Чем черноземные почвы отличаются от подзолистых: Чем подзолистые почвы отличаются от черноземных?

Содержание

Чем подзолистые почвы отличаются от черноземных?

Любому профессиональному агроному и даже просто рядовому фермеру очень важно знать, чем же подзолистые почвы отличаются от черноземов. Актуальный вопрос – какие земли являются более плодородными? Еще стоит обратить внимание на их различия по строению, характеристики и сходство между собой.

Сравнение строения

Прежде чем описывать, чем подзолистые почвы отличаются от черноземов, необходимо кратко дать характеристику им самим в принципе. Подзол типичен для северного, так называемого бореального леса. Устаревшее и вышедшее из употребления название таких грунтов – белозем – дает им отличную внешнюю характеристику. Но между подзолистыми и черноземными почвами есть и явные неоспоримые сходства.

В их составе одинаково прослеживается присутствие содержащих перегной слоев, переходных горизонтов и нижележащей базовой «материнской» породы; но в черноземе перегноя больше, и потому транзитный уровень находится на более существенной глубине.

Другие отличия

Если сравнить чернозем и подзолистые почвы, то существенное различие будет обнаружено сразу же — оно касается расцветки земли. Так, окраска настоящих черноземных грунтов варьируется от коричневатой до почти полностью черной (не достигая глубокого угольно-черного тона и подобных вариантов). Подзол же всегда сер и содержит только легкий белесый оттенок. У черной почвы поверхностный пласт A не может быть менее 100 мм, и отличается он мощным насыщением полезными веществами. Органики в нем довольно много.

Чертой подзолистых местностей является органический горизонт типа A2. В подзоле, в отличие от черноземных масс, содержится преимущественно слаборазложенное органическое вещество.

Усвоение его растениями весьма затруднено. К органике примешано много аморфных компонентов, в том числе соединений алюминия и железа.

Давая сравнительную характеристику, необходимо указать и на разницу генеза этих образований. Так, чернозем типичен для пастбищных природных сообществ. Важным условием его складывания является стабильная среднегодовая температура не ниже нуля и не выше +6 градусов Цельсия. Большую часть вегетационного периода растительность должна испытывать острый водный дефицит. Подзол складывается преимущественно в лесу, на песчаных подложках; сухость для таких местностей не свойственна — наоборот, типично годовое увлажнение в районе 700 мм.

Какие являются наиболее плодородными?

Совершенно очевидно, что по плодородию черноземы гораздо продуктивнее любых подзолов.

На них легко получить мощные урожаи различных культур. А вот подзолистая земля не может быть настолько эффективна в сельском хозяйстве. Зато ее специфические условия идеально подходят для формирования искусственных лесных насаждений. Потому вопрос о сравнительной хозяйственной ценности вообще неразрешим — необходимо учитывать, для чего предназначается участок.

Подзолистые почвы еще и отличаются увеличенной кислотностью. Оттого они подходят не для каждого растения. А вот чернозем получил даже обоснованное вполне прозвище «короля почв». Черноземы характеризуются нейтральной кислотностью, что способствует накоплению полезных веществ. Однако на практике свойства этой земли сильно зависят от того, насколько полноценно ее применяют и от безопасности, продуманности агротехнических приемов.

Сравнительная характеристика серой лесной и дерново-подзолистой почв Жигулевского заповедника Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

2007

ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Сер. 3. Вып. 2

ПОЧВОВЕДЕНИЕ УДК 631.4

Н. А. Вихрова, Е. Б. Абакумов, Э. И. Гагарина

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕРОЙ ЛЕСНОЙ И ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВ ЖИГУЛЕВСКОГО ЗАПОВЕДНИКА

Введение. Почва - один из главных компонентов биогеоценоза и основная среда обитания подавляющего числа видов животных, растительных и других организмов. Сохранение биоразнообразия тесно связано с сохранением разнообразия почв. Заповедные земли необходимо изучать комплексно, как совокупность компонентов экосистем, взаимосвязанных между собой. Жигулевский государственный заповедник и Национальный парк «Самарская Лука» были созданы для защиты уникальной природы Самарской Луки. Почва, по мнению акад. Г. В. Добровольского, - генератор и хранитель биоразнообразия [6]. Почвы Самарской Луки являются хранителем биоразнообразия экосистем Среднего Поволжья, поэтому их изучению необходимо уделять особое внимание.

В природном отношении эта территория изучена хорошо. Она издавна привлекала внимание исследователей своей красотой и уникальностью ландшафтов. В1913 г. В. Н. Сукачев впервые высказал мысль об охране Жигулей. Здесь работали такие известные ученые, как П. С. Паллас (1769), И. И. Лепехин (1769), С. И. Коржинский (1890), Р. В. Риз-положенский (1893), Л. И. Прасолов (1970), С. С. Неуструев (1910), Г. Н. Высоцкий (1909), но их работы носили лишь эпизодический характер. Специальные почвенные исследования комплексными экспедициями стали проводиться после организации в 1927 г. Жигулевского заповедного участка с включением его в состав Средне-Волжского заповедника, переименованного в 1935 г. в Куйбышевский. Заповедник дважды закрывался с 1951 по 1959 и с 1961 по 1965 годы. В 1966 г. его вновь открыли и присвоили ему имя организатора и первого руководителя - проф. И. И. Спрыгина. Специальные почвенные исследования проводились такими учеными, как А.

В. Сурчаков (изучение морфологии почв,1934) [30], В. А. Носин (исследование почв Хмелевого участка Жигулевского заповедника,1936) [16], Л. М. Черепнин (почвенно-геоботанические исследования каменистой степи Жигулевского заповедника, 1937) [36], А. М. Майоров и А. А. Успенская (первое почвенное районирование, 1938-1939) [14,35], а первые детальные исследования лсчз Жигулевского заповедника проведены в 1981-1982 годах институтом Волгогипрсз<м. Результатом этих работ явилось составление почвенной карты (М=1:10000) и почвеккого очерка [20]; на основе этих данных было произведено районирование территории Жигулевского заповедника, впоследствии детализированное с выделением подрайонов [37].

Если серые лесные почвы являются зональными для лесостепной зоны, то дерново-подзолистые почвы для нее не характерны, а их выделение еще недостаточно обосновано.

© Н. А. Вихрова, Е. В. Абакумов, Э.

И. Гагарина. 2006

поэтому совместное развитие на территории Самарской Луки дерново-подзолистых, серых и темно-серых почв требует более глубокого рассмотрения. Среди проведенных до 2000 г. исследований мало почвенно-генетических и почвенно-географических работ, которые необходимы для понимания свойств почв и процессов их формирования. С 2000 г. началось изучение почв и почвенного покрова Самарской Луки почвоведами Санкт-Пе-тербургского университета. В основу исследований положен сравнительно-географический метод. Получены новые данные о буроземах, рендзинах, серых лесных почвах, но недостаточно ясны причины формирования дерново-подзолистых почв, которые близко соседствуют с серыми почвами. Эта проблема требует дополнительного изучения.

Целью данной работы является сравнение морфогенетических и основных аналитических свойств двух текстурно-дифференцированных почв: серой лесной почвы, наиболее распространенной на территории заповедника, и - дерново-подзолистой (с четко выраженным подзолистым горизонтом).

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1) дать сравнительную характеристику экологических и физико-географических условий их формирования на территории заповедника;

2) провести профильное исследование их морфологического строения и свойств;

3) изучить гранулометрический состав, физико-химические, химические свойства, состав органического вещества;

4) на основе полученных результатов установить классификационную принадлежность сравниваемых почв по новой классификации почв 2004 г.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются представители двух генетических типов текстурно-дифференцированых почв. Разрез №13 - (серая лесная почва) заложен (2002) в горной части Жигулевского заповедника (50 м вверх по склону от квартального столба 34/35) и приурочен к бескарбонатному тяжелосуглинистому делювию карбоновых известняков, а разрез №12 - (дерново-подзолистая почва) заложен (2001) в плакорной части Жигулевского заповедника (70-й квартал) на юрских отложениях легкосуглинистого состава.

Обе почвы располагаются под пологом широколиственного леса с преобладанием липы, клена и лещины. Травянистый покров серой лесной почвы представлен снытью, копытнем, папоротником, крапивой, звездчаткой, ясменником (проективное покрытие (ПП)=15-30%), в травостое у разреза дерново-подзолистой почвы преобладают осока, подмаренник, фиалка, сныть (ПП=40%), а в верхнем ярусе встречаются отдельные березы.

Образцы отобраны послойно. В мелкоземе определялись: рН водной и солевой вытяжек; обменная и гидролитическая кислотности; гигроскопическая вода; потеря при прокаливании по Аринушкиной; сумма обменных оснований по Капгхену; углерод по Тюрину; гранулометрический состав [22]; групповой и фракционный состав гумуса по схеме Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой [19]; общий азот по методу Кьельдаля [21]; железо по Мера-Джексону [8].

Текстурно-дифференцированные почвы (ТДП) и современное состояние их изученности. Проблемой ТДП занимались многие русские и зарубежные ученые. Текстурно-дифференцированными почвами называются такие почвы, в профиле которых хорошо выражена дифференциация но гранулометрическому составу. Верхние горизонты, как правило, обогащены песчаной фракцией (остаточное накопление), а нижележащие иллювиальные горизонты - илистой фракцией, В этих почвах главными процессами формирования профиля являются лессиваж, разрушение минералов илистой фракции с выносом продуктов разрушения за пределы профиля, элюви-ально-глеевый процесс. В текстурно-дифференцированных почвах должен обязательно присутствовать элювиальный горизонт или горизонт облегченный по гранулометрическому составу и текстурный горизонт ВТ (бурый с ореховато-призмовидной структурой и хорошо выраженными кутанами иллювиирования) [9].

Исследования серых лесных почв проводили такие ученые, как Г. И. Парфенова, Е. А. Ярило-ва (изучили их микроморфологическое строение) (1962) [18], последующие исследования на морфологическом уровне выполнили И.

И.Лебедева (1969) [11] и И. С. Урусевская (1987) [34],

оригинальные представления о гумусовом профиле этих почв принадлежат В. В. Пономаревой (1980) [19]. М. И. Герасимова, С. В. Губин и другие, описывали серые лесные и дерново-подзолистые почвы на микроморфологическом уровне (1992) [3]. В. О. Таргульян проводил систематизацию подзолистых горизонтов в почвах Центрального лесного заповедника (1974) [31] с использованием диагностических признаков микростроения иллювиальных горизонтов дерново-подзолис-тых почв. А. И. Ромашкевич и М. И. Герасимова (1982) отмечали характерные черты профиля иллювиирования: растянутость по вертикали, однообразие натеков и их тонкоглинистый характер [5]. Изучались разные подтипы подзолистых почв. Глубокопрофильное иллювиирование тонко-дисперсного вещества в дерново-подзолистых почвах как современный процесс доказывается В. О. Таргульяном (1974) [31], Н. П. Солнцевой и Н. Е. Рубилиной (1987) [29]. М. И. Герасимова на макроуровне провела систематизацию горизонтов ELB , выявив их текстурную связь с условиями увлажнения, на примере участка в Подмосковье. В элювиально-глеевых почвах Прикарпатья (псевдоглеях и псевдоподзолах) механизмы глеевой дифференциации профиля и перераспределение в нем железа приводят к максимальному результату, что позволяет считать их эталоном элювиально-глеевого процесса и диагностировать его признаки [5]. Глееподзолистыми почвами занималась Г. В. Русанова (1981,1987) [26]. Ю. А. Ливеровский (1962) разделил подбелы на луговые и лесные с эволюционной позиции и на основе различий в их свойствах [12].

Дискуссия о путях образования профиля текстурно-дифференцированных почв возникла в начале 20 в. и с тех пор не прекращается. Неясно, какие процессы являются решающими в формировании текстурной дифференциации профиля: разрушение минералов почвообразующей породы кислыми продуктами, возникшими при разложении органического вещества почвы, вынос продуктов разрушения за пределы почвенного профиля или вынос из верхних горизонтов почвы илистых частиц без разрушения. Существует много точек зрения на механизмы образования почв данного отдела.

Ф. Р. Зайдельман отмечает роль глееобразования как глобального фактора формирования почв со светлыми кислыми элювиальными горизонтами. Он рассматривает связь глееобразования с процессами лессиважа. подзолообразования, псевдооглеения и слитогенеза. По его мнению, глееобразование является причиной лессиважа в условиях застойно-промывного режима. Наиболее благоприятные условия лессиважа установлены в глубокоглеевых почвах. В этих почвах накопление ила больше, чем в глееватых, а в глеевых почвах данный процесс почти не проявляется. В дерново-подзолистых почвах на тяжелых породах лессиваж слабый, так как в большинстве случаев у этих почв большая набухаемость, низкая водопроводимость и обилие замкнутых пор [7].

Н. Н. Матинян (2003) занималась изучением почв на ленточных глинах Северо-Запада России, в том числе и текстурно-дифференцированных почв. Автор отмечает зависимость мощности элювиальной толщи от глубины залегания карбонатов. При нарастании степени поверхностного увлажнения увеличивается мощность подстилки, степень ее оторфованности, гумусированность и мощность гумусового горизонта, но уменьшается мощность элювиальной толщи. Основным профилеобразующим процессом автор считает глеевую мобилизацию химических соединений и удаление их из профиля (чему способствуют тяжелый гранулометрический состав почв и слабая их дренированность), а остальные процессы - сопутствующими [13].

Большой вклад в изучение генезиса ТДП внесла работа В. Д. Тонконогова (1988). Он выявляет механизмы формирования, пути эволюции и особенности современного этапа образования глинисто-дифференцированных почв (ГДП) Европейской территории СССР (ETC) как теоретической основы прогноза изменения почв и почвенного покрова в условиях активного антропогенеза и управления процессами антропогенного почвообразования. Автор оценил вклад педогенных механизмов и исходной литологической двучленности пород в формирование этого типа почв; раскрыл генетические особенности современного наложенного почвообразования в профиле ГДП; установил географические закономерности проявления унаследованного и наложенного почвообразования в ГДП в пределах ETC; уточнил представления об основных этапах голоценовой эволюции ГДП на Европейской территории СССР [32].

И. А. Соколов (1983) полагал, что гипотеза лессиважа и кислотного гидролиза не в состоянии объяснить текстурную дифференциацию профиля суглинистых подзолистых почв. Им была

предложена и обоснована гипотеза исходной двучленное™ профиля (текстурно-дифференцированный профиль унаследован от почвообразующих пород, которые исходно были двучленны) 128]. В своем более позднем труде (2004) И. А. Соколов предлагает выделять суглинистые ТДП в класс подбелов и относить к данному классу только почвы, развитые на двучленной породе [27].

Текстурно-дифференцированные почвы на Самарской Луке и в Самарской области слабо изучены. В этой работе выявлены локальные и региональные особенности серых и дерново-подзолистых почв, экологические ниши которых на данной территории граничат между собой; ниже дана их сравнительная характеристика. На Самарской Луке есть переходные формы между серыми и дерново-подзолистыми почвами, проведение границ между ареалами которых является предметом дальнейшего изучения.

Природные условия Самарской Луки. Самарская Лука - крупная излучина Волги в ее среднем течении. Это восточная часть Приволжской возвышенности, которая представляет собой как бы полуостров, омываемый с севера, востока и юга водами Волги, только узкая полоса суши (2 км) у с. Переволоки соединяет территорию Самарской Луки с основной частью Приволжской возвышенности. Общая площадь Луки 155 тыс. га. На территории Самарской Луки располагаются национальный парк «Самарская Лука» и Жигулевский государственный заповедник.

Геология, рельеф и почвообразующие породы Самарской Луки. На фоне спокойного рельефа Русской равнины Жигули с их значительной абсолютной высотой выглядят аномально. Однако такой ландшафт характерен лишь для северной части Самарской Луки. Происхождение Жигулевских гор связано с тектоническим поднятием, которое началось еще в девоне и карбоне, но его максимальное проявление произошло в конце палеогена и в начале неогена. По мнению Г. В. Обедиентовой (1986), максимальное поднятие пришлось на средний плиоцен [17]. Именно в это время и образовалась излучина Волги вокруг поднимающегося участка. Самарская Лука представляет собой остров древних палеозойских пород среди пород мезозойского и кайнозойского возраста, слагающих окружающие территории. В среднем плиоцене высота Жигулевских гор достигала 900 м. В последующие геологические периоды эта территория подвергалась воздействию интенсивных эрозионных процессов, в результате чего были уничтожены не только верхние морские толщи палеогена, но и значительная часть мезозойских пород. В результате на больших площадях обнажились отложения перми и карбона, произошло понижение поверхности, расчленение ее сетью узких каньонообразных долин. Усилившиеся впоследствии процессы карстообразования способствовали затуханию поверхностного размыва. На всей Русской платформе других таких молодых и интенсивных поднятий с подобным наглядным отражением в рельефе трудно найти. Жигули - это тектоническая аномалия Русской платформы. Так как четвертичному оледенению Самарская Лука не подвергалась, горный облик Жигулей сохранился. Именно поэтому, несмотря на небольшую высоту современного рельефа, даже в специальной литературе Жигули часто называют горами. Северная часть Самарской Луки сложена каменноугольными известняками, пермскими известняками и доломитами, мергелистыми породами, глинами, глинистыми песками и песчаниками, перекрывающими известняки на водоразделах. Платообразная часть Самарской Луки сложена палеозойскими, юрскими, третичными и четвертичными отложениями. В развитии рельефа Самарской Луки, кроме эндогенных процессов, огромное значение имели экзогенные геологические процессы элювиального и склонового ряда: выветривание, обвальные, осыпные, оползневые, эрозионные, абразии, карста, что в совокупности способствовало развитию здесь эрозионно-денудационных и карстовых ландшафтов. Склоновые процессы проявлялись чаще и протекали с большей скоростью на крутых склонах и обрывах горного пояса. Их активность тесно связана с периодическим повышенным увлажнением грунтов дождевыми и талыми водами [1, 19].

