плодородного слоя.

Многие виды антропогенной деятельности сопровождаются уничтожением почв и почвенного покрова на значительных площадях и полной потерей ресурсного потенциала почв. Деятельность человека выступает одновременно и как фактор, и как процесс изменения естественных и формирования новых почв.

В результате антропогенной трансформации формируется чрезвычайно широкий спектр почв с широким диапазоном изменений ― от появления слабовыраженных новых признаков в профиле до коренной трансформации естественных почв, с появлением признаков, несвойственных их природе. Для интегрирования всех АТП по диагностическим признакам разработана прикладная классификация [2]. Прикладная классификация АТП является самостоятельной ветвью субстан- тивно-генетической классификации 2004 г., учитывающей классификацию и диагностику почв СССР 1977 г.

Площади антропогенно-трансформированных почв в структуре почвенного покрова

Как правило, все виды антропогенного воздействия сопровождаются целым рядом типов трансформации почв (табл. 2).

Таблица 2

Преобладающие типы антропогенной трансформации почвенного покрова, сопутствующие хозяйственной деятельности

Как видно из таблицы, большинство видов антропогенной деятельности сопровождается образованием нескольких типов антропогенно-трансформированных почв и изменением почвенного покрова. Разные виды антропогенной деятельности характеризуются разной площадью и формой ареалов [5]. По форме ареалов антропогеннотрансформированных почв можно выделить линейные, округлые, полосчатые, прямоугольные и ареалы с неправильной геометрической формой. К линейным относятся ареалы АТП вдоль дорожных магистралей, ЛЭП, продуктопроводов, противопожарных канав, окопы военного времени. Округлую и полосчатую форму имеют АТП карьеров по добыче минерального сырья. Неправильной геометрической формой характеризуются зоны рекреации. Прямоугольная (косоугольная) форма ареалов АТП ха-

41

рактерна для сельхозугодий, мелиорированных территорий, военных полигонов, вырубок, урбанизированных и садоводческих территорий. Площадь ареалов антропо- генно-трансформированных почв изменяется в очень широких пределах от десятков квадратных метров до нескольких тысяч. Значительная часть ареалов антропогеннотрансформированных почв не отражается на среднемасштабной цифровой почвенной карте (1: 200000), важнейшем элементе регионального реестра почвенных ресурсов.

Рассеянный характер распространения АТП и преобладание мелких контуров является одной из проблем определения площадей разных типов классификационных выделов АТП. По соотношению компонентов АТП, специфической их форме и организации почвенного покрова на территории, подверженной антропогенному воздействию можно выделить 4 типа пространственной организации почвенного покрова. К первому типу относятся территории, центральное положение которых занимает НПО с примыкающими с двух сторон зонами АИП. Этот тип характерен для авто- и железнодорожных магистралей. К этому типу можно также отнести карьеры, где в центре находится НПО, а АИП находятся по периферии в виде полосы. Хотя почвенный покров этого типа не отражается на среднемасштабных картах, расчет площадей АТП производится на основе данных площадей, занятых НПО и оценки зон влияния хозяйственной деятельности на почвенный покров. Второй тип – урбаногенная структура с ячеистой формой организации почвенного пространства. Она образована комбинациями НПО, АП и АИП. К данному типу относятся и садоводства с комбинацией НПО и АП. Для этого типа расчет АТП ведется, в целом, для всей почвенной комбинации, без разделения на компоненты. Третий тип характеризуется дисперсным почвенным покровом, включающим в качестве компонентов естественные структуры почвенного покрова (СПП) с наложенными на них ареалами антропогенно-трансформированных почв. Этот тип организации почвенного покрова характерен для территорий лесозаготовок, ЛЭП, продуктопроводов, военных полигонов. Доля АИП и их соотношение зависят от степени устойчивости почв к механическим воздействиям. При определении площадей этого типа организации почвенного покрова учитывается, в целом, вся почвенная комбинация. Четвертый тип организации почвенного покрова образуется комбинацией агрогенных, постагрогенных, осушенных (мелиорированных) почв. Ареалы данных почв отражаются на среднемасштабной ЦПК и определение их площадей не представляет сложности.

Литература

1.Апарин Б.Ф., Сухачева Е.Ю. Принципы создания почвенной карты мегаполиса (на примере СанктПетербурга) // Почвоведение. 2014. № 7. С. 790-802.

2.Апарин Б.Ф. Сухачева Е.Ю. Прикладная классификация антропогенно-трансформированных почв // ПОЧВЫ В БИОСФЕРЕ: сборник материалов Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 50-летию Института почвоведения и агрохимии СО РАН. 2018. С. 298-302.

3.Апарин Б.Ф., Сухачева Е.Ю., Булышева А.М., Лазарева М.А. Гумусовые горизонты почв урбоэкосистем // Почвоведение. 2018. №9. С. 1071-1084.

4.Единый государственный. реестр почвенных ресурсов России / М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации, Рос. акад. с.-х. наук. Версия 1.0. Москва; Тула : Почвенный институт Гриф и К, 2014. 760 с.

5.Сухачева Е.Ю., Апарин Б.Ф. Структура почвенного покрова антропогенно-измененных ландшафтов Ленинградской области // Почвоведение. 2019. № 9. С. 1140-1154.

6.Сухачева Е.Ю., Апарин Б.Ф., Андреева Т.А., Казаков Э.Э., Лазарева М.А. Принципы и методы создания цифровой среднемасштабной почвенной карты Ленинградской области // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2019. Т. 64. № 1. С. 100-113.

Работа выполнена при поддержке Гранта РФФИ № 19-04-01184

42

B.F. Aparin1, M. A. Lazareva1,2

1V. V. Dokuchaev Central Soil Museum, St. Petersburg, Russian Federation

2V. V. Dokuchaev Soil Science Institute, Moscow, Russian Federation

e-mail: soilmuseum@bk.ru

PROBLEMS OF INVENTORY OF ANTHROPOGENICALLY

TRANSFORMED SOILS

Abstract. Problems of anthropogenically transformed soils (ATS) inventory and their solutions in the framework of the regional register of soil resources were considered. The ATS inventory includes: a) ATS diversity consideration; b) ATS spatial position revealing; c) ATS area determination; d) resource potential of soils calculation. According to the ratio of ATS components, their specific form, and soil cover organization in the territory subject to anthropogenic impact, four types of soil cover spatial organization were identified.

Keywords: anthropogenically transformed soils, inventory, regional register of soil resources, soil cover structure.

References

1.Aparin B.F., Sukhacheva E.Yu. [Principles of soil mapping of a megalopolis (with St. Petersburg as an example) // Pochvovedenie [Eurasian Soil Science]. 2014. 47(7). 650–661

2.Aparin B.F., Sukhacheva E.Yu. Applied classification of man-made soils // Pochvy v biosphere: sbornik materialov Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoy 50letiyu Instituta pochvovedeniya i agrohimii SO RAN. 2018. 298―302 (In Russian)

3.Aparin B.F., Sukhacheva E.Yu, Bulysheva A.M., Lazareva M.A. Humus soil horizons of urboecosystems // Pochvovedenie [Eurasian Soil Science]. 2018. 51(9). 1008―1020

4.A single state. Russia's soil resources registry / Ministry of Agriculture of the Russian Federation, Rossiyskaya akademiya selskohozyaistvennyh nauk. Versiya 1.0. Moskow, Tula : Pochvenniy institut Grif I K., 2014. 760 (In Russian)

5.Sukhacheva E.Yu, Aparin B.F. The structure of the soil cover of the man-made landscapes of the Leningrad region // Pochvovedenie. 2019. 9. 1140―1154 (In Russian)

6.Sukhacheva E.Y., Aparin B.F., Andreeva T.A., Kazakov E.E., Lazarev M.A. Principles and methods of creating a digital medium-scale soil map of the Leningrad region / Herald of St. Petersburg State University. Earth sciences. 2019. T. 64. No 1. P. 100-113.