Климат Самарской Луки. В Жигулевском заповеднике помимо общей его континентальное™ отмечается значительное развитие местных микроклиматов, обусловленных, прежде всего, сложностью рельефа и оказывающих влияние на процесс образования местных разновидностей почв. Горный рельеф, различные экспозиции склонов создают в целом весьма мозаичную картину микроклиматических условий, особенно температур-но-влажностных. Наблюдаются постоянные различия климатических условий между Приволжской (горной) частью заповедника и возвышенно-волнистым плато, на котором отмечается меньшая длительность безморозного периода и в целом климат более холодный, чем в горной части. Среднегодовое количество осадков на территории Самарской Луки составляет 437 мм, что больше, чем на прилегающих территориях. Коэффициент увлажнения <1. Большая часть осадков выпадает летом и осенью. Мощность снежного покрова в лесу составляет около 66 см, на степных склонах и вершинах - 15 см, где в два раза больше и его плотность [10].

Растительность исследуемой территории. Разнообразие климатических, геоморфологических, литологических условий определяет пестроту растительного покрова Самарской Луки. Ее северная часть относится к зоне широколиственных, подзоне смешанных лесов, а южная - к лесостепной зоне [ 1 ]. Граница между ними проходит южнее Ширяевской долины. Территория Самарской Луки на 55% покрыта лесом. 70% от общей площади лесов Самарской Луки находятся в государственном природном национальном парке и занимают 65.9 тыс. га. В Жигулевском заповеднике лесами покрыто 92% территории, что составляет 25% от обшей площади лесов. Здесь преобладает липа - 51% от общей площади насаждений, осина - 25%, сосна - 9%, дуб - 8%, береза - 5%, клен - 2%, главным образом, это средневозрастные насаждения (37% от покрытой лесом площади) [38]. Специфичным является наличие редчайших в Европе реликтовых сосновых боров на известняках со степной растительностью под пологом леса и каменистых степей с шиханами (останцы среднеплиоценовых гор).

Почвы Самарской Луки. На почвенной карте Жигулевского заповедника (1983) (М 1:10000) выделено 82 разновидности почв, относящихся к .8 типам, 13 подтипам, что свидетельствует о большой пестроте ПП. Преобладающими являются дерново-карбонат-ные (рендзины) и серые лесные почвы, которые занимают около 50% территории. Кроме них, распространены черноземы, бурые лесные, дерново-подзолистые, аллювиальные, лу-говато-черноземные и болотные низинные почвы. На территории заповедника было выделено три почвенных района: 1) северный горный с преобладанием рендзин, 2)возвы-шенное выровненное плато с преобладанием серых лесных почв и 3) пойма Волги и ее острова с современными аллювиальными почвами. Горные почвы занимают 37% общей площади и представлены 4 типами и 37 разновидностями. Среди них распространены рендзины, серые лесные и бурые лесные почвы, долинные черноземы. Нагорно-равнинные почвы в основном представлены теми же типами почв, включая еще дерново-подзолистые и болотные низинные почвы. Серые лесные почвы занимают 38.2 % от общей площади заповедника и распространены как в горной, так и в нагорной его части. Дерново-подзолистые почвы занимают 3% от общей площади Жигулевского заповедника и приурочены к выровненной его части [2,20].

Условия формирования серых и дерново-подзолистых почв на территории Жигулевского заповедника. Серые почвы широко распространены на территории Жигулевского заповедника. Они встречаются как в горной, так и в нагорной части заповедника и формируются преимущественно наэлюво-делювии, подстилаемом известняками. В ходе экспедиции в 2001 г. была обнаружена интразональная для лесостепи дерново-подзолистая почва. Данный тип почв встречается только на плакорных пространствах и приурочен

к выходу на поверхность юрских очень плотных опесчаненных легких суглинков. Серая почва, которую мы исследуем, располагается в горной части заповедника на склоне крутизной 20°. Цель работы - объяснить, в силу каких факторов могла образоваться на территории заповедника дерново-подзолистая почва и какой фактор явился решающим в формировании ее профиля. Серые почвы формируются на богатых породах (рыхлом суглинистом элюво-делювии) на склоне, следовательно, их профили не испытывают периодического переувлажнения благодаря хорошему дренажу. Реакция среды близкая к нейтральной из-за наличия карбонатов в породе. Дерново-подзолистые почвы развиты на более бедных породах по сравнению с серыми лесными. Эти породы, кислая и слитые, хотя и являются легким суглинком по гранулометрическому составу, способствуют развитию в плакорных условиях поверхностного оглеения.

Результаты исследования и их обсуждение. Морфология серой и дерново -подзолистой почв. Серая и дерново-подзолистая почвы имеют дифференцированное строение почвенного профиля, но отличаются рядом существенных морфологических характеристик.

В профиле серой почвы заметных следов оглеения не наблюдается. Элювиально-гумусовый и элювиально-иллювиальный горизонты нечетко выражены, в них практически нет железисто-марганцевых новообразований, наличие которых свидетельствует о периодическом переувлажнении почвы. Влага долго не задерживается в профиле серой почвы. Склоновая позиция и переотложенный делювий, на котором развивается данный тип почв (рыхлый), обеспечивают хороший дренаж.

В дерново-подзолистой почве четко выделяется элювиальный горизонт (EL) довольно большой мощности (12 см). В нем отмечаются железисто-марганцевые пятна. Сизая окраска по ходам корней и ржавые пятна в нижних горизонтах свидетельствуют об условиях затрудненного дренажа, обусловленного очень плотными юрскими отложениями, служащими водоупором, и выровненным рельефом. При периодическом переувлажнении происходит застой влаги в верхних слоях почвы, развивается поверхностный элюви-ально-глеевый процесс. Когда происходит иссушение профиля, вода перераспределяется к участкам иссушения (порам, ходам червей, корней, т. е. где есть воздух), увлекая за собой подвижные формы железа. В ходе этого процесса образуются железисто-марганцевые конкреции, а места, откуда произошел вынос подвижных форм железа, приобретают светлую окраску. При растрескивании породы влага может мигрировать, увлекая вниз подвижные фракции гумусовых кислот, илистые частицы; растворимые в почвенном растворе соединения выносятся из верхних горизонтов, осветляя их благодаря промачива-нию всей толщи почвы (лессиваж). Этот процесс в разной степени выражен в обеих почвах.

В нижних горизонтах обоих типов почв наблюдаются гумусово-глинистые кутаны, что свидетельствует об участии процессов кислотного гидролиза и лессиважа в формировании профилей серой лесной и дерново-подзолистой почв.

Гумусовые горизонты данных почв имеют серую окраску и плохо оструктурены из-за слабо выраженного процесса гумусовой аккумуляции.

Гранулометрический состав серой и дерново-подзолистой почв. В серой почве горизонт AY - легкосуглинистый, горизонты AEL и BEL - среднесуглинистые, горизонты ВТ и ВС - легкоглинистые. В дерново-подзолистой почве горизонт AY - легкосуглинистый, горизонты AEL, EL, BEL, ВС1 - среднесуглинистые, горизонт ВС2 - легкосуглинистый, ВТ - тяжелосуглинистый. Серая почва среднесуглинистая, а дерново-подзолистая -легкосуглинистая. К верхним горизонтам обеих почв приурочено максимальное содержание фракции крупного песка. Наблюдается неоднородность в распределении фракции среднего и мелкого песка, что свидетельствует о литологической двучленности пород,

на которых сформировались данные почвы. Серая почва образовалась на легкоглинистом делювии карбоновых пород, а дерново-подзолистая почва на легкосуглинистых юрских отложениях (результаты анализа гранулометрического состава свидетельствуют о более выраженной неоднородности делювия карбоновых пород, чем юрских отложений). В профилях обеих почв преобладают фракции среднего и мелкого песка и крупной пыли, а фракция скелета (>1мм) отсутствует. Как в серой, так и в дерново-подзолистой почвах наблюдается иллювиальный максимум в распределении илистой фракции, но в серой почве ее содержание выше, что может быть обусловлено тяжелосуглинистой почвообра-зующей породой. В обеих почвах наблюдается отчетливая элювиально-иллювиальная дифференциация почвенного профиля по илу, но в серой почве она выражена сильнее, о чем свидетельствуют КД (коэффициент дифференциации) по илу, который в серой почве равен 4.0% , а в дерново-подзолистой - 2.8% (табл. 1). '

Таблица 1. Гранулометрический состав мелкозема изученных почв

Горизонт Глубина, Фракции, мм; их содержание, %

0.005-

см 1-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.001 <0.001 <0.01

Серая почва

АУ 1-12 3. 2 20.6 49.6 10.1 17.4 2.3 29.8

АЕЬ 12-29 0.4 14.8 50.9 8.1 20.1 6.1 34.3

ВЕЬ 29-52 0.09 22.1 41.2 11.8 15.6 9,3 36.7

ВТ 52-86 0.08 34.5 10.3 7.3 16.8 31.1 55.2

ВС 86-115 0.05 5.2 42.8 7.5 14.4 30.1 52.0

Дерново-подзолистая почва

АУ 2-18 4.9 31.7 40.9 8.3 15.6 3.5 27.4

АЕЬ 18-30 1.8 30.6 34.6 3.4 27.8 3.6 34.8

ЕЬ 30-42 1.0 25.5 43.4 5.3 19.8 6.0 31.1

ВЕЬ 42-56 0.4 25.9 36.4 5.5 22.4 9.7 37.6

ВТ 56-83 0.9 37.1 22.6 6.7 16.6 17.0 40.3

ВС1 83-115 1. 0 54.9 13.6 2.9 15.5 13.1 31.5

ВС2 115-125 1.4 62.3 15.0 2.0 15.5 5.2 22.7

Кислотно-основные свойства серой и дерново-подзолистой почв. Серая почва характеризуется нейтральной реакцией среды в верхних и нижних горизонтах и слабокислой - в элювиальной толще (влияние породы и растительного покрова, богатых щелочноземельными катионами). В дерново-подзолистой почве реакция среды по всему профилю кислая, кроме гумусового горизонта, где она нейтральная (кислая юрская порода не может противостоять развитию кислотного гидролиза). В серой почве величины обильной кислотности (ОК) и гидролитической кислотности (ГК) уменьшаются вниз по профилю, а в дерново-подзолистой - возрастают. Но в обеих почвах данные типы кислотности максимальны в гумусовых горизонтах. В дерново-подзолистой почве значения ОК и ГК по всему профилю намного выше, чем у серой лесной почвы (табл. 2).

Обменные свойства серой и дерново-подзолистой почвы. Характер распределения величин показателей обменных свойств (емкости катионного обмена - ЕКО. степени, насыщенности основаниями - V) в профиле серой и дерново-подзолистой пом в ;гмеет вид аккумулятивно-элювиально-иллювиальной кривой [23]. По сравнению с серой

почвой, дерново-подзолистая почва не насыщена основаниями, характеризуется низкой ЕКО и меньшей величиной гигроскомической влаги (ГВ). Профиль серой почвы более обогащен щелочно-земельными катионами, гумусом и илистыми частицами, чем дерново-подзолистой, а, следовательно, обладает большей поглотительной способностью (см. табл. 2).

Таблица 2. Физико-химическая характеристика мелкозема почв

Горизонт Глубина, см рНню рНкс! OK, мг-экв./ 100 г гк, мг-экв./ 100 г мг-экв./ 100 г ЕКО, мг-экв./ 100 г V, % 0)бщ.> % Гумус, % ГВ,%

Серая почва

О 0-1 6. 2 5.8 9.5 20.4 - - - 21.8* - 12

AY 1-12 6.9 6.4 0.3 1.5 48.8 50.3 97.0 6.2 10.6 5

AEL 12-29 5.7 4.4 0.2 2.1 21.3 23.4 91.0 0.7 1.2 1.8

BEL 29-52 5.7 4.5 0.2 1.9 21.2 23.1 91.7 0.4 0.6 2.0

ВТ 52-86 6.0 4.4 0.2 1.6 33.4 35.0 95.4 0.3 0.5 4.9

ВС 86-115 6.7 4.9 0.1 1.2 35.4 36.6 96.7 0.3 0.5 6.4

Дерново-подзолистая почва

АО 0-2 5.9 5.8 3.0 13.3 - - - 84.3* _ 9.9

AY 2-18 4.6 4.4 0.2 3.4 17.8 21.2 83.9 4.3 7.4 4.0

AEL 18-30 4.6 4.1 0.3 2.5 6.4 8.9 71.9 1.3 2.2 1.5

EL 30-42 4. 4 3.9 0.4 2.3 4.5 6.8 66.1 0.5 0.9 1.7

BEL 42-56 4.2 3.6 1.0 2,2 4.9 7.1 69.0 0.1 0.2 1.9

ВТ 56-83 4.1 3.5 2.5 3.5 6.6 10.1 65.3 0.1 0.2 2.5

ВС1 83-115 3.9 3.4 2.7 3.6 3.6 7.2 50.0 0.1 0.2 2.6

ВС2 115-125 4.1 3.5 1.7 2.5 3.3 5.8 56.8 0.1 0.2 1.0

Примечание.* - углерод определен по потере при прокаливании, 5 - сумма обменных оснований (остальные обозначения см. в тексте).

Фракционно-групповой состав гумуса серой лесной и дерново-подзолистой почв. Содержание органического углерода резко снижается вниз по профилю как в серой, так и в дерново-подзолистой почвах. Максимальное количество гумуса накапливается в верхних горизонтах. Часть из него мигрирует вниз по профилю с нисходящим током влаги, закрепляясь в иллювиальных горизонтах в виде гумусовых кутан (органо-минеральные комплексы) или вымываясь за пределы профиля. Дерново-подзолистая почва отличается более низким содержанием гумуса по сравнению с серой почвой.

В серой почве горизонты АО, AEL характеризуются фульватно-гуматным типом гумуса, AY, ВС - гуматно-фульватным. BEL и ВТ - гуматным. В дерново-подзолистой почве горизонт AY характеризуется гуматно-фульватным типом гумуса, AEL и EL - фульватно-гуматным. В целом в серой почве тип гумуса более гуматный, чем в дерново-подзолистой почве. В серой почве содержание негидролизуемого остатка (НО) среднее в горизонте AY, в AEL и BEL - низкое, но выше, чем в дерново-подзолистой почве. В обоих типах почв минимальное содержание ГК всех фракций приурочено к гумусовому горизонту, что свидетельствует, во-первых, об интенсивном образовании фульвокислот в верхних горизонтах, а во-вторых, о выраженной миграционной способности ГК. Как в серой, так и в дерново-подзолистой почве среди ГК преобладает ГК2. В данных почвах содержание ГК2 в верхних горизонтах ниже, чем в более глубоких, так как эта фракция связана с ионом Ca, а верхние горизонты выщелочены сильнее. По всему профилю серой почвы наблюдается небольшое количество агрессивной фракции ФК1а. В дерново-подзолистой почве ее содержание выше. Недостаток зольных элементов в самой дерново-подзолистой почве и в

органических остатках замедляет минерализацию последних микроорганизмами, вследствие чего образуются кислые подвижные гумусовые вещества, лишь небольшая часть которых закрепляется в почве, поэтому в гумусово-аккумулятивном горизонте данного типа почв не накапливается больших количеств гумуса. Максимальное содержание фракции ФК1 в обоих типах почв наблюдается в горизонте АЕЬ, что свидетельствует о возможном выветривании их минеральной части. Степень гумификации органического вещества больше в серой почве, чем в дерново-подзолистой. В серой почве коэффициент цветности ниже, чем в дерново-подзолистой почве, что свидетельствует о большей зрелости гуминовых кислот в профиле серой почвы (табл. 3).

Таблица 3. Фракционно-групповой гумуса исследованных почв

Гори- собш.» % е4/е6 ГК1 ГК2 ГКЗ 1ГК ФК1а ФК1 ФК2 ФКЗ 1ФК НО о/сфс

зонт %0Т Собщ.

Серая почва

АУ 6.2 3.2 5.3 3.9 7.9 17.1 1.1 2.7 10.8 4.0 18.5 46.1 0.92

АЕЬ 0.7 2.5 20.0 22.8 18.6 61.4 2.8 41.4 7.1 2.8 54.3 20.0 1.13

ВЕЬ 0.4 3.0 11.6 23.3 21.6 56.6 3.3 1.6 6.6 25.0 36.6 21.6 1.52

Дерново-подзолистая почва

АУ 4.32 5.9 13.4 5.5 8.8 27.8 3.7 18.5 1.6 8.6 32.4 39.8 0.86

АЕЬ 0.30 5.1 13.8 18.5 9.2 41.5 3.1 25.4 1.5 10.8 40.8 17.6 1.01

ЕЬ 0. 55 5.6 10.9 20.0 7.3 38.2 12.7 0 9.1 0 34.5 27.3 1.10

Дерново-подзолистые почвы Жигулевского заповедника более богаты гумусом и более насыщены основаниями, чем почвы данного типа, расположенные в таежной зоне. Это связано со специфическими условиями их образования в заповеднике, описанными выше. Для лесостепной зоны дерново-подзолистые почвы в целом являются интразональными. На Самарской Луке в серых почвах отсутствие или слабое проявление сезонного анаэробиоза и лучший тепловой режим усиливают разложение богатой основаниями и азотом отмирающей растительности, в результате образуются более сложные гумусовые вещества с большим содержанием гуминовых кислот. Значительная часть этих кислот нейтрализуются основаниями опада, поэтому процессы разрушения почвенных минералов выражены слабее, чем в дерново-подзолистой почве.

Классифицикационное положение ТДП. До недавнего времени в отечественном почвоведении активно использовалась факторно-генетическая классификация и диагностика почв СССР (1977). В связи с этим в более ранних работах дерново-подзолистые почвы Самарской Луки нередко относили к типу серых лесных (подтипу светло-серых). На основе полученных результатов установлена классификационная принадлежность сравниваемых почв по новой классификации и диагностике почв 2004 г.

Названия сравниваемых почв по новой классификации 2004 г.:

1) серая типичная среднесуглинистая на бескарбонатном тяжелосуглинистом делювии, подстилаемом карбонатными породами;

2) дерново-подзолистая типичная среднесуглинистая на юрских опесчаненных легких суглинках.

Выводы. 1. Серые и темно-серые почвы распространены как в горной, так и в нагорной части Самарской Луки под широколиственными лесами и приурочены к четвертичным рыхлым отложениям (элюво-делювии коренных пород). 2. Дерново-подзолистые почвы развиваются под широколиственными лесами с примесью мелколиственных пород и

преобладанием осоки в травостое только в нагорной части Самарской Луки на древних юрских морских отложениях различного гранулометрического состава. 3. Исследуемые почвы различаются как по основным морфологическим признакам, так и по физико-химическим свойствам. 4. Серые почвы более богаты гумусом, их органическое вещество хараткеризуется большей степенью гумификации, повышенной долей гумусовых кислот, связанных с минеральной частью почвы. 5. Решающее влияние на формирование почв на территории Самарской Луки оказывают почвообразующие породы (их фильтрационные свойства, обусловленные сложением и гранулометрическим составом; литогенные свойства, связанные с содержанием карбонатов, нестойких к выветриванию минералов и т. п.), а также рельеф, определяющий степень дренированности территории.

Summary

Vikhrova N. A., Abakumov Е. V., Gagarina Е. I. Comparative characteristics of gray forest and dernovo-podzolic soils in the Jiguli reserve.

The genetic pecularitites of gray forest and dernovo-podzolic soils in the Jiguli state reserve, Samarskaya Luka (Samara region) are considered. Natural conditions of soil formation, morphological and chemical characteristics and organic matter composition of soils are discussed. As a result the background for dernovo-podzolic soil areal separate investigation is grounded due to its genetic and lithological specificity.

Литература

i. Алехин В. В. Основы ботанической географии. М.; Л.,1936.2. Гагарина Э. И., Абакумов Е. В., Шелемина А. #,, Миронович А. С. Почвы Жигулевского заповедника // Бюллетень. 2003. № 13. С. 27-87. 3. Герасимова М. И., Губин С. В., Шоба С. А. Микроморфология почв природных зон СССР. Пущино, 1992.4. Герасимова М. И., РомашкевичА. Я. Микроморфологические особенности элювиально-поверхностного глеевого процесса // Микроморфологическая диагностика почв и почвообразующих процессов. М., 1983. 5. Герасимова М. И. О микростроении суглинистых глеевых горизонтов // Геохимия ландшафтов и география почв. М., 1982. 6. Добровольский Г. В. Значение почв и сохранение биоразнообразия // Почвоведение. 1996. №6. С. 89-91.

7. Зайдельман Ф. Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М., 1998.

8. Зонн С. В. Железо в почвах. Академия наук СССР. М., 1982. 9. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004.10. Кудинов К. А. Локальные особенности климата в районе Жигулевского заповедника по данным метеорологических наблюдений за 25 лет (1974-1988) // Бюл. «Самарская Лука». №11. Самара, 2001. С. 67-99. 11. Лебедева И. И. О природе элювиального горизонта светло-серых лесных почв на моренных суглинках // Почвоведение. 1969. №2. С. 3-12.12. Ливеровский Ю. А., Росликова В. И. О генезисе некоторых луговых почв Приморья // Почвоведение. 1962. №8. С. 36-46.13. Матинян Н. Н. Почвообразование на ленточных глинах озерно-ледниковых равнин Северо-Запада России. СПб., 2003.14. Майоров А. М. Почвы Бахило-вой части Жигулевского заповедника (рукопись). 1927. 15. Методическое пособие для чтения результатов химических анализов почв. М., 1979.16. Носин В. А., БезсоновА. И. Почвы Хмелевого участка Жигулевского заповедника (рукопись). 1936. 17. Обедиентова Г. В. Происхождение природы Жигулей // Известия всесоюзного географического общества. 1986. Т. 118. Вып. 1. С. 38-51.18. Парфенова Е. И., Ярилова Е. А. Минералогические исследования в почвоведении. М., 1962.19. Пономарева В. В., Плотникова Т. А. Гумус и почвообразование: методы и результаты изучения. Л., 1980. 20. Почвы Жигулевского Государственного заповедника им. И. И. Спрыгина// РСФСР. Объединение Росземпроект. Волжский Государственный проектный институт по землеустройству Волгогипрозем. Куйбышев, 1983. 21. Растворова О. Г., Андреев Д. П., Федорова Н. Н., Касаткина Г. А., Гагарина Э. И. Химический анализ почв. СПб., 1995. 22. Растворова О. Г. Физика почв. Л., 1983.23. Розанов Б. Г. Морфология почв: Учебник для высшей школы. М., 2004. 24. РомашкевичА. И., ГерасимоваМ. И. Микроморфология и диагностика почвообразования. М., 1982.25. Русанова Г. В. Микроморфология глееподзолистых почв северо-таежных лесов

Европейского северо-востока // Почвоведение. 1981. №5. С. 28-38.26. Русанова Г. В. Микроморфология таежных почв. М., 1987.27. Соколов И. А. Современные проблемы генетического почвоведения. Новосибирск, 2004.28. Соколов И. А. К проблеме генезиса почв с текстурно-дифференцированным профилем // Почвоведение. 1983. №5. С. 129-143. 29. Солнцева Н. П., Рубилина Н. Е. Морфологический анализ почв, трансформированных при угледобыче // Почвоведение. 1987. №2. С. 105-118. 30. СурчаковА. В. Почвы Самарской Луки (рукопись). 1939. 31. ТаргульянВ. О., Соколова Т. А., Бирина Н. Е. Организация, состав и генезис дерново-палево-подзолистой почвы на покровных суглинках. М., 1974.32. Тонконогов В. Д. Глинисто-дифференцированные почвы Европейской территории Союза. М., 1988. 33. Урусевская И. С. Влияние почвообразующих пород на дифференциацию почвенного покрова северной части Приволжской возвышенности // Почвоведение. 1992. №8. С. 22-37. 34. Урусевская И. С., Соколова Т. А., Шоба С. А. Морфологические и генетические особенности профиля светло-серой лесной почвы на покровных суглинках // Почвоведение. 1987. №4. С. 5-16. 35. Успенская А. А. Почвы Жигулевского участка Куйбышевского государственного заповедника (рукопись). 1939. 36. Черпнин Л. М. Растительность каменистой степи Жигулевских гор. М., 1941.37. Чап Т. Ф., Холина М. Г., Соколова Ю. К. Структура почвенного покрова Жигулевского заповедника // Динамика, структура почв и современные почвенные процессы. М., 1987. 38. Шабалин И. М. Леса Самарской Луки // Бюл. «Самарская Лука». №3. Самара, 1992.

Статья принята к печати 18 декабря 2006 г.

E-mail: [email protected]

Почвы России - основные типы почв России

Почвы классифицируются по типам. Первым ученым, классифицировавшим почвы, был Докучаев. На территории Российской Федерации встречаются следующие типы почв: Подзолистые почвы, тундровые глеевые почвы, арктические почвы, мерзлотно-таежные, серые и бурые лесные почвы и каштановые почвы.

Тундровые глеевые почвы находятся на равнинах. Образуются без особого влияния на них растительности. Эти почвы находятся в областях, где есть многолетняя мерзлота (в Северном полушарии). Зачастую глеевые почвы – это места, где обитают и кормятся летом и зимой олени. Примером тундровых почв в России может служить Чукотка, а в мире — это Аляска в США. На территории с такими почвами люди занимаются земледелием. На такой земле растет картофель, овощи и различные травы. Для улучшения плодородия тундровых глеевых почв в сельском хозяйстве применяются следующие виды работ: осушение наиболее насыщенных влагой земель и орошение засушливых районов. Также к методам улучшения плодородия этих почв относят внесение в них органических и минеральных удобрений.

Арктические почвы получаются в результате оттаивания вечной мерзлоты. Такая почва довольно тонкая. Максимальный слой гумуса (плодородного слоя) составляет 1-2 см. У этого типа почв низкая кислая среда. Почва эта не восстанавливается из-за сурового климата. Эти почвы распространены на территории России только в Арктике (на ряде островов Северного Ледовитого океана). В силу сурового климата и маленького слоя гумуса, на таких почвах ничего не растет.

Подзолистые почвы распространены в лесах. В почве всего 1-4% гумуса. Подзолистые почвы получаются благодаря процессу подзолообразования. Происходит реакция с кислотой. Именно поэтому этот тип почвы еще называется кислый. Подзолистые почвы первым описал Докучаев. В России подзолистые почвы распространены в Сибири и на Дальнем Востоке. В мире подзолистые почвы есть в Азии, Африке, Европе, США и Канаде. Такие почвы в земледелии необходимо правильно обрабатывать. Их надо удобрять, вносить в них органические и минеральные удобрения. Такие почвы скорее более полезны на лесозаготовках, чем в сельском хозяйстве. Ведь деревья на них растут лучше, нежели сельскохозяйственные культуры. Дерново-подзолистые почвы – это подтип подзолистых почв. По составу во многом они схожи с подзолистыми почвами. Характерной особенностью этих почв является то, что они могут медленнее вымываться водой в отличие от подзолистых. Дерново-подзолистые почвы находятся в основном в тайге (территория Сибири). В этой почве содержится до 10% плодородного слоя на поверхности, а на глубине слой резко снижается до 0,5%.

Мерзлотно-таежные почвы образовывались в лесах, в условиях вечной мерзлоты. Они находятся только в условиях континентального климата. Самые большие глубины этих почв не превышают 1 метра. Это вызвано близостью от поверхности вечной мерзлоты. Содержание гумуса всего 3-10%.  Как подвид, существуют горные мерзлотно-таежные почвы. Они образуются в тайге на горных породах, которые покрываются льдом только зимой. Эти почвы есть в Восточной Сибири. Встречаются они на Дальнем Востоке России. Чаще горные мерзлотно-таежные почвы встречаются рядом с небольшими водоемами. За пределами России такие почвы есть в Канаде и на Аляске.

Серые лесные почвы образуются на территории лесов. Непременным условием для формирования таких почв является наличие континентального климата.  Лиственных лесов и травяной растительности. Места образования содержат необходимый для такой почвы элемент – кальций. Благодаря этому элементу вода не проникает в глубь почв и не размывает их. Эти почвы серого цвета. Содержание гумуса в серых лесных почвах составляет 2-8 процентов, то есть плодородность почв средняя. Серые лесные почвы разделяются на серые, светло-серые, а также темно-серые. Эти почвы преобладают в России на территории от Забайкалья до Карпатских гор. На почвах выращивают плодовые и зерновые культуры.

Бурые лесные почвы распространены в лесах: смешанных, хвойных и широколистных. Эти почвы есть только в условиях умеренного теплого климата. Цвет почвы бурый. Обычно бурые почвы выглядят так: на поверхности земли слой опавшей листвы, около 5 см высотой. Далее идет плодородный слой, который составляет 20, а иногда 30 см. Еще ниже следует слой глины в 15-40 см. Бурых почв бывает несколько подтипов. Подтипы варьируются в зависимости от температур. Выделяют: типичные, оподзоленные, глеевые (поверхностноглеевые и псевдоподзолистые). На территории Российской Федерации почвы распространены на Дальнем Востоке и у предгорий Кавказа. На этих почвах выращивают неприхотливые культуры, например, чай, виноград и табак. Хорошо на таких почвах растет лес.

Каштановые почвы распространены в степях и полупустынях. Плодородный слой таких почв составляет 1,5-4,5%. Что говорит средней плодородности почвы. Эта почва имеет каштановый, светло-каштановый и темно-каштановый цвет. Соответственно существует три подтипа каштановой почвы, различающихся по цвету. На светло-каштановых почвах земледелие возможно только при обильном поливе водой. Основное предназначение этой земли – это пастбища. На темно-каштановых почвах хорошо растут и без полива следующие культуры: пшеница, ячмень, овес, подсолнечник, просо. Есть небольшие различия почвы и в химическом составе каштановой почвы. Разделение ее на глинистую,  песчаную, супесчаную, легкосуглинистую, среднесуглинистую и тяжелосуглинистую. В каждой из них незначительно отличающийся химический состав. Химический состав каштановой почвы разнообразен. В почве есть магний, кальций, растворимые в воде соли. Каштановая почва имеет свойство быстро восстанавливаться. Ее толщина поддерживается ежегодно опадающей травой и листьями редких в степи деревьев. На ней можно получать неплохие урожаи, при условии, если есть много влаги. Ведь степи обычно засушливы. Каштановые почвы в России распространены на территории Кавказа, на Поволжье и в Средней Сибири.

На территории Российской Федерации есть много видов почв. Все они различаются по химическому и механическому составу. В настоящий момент сельское хозяйство находится на грани кризиса. Российские почвы необходимо ценить, как землю, на которой мы живем. Ухаживать за почвами: удобрять их и предотвращать эрозию (разрушение).

Почва

Что такое почва?

Почвы, земельные и лесные ресурсы России

Растениеводство

Растениеводство - приоритетное направление деятельности агрохолдинга.

Мы выращиваем кукурузу, сою, пшеницу. Выбор сельскохозяйственных культур для выращивания обусловлен благоприятной ценовой ситуацией на мировом рынке продукции этих культур, которые являются экспортно ориентированными, а также расположением земель в областях, которые в климатическом отношении максимально благоприятны для их выращивания, что позволяет компании получать хорошие урожаи.

Мы работаем с ведущими оригинаторами семян, средств защиты растений, минеральных и микроудобрений. Кроме того, используем новейшие разработки в этом направлении, что способствует повышению урожайности и качества продукции.

Урожайность культур, выращиваемых A.G.R. Group, одни из самых высоких показателей в Украине.
В 2018 году сбор зерновых, бобовых и технических культур составил 179 645,22 тонн., в разрезе культур:
кукуруза - 137 434,00 тонн,
соя - 19 039,26 тонн,
пшеница - 7 407,32 тонн,
кормовые культуры - 15 764,64 тонн.

Урожайность на предприятиях A.G.R. Group в 2019 году составила:

Кукуруза - 177 406,89

Соя - 19 508,44

Кормовые культуры - 11 293,09

Всего - 208 208,42


Выращенная продукция реализуется на внешнем рынке.

Технологические процессы производства обеспечиваются комплексной механизацией. На сегодняшний день техническая база производственных подразделений A. G.R. Group оснащена самоходной и прицепной техникой мировых брендов. Это тракторы John Deere, New Holland и Case, комбайны John Deere и New Holland, жатки для комбайнов John Deere, New Holland, Zaffrani и Olimac Drago, бункеры-накопители перегрузочные ПБН-30, телескопические погрузчики Manitou, JCB и New Holland, посевные комплексы Kinze, John Deere и Horsch, самоходные и прицепные опрыскиватели Berthoud Raptor, John Deere и Dammann, почвообрабатывающая техника Horsch, Kuhn, Kverneland, Farmet Kompaktomat, Gascon. Есть парк зерновозов на базе автомобилей МАЗ (евро 5) и прицепов МАЗ.

Собственное производство позволяет перерабатывать и получать качественный комбикорм. Животные на фермах, принадлежащих A.G.R. Group, питаются исключительно кормами нашего собственного производства, а следовательно, наши коровы получают все полезные вещества, витамины и микроэлементы, необходимые для их жизнедеятельности и производства качественной молочной продукции.

Характеристика земли

Основная часть пахотных земель, около 77% находится в зоне глубоких черноземов, в других областях преобладают серые оподзоленные почвы.