УДК 631.435

В.Э. Болдырева, О.С. Безуглова, И.В. Морозов, К.В. Шкуропадская ФГАОУ ВО Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия

E-mail: maskow@mail.ru

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА

ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО КАРБОНАТНОГО

Аннотация. Цель исследования – получение и сравнение данных о распределении элементарных почвенных частиц по размерам. В статье рассматривается проблема интерпретации полученных данных. Основное внимание уделено различию рассматриваемых классификаций гранулометрических элементов: Н. А. Качинского и USDA – классификации текстуры почвы Министерства сельского хозяйства США. В статье описаны результаты определения гранулометрического состава методом

43

лазерной дифракции и ситово-пипеточным методом и их интерпретация по версиям двух указанных классификаций.

Ключевые слова: Элементарные почвенные частицы, чернозем обыкновенный, классификации ЭПЧ.

Введение. В настоящее время метод лазерной дифракции широко применяется в практике выполнения гранулометрического анализа почв, грунтов и порошковых сред, поскольку он имеет ряд преимуществ перед общепринятыми как отечественными, так и зарубежными методами. Однако если для анализа порошковых сред посредством лазерной дифрактометрии существуют описанные и принятые методики [3], то для изучения состава почв и грунтов таковой пока не существует. Ученые разных стран проводят исследования по выяснению возможностей данного прибора относительно почв, исследуя влияние различной пробоподготовки, механизмов и этапов проведения анализа, способа внесения образца в блок мокрого диспергирования, и собственно учета элементарных почвенных частиц. Все эти исследования вносят вклад в формирование нового метода и обеспечение его стандартизации в будущем. Метод лазерной дифракции, на наш взгляд, весьма перспективен в плане согласования и обобщения данных гранулометрического анализа, полученных в разных странах в традициях различных школ почвоведения. Обусловлено это тем, что нет никакой принципиальной связи данного метода с уже существующими классификациями, но на этом пути предстоит большая работа по преодолению разногласий и разночтений, сформировавшихся за годы изолированного развития науки о почвах в целом, и физики почв в частности.

Цель работы – сравнительный анализ данных, полученных различными методами изучения гранулометрического состава, а также выяснение перспектив использования метода лазерной дифракции для сравнительной интерпретации результатов с использованием различных, но широко применяемых классификаций.

Методы и объект исследования. Для достижения поставленной цели нами была приведена следующая работа:

1)исследован гранулометрический состав чернозема обыкновенного карбонатного по классической методике (пирофосфорная подготовка по методу Н.А. Качинского, способ учета – пипет-метод);

2)исследован гранулометрический состав почвы в том же разрезе методом лазерной дифракции (подготовка та же, для количественного учета использован блок мокрого диспергирования лазерного анализатора размера частиц Analysette 22

NanoTec (ISO 13320-1:1999));

3)проведена интерпретация данных, полученных методом лазерной дифракции, с использованием 2 различных классификаций по гранулометрическому составу: Н.А. Качинского [2] и USDA – классификации текстуры почвы Министерства сельского хозяйства США [4]. Это стало возможным, благодаря тому, что используемое нами оборудование позволяет получить любой набор данных по заданным величинам ЭПЧ.

Результаты и обсуждение. Сравнительный анализ данных, представленных в таблице 1, показал принципиальное отличие результатов, полученных методами пипетки и лазерной дифракции. Так, по результатам дифрактометрии в почвенном профиле по сравнению с горизонтом А1 происходит уменьшение суммарного количества фракций мелкого и среднего физического песка в 1,5-2 раза. Тогда как содержание физической глины возрастает за счет увеличения фракций мелкой и средней пыли.