Черноземные почвы отличаются высоким содержанием гумуса (5-15%), нейтральной реакцией и кусковой структурой, которая помогает удерживать влагу и подходит для выращивания большинства культур. Подзолистые почвы с соответствующими агрохимическими технологиями также позволяют получать стабильные урожаи кукурузы, рапса, сои.

Пахотная земля A.G.R. Group расположена в зоне, где годовое количество осадков составляет 550-650 мм, а уровень солнечного излучения 3800 - 4200 МДж / м2, что обеспечивает эффективное выращивание основных зерновых культур.

Урок 13. земля-кормилица - Окружающий мир - 4 класс

Окружающий мир. 4 класс.

Урок 13. Земля-кормилица.

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. Типы почв.
  2. Охрана почв.

Глоссарий по теме:

Плодородие – способность почвы давать хорошие урожаи.

Удобрение – вещество, вносимое в почву для повышения урожая.

Навоз – смесь помёта домашнего скота и соломенной подстилки,

используемая для удобрения почвы.

Торф – полезное ископаемое, образованное скоплением остатков

растений в болотистых местах.

Птичий помёт – продукт жизнедеятельности птиц, который

используется для удобрения почвы.

Зола – остаток от сжигания чего-либо в виде серо-чёрной пыли.

Ядохимикаты – химические препараты, которые используют для

борьбы с вредителями и болезнями растений.

Ключевые слова:

Почва; тундровые; подзолистые; болотные; чернозёмные; луговые;

серые лесные; перегной; торф; дёрн; плодородие; ядохимикаты;

удобрение.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Окружающий мир. Рабочая тетрадь. 4 кл.: учеб.пособие для

общеобразоват. организаций. В 2 ч./А. А. Плешаков. — М.: Просвещение, 2017. с. 74-75.

Дополнительная литература:

«Великан на поляне, или первые уроки экологической этики », с. 147-148.

Теоретический материал для самостоятельного изучения.

Наш урок называется «Земля-кормилица». Вы спросите, почему земле дали такое прозвище – «кормилица»? получается, земля нас кормит? А как она нас кормит? Чем она нас кормит? И вообще, какая она, земля, по которой мы ходим? Как много у нас вопросов! Сегодня на уроке мы с вами ответим на все вопросы, будем внимательными и узнаем много новой информации.

  1. Наша страна занимает большую территорию. Она охватывает несколько природных зон. Почвы в различных природных зонах разные. Вы уже знаете, что почва – это верхний плодородный слой земли. Изучают почву, её состав, свойства учёные-почвоведы. Они определили, что на территории нашей страны немалое число типов почв. В каждой природной зоне свой тип почвы. В природной зоне тундра – тундровые почвы. В зоне тайги и смешанных лесов располагаются подзолистые почвы. Этот тип почв самый распространённый на территории нашей страны. В лиственных лесах – серые лесные почвы. В зоне степей – почвы чернозёмные. На болотах – болотные. На лугах – луговые почвы. Главное свойство почвы - это плодородие. Из всех типов почв самая плодородная – это чернозёмная почва, или как её ещё называют – чернозём. Вслушайтесь в название «чернозём». Слово образовалось от двух слов – чёрная и земля. Дело в том, что чернозёмные почвы очень тёмного, чёрного цвета. А всё потому, что чернозём отличается от других почв богатством содержания перегноя. Перегной – это разложившиеся остатки растений и животных. И из-за большого содержания перегноя, почвы такого тёмного цвета. Если посадить в такую почву семена, то при правильном уходе получается хороший урожай.
  2. Почву, как и всё, что даёт нам природа, нужно беречь и защищать. Чтобы образовался один сантиметр почвы нужно ждать 250-300 лет, а для того, чтобы получился слой в 20 сантиметров – 5-6 тысяч лет. Представляете, как это долго! Почва начала образовываться с той поры, как жизнь появилась на Земле. И с того времени этот процесс не прерывается. Твёрдые природные породы постепенно разрушаются, превращаясь в рыхлый слой, который состоит из камней, песка и кусков глины. В этом слое очень мало питательных веществ, которыми питаются растения. Но в царстве растений есть такие, которым подходят эти условия. Эти растения со временем умирают, и из остатков получается перегной. Потом на этой почве селятся другие растения, их уже больше и они разнообразней. Эти новые жильцы тоже умирают, и уже перегноя становится больше. Теперь уже когда питательных веществ стало больше, в почве начинают селиться животные. Они питаются растениями, умирают и попадают в почву. Перегноя на этой почве становится ещё больше. И опять вырастают растения, и опять их поедают животные, умирают и превращаются в перегной. Так в природе происходит круговорот веществ – из почвы в растения - из растений в тела животных – и опять в почву. Если исчезнет почва на планете, не станет растений и животных, а значит, человек не сможет выжить. Растения являются защитниками почвы от ветра и воды. Где нет растений, почва остаётся незащищённой, вода может смыть её. А ветер просто развеять. Чтобы сохранить почву на полях человек сажает полезащитные полосы леса. В зимнее время проводит снегозадержание. Для этого устраивает снежные валы. Со временем на некоторых участках полезные вещества в почве заканчиваются, и её нужно удобрять – добавлять в почву удобрения. Удобрения бывают органические и минеральные. Органические удобрения – это навоз, торф, птичий помёт, зола. Минеральные удобрения получают из минеральных веществ. Но если удобрений будет слишком много, это навредит почве. Накапливается избыток солей, а это очень вредно для растений и животных, которые живут в почве. Поливать тоже нужно правильно, если воды будет слишком много, тоже соберутся лишние соли в почве. Очень внимательно надо относиться к добавлению в почву ядохимикатов. Если их добавить больше положенной нормы, они загрязняют её, а это гибель для жителей почвы – червей, личинок насекомых, бактерий. А без них почва не будет такой плодородной. Запомните, почвы образуются в природе очень медленно и нуждаются в нашей охране.

Мы ответили на наши вопросы и выяснили, почему землю называют «кормилицей». Земля кормит человека. На ней растут овощи, фрукты, ягоды, которыми человек питается. Земля кормит животных – и зверей, и насекомых, и птиц. Земля кормит растения – корни растений уходят в землю и оттуда получают пищу. А вы знаете, какая почва в вашем крае? Как её охраняют? Ответы на эти вопросы вы найдёте в краеведческой литературе.

А в книге «Великан на поляне, или первые уроки экологической этики» на страницах 147 – 148 прочитайте рассказ «Дороже жемчуга и злата – под ногами» и подумайте, что каждый из нас может сделать, чтобы сберечь почву.

Разбор типового тренировочного задания

  1. Текст вопроса: Выберите верное высказывание.

А. Если в почву добавлять больше положенной нормы ядохимикатов, они загрязняют её, а это гибель для жителей почвы.

Б. Если в почву добавлять больше положенной нормы ядохимикатов, то в почве накапливаются лишние соли.

В. Почву можно поливать много и часто. Это очень полезно

Правильный вариант ответа

А. Если в почву добавлять больше положенной нормы ядохимикатов, они загрязняют её, а это гибель для жителей почвы.

Разбор типового тренировочного задания

  1. Текст вопроса: Впишите в предложения пропущенные слова.

В природной зоне тундра – _________ почвы.

В зоне тайги и смешанных лесов располагаются ____________ почвы.

В лиственных лесах - ______ _______ почвы.

В зоне степей – почвы ________.

На болотах – ________.

На лугах – __________ почвы.

Правильный вариант ответа

В природной зоне тундра – тундровые почвы.

В зоне тайги и смешанных лесов располагаются подзолистые почвы.

В лиственных лесах – серые лесные почвы.

В зоне степей – почвы чернозёмные.

На болотах – болотные.

На лугах – луговые.

Повышение плодородия почвы: сидераты, типы почв, известкование, удобрения

Эта статья расскажет о том, как с помощью сидератов, методики севооборота и использования органических удобрений, компоста и биогумуса значительно улучшить физико-химические характеристики почвы, а также повысить урожайность возделываемых на приусадебном участке садово-овощных культур.  

 

В настоящее время повышение уровня плодородия почвы является одной из главных проблем для большинства садоводов и огородников. Очень важно подобрать такие методы, которые отвечали бы современным требованиям экологичности.

 

В почве уже заключен мощный потенциал плодородия, просто необходимо подобрать такой комплекс мероприятий, который позволил бы раскрыть этот потенциал в полной мере.


Сегодня с большим успехом в земледельческой практике используется множество различных методов повышения качества грунта. К числу таковых относятся, прежде всего, применение удобрений органического происхождения (главным образом, навоза и птичьего помета) и компоста.


Садоводы-огородники не раз отмечали преимущества и пользу севооборота и смешанных посадок. Было доказано, что подобная методика выращивания растений позволяет в значительной степени повысить плодородие грунта.

 

Схема землянично-овощного севооборота>> 

 

Также активными участниками процесса повышения качества почвы считаются растения-сидераты.

 

Сидераты

Это культуры, которые выращиваются не ради их урожая, а ради обогащения и улучшения почв. Сидераты берут из глубоких слоев почвы минералы, которые остаются в подземной и надземной части этих растений. Затем сидераты подрезают, оставляют перегнивать на грядках (огороде), тем самым делают мульчу на поверхности. Оставшаяся в почве корневая система разлагается, что создает гумус (образуется пористая структура грунта).


То, что осталось на поверхности от растений, служит источником минералов для почвы. После разложения корней образуются на их месте пустоты (каналы). Когда станет жарко, то на стенках каналов будет образовываться роса, потому что в их полостях встречаются теплый и холодный воздух, вот и «автополив». Но это до тех пор, пока земля будет укрытой, как только она почернеет, этот процесс прекратится.

 

Фацелия


Сидератами питаются черви, насекомые, микроорганизмы. Всё это содружество активно создает гумус. Микробы активно выделяют углекислый газ, которым питаются растения, а он по пустотам, оставшимся от корней, поднимается, растворяется в воде (которая образовалась кондесатом на стенках всё тех же пустот) и оседает.

 

Также сидераты подавляют рост сорняков и помогают бороться с насекомыми-вредителями.

 

Люпин

 

Если держать постоянно огород черным (после уборки урожая), то часть питательных веществ выносится с урожаем, а часть вымывается в нижние слои почвы, что делает их недоступными для последующей культуры растений. А сидераты их достают оттуда обратно на поверхность.

 

Донник


Сидераты хорошо встраиваются в севооборот. Это оптимальный способ уменьшить почвоутомление. Весной (как только сошел снег, до посадки основной культуры) сеем одни сидераты (они успеют взойти, отрасти и потом пойдут под перекопку), в конце весны – нужные нам культуры, осенью – сидераты уже другого вида. К сидеральным культурам относятся: фацелия, вика, масляничная редька, горчица, люпин, донник, рожь, овес, пшеница, подсолнечник.

 

Вика


Они помогают улучшить структуру почвы и оздоровить ее, очистив от сорняков, насекомых-вредителей и возбудителей заболеваний, а также повысить плодородие земли и, как следствие, урожайность возделываемых культур.

 

Горчица


Одним из способов повышения плодородия почвы является применение биогумуса, являющегося продуктом жизнедеятельности дождевых червей. Положительное действие биогумуса в несколько раз превосходит эффект, производимый на растения традиционным компостом и даже органическими удобрениями.

 

Типы почв в Нижегородской области

Перед началом мероприятий по повышению плодородия почвы нужно изучить, какие почвы преобладают на вашем участке, так как к разным типам почв применяют разные методы их окультуривания.

 

В Нижегородской области чаще всего встречаются подзолистые почвы, дерново-подзолистые, серые лесные почвы, а также черноземные.

 

Дерново-подзолистые почвы покрывают около 2/3 территории нашей области. Они относятся к кислым грунтам, содержат от 7 до 9 % гумусовых компонентов. Дерново-подзолистые почвы более богаты гумусом (перегноем), чем собственно подзолистые.


Верхние горизонты подзолистых почв – кислые или сильнокислые. В них содержится от 1 до 7 % гумусовых веществ. Подзолистые почвы области по механическому составу больше песчаные и супесчаные, меньше – суглинистые. В разрезе у них виден горизонт, похожий на печную золу, откуда и происходит их название.


Особо важное значение в окультуривании подзолистых и дерново-подзолистых почв имеет создание мощного культурного слоя. Углубление пахотного слоя и его окультуривание значительно повышают урожай обычно в первый же год.


Поскольку подзолистые и дерново-подзолистые почвы отличаются неглубоким залеганием подзолистого горизонта, то резкое углубление пахотного слоя будет сопряжено с неизбежным выворачиванием наверх бесплодного подзолистого горизонта и понижением плодородия. Поэтому углубление пахотного слоя на этих почвах следует производить постепенно и, что весьма существенно, при одновременном внесении органических и минеральных удобрений в комплексе с другими агромероприятиями –  травосеянием, известкованием, осушением заболоченных участков.


Под влиянием окультуривания подзолистый горизонт уменьшается, а затем и совсем исчезает.


Дерново-подзолистые почвы могут быть песчаные и глинистые На песчаных почвах нужно проводить так называемое глинование (завозится на участок с песчаной почвой суглинок или глина и все это перекапывается до однородной массы), на тяжелых почвах проводят пескование (действуем по аналогии с глинованием).


Для повышения плодородия подзолистых и дерново-подзолистых почв необходимо известкование, в результате чего улучшается аэрация, водопроницаемость и тепловые свойства.


Однако известкование не заменяет внесения удобрений, а является главным образом лишь средством улучшения физических и биохимических свойств дерново-подзолистых почв. Поэтому высокая эффективность известкования достигается только при одновременном внесении в почву достаточного количества всех необходимых питательных веществ в комплексе с другими агромероприятиями.

 

Торфяно-болотные почвы часто встречаются в низинных частях рельефа. Торфяно-болотистые почвы отличаются повышенной кислотностью. Уровень pH нередко составляет от 2,5 до 3,6. Кроме того, для них характерны высокая влагоемкость (от 700 до 2000 %) и низкая зольность (от 2,4 до 6,5%).

 

Серые лесные почвы по своим свойствам занимают промежуточное положение между дерново-подзолистыми и черноземными почвами.


Серые лесные почвы содержат от 2 до 8 % гумуса. С глубиной содержание гумуса резко уменьшается, хотя и не так резко, как у дерново-подзолистых почв. Серые лесные почвы содержат достаточно много подвижной фосфорной кислоты, средне обеспечены доступным калием и бедны подвижным азотом.


Реакция серых лесных почв слабокислая или близкая к нейтральной.


На почвах лесостепной зоны эффективно внесение различных видов органических удобрений (навоз, компосты), а также полного минерального удобрения. Серые лесные почвы с повышенной кислотностью и слабо насыщенные основаниями нуждаются в известковании. В качестве известкового материала здесь широко можно использовать доломитовую муку.


Черноземные почвы (в Сергачском, Пильнинском, Гагинском, Краснооктябрьском, Сеченовском, Починковском и других районах) широко распространены и наиболее плодородны. В черноземах, образовавшихся под богатой травянистой растительностью, много перегноя (5-15%) и гумусовый слой очень мощный (он в них распространяется на глубину от 35 см до 1 м с лишним). Вот почему черноземы очень плодородны.
В черноземах на глубине наблюдается скопление карбонатных веществ, поэтому эти почвы не надо известковать, как подзолистые почвы. Однако черноземные тоже необходимо удобрять, так как в связи с их интенсивным сельскохозяйственным использованием содержание перегноя в поверхностном слое постепенно уменьшается.

 

Почва любой зоны, будь это север или жаркий юг, имеет свойство при правильном отношении к себе улучшать свои показатели как физико-гранулометрические, так и показатели плодородия. С небольшим количеством знаний и при бережном отношении к земле можно добиться прекрасных результатов в выращивании отличных урожаев. 

 

Сергей Маринков, биолог,

руководитель питомника редких растений

 

 

Другие статьи автора:

 

Редкие растения: робиния, катальпа, глициния

 

2.5 M Scale (by the Example of Moscow Oblast)

ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2020

РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ К ВВЕДЕНИЮ АНТРОПОГЕННО-ИЗМЕНЕННЫХ ПОЧВ 25

няется горизонтом BFH, и почвы диагностируют-

ся как агроземы альфегумусовые. В монографиях

[23, 24] подзолы не упоминаются среди пахотных

почв, но в нашем случае в ряде полигонов с под-

золами дешифрируется пашня.

Агродерново-подзолистые почвы (частично

агроземы текстурно-дифференцированные), как

и природные почвы, представлены несколькими

подтипами. Подтип контактно-осветленных на

двучленных породах может сохраняться в агро-

генных почвах при условии мощности верхнего

более легкого слоя больше 30–40 см; но она не

всегда известна и сильно варьирует. Подтип дер-

ново-подзолистых глубокоглееватых (в том числе

и поверхностно-глееватых [22]), преимуществен-

но глубокоподзолистых почв сохраняется только

как агродерново-подзолистые глубокоглееватые

преимущественно глубокоподзолистые, поскольку

пахотный горизонт оказывается в окислительных

условиях большую часть вегетационного перио-

да, и признак “поверхностно-глееватый” из на-

звания подтипа исключается. Не совсем ясным

остается вопрос об агрогенном варианте торфяно-

и торфянисто-подзолисто-глеевых почв легенды

ПКРФ. По своим свойствам они не относятся к

пахотнопригодным почвам, но по имеющимся

космическим материалам, эти почвы частично

распаханы, вероятно, те, которые были осушены.

Пространственные данные об угодьях включа-

ют также сведения об осушенных почвах. Прежде

всего, это торфяные почвы и торфяники, исполь-

зуемые в земледелии, и они переводятся в торфо-

земы; более детальное их разделение до уровня

типа (вероятно, типичных и глеевых), тем более

вида, ограничено отсутствием на ПКРФ инфор-

мации. Тем не менее, среди них возможно выде-

ление пирогенного подтипа, предусмотренного в

классификации, и являющегося результатом не-

гативных последствий осушения [9]. В случаях с

минеральными почвами возникает больше слож-

ностей, поскольку не всегда бывает ясно, какие

именно исходные почвы осушались. Если объек-

тами осушения были почвы с глеевыми горизон-

тами (торфянисто-подзолисто-глеевые, дерново-

подзолисто-глеевые, аллювиальные глеевые, дер-

ново-глеевые), то к названию типа добавляется

признак “окисленно-глеевые”, а торфяный гори-

зонт осушенных почв диагностируется как агро-

торфяно-минеральный (PTR). В итоге, в БД вво-

дится сложный подтип: агроторфяно-подзоли-

стый окисленно-глеевый. Если осушительные

системы были обнаружены на снимках в полиго-

нах только с неглеевыми или глееватыми почва-

ми, то в состав почвенного покрова полигона до-

бавлялись соответствующие глеевые почвы.

Дальнейшая разработка вопросов, связанных с

классификационным разделением почв пашен,

может идти в отношении залежей, распростра-

нившихся в области в последние десятилетия; на

них формируются реградированные подтипы со-

ответствующих почв [2, 15, 33].

Почвы других видов земледельческого исполь-

зования. Кроме собственно агрогенных почв тра-

диционного земледелия и городских почв, в Мос-

ковской области распространены почвы, связан-

ные с земледелием, но отличающиеся от агропочв

пашни строением профиля. К ним относятся

почвы дачных и приусадебных участков в дерев-

нях и коттеджных поселках, плодовых садов, со-

хранившихся старинных усадеб, питомников,

сортоучастков; большая часть их образована из

дерново-подзолистых почв. В условиях благо-

приятных режимов использования (регулярное

внесение органических удобрений, противоэро-

зионные меры, известкование, рыхление) фор-

мируются проградированные почвы, либо почвы

со стратифицированным темногумусовым гори-

зонтом, если вносился еще компост, навоз или

землистый гумусированный материал, называе-

мый плодородным слоем. Такие почвы описаны в

монографии как агростратоземы темногумусовые

на погребенной дерново-подзолистой почве с расту-

щим вверх профилем за счет внесения больших

доз навоза и иногда материала плодородного слоя

[24, с. 89–96]. Они отличаются повышенной

мощностью гумусированной толщи (>40 см), со-

стоящей из собственно агрогоризонта PU и гу-

мусово-стратифицированного горизонта RU; в

ее верхней части содержится 4–5% гумуса, гори-

зонты имеют темную окраску, комковатую

структуру, в них много крупных дождевых чер-

вей, а также разнородных артефактов, свиде-

тельствующих о внесении в почву относительно

плодородного субстрата в разное время. Харак-

терны для огородов и земель с высокой культу-

рой земледелия.

Менее окультуренные почвы без гумусово-

стратифицированного горизонта RU диагностиру-

ются как проградированные агродерново-подзоли-

стые, они распространены шире, чем агрострато-

земы, но разделить их ареалы вряд ли возможно. В

несколько иных условиях формируются почвы под

плодовыми садами, диагностируемые как агрозе-

мы текстурно-дифференцированные турбированные

(проградированные). Примером таких почв могут

служить почвы 50-летнего яблоневого сада рядом с

УНС Сатино Географического факультета МГУ в

Калужской области [10]. Они перекапываются на

глубину более полуметра при заложении сада, но

не сплошь, а по линиям посадок; если проводится

рыхление, то всего на 5–10 см, иногда вносится

навоз и компосты. В старых садах профиль стано-

вится относительно однородным, исходные гори-

зонты или их фрагменты различаются с трудом,

они содержат артефакты и включения морфонов

горизонта ВТ, медленно ассимилируемых поч-

венной массой; характерна повышенная биоген-

Чернозем - обзор | ScienceDirect Topics

6.1.2 АТМОСФЕРНЫЙ CO

2 И ЖИДКАЯ ФАЗА ПОЧВЫ

Ионометрия - удобный метод для выяснения влияния различных факторов на состав жидкой фазы почвы. Были проведены две серии модельных экспериментов (Snakin et al., 1987a) для определения влияния парциального давления CO 2 в почвенном воздухе на состав жидкой фазы почвы (H + , Ca 2). + , Na + активности и Эх).

В первой серии опытов использовался сосуд из 11 (рис. 34), заполненный следующими грунтами:

Рис. 34. Поперечное сечение экспериментального сосуда: 1 - истечение гравитационной воды; 2 - сетка; 3 - грунт; 4 - крышка с отверстиями для ввода электродов; 5 - приток газовой смеси

1)

чернозем обыкновенный целинный Приазовской области, глубина 0-20 см;

2)

аллювиальная дерново-луговая карбонатная почва, глубина 0-20 см;

3)

серая лесная почва, глубина 0-20 см.

Во второй серии опытов сосуды аналогичной конструкции объемом 1 л помещали в климатическую камеру и заполняли:

1)

чернозем обыкновенный субкавказский глубокий с карбонатами мицелия с неорошаемого участка, 0- Глубина 50 см;

2)

Подкавказский чернозем обыкновенный глубокий солонцеватый с карбонатами мицелия с орошаемого участка, глубина 0-50 см;

3)

дерново-подзолистая тяжелосуглинистая почва, глубина 0-10 см.

Для минимизации изменений влажностного статуса почвенный воздух был обогащен водяным паром и смешан с CO 2 в необходимом соотношении по показаниям ротаметров. Содержание углекислого газа контролировали по периодическим 100 см пробам газовой смеси 3 , обработанным абсорбцией 0,05 N Ba (OH) 2 и титрованием 0,05 серной кислотой в присутствии фенолефталеина. Измерения активности ионов в почвах проводились следующими электродами: EM-Ca-01, ESL-41G-05 и ESL-43-07 (pH), ESL-51-11 (Na), ETP-02 (Eh). , ЭВЛ-1 М3 (электрод сравнения, насыщенный серебром / хлоридом серебра - см. Таблицу 15).Для сравнения почвенный раствор был заменен этанолом из образцов почвы. В таблице 106 приведены некоторые свойства изученных почв.

Таблица 106. Свойства экспериментально изученных почв

область
Тип почвы Гумус (C) (%) Водная вытяжка pH CO 2 из карбонатов (мэкв. / 100 г) Водная вытяжка (мэкв / 100 г)
Ca 2 + Na + HCO 3
Неорошаемый Чернозем Подкавказья 2.18 7,4 89 0,67 0,15 0,73
Чернозем Орошаемого Предкавказья 1,98 7,6 39 0,410 1.62106 39 0,410 1.62106 39 0,410 1.62106 3,9 7,7 44 1,09 0,05 0,73
Дерново-луговая аллювиальная карбонатная земля 1.39 7,8 78 1,64 0,09 0,41
Серая лесная почва 1,21 6,0 16 0,14 0,06 0,06
1,15 5,4 12 0,20 0,05 0,08

Особое внимание следует уделять надежности данных, так как почва, а также ее образцы, как правило, находятся под воздействием сложных процессов, которые разные направления.Это объясняется микробиологической активностью, изменением влажности почвы во время эксперимента и, возможно, смешиванием с KCl из электрода сравнения, особенно в более продолжительных экспериментах, которые проводились в данном эксперименте, и последующей заменой катионов из адсорбирующего комплекса почвы на K. Возможны значительные изменения жидкофазного состава почвы. Во второй серии экспериментов, где значение pH жидкой фазы почвы непрерывно регистрировалось, ионоселективные электроды (ИСЭ) показали резкое увеличение ионов H + , Ca 2 + и Na + .Это увеличение было подтверждено анализом этанола, замещенного почвенными растворами 22 (Таблица 107). Следовательно, нам не удалось проверить данные при повторении обработки углекислым газом во второй серии экспериментов, поэтому при дальнейшем обсуждении результатов основное внимание будет уделяться тенденциям в процессах, а не их количественной стороне.

Таблица 107. Состав почвенных растворов, замененных до и после эксперимента (мэкв / л)

00000 п. 00000

00000 п. 00000 00000 п. 0000097587 00000 п. 0000097610 00000 п. 0000098437 00000 п. 0000098459 00000 п. 0000098679 00000 п. 0000098951 00000 п. 0000099248 00000 н. 0000099269 00000 н. 0000107320 00000 н. 0000107343 00000 п. 0000108166 00000 н. 0000108466 00000 н. 0000108740 00000 п. 0000109037 00000 н. 0000109058 00000 н. 0000117287 00000 н. 0000117310 00000 н. 0000118133 00000 п. 0000118432 00000 н. 0000118706 00000 н. 0000119002 00000 н. 0000119023 00000 н. 0000126667 00000 н. 0000126690 00000 н. 0000127513 00000 н. 0000127812 00000 н. 0000128086 00000 н. 0000128383 00000 н. 0000128404 00000 н. 0000136554 00000 н. 0000136577 00000 н. 0000137400 00000 н. 0000137699 00000 н. 0000137973 00000 п. 0000138270 00000 н. 0000138291 00000 н. 0000146252 00000 н. 0000146275 00000 н. 0000147098 00000 п. 0000147397 00000 н. 0000147671 00000 н. 0000147967 00000 н. 0000147988 00000 н. 0000156240 00000 н. 0000156263 00000 н. 0000157086 00000 н. 0000157387 00000 н. 0000157661 00000 н. 0000157958 00000 н. 0000157979 00000 н. 0000167014 00000 н. 0000167037 00000 н. 0000167860 00000 н. 0000168078 00000 н. 0000168349 00000 н. 0000168640 00000 н. 0000168661 00000 н. 0000169349 00000 н. 0000169371 00000 п. 0000170194 00000 н. 0000170415 00000 н. 0000170689 00000 н. 0000170910 00000 п. 0000171181 00000 н. 0000171400 00000 н. 0000171674 00000 н. 0000171895 00000 н. 0000172169 00000 н. 0000172390 00000 н. 0000172664 00000 н. 0000172885 00000 н. 0000173159 00000 н. 0000173303 00000 н. 0000173446 00000 н. 0000173589 00000 н. 0000173732 00000 н. 0000173876 00000 н. 0000174020 00000 н. 0000174164 00000 н. 0000174308 00000 н. 0000174451 00000 н. 0000174592 00000 н. 0000174734 00000 н. 0000174878 00000 н. 0000175022 00000 н. 0000175166 00000 н. 0000175308 00000 н. 0000175452 00000 н. 0000175596 00000 н. 0000175740 00000 н. 0000175883 00000 н. 0000176027 00000 н. 0000176171 00000 н. 0000176460 00000 н. 0000177578 00000 н. 0000177857 00000 н. 0000178965 00000 н. 0000179004 00000 н. 0000179025 00000 н. 0000179168 00000 н. 0000179191 00000 н. 0000180475 00000 н. 0000181588 00000 н. 0000181876 00000 н. 0000395939 00000 н. 0000397279 00000 н. 0000397390 00000 н. 0000397504 00000 н. 0000397553 00000 н. 0000397608 00000 н. 0000397669 00000 н. 0000397729 00000 н. 0000397778 00000 н. 0000397887 00000 н. 0000397912 00000 н. 0000398005 00000 н. 0000399355 00000 н. 0000399397 00000 н. 0000399511 00000 н. 0000399567 00000 н. 0000399616 00000 н. 0000399663 00000 н. 0000399714 00000 н. 0000399785 00000 н. 0000399835 00000 н. 0000399881 00000 н. 0000399930 00000 н. 0000400000 00000 п 0000400048 00000 н. 0000400103 00000 п. 0000400157 00000 н. 0000400206 00000 н. 0000400269 00000 н. 0000400324 00000 н. 0000400387 00000 н. 0000400436 00000 н. 0000400492 00000 п. 0000400548 00000 н. 0000400612 00000 н. 0000400686 00000 н. 0000400750 00000 н. 0000400825 00000 н. 0000400889 00000 н. 0000400963 00000 н. 0000401026 00000 н. 0000401100 00000 н. 0000401163 00000 н. 0000401237 00000 н. 0000401301 00000 п. 0000401375 00000 п. 0000401439 00000 н. 0000401514 00000 н. 0000401578 00000 н. 0000401652 00000 н. 0000401716 00000 н. 0000401791 00000 н. 0000401855 00000 н. 0000401929 00000 н. 0000401992 00000 н. 0000402066 00000 н. 0000402129 00000 н. 0000402203 00000 н. 0000402267 00000 н. 0000402341 00000 п. 0000402404 00000 н. 0000402478 00000 н. 0000402541 00000 н. 0000402618 00000 н. 0000402681 00000 п. 0000402755 00000 н. 0000402818 00000 н. 0000402892 00000 н. 0000402955 00000 н. 0000403029 00000 н. 0000403092 00000 н. 0000403167 00000 н. 0000403230 00000 н. 0000403305 00000 н. 0000403368 00000 н. 0000006316 00000 н. 0000009403 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 472 0 объект > эндобдж 473 0 объект uy0) / U (q, B "7 \ n9 + \\ !?) / P -60 >> эндобдж 474 0 объект s * и mSR) >> эндобдж 741 0 объект > поток $ Y4; с & GpeȠ.KSK) a} X / j r) V0`} / [$! + kv

5.5 Почвы Канады - Физическая геология - 2-е издание

Вплоть до 1950-х годов классификация почв в Канаде основывалась на системе, используемой в Соединенных Штатах. Однако давно было признано, что американская система не подходит для многих частей Канады из-за климатических и экологических различий. Канадская система классификации почв была впервые представлена ​​в 1955 году и с тех пор неоднократно уточнялась и изменялась.

В Канаде признано 10 порядков почв.Каждый разделен на группы, затем на семейства, а затем на серии, но мы рассмотрим только порядки, некоторые из которых приведены в Таблице 5.2. Распределение этих типов почв (и некоторых других) в Канаде показано на Рисунке 5.5.1.

Тип почвы pH Ca 2 + Mg 2 + K + Na + Cl -
до после до после до после до после до после до после
Орошаемый 8.13 7,52 22,6 168 25,3 90 0,58 23,7 11,3 87 7,3 277 Chernoz
Без орошения 7,88 7,68 19,3 180 10,3 25 0,55 6,0 0.75 10,6 3,8 175
чернозем
Сод-подзолик103 59106 10,4 0,56 5,0 1,09 4,5 2,0 70
почва изменение давления CO 2 в условиях эксперимента было быстрым (таблица 108).После повышения концентрации CO 2 в течение 3 часов были получены надежные показания. Более детальное изучение процесса показало, что равновесие pH было зафиксировано через 30-40 минут при увеличении парциального давления CO 2 (рис. 35). При понижении давления CO 2 время достижения стабильного значения pH составляло 7-15 часов. Показания ионоселективных электродов были также получены после достижения постоянного значения pH жидкой фазы.

Таблица 108. Изменения pH и pCa в жидкой фазе почвы при pCO 2 изменения в газовой фазе

0,1 ± 0,1 0,1 0,1 4,810 ± 0,1
Тип почвы Параметр Время от начала опыта
0 3 ч 1 день 2 дня 3 дня 4 дня
Чернозем обыкновенный pCO 2 3.8 1,13 1,13 1,3 1,13 1,13
Приазовской области PH 7,0 ± 0,1 6,5 ± 0,1 6,5 ± 0,2 6 6,7 ± 0,1
pCa 2,0 ± 0,1 1,9 ± 0,2 1,9 ± 0,1 1,9 ± 0,1 2,1 ± 0,2 2,2 ± 0,2
Alluvial луг pCO 2 3.8 1,07 1,07 1,07 1,07 -
известковая почва pH 7,6 ± 0,1 6,7 ± 0,1 6,7 ± 0,1 6,7 ± 0,1 -
pCa 1,9 ± 0,1 1,8 ± 0,2 1,9 ± 0,1 1,8 ± 0,1 1,8 ± 0,1 -
Серая лесная почва 9 pCO4
03 2
3.8 1,22 1,22 1,22 1,22 -
pH 4,8 ± 0,2 4,7 ± 0,1 4,7 ± 0,1 4,7 ± 0,2
pCa 2,4 ± 0,1 2,5 ± 0,2 2,6 ± 0,2 2,4 ± 0,3 2,5 ± 0,2 -

Рис. 35. Изменение pH жидкой фазы в чернозем при увеличении (а) и уменьшении (б) концентрации CO 2 от 5 до 0.04% в поступающей газовой смеси

Корреляция между жидкофазным составом почвы и составом почвенного воздуха также проиллюстрирована в таблице 108. pH наиболее чувствителен к изменению содержания CO 2 в газовой фазе. Коэффициенты корреляции pCO 2 -pH для чернозема обыкновенного Приазовья и дерново-лугово-карбонатной почвы практически совпадали (r = 0,71). Для серой лесной почвы с незначительным содержанием CaCO 3 корреляция не установлена.Для всех исследованных почв корреляция между активностью Са в жидкой фазе и содержанием CO 2 отсутствовала.