44

Одной из причин таких существенных различий, по-видимому, является особенность метода пипетки: фракция мелкого песка определяется по разности, и, соответственно, все возможные при проведении анализа ошибки, попадают в данную фракцию. Однако отнести всю величину разницы по этой фракции на погрешности метода пипетки при отборе других фракций было бы неправильно, так как метод лазерной дифракции совсем не обнаруживает частиц этого размера. Наиболее существенные различия наблюдаются в количестве илистых частиц, которое на в 5-6 раз меньше по сравнению с результатами пипет-метода. Вероятно, подобные различия объясняются разными принципами рассматриваемых методов, благодаря чему метод лазерной дифракции позволяет определять «истинный» эффективный диаметр частиц, тогда как метод пипетки – эффективный диаметр гидратированных комплексов [1].

Таблица 1

Гранулометрический состав черноземов обыкновенных карбонатных (метод пипетки, подготовка с пирофосфатом натрия)

По данным гранулометрического анализа методом лазерной дифракции данный чернозем можно отнести к глинам легким, по пипет-методу – суглинок тяжелый.

Поскольку оборудование лазерного дифрактометра позволяет настраивать параметры в зависимости от целей исследования, при проведении анализа мы можем получать широкий ряд распределения по размерам ЭПЧ, и имеем возможность провести сравнительную интерпретацию полученных данных по версиям различных почвоведческих школ. Различия между рассматриваемыми классификациями весьма существенны, но при организации эксперимента нами было сделано вс для их минимизирования:

использована пробоподготовка, которая позволяет учитывать не только ЭПЧ механической природы, как это принято в зарубежных классификациях, но и органоминеральные частицы, являющиеся необходимой составной частью ЭПЧ по отечественной версии.

использованы данные, полученные методом лазерной дифрактометрии, поскольку они имеют высокую воспроизводимость и точность, и не связаны ни одной из рассматриваемых классификаций.

Основное отличие в содержании ЭПЧ наблюдается во фракции ила (Таблица

2)поскольку граница этой фракции отличается, количество данной фракции увеличивается в 2,53 раза, хотя граница сдвигается только лишь на 0,001 мм (<0,001 – Н.А. Качинский, <0,002 – USDA).

45

Это изменение сразу же отражается на определении названия текстурного класса почвы, но фактически соотношение ЭПЧ в образце не изменяется. Соответственно, сдвиг границы «ил – пыль» приводит к изменению содержания и пылеватых частиц, так данная фракция по версии USDA теряет 12,63% в пользу ила. Граница песка рассматриваемых классификации находится на одном уровне, поэтому не влияет на результаты сравнения, Однако метод лазерной дифракции показал отсутствие частиц песка в изучаемой почве.

Изменение фракционных границ, а следственно, и количества ЭПЧ входящих в их состав, сопровождается расчетным перераспределением частиц, что приводит либо к утяжелению, либо к облегчению гранулометрического состава при интерпретации данных по одной из рассматриваемых классификаций по сравнению с другой классификацией. Таким образом, отличия в наименовании текстурного класса не отражают реального соотношения, так как количество ЭПЧ в действительности не изменяется.

Таблица 2

Гранулометрический состав горизонта А1 чернозема обыкновенного карбонатного Ботанического сада ЮФУ в контексте обсуждаемых классификаций

Заключение. По результатам эксперимента получено, что одна и та же почва, с одним и тем же гранулометрическим составом может быть интерпретирована либо как глина легкая, либо как silt loam (пылеватый суглинок). Полученные

46

различия обусловлены рядом факторов – способом пробоподготовки, способом количественного учета и выбором способа интерпретации.

Литература

1.Болдырева В.Э., Безуглова О.С., Морозов И.В. К вопросу об определении гранулометрического состава почв с использованием метода лазерной дифракции// Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2019. № 1 (33). С. 184-194.