Аналогичные результаты были получены во второй серии экспериментов (рис. 36). Обыкновенный чернозем Подкавказья имел тесную корреляцию между значениями pH и pCO 2 . Коэффициент корреляции составляет 0,95 для орошаемого и 0,84 для неорошаемого чернозема при P = 0,99. Десятикратное увеличение концентрации CO 2 в этих почвах приводит к снижению pH на 0,4-0.5 шт. Следует отметить незначительную погрешность pH-электродов. Для дерново-подзолистой почвы корреляция между pH и значениями pCO 2 слабая (r = 0,3). Зависимости изменения активности Ca 2 + от pCO 2 не обнаружено.

Рис. 36. Влияние концентрации CO 2 во входящей газовой смеси на Eh, pH, pCa и pNa в жидкой фазе орошаемых (1) и неорошаемых (2) черноземов и дерново-подзолистой почвы ( 3)

Достоверной корреляции между pCO 2 в газовой фазе и активностью ионов Na + в жидкой фазе исследованных почв не установлено.Значения pCO 2 и Eh для орошаемых и неорошаемых черноземов характеризовались тесной обратной корреляцией (r = -0,80). Отсутствие такой корреляции для дерново-подзолистой почвы 23 свидетельствует о том, что изменение активности ионов водорода является наиболее вероятной причиной изменения значений Eh согласно следующему уравнению:

(24) Eh = E0 + A⋅lnOxRed ⋅H + y,

, где y - стехиометрический коэффициент в общей окислительно-восстановительной реакции; [ Ox ] и [ Red ] представляют собой соответствующие активности окисленной и восстановленной форм веществ, которые принимают участие в процессе.Это подтверждается тем фактом, что увеличение концентрации CO 2 (следовательно, снижение парциального давления кислорода) должно уменьшать значение Eh, а не увеличиваться, как показано на рис. 36. Наши результаты для чернозема обыкновенного Подкавказья показали, что при единице pH при уменьшении за счет увеличения концентрации CO 2 Eh увеличивается на 32-44 мВ, тогда как более высокие значения характерны для орошаемых почв. Аналогичные значения кривой корреляции Eh-pH (39 мВ для чернозема и 44,4 мВ для дерново-подзолистой почвы) были получены при искусственном закислении почвы (Горшкова, Орлов, 1981).

Отсутствие соответствующих изменений pH в жидкой фазе некоторых почв и стабильность активности Са для всех типов почв имеют простое объяснение.

Теоретически, когда CO 2 увеличивается в почвенном воздухе, должно происходить снижение pH. Однако у этого снижения есть определенный предел. Для системы H 2 O жидкость - CO 2gas повышение концентрации CO 2 с 0,04 до 50% должно сопровождаться подкислением воды 24 при pH от 5.От 6 до 4,6 при температуре t 20 0 ° C. Если pH жидкой фазы близок или ниже этих значений, то значительного подкисления за счет CO 2 , вероятно, не произойдет, что наблюдалось в газовых растворах. подзолистые и серые лесные почвы. Оценки для системы CaCO 3solid - H 2 O liquid - CO 2gas показали, что концентрация CO 2 увеличивается на порядок в газовой фазе и сопровождается подкислением на 0.7 единиц pH. Однако в карбонизированных почвах это изменение показало более низкие значения (0,4-0,5), что можно объяснить буферной емкостью почв.

Активность ионов кальция в жидкой фазе почвы является важным показателем карбонатного равновесия. В естественных условиях изменения этого параметра часто связаны с изменением концентрации CO 2 по уравнению:

CaCO3solid + CO2gas + h3Oliquid↔CaHCO32.

Теоретически активность Са должна увеличиться с 2.От 8 до 6,0 мэкв / л при увеличении концентрации CO 2 с 0,5 до 5% в присутствии CaCO 3 в твердой фазе. Однако активность Ca намного выше (см. Таблицы 105, 108, рис. 36), и мы не наблюдали значительного увеличения значения Ca , поскольку рост активности был на уровне инструментальной ошибки (<19%) для двухвалентных ионов. .

Результаты показали, что CO 2 в почвенном растворе не является решающим фактором pH жидкой фазы кислых почв и не определяет в значительной степени активность Са.Данные таблицы 107 доказывают, что уровень активности Са влияет на баланс одновалентных ионов в почвах, которые замещают Са из адсорбционного комплекса почвы. Эти выводы не доказывают, что более высокое содержание CO 2 в почвенном воздухе является причиной потерь Са орошаемых почв по сравнению с неорошаемыми почвами (Буяновский, 1974; Зборищук, 1979). Замена кальция из адсорбционного комплекса почвы солями оросительной воды с последующим промыванием - более вероятная причина декальцификации орошаемых почв.

Черноземные - почвы Канады

Великие отряды Черноземья

Подгруппа

Коричневый Темно-коричневый Черный Темно-серый

Вертик 1

Х Х Х Х

Солонец 1

Х Х Х Х

Элювийный 1

Х Х Х Не применимо

Известняковая 1

Х Х Х Х

Rego 1

Х Х Х Х

Глееный

Х Х Х Х

Ортопедический

Х Х Х Х

1: Если в пределах 50 см от поверхности минеральной почвы появляются слабые или отчетливые пятна, к любой из этих подгрупп может быть добавлен префикс Глееный (например,грамм. Gleyed Vertic, Gleyed Eluviated и др.)

Ортопедические
Это наиболее распространенные из черноземных почв, представляющие центральное понятие порядка (или «истинного» Чернозема). Горизонты A (Ah, Ahe, Ahk, Ap, Apk) соответствуют критериям черноземного горизонта A. За А следует один или несколько горизонтов В (Bm, Bmk, Btj, Bnjtj) толщиной не менее 5 см. Под пластом B залегает горизонт C, содержащий карбонат кальция - горизонт Cca или Ck. Эта подгруппа доминирует на средних склонах на наклонных поверхностях суши и на ровных ландшафтах.(Пример ортического темно-коричневого чернозема)

Rego
Почвы подгруппы Rego либо не имеют горизонта B, либо имеют горизонт мощностью менее 5 см и являются промежуточными между черноземным и регозолистным отрядами. Горизонты B обычно относятся к горизонтам Bm или Bmk. Почвы этой подгруппы встречаются в нескольких различных положениях рельефа. Они обычно встречаются в сельскохозяйственных ландшафтах на вогнутых участках верхнего склона, где наблюдается значительная эрозия поверхности почвы.Они также встречаются у водоемов, где потеря воды в атмосферу вызывает накопление карбонатов и солей в верхних частях почвенного профиля, включая горизонты A (Apk или Ahk). Наконец, они также встречаются в ландшафтах с неустойчивой поверхностью почвы, например, в песчаных дюнах или в поймах рек.

Известняковые
Эти почвы имеют горизонт Bmk мощностью> 5 см, который содержит заметные первичные или вторичные карбонаты. Это может происходить из-за неполного выветривания исходных карбонатов в почве (в более сухих местах рельефа или в почвах с очень высоким содержанием карбонатных исходных материалов) или в результате вторичного отложения карбонатов рядом с прудами (сваи или выбоины).

Eluviated
Эти почвы демонстрируют признаки выветривания нижних частей горизонта A и возможное перемещение глины из нижнего горизонта A в верхний горизонт B. В естественном состоянии эти почвы должны иметь Ahe, Ae или Aej толщиной не менее 2 см, которые обычно подстилаются Bt или Btj. Эти почвы обычно находятся на более низких склонах, где накопление воды привело к более высоким темпам выветривания и перемещения минералов, чем в других местах ландшафта.

Солонцы
Эти почвы являются переходными между черноземным и солонцовым отрядами. У них есть горизонты B (Bnj, Btnj, Btjnj), которые содержат большее количество натрия (по сравнению с кальцием), чем типично для черноземных почв, но которые не соответствуют солонцовым критериям горизонта B, где соотношение Ca: Na составляет 10 или меньше. . На месторождении горизонты В обычно имеют хорошо развитую призматическую структуру и твердую консистенцию. Обычно они имеют горизонты Ae или AB, а горизонты B могут быть подстилаются засоленными и карбонизированными горизонтами C (Cs, Csa, Csk, Csak).

Вертикальный
Эти почвы встречаются на глинистых или тяжелых глинистых почвенных материалах и являются переходными к почвам вертизолистого порядка. Самые верхние горизонты могут быть типичными для ортических почв (то есть горизонты Ah, Ap, Bm), но эти горизонты подстилаются горизонтами со скользкими оползнями (Bss, Bkss, Ckss) в пределах 1 м от поверхности минеральной почвы, и они также могут иметь слабую вертикальный (Bvj, BCvj) горизонт.

Глееный
Эти почвы имеют слабые или отчетливые пятна в пределах 50 см от минеральной поверхности, что указывает на наличие длительных периодов водонасыщения в верхних слоях почвы.Эти горизонты обозначаются суффиксом gj (Aegj, Bmgj, Bgj, Cgj). Это может происходить из-за поверхностной или внутрипочвенной концентрации воды или из-за медленного вертикального дренажа воды из-за физических условий в почве. Эти почвы переходные к почвам глейзолистого отряда. Там, где эти особенности встречаются в других подгруппах отряда Черноземья, префикс Gleyed ставится перед названием другой подгруппы (например, Gleyed Rego).

% PDF-1.3 % 471 0 объект > эндобдж xref 471 272 0000000016 00000 н. 0000005810 00000 н. 0000005929 00000 н. 0000006073 00000 п. 0000009426 00000 н. 0000009693 00000 п. 0000010089 00000 п. 0000010310 00000 п. 0000010583 00000 п. 0000010892 00000 п. 0000010913 00000 п. 0000016831 00000 п. 0000016854 00000 п. 0000017681 00000 п. 0000017703 00000 п. 0000017950 00000 п. 0000018223 00000 п. 0000018510 00000 п. 0000018531 00000 п. 0000025110 00000 п. 0000025133 00000 п. 0000025960 00000 п. 0000025982 00000 п. 0000026203 00000 п. 0000026476 00000 п. 0000026763 00000 н. 0000026784 00000 п. 0000032945 00000 п. 0000032968 00000 п. 0000033795 00000 п. 0000033817 00000 п. 0000034016 00000 п. 0000034290 00000 п. 0000034577 00000 п. 0000034598 00000 п. 0000041200 00000 п. 0000041223 00000 п. 0000042050 00000 п. 0000042072 00000 п. 0000042271 00000 п. 0000042542 00000 п. 0000042829 00000 п. 0000042850 00000 п. 0000049094 00000 п. 0000049117 00000 п. 0000049944 00000 н. 0000049966 00000 н. 0000050174 00000 п. 0000050448 00000 п. 0000050735 00000 п. 0000050756 00000 п. 0000057348 00000 п. 0000057371 00000 п. 0000058198 00000 п. 0000058220 00000 п. 0000058419 00000 п. 0000058693 00000 п. 0000058980 00000 п. 0000059001 00000 п. 0000065425 00000 п. 0000065448 00000 н. 0000066275 00000 п. 0000066297 00000 п. 0000066496 00000 н. 0000066770 00000 п. 0000067057 00000 п. 0000067078 00000 п. 0000073366 00000 п. 0000073389 00000 п. 0000074216 00000 п. 0000074238 00000 п. 0000074437 00000 п. 0000074711 00000 п. 0000074998 00000 н. 0000075019 00000 п. 0000081330 00000 н. 0000081353 00000 п. 0000082180 00000 п. 0000082202 00000 п. 0000082502 00000 п. 0000082773 00000 п. 0000083060 00000 п. 0000083081 00000 п. 0000089331 00000 п. 0000089354 00000 п. 00000

00000 п. 00000 00000 п. 00000 00000 п. 00000
Таблица 5.2 Природа, происхождение и распределение наиболее важных почвенных порядков в Канаде
Заказать Тип Краткое описание Окружающая среда
Лесные почвы Подсол Хорошо развитые горизонты А и Б Хвойные леса по всей Канаде
Luvisol Глина богатая Б горизонт Северные прерии и центральная Б.C., преимущественно на осадочных породах
Brunisol Слабо развитая или незрелая почва, не имеющая четко выраженных горизонтов подзола или лувисола Почвы бореальных лесов в районах прерывистой вечной мерзлоты в центральной и западной Канаде, а также на юге до нашей эры.
Луговые почвы Чернозем Высокий уровень органических веществ и горизонт А толщиной не менее 10 см Южные прерии (и части Б.C. южные внутренние районы), в районах, испытывающих дефицит воды летом
Солонец Глинистый горизонт B, обычно с соленосным горизонтом C Южные прерии, в районах, испытывающих дефицит воды летом
Прочие важные почвы Органический с преобладанием органических веществ; минеральные горизонты обычно отсутствуют Водно-болотные угодья, особенно вдоль западной окраины Гудзонова залива и между прериями и северным лесом
Криозоль Почвы слаборазвитые, преимущественно горизонт С Зоны вечной мерзлоты на севере Канады

Существует отличный веб-сайт, посвященный почвам Канады, с видеороликами, описывающими происхождение и характеристики почв, по адресу: Классификация почв: Ордена почв Канады.

Как мы уже говорили, в процессах почвообразования доминирует нисходящий перенос глин и определенных элементов, растворенных в воде, и природа этих процессов в значительной степени зависит от климата. В Канаде с преобладающим прохладным и влажным климатом (который характерен для большинства мест, кроме крайнего севера), подсоливание является нормой. Это включает перенос вниз водорода, железа и алюминия (и других элементов) из верхней части профиля почвы и накопление глины, железа и алюминия в горизонте B.Большинство из podols , luvisols и brunisols Канады образуются в результате различных типов podsolization.

Рисунок 5.5.1 Карта почвенного порядка Канады. [Описание изображения]

На лугах в засушливых южных частях прерийных провинций и в некоторых более засушливых частях южной части Британской Колумбии преобладают темно-коричневые богатые органическими веществами черноземные почвы. В некоторых частях этих областей происходит слабая кальцификация с вымыванием кальция из верхних слоев и накоплением кальция в слое B.Развитие отводок калише в Канаде встречается редко.

Органические почвы образуются в районах с плохим дренажем (т. Е. На болотах) и богатыми запасами органического вещества. В этих почвах очень мало минеральных веществ.

В районах вечной мерзлоты на севере, где отступление ледников произошло совсем недавно, время, доступное для образования почвы, было коротким, а скорость образования почвы очень медленная. Почвы называются криопочвами ( крио, означает «ледяной»). Для районов вечной мерзлоты также характерно взбалтывание почвы процессами промерзания-оттаивания, в результате чего развитие почвенных горизонтов очень ограничено.

Изучите Рисунок 5.5.1, на котором показано распределение почв в Канаде. Кратко опишите распространение пяти перечисленных типов почв. Для каждого из них объясните его распределение, основываясь на том, что вы знаете об условиях, в которых формируется почва, и связанных с ней вариациях климата и растительности.

  1. Чернозем
  2. Luvisol
  3. Подсол
  4. Брунизол
  5. Органический

Ответы к упражнению 5.4 см. В Приложении 3.

Описание изображений

Рисунок 5.5.1 Описание изображения: Карта почвенного порядка Канады. Чернозем встречается в южных частях прерий провинций (Альберта, Саскачеван и Манитоба). Luvisol находится во внутренней части Британской Колумбии, в большей части центральной и северной Альберты, а также на полосе через центральный Саскачеван и Манитобу. Подсол распространен в восточных и западных прибрежных районах, а также в северной Британской Колумбии, а также на большей части Квебека и морских провинций. Брунисол распространен в южных частях территорий, северном Сакачеване и Манитобе, а также в некоторых частях Онтарио и Квебека.Органическая почва разбросана по всей стране, но больше всего она сосредоточена в северной части Онтарио и низменностях вокруг Гудзонова залива. Криозоль преобладает на Крайнем Севере. [Вернуться к рисунку 5.5.1]

Авторство в СМИ

Сохранение микробной ДНК в архивных почвах различных генетических типов

Abstract

Настоящая работа представляет собой сравнительный анализ образцов архивных (хранящихся более 70–90 лет) и современных почв двух разных генетических типов - черноземных и дерново-подзолистых почв.Выявлено снижение биоразнообразия архивных почв относительно их современного состояния. В частности, длительное хранение в музее оказало большее влияние на микробиомы дерново-подзолистых почв, а образцы черноземов лучше сохранили коренное сообщество. Таким образом, устойчивость микробной ДНК в почве во многом определяется физико-химическими характеристиками, которые различаются в зависимости от типа почвы. Черноземы создают лучшие условия для длительного сохранения ДНК, чем дерново-подзолистые почвы.Это приводит к предположительно более высокому уровню сохранения биоразнообразия в микробиомах черноземов при сохранении основных таксонов микробов, доминирующих в современных (контрольных) образцах почв, что делает архивные черноземы перспективным объектом для изучения палеопочв.

Образец цитирования: Иванова Е.А., Корвиго И.О., Апарин Б.Ф., Чирак Е.Л., Першина Е.В., Ромащенко Н.С. и др. (2017) Сохранение микробной ДНК в архивных почвах различных генетических типов. PLoS ONE 12 (3): e0173901.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173901

Редактор: Джеффри Л. Бланшар, Массачусетский университет, США

Поступила: 30 июля 2016 г .; Одобрена: 28 февраля 2017 г .; Опубликован: 24 марта 2017 г.

Авторские права: © 2017 Ivanova et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе. Все данные о последовательностях были заархивированы в базе данных SRA под регистрационным номером SRP075197 (номера доступа: SAMN04978817-48).

Финансирование: Выделение и секвенирование ДНК выполнено при поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Депозитарные функции, технология индикации состояния и рисков деградации почв в системе планирования и планирования. рациональная охрана окружающей среды в России », вып.10115-54 (авторы: Евгений Леонидович Чирак, Елизавета Владимировна Першина, http://www.ras.ru/presidium/documents/directionsp.aspx?ID=43af00e8-ddf4-4524-a745-ea0d32075ee0), анализ биоинформатических данных выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) 14-26-00094 (авторы: Илья О. Корвиго, Николай Александрович Проворов, http://rscf.ru/en/enprjcard?rid=14-26-00094) , дискуссионная глава подготовлена ​​совместно с учеными-участниками гранта Российского научного фонда (РНФ) 14-26-00079 (Екатерина А.Иванова, Евгений Евгеньевич Андронов, http://rscf.ru/en/enprjcard?rid=14-26-00079).

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Палеомикробиология - быстро развивающееся направление исследований в современной биологической науке. В последнее время накоплен большой объем данных о древних микробиомах различного происхождения: бактериальных сообществах пульпы полости рта и зубов, костей, микробных комплексах, ассоциированных с копролитами [1, 2, 3].Такие исследования возможны благодаря высокому уровню сохранности микробной ДНК в окружающей среде: например, микробная ДНК, успешно извлеченная из образцов вечной мерзлоты, имеет возраст до 400 000–600 000 лет [4]. К сожалению, ученые в основном сосредоточены на изучении древних микробиомов, связанных с человеком, в то время как большая часть микробной генетической информации, накопленной в почвенной среде, остается неизученной.

Почва является крупным источником биологического разнообразия и генетической информации: 1 грамм почвы может содержать до 10 миллиардов различных микроорганизмов, большинство из которых (до 90–99%) невозможно культивировать в лаборатории [5, 6, 7 ].Это огромное разнообразие обусловлено уникальными характеристиками почвы как среды обитания, то есть одновременным присутствием трех различных фаз: твердой, жидкой и газообразной, а также большой внутренней площадью поверхности. Наличие структуры почвы - почвенных агрегатов различного размера - вызывает сосуществование множества микрокосмов с совершенно разными, а иногда и противоположными условиями. Агрегатная структура и наличие почвенного органического вещества и органо-минеральных комплексов создают благоприятные условия для накопления и сохранения ДНК в почвенной среде [8, 9, 10].

Почвообразование - длительный процесс, что делает изучение динамики почв на длительных временных интервалах (столетия и тысячелетия) особенно интересным. Такой анализ микробиоценоза древних образцов почвы и отложений может быть использован для изучения пространственных особенностей почвообразования в ранние геологические периоды, а также динамики окружающей природной среды в геологическом масштабе времени. Недавно было опубликовано несколько статей об ископаемых почвах из разных регионов мира, в которых обнаружено присутствие жизнеспособных микроорганизмов.Эти данные были подтверждены исследованиями многолетнемерзлых почв Арктики и Антарктики и исследованиями глубинных осадочных пород, не подвергшихся криогенному воздействию, а также изучением погребенных грунтов под курганами [11, 12, 13] .

С этой точки зрения особенно интересным является сохранение микробной ДНК в почвах, образованной сотни лет назад и хранящейся в почвенных музеях в течение длительного периода времени. Недавние исследования показали ценность архивных образцов почвы с точки зрения микробиологической информации [14].Сравнительный анализ архивных почв и их современных аналогов показал значительное увеличение экспрессии генов лекарственной устойчивости в пахотных почвах с течением времени, что может быть связано с широким применением антибиотиков с 1940 г. [15]. Другие исследования показали, что жизнеспособные культивируемые бактерии выделены из архивных образцов почвы [16, 17]. В этих исследованиях присутствие Bacillus asahii было обнаружено в образцах, подвергшихся воздействию навоза, в то время как эти бактерии почти полностью отсутствовали в микробиомах почвы традиционных систем земледелия [17].

Почвенные архивы - коллекция образцов из разных регионов - существуют во многих странах [18]. В России самая большая коллекция хранится в ФГБУН «Центральный музей почвоведения имени В.В. Докучаев ». Этот музей был основан В.В. Докучаева - основоположника генетического почвоведения в России и одного из крупнейших музеев почвоведения и окружающей среды. Музей ориентирован на накопление образцов почв из разных регионов, систематизацию данных о почвенных свойствах и почвенном состоянии, а также фундаментальные и прикладные (сельскохозяйственные) исследования.В настоящее время коллекция музея включает более 1600 почвенных монолитов - вертикальных разрезов различных почв ненарушенного строения, что дает редкую и уникальную возможность проанализировать микробные сообщества почв, сформировавшихся более ста лет назад в различных условиях окружающей среды, а также исследовать эволюционную динамику почвенных микробиомов в рамках глобального почвообразовательного процесса.

Для проведения такого исследования крайне важно иметь архивные образцы с записанными участками отбора проб для современных контролей.Однако различия в минералогическом составе почвы и размере частиц, а также различия в органическом составе, вероятно, влияют на уровни сохранности микробной ДНК. Таким образом, данное исследование преследовало две основные цели: во-первых, проанализировать микробные сообщества архивных образцов контрастных типов почв (черноземы и дерново-подзолистые почвы), а во-вторых, сравнить полученные данные с микробиомным анализом современных почв, сформированных при одинаковых условиях. климатические условия.

Материалы и методы

Образцы почвы

Образцы архивных дерново-подзолистых (АЧ) и черноземных (АЧ) почв отобраны из верхнего горизонта (0–25 см) кернов почв Центрального музея почвоведения В.В. Докучаев. Исходные керны дерново-подзолистой архивной почвы отбирали с поля у села Лисино (Ленинградская область, Тосненский район). Для отбора проб почв, исследованных в данном исследовании, разрешения не требовались. Российское законодательство не регулирует отбор проб почвы, за исключением случаев, когда это происходит на частных / секретных территориях или в национальных парках, ни один из которых здесь не применяется. В исследовании не участвуют находящиеся под угрозой исчезновения или охраняемые виды.

Керны чернозема доставлены с участков отбора проб в пределах Каменного степного заповедника (Воронежская область, Таловский район) с разной растительностью: залежь, поле с сплошным посевом озимой пшеницы и лесополоса (лиственный лес) (таблица 1).Отобранные керны почвы были немедленно высушены на воздухе при доставке в музей до тех пор, пока они не достигли состояния гигроскопической влаги. После этого они хранились в лакированных деревянных контейнерах со стеклянными крышками в зале музея при постоянной температуре и влажности (T 22-25ºC, W 60%). В качестве контроля при анализе сообществ использовались пробы верхнего горизонта (0–20 см) современных почв тех же типов. Современные почвы взяты из Почвенной коллекции ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии.Образцы отбирались в соответствии с местом отбора проб из архивных почв (или близким к этому региону). Образцы современных дерново-подзолистых почв (Sp) происходили из двух мест: поля у села Лисино (Ленинградская область, Тосненский район, N 59 ° 26'08 '', E 30 ° 39'52 '') и залежной пастбищной почвы г. Ленинградский сельскохозяйственный институт (Ленинградская область, село Белогорка, N 59 ° 20'55.48 '', E 30 ° 08'53.53 '') (около 40 км от села Лисино). Образцы современного чернозема (Ch) имели такое же географическое положение (таблица 1) и были собраны в тех же условиях землепользования, что и их архивные аналоги.После сбора образцы современных почв были заморожены при -70 градусов по Цельсию для последующего выделения ДНК.

Экстракция ДНК

ДНК

экстрагировали из 0,2 г почвы с использованием набора PowerSoil DNA Isolation Kit (MO BIO, США), который включал стадию взбивания шариков в соответствии со спецификациями производителя (MoBio Laboratories, Солана-Бич, Калифорния). Гомогенизацию образцов проводили с помощью Precellys®24 (Bertin Technologies, Франция). Чистоту и количество ДНК проверяли электрофорезом в 0.5 × ТАЕ буфер на 1% агарозе. Средний выход ДНК составлял 2–5 мкг ДНК при концентрации 10–50 нг / мкл. Дополнительно определяли концентрацию ДНК с помощью флуориметра Qubit 2.0 (Thermo Fisher Scientific, США).

Количественный анализ ПЦР

Обилие копий гена малой субъединицы рРНК бактерий анализировали с помощью кПЦР (реакционный объем 25 мкл) с использованием iQ ™ SYBR Green Supermix (BIO RAD). Использовали прямой праймер Eub338 и обратный праймер Eub518 [19]. Контрольные кривые были построены с использованием 10-кратного серийного разведения плазмиды, содержащей полноразмерную копию E.coli 16S рРНК. Все реакции КПЦР проводили в трех экземплярах. Реакцию проводили в машине CFX96 Touch (BIO RAD) по следующему протоколу: 94 ° C в течение 15 минут, затем 40 циклов при 94 ° C в течение 30 с, 50 ​​° C в течение 30 секунд и 72 ° C в течение 30 секунд. с.

Подготовка библиотеки Amplicon и пиросеквенирование со штрих-кодом сообществ архей и бактерий

Очищенные ДНК-матрицы амплифицировали с использованием универсальных мультиплексных праймеров F515 5’-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3 ’и R806 5’-GGACTACVSGGGTATCTAAT-3’ [20], нацеленных на вариабельную область V4 генов 16S рРНК бактерий и архей.Каждый мультиплексный праймер содержал адаптер, ключ из 4 пар оснований (TCAG), штрих-код длиной 10 пар оснований и последовательности праймеров. Ожидаемая длина продукта амплификации составляла 400 п.н. Очистку, объединение и пиросеквенирование ампликонов выполняли в соответствии с инструкциями производителя (Roche, США). Пиросеквенирование проводили с использованием системы GS Junior (Roche, США).

Биоинформатика набора данных на основе пиросеквенирования

Необработанные последовательности были обработаны с помощью QIIME ver. 1.9.1 (www.qiime.org). Чтобы уменьшить ошибки секвенирования, мультиплексированные считывания сначала фильтровались по качеству и группировались по последовательностям штрих-кода. Последовательности отбрасывали, если они имели длину менее 200 п.н., имели оценку качества ниже 25, содержали недопустимые штрих-коды, праймеры, неоднозначные символы или гомополимер, превышающий 7 п.н. Все некатегоризованные рибосомные последовательности и химеры также были удалены из набора данных. Всего из заархивированных образцов почвы было сгенерировано 49 577 отфильтрованных последовательностей, в среднем 2490 последовательностей на библиотеку.Минимальная, средняя и максимальная длины последовательностей составляли 200, 355 и 313 п.н. соответственно. Подобные последовательности были de novo сгруппированы в операционные таксономические единицы (OTU) с порогом идентичности 97%. Репрезентативный набор последовательностей был выбран путем выбора наиболее распространенной последовательности из каждого кластера. Репрезентативные последовательности были классифицированы с использованием классификатора RDP [21] с уровнем достоверности 80% и выровнены с использованием базы данных PyNast [22] и Greengenes [23]. Выровненные последовательности использовались для построения матрицы расстояний с пороговым значением расстояния 0.1 и филогенетическое дерево, необходимое для последующего анализа. Данные секвенирования архивных почв депонированы в базе данных SRA (номер SRP075197).

Для сравнения микробных сообществ был проведен анализ альфа- и бета-разнообразия. Чтобы оценить альфа-разнообразие, мы измерили богатство (с точки зрения количества наблюдаемых видов, индекса Сhao и филогенетического разнообразия Фэйта) и энтропии (с помощью индекса Шеннона-Винера). Для бета-разнообразия взвешенная метрика UniFrac [24] использовалась для расчета степени несходства (расстояния) между любой парой бактериальных сообществ.Результаты были представлены в виде графиков Emperor анализа PCoA со статистикой складного ножа. Все оценки были измерены для нормализованных данных (нормализация проводилась до наименьшего числа последовательностей, присутствующих в выборке).

Статистический анализ

Мы проанализировали ординацию с использованием трех измерений расстояния: взвешенного и невзвешенного UniFrac и несходства Брея-Кертиса. Чтобы компенсировать неравную глубину последовательности и учесть дисперсию, мы рассчитали матрицы расстояний путем усреднения попарных расстояний из 100 случайных подвыборок из 900 наблюдений из таблицы OTU.Сначала мы проверили разделение сообществ архивных и современных почв с помощью аносима. Чтобы дополнительно оценить, влияет ли тип почвы на уровень разделения по возрасту, мы использовали адонис, который, в отличие от аносима, может анализировать как категориальные, так и непрерывные факторы, а также взаимодействия факторов. Мы включили в модель возраст образца, тип образца (архивный или современный) и тип почвы, а также взаимодействие между двумя последними. Мы использовали аносим и адонис, реализованные в пакете vegan для языка R.

Для оценки возрастных изменений в составе сообщества мы использовали бета-регрессию, которая естественным образом моделирует дробные переменные. Поскольку мы хотели учесть тип растительности и взаимодействие между этой переменной и типом выборки, мы могли взять только подмножество наших выборок с полностью сбалансированными группами категорий. В их число вошли все образцы черноземов 1929 и 2015 гг., Отобранные на пастбищах и полях.

Все статистические анализы проводились в R. Мы использовали пакет vegan для ординации [25] и пакет betareg [26] для моделей бета-регрессии.

Результаты

Выделение тотальной ДНК и оценка количественной ПЦР

Анализ электрофореграммы очищенной ДНК выявил присутствие высококачественной ДНК в образцах ACh, тогда как дорожки образцов ASp не показали видимых следов ДНК (рис. 1). В то же время концентрации ДНК ASp были достаточно высоки, чтобы оставлять видимые следы, что указывало на то, что большая часть этой ДНК сильно деградировала.

Рис. 1. Электрофореграмма ДНК в агарозном геле.

М – маркер ДНК фага λ, обработанный рестриктазой Hindt 3, АХ – Образцы архивного Чернозема (АЧ), Ч – Современный (Контроль) Чернозем (Ch), ASp – Образцы архивной дерново-подзолистой почвы (ASp), Sp –Современная (Контрольная) дерново-подзолистая (Sp) почва.Цифры показывают концентрацию ДНК в нг / мкл.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173901.g001

Анализ данных кПЦР гена 16 рРНК показал, что количество бактериальных рибосомных оперонов 16 S рРНК на грамм почвы ASp было на 1,5 порядка меньше. чем для почвы АЧ (рис. 2). Ch и Sp были близки по количеству бактерий.

Рис. 2. Анализ методом КПЦР гена 16 S рРНК бактерий в архивных и современных почвах.

АЧ2-9 - образцы архивного чернозема, АСП1-7 - образцы архивных дерново-подзолистых почв, Ch - образец современного чернозема, Sp - образец современной дерново-подзолистой почвы.Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение. Цифры над столбиками показывают изобилие рДНК 16S в 10 8 копий на грамм почвы.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173901.g002

Таким образом, среда чернозема обеспечивает более благоприятные условия для сохранения качественной ДНК, как тотальной, так и прокариотной, чем дерново-подзолистая почва, где преимущественно ДНК деградировали, согласно данным электрофореза и КПЦР.

α-разнообразие микробных сообществ почв

Биоразнообразие образцов почвы измерялось по количеству наблюдаемых видов, индексу Сhao, индексу Шеннона-Винера и филогенетическому разнообразию (Faith PD).Для сравнения разнообразия архивных почв с современными аналогами все образцы каждого типа (архивные дерново-подзолистые, архивные черноземы, современные дерново-подзолистые и черноземы) были объединены (и нормированы на наименьшее количество последовательностей в наборе данных каждого типа почв. ) для оценки интегральных различий в их биоразнообразии (таблица 2).

Согласно анализу индексов биоразнообразия, филогенетическое разнообразие обоих типов архивных почв было значительно ниже, чем современных.Наблюдаемое видовое богатство и энтропия существенно не различались между почвами. Однако расчетное количество видов и индекс Шеннона были значительно ниже в образцах почвы ASp.

Анализ β-разнообразия микробиомов почвы

Взвешенные матрицы расстояний UniFrac использовались для выявления значительного влияния долгосрочной консервации на микробные комплексы исследуемых почв. Анализ основных координат (PCoA) взвешенных матриц расстояний UniFrac показал, что образцы архивных почв обычно образовывали четко разделенные кластеры, тогда как расстояние между кластерами современных дерново-подзолистых (Sp) и черноземных (Ch) почв было относительно меньшим (рис. 3).Этот вывод был подтвержден моделями ординации аносима и адониса (p <0,0001). В то же время расстояние между кластерами ACh и (Sp + Ch) было меньше расстояния между этими кластерами и кластером образцов ASp. Действительно, адонис показал, что черноземы лучше сохраняют структуру современных сообществ. Это также согласуется с более низкими значениями сохраняемого биоразнообразия в почвах ASp по сравнению с ACh и современными почвами (Таблица 2). Модель адониса показала, что тип и возраст выборки объясняют одну и ту же часть вариации данных.