2.Качинский Н.А. Физика почв. Ч.1. М.: Высшая школа,1965. 324 с.

3.ISO 13320-1:1999. Particle size analysis -- Laser diffraction methods -- Part 1: General principles // International Organization for Standardization. Standards catalogue: https://www.iso.org/standard/21706.html

4.Soil Survey Division Staff Soil survey manual. United States Department of Agriculture, 2017. Issued

March. 120 р.

V.E. Boldyreva, O.S. Bezuglova, K.V. Morozov, I.V. Shkuropadskaya Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia

e-mail: maskow@mail.ru

COMPARATIVE EVALUATION OF THE RESULTS OF DETERMINING

THE PARTICLE-SIZE DISTRIBUTION

OF ORDINARY CARBONATE CHERNOZEM

Abstract. The purpose of research is to obtain and compare data of particle-size distribution. The article deals with the problem of obtained data interpretation. Particular attention is given to the difference of considered classifications of granulometric elements – N.A. Kachinsky and the USDA. The article describes the results of particle-size distribution by laser diffraction and sieve-pipette methods and their interpretation in accordance with the mentioned classifications.

Keywords: elementary soil particles, ordinary chernozem, classifications of elementary soil particles.

References

1.Boldyreva V E, Bezuglova O S, Morozov I V 2019 To the question of the soil granulometric composition determination using the method of laser diffraction Scientific journal of Russian research institute of problems of amelioration 1(33) 184–194 [in Russian]

2.Kachinsky N A 1965 Soil Physics Volume 1. 324 pp. [in Russian]

3.ISO 13320-1:1999. Particle size analysis -- Laser diffraction methods -- Part 1: General principles // International Organization for Standardization. Standards catalogue: https://www.iso.org/standard/21706.html

4.Soil Survey Division Staff Soil survey manual. United States Department of Agriculture, 2017. Issued

March. 120 р.

УДК 551.34

В.В. Валдайских Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия v_vald@mail.ru

ГЛУБИНА СЕЗОННОГО ПРОТАИВАНИЯ ПОЧВ ЯМАЛЬСКОЙ ЛЕСОТУНДРЫ В СВЯЗИ С ОСОБЕННОСТЯМИ ИХ ДРЕНАЖА

Аннотация. В ходе мониторинговых исследований на ключевых участках в разнообразных ландшафтах лесотундры в окрестностях г.Лабытнанги на севере Западной Сибири в течение восьми лет получены данные о глубине сезонного протаивания криогенных почв. Протаивание увеличивалось под лесом и под тундрой на песчаных почвах с хорошим дренажем. Но оно слабо растет под тундрой на глинистых

47

почвах с плохим дренажем и почти не изменяется в болотных почвах при отсутствии дренажа.

Ключевые слова: криогенные почвы, сезонно-талый слой, дренаж, глубина протаивания, многолетняя мерзлота.

На мониторинговых площадках, организованных на северо-западной окраине Западно-Сибирской равнины на левобережье р.Оби в вблизи г.Лабытнанги (ЯНАО), с 2012 гг. изучались особенности пространственного распределения криогенных почв, проводился мониторинг глубины сезонноталого слоя и его термического режима. Полевые измерения температуры в профиле криогенных почв выполнены с использованием автоматических датчиков, которые устанавливались в вертикальном профиле передней стенки почвенного разреза на глубинах 2–10–20– 50–100 см или в соответствии с генетическими горизонтами до глубины многолетнемерзлого слоя. Приведены данные промеров глубины сезонноталого слоя с помощью щупа на двух площадках 100х100 м с шагом сетки в 10 м (тундровые сообщества на суглинках, болотные сообщества), одной площадки 10х10 м с шагом сетки в 1 м (тундровые сообщества на песках), в лесных сообществах с связи с большой глубиной протаивания проводились лишь единичные промеры. По этой же причине промеры на всех площадках производились в первой декаде августа, там, где это было возможно – дублировались в конце сентября.

В настоящее время накоплены данные о влиянии погодных и ландшафтных факторов на глубину сезонного протаивания [1, 4]. Очевидно, что при идентичных климатических условиях основным фактором, детерминирующим глубину сезонного протаивания, оказывается степень дренируемости территории, зависящая от положения в мезорельефе и от характера подстилающих пород, среди свойств которых в первую очередь важен гранулометрический состав. В свою очередь, степень дренируемости оказывает определяющее влияние на формирование органического вещества, служащего эффективным теплоизолятором.

Наши исследования подтвердили указанные теоретические построения: при одинаковых климатических показателях показано значительное пространственное варьирование мощности активного слоя, зависящее от условий мезо- и микрорельефа, свойств почвообразующих пород и самих почв, состояния и типа растительности, значительно превышающее межгодовые колебания (табл.).

Так, наибольшая мощность активного слоя наблюдается в лиственничниках на элювиально-иллювиальных почвах хорошо дренируемых водоразделов под лесными сообществами – до 3 м и более уже в начале августа. Небольшие хорошо дренируемые возвышенные участки пятнисто-медальонной тундры на супесчаных и песчаных почвообразующих породах с Al-Fe-гумусовыми подзолами с вкраплениями подбуров, протаивают до 1,5 м. В первом и во втором случаях практически отсутствует теплоизолирующий органический слой, а слагающие эти почвы пески обеспечивают легкое проникновение вглубь тепла вместе с влагой, особенно в теплые и дождливые годы.

48

Таблица

Величина сезонного протаивания (усредненные данные первой декады августа с 2012 по 2018 гг.) в разных ландшафтах Ямальской лесотундры

Примечание: М – мощность органогенных горизонтов, см; ГСП – грануло-метрический состав почв; Гл – глубина сезонного протаивания, см

Иная картина наблюдается в тундровых сообществах с низкой дренируемостью на суглинистых и глинистых почвообразующих породах. В этих условиях чаще всего формируются тундровые криогенно-глеевые почвы различной степени оторфованности в сочетании с болотно-тундровыми криогенно-глеевыми торфянистыми и торфяными, величина сезонного протаивания в первой декаде августа достигает в среднем 70 см. В депрессиях рельефа с комплексными или верховыми болотами под болотными криогенными торфяными или чаще торфяно-глеевыми мощность активного слоя составляет всего 35-50 см. Относительно мощные торфяные горизонты данных почв обеспечивают их хорошую теплоизоляцию.

В настоящее время уже не только в научной литературе активно обсуждаются вопросы, связанные с последствиями уже происходящих глобальных климатических изменений. В сентябре 2019 г. опубликован очередной доклад МГЭИК, в котором подтверждаются ранее выдвинутые предположения об увеличении мощности сезонного протаивания по некоторым сценариям к концу XXI века на 3-4 метра на границе ее распространения. Международная функционирующая сеть циркумполярного мониторинга деятельного слоя многолетних грунтов CALM (Circumpolar Active Layer Monitoring) постоянно фиксирует уже происходящие изменения в сторону увеличения глубины протаивания. Из наиболее близких к нашим площадкам наблюдений за достаточно длительный срок эти закономерности фиксируются в Воркутинской тундре [3], а также на Центральном Ямале [2].

Согласно нашим непрерывным восьмилетним наблюдениям (включая 2019 г.) на одних и тех же мониторинговых площадках, несмотря на выявленную значительную межгодовую динамику этого показателя, связанную с погодными факторами, наблюдается достаточно значительный тренд в сторону его увеличения, но только в хорошо дренируемых ландшафтах на легких почвообразующих породах. В малодренируемых ландшафтах на суглинках и глинах, в случае ненарушенного теплоизолирующего слоя торфяных горизонтов, он незначителен либо отсутствует совсем. Несмотря на то, что восьмилетний срок представляется явно недостаточным

49