Рис. 3. PCoA взвешенных матриц расстояний UniFrac, рассчитанных для почвенных микробиомов.

АЧ - образцы архивной черноземной почвы, АСП - образцы архивной дерново-подзолистой почвы, Sp и Ch - образцы современной дерново-подзолистой почвы и чернозема соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173901.g003

Таким образом, анализ биоразнообразия выявил существенную потерю архейного и бактериального разнообразия в обоих типах архивных образцов почвы с наиболее резкими изменениями в почвах ASp. .

Таксономический анализ микробиомов архивных и современных почв

В большинстве образцов почвы преобладали 8 бактериальных и одна архейная филы, это были: Actinobacteria (27,4%), Firmicutes (23,2%), Proteobacteria (17,4%), Verrucomicrobia (9,1%), Acidobacteria (6,6%), Bacteroidetes (3,8%), Chloroflexi (2,4%), Gemmatimonadetes (1,2%) и Crenarchaeota (6.5%). Редкие филотипы (менее 1%) включали Planctomycetes (0,6%), AD3 (0,1%), Nitrospirae (0,1%), WS3 (0,1%) и Euryarchaeota (0,2%).

На уровне филума были обнаружены сильные различия между микробными сообществами архивных и современных почв, а также численность некоторых филотипов заметно различалась между микробиомами ACh и ASp (рис. 4). Архивные почвы характеризовались относительным увеличением количества Firmicutes (особенно почвы ASp) и существенным уменьшением количества Proteobacteria , Verrucomicrobia , Acidobacteria , Bacteroidetes (рис. 4).В то же время в ACh преобладали актинобактерии, и они характеризовались сохранением архей ( филотипов Crenarchaeota ) по сравнению с почвой ASp.

Микробиомы архивных почв и их современных аналогов заметно различались по составу филума Proteobacteria (рис. 4). В почвах Ch и Sp преобладали Alphaproteobacteria и Betaproteobacteria , тогда как в почве ACh доля Alphaproteobacteria снижается до 2.73% (против 10,19% и 17,31% у Ch и Sp соответственно), тогда как у почвенных протеобактерий ASp протеобактерии представлены в основном гаммапротеобактериями (9,98% по сравнению с 2,46% и 1,61% у Sp и Ch соответственно).

На рис. 5 представлены различия в таксономическом составе архивных дерново-подзолистых и черноземных почв. Микробное сообщество почвы ASp состояло в основном из спорообразующих бактерий (порядки Bacillaceae и Clostridiaceae ) и некоторой части актинобактерий Actinomycetales , Acidimicrobiales , Gaiellales , Soliri.Эти почвы также характеризовались увеличением численности гаммапротеобактерий Entherobacterales и Pseudomonadales и присутствием некоторых других протеобактерий ( Rhizobiales , Burkholderiales ). Микробиомы архивных черноземов представлены в основном актинобактериями: термофильными (бактерии из порядков Gaiellales , Solirubrobacterales ), мицелиеобразующими ( Actinomycetales ) и другими ( Micrococcales , Rubrobacterales ).При этом Clostridia в этих пробах отсутствовали, а Firmicutes были представлены в основном бациллами.

Рис. 5. Тепловая карта фракций микробных порядков * в архивных дерново-подзолистых и черноземных почвах.

0,01 единицы = 1% выборки * не включает заказы с относительной численностью ниже 0,001 в наборе данных для каждого типа почвы.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173901.g005

Модели относительной численности бета-регрессии на уровне Phyla, адаптированные для Acidobacteria , Actinobacteria , Bacchaeteroidetes , Chloroflexi , Chloroflexi , , Firmicutes , Gemmatimonadetes , Planctomycetes , Proteobacteria , Verrucomicrobia в образцах ACh и Ch, в основном подтвердили значительные предсказуемые эффекты длительного хранения почвы (R 2 = 0.7–0,9). Все типы, за исключением Chloroflexi , достоверно (p <0,01) зависели от типа образца. Что еще более важно, только 2 типа ( Acidobacteria и Verrucomicrobia ) были значительно (p <0,02) затронуты различием в типе растительности. В то же время Acidobacteria , Bacteroidetes , Gemmatimonadetes и Verrucomicrobia продемонстрировали значительную (p <0,05) реакцию на взаимодействие между типом образца и типом растительности.

Сравнение почв ASp и ACh с их современными аналогами показало, что длительное хранение дерново-подзолистой почвы приводит к значительной утрате ее биоразнообразия и увеличению относительной численности второстепенных таксонов (рис. 6). Однако в АХ сохраняются относительно разнообразные микробные сообщества с преобладанием основных таксонов актинобактерий, которые также преобладают в почвах Ch.

Рис. 6. Сравнительный анализ таксономической структуры микробиомов * архивных и современных почв.

Графики были построены путем ранжирования численности микробных таксонов на основе относительных пропорций таксонов в современных почвах. 1 единица = 1% от соответствующего набора данных. * не включает заказы с относительной численностью ниже 0,6% в общий набор данных

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173901.g006

Обсуждение

Исследование демонстрирует, что, несмотря на сушку на воздухе и длительное хранение, архивные почвы могут сохранять определенные микробные сообщества, напоминающие их современные аналоги.Однако структура и состав микробиома, а также уровень сохранности генетического материала во многом зависят от физико-химических свойств, которые различаются в зависимости от типа почвы. Показано, что сохранность генетического материала как по количеству, так и по составу была значительно выше в образцах черноземов по сравнению с архивными образцами дерново-подзолистых почв. Образцы чернозема содержали высокие концентрации недеградированной ДНК, в то время как большая часть ДНК в заархивированных образцах дерново-подзолистых пород была деградированной.Это приводит нас к выводу, что анализ архивных микробиомов более ценен в случае почв с высоким содержанием гумуса с хорошими водно-физическими и агроэкологическими характеристиками, таких как черноземы.

Хотя тесты разделения сообществ подтверждают эти наблюдения, некоторые важные предположения тестов не были выполнены. Аносим и адонис не устойчивы к дисбалансу категорий в экспериментальном дизайне. Что еще более важно, отсутствие надлежащей рандомизации по взаимодействию факторов в дизайне эксперимента приводит к нарушению многомерного распределения между группами, что в конечном итоге может привести к ложноположительным результатам.Также возможно, что архивные образцы черноземов имели более высокое исходное микробное содержание, что, при условии постоянной скорости деградации ДНК, привело бы к более высокому выходу ДНК. В то же время наша модель адониса, включающая тип образца и возраст образца, показала, что последний фактор не объясняет никаких дополнительных вариаций, что позволило нам предположить нелинейную скорость деградации ДНК с быстрым замедлением.

Изучение микробиомов архивных образцов черноземов и дерново-подзолистых почв выявило преобладание компонентов, способных к длительному выживанию в неблагоприятных экологических условиях за счет образования эндоспор ( Bacillus , Clostridium ), т.к. а также термотолерантные микроорганизмы ( Actinobacteria ), которые часто являются частью микробиомов сухих экотопов.Хотя длительное высыхание почвы на воздухе в определенной степени приводит к потере жизнеспособности и целостности клеток с одновременной потерей генетического материала почвенных микробиомов [27, 28], некоторые микроорганизмы могут продуцировать спящие формы - споры и цисты - и, таким образом, могут выдерживают неблагоприятные условия окружающей среды. Относительная численность актинобактерий в почвах с низкими значениями влажности обусловлена ​​биологическими особенностями этой группы бактерий, обеспечивающими их существование в столь экстремальных условиях окружающей среды [29].Поскольку мы не учли явным образом изменения влажности (до и во время хранения) в наших моделях, мы не могли полностью исключить их влияние на наблюдаемые различия в численности Actinobacteria .

Полученные данные согласуются с результатами анализа архивных проб почвы экспериментальной станции Ротамстед [16]. Авторы подчеркнули сохранность Firmicutes в заархивированных образцах почвы, в основном g. Bacillus , а также значительная потеря разнообразия архивных почв по сравнению с современными.Однако в этом исследовании микробиом был проанализирован методом DGGE - методом с относительно низким разрешением, который нацелен только на наиболее доминирующие бактериальные таксоны, в то время как исследуемые образцы были одного типа почвы и различались только типом внесения удобрений [16]. .

Здесь мы использовали высокопроизводительное секвенирование гена 16 S рРНК для исследования микробного сообщества архивных образцов двух существенно разных генетических типов почв (дерново-подзолистые почвы и черноземы), чего раньше не проводилось.Исследуемые почвы образуются в разных природных зонах с контрастными характеристиками влажности и температуры и, следовательно, существенно различаются по своим физико-химическим свойствам. Черноземы, возникающие в более теплом климате под степной растительностью, демонстрируют высокий уровень содержания органических веществ, азота и биофильных элементов, а также лучшую агрегацию по сравнению с дерново-подзолистыми почвами. Последние формируются в основном на легкоматериальном исходном материале в условиях перколированного водного режима, поэтому интенсивность процесса гумификации в этих почвах ослабляется, что приводит к ухудшению водно-физических свойств и потере органического вещества почвы (ПОВ) и биофильности. содержание элементов [30, 31, 32].

Недавние исследования демонстрируют различия в микробных сообществах архивных образцов почвы с разным содержанием и качеством ПОВ [33]. Почвы с высоким содержанием органического вещества (из-за длительного применения навоза) характеризовались более высокой микробиологической численностью, чем почвы с длительным применением минеральных удобрений. При внесении минеральных удобрений (с меньшим содержанием ПОВ) микробная активность со временем снижалась более резко после повторного заболачивания по сравнению с образцами с системой органического земледелия [33].Похоже, что высокое содержание органического вещества в сочетании с хорошей агрегацией черноземов приводит к большему сохранению микробной ДНК в этих почвах и, следовательно, способствует поддержанию относительно высокого биоразнообразия в архивных черноземах по сравнению с дерновыми. подзолистая почва. Образцы архивных дерново-подзолистых почв характеризовались минимальными значениями биоразнообразия, относительно меньшим количеством тотальной ДНК и рибосомных оперонов 16 S рРНК по сравнению с архивным черноземом и образцами современных дерново-подзолистых почв и черноземов.

С фундаментальной точки зрения развитие будущих исследований в этом направлении имеет первостепенное значение для изучения генезиса почв и эволюции почвенного микробиома. Обнаружение бацилл, многие из которых являются частью ассоциативного сообщества бактерий PGP (способствующих росту растений), и Actinobacteria (бактерии порядка Actinomycetales ), большинство из которых являются продуцентами антибиотиков и стимуляторов роста, в Микробное сообщество архивных образцов почвы делает изучение этих почв очень перспективным для сельскохозяйственной микробиологии.Образцы архивных почв могут служить источником для выделения ассоциативных и симбиотических микроорганизмов, что перспективно для создания новых сельскохозяйственных микробных препаратов, а также специфических наследственных генетических конструкций, не испытавших деградационных эволюционных преобразований, вызванных антропогенным фактором. .

Дополнительная информация

S1 Рис. Электрофореграмма ДНК в агарозном геле (без культивирования).

М – маркер ДНК фага λ, обработанный рестриктазой Hindt 3, АХ – Образцы архивного Чернозема (АЧ), Ч – Современный (Контроль) Чернозем (Ch), ASp – Образцы архивной дерново-подзолистой почвы (ASp), Sp –Современная (Контрольная) дерново-подзолистая (Sp) почва.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173901.s001

(TIF)

Благодарности

Благодарим сотрудников ФГБУН «Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаеву »за доступ к почвенным архивам, помощь и подробную консультацию в процессе отбора проб почвы.

Исследования проводились на оборудовании Базового центра «Геномные технологии, протеомика и клеточная биология» ФГБУН ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии).

Вклад авторов

  1. Концептуализация: EEA BFA.
  2. курирование данных: ELC IOK NSR.
  3. Формальный анализ: ELC.
  4. Финансирование: NAP.
  5. Расследование: EAI ELC.
  6. Администрация проекта: NAP EEA.
  7. Надзор: EEA.
  8. Написание - черновик: EAI.
  9. Написание - просмотр и редактирование: ЭВП ИОК.

Список литературы

  1. 1. Дранкур М., Рауль Д. Палеомикробиология: текущие проблемы и перспективы. Nat Rev Microbiol 2005; 3 (1): 23–35. pmid: 15608697
  2. 2. Роленс Нью-Джерси, Лоу DJ, Вуд Дж. Р., Янг Дж. М., Чёрчман Дж. Дж., Хуанг И. Т., Купер А. Использование палеоэкологической ДНК для реконструкции окружающей среды прошлого: прогресс и перспективы. J Quaternary Sci. 2014; 29 (7): 610–26.
  3. 3. Warinner C, Speller C, Коллинз MJ. Новая эра в палеомикробиологии: перспективы древнего зубного камня как долгосрочного отчета о микробиоме полости рта человека.Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2015; 370: 20130376. pmid: 25487328
  4. 4. Виллерслев Э., Хансен А.Дж., Рённ Р., Бранд ТБ, Барнс И., Виуф С., Гиличинский Д., Митчелл Д., Купер А. Долгосрочное сохранение бактериальной ДНК. Curr Biol. 2004. 14 (1): 9–10.
  5. 5. Торсвик В., Овреас Л. Разнообразие и функции микробов в почве: от генов к экосистемам. Curr Opin Microbiol 2002; 5 (3): 240–5. pmid: 12057676
  6. 6. Vogel TM, Simonet P, Jansson JK, Hirsh PR, Tiedje JM, Van Elsas JD, Bailey MJ, Nalin R, Philippot L.TerraGenome: консорциум для секвенирования метагенома почвы. Nat Rev Microbiol. 2009; 7: 252.
  7. 7. Ринке С., Швентек П., Ширба А., Иванова Н.Н., Андерсон И.Дж., Ченг Дж.Ф. и др. Понимание филогении и кодирующего потенциала микробной темной материи. Природа. 2013; 499: 431–7. pmid: 23851394
  8. 8. Леви-Бут ди-джей, Кэмпбелл Р., Гулден Р. Х., Харт М. М., Пауэлл-младший, Клирономос Дж. Н., Паулс К. П., Суантон С. Джей, Треворс Дж. Т., Данфилд К. Э.. Цикл внеклеточной ДНК в окружающей среде.Биология и биохимия почвы. 2007 39: 2977–91.
  9. 9. Пьетрамеллара Дж., Ашер Дж., Боргони Ф., Чеккерини М. Т., Герри Дж., Наннипьери П. Внеклеточная ДНК в почве и отложениях: судьба и экологическая значимость. Биол плодородные почвы. 2009; 45: 219–35.
  10. 10. Zaccone C, Beneduce L, Plaza C. Где ДНК сохраняется в органическом веществе почвы. Аннотации геофизических исследований; 17 ЕГУ2015-3314; Генеральная ассамблея EGU; 2015 12–17 апреля; Вена, Австрия.
  11. 11. Крупенников ИА.Почвенный покров Молдовы: прошлое, настоящее, управление, прогноз. Кишинев: Штиница; 1992.
  12. 12. Фрейдман Э.И., редактор. Антарктическая микробиология. Нью-Йорк: Уилли-Лисс; 1993.
  13. 13. Демкина Т.С., Хомутова Т.Е., Каширская Н.Н., Стретович И.В., Демкин В.А. Микробиологические исследования палеозолей археологических памятников степной зоны. Евразийское почвоведение. 2010 43 (2): 194–20.
  14. 14.Кэри С.К., Фирер Н. Важность архивирования образцов в микробной экологии. Nature Rev. Microbiol. 2014; 12: 789–90.
  15. 15. Кнапп К.В., Дольфинг Дж., Элерт П.А., Грэм Д.В. Доказательства увеличения численности генов устойчивости к антибиотикам в архивных почвах с 1940 года. Environ Sci Technol. 2010; 44: 580–587. pmid: 20025282
  16. 16. Кларк И.М., Хирш PR. Выживание бактериальной ДНК и культивируемых бактерий в архивных почвах из эксперимента Ротамстед Бродболк.Почва Биол Биохим. 2008; 40: 1090–1102.
  17. 17. Фэн И, Чен Р., Ху Дж, Чжао Ф, Ван Дж, Чу Х и др. Bacillus asahii выходит на первый план в удобренных органическим навозом щелочных почвах. Почва Биол Биохим. 2015; 81: 186–194.
  18. 18. Дольфинг Дж., Фэн Ю. Nature Limited. Важность почвенных архивов для микробной экологии. Nat Rev Microbiol. 2015; 13 (3): 1. pmid: 25685915
  19. 19. Lane DJ. Секвенирование 16S / 23S рРНК. В: Stackebrandt E, Goodfellow M, редакторы.Методы нуклеиновых кислот в бактериальной систематике. Чичестер, Соединенное Королевство: Джон Вили и сыновья; 1991. С. 115–175.
  20. 20. Бейтс С.Т., Берг-Лайонс Д., Капорасо Дж. Г., Уолтерс В.А., Найт Р., Фирер Н. Изучение глобального распределения доминирующих популяций архей в почве. ISME J. 2010; 5: 908–917. pmid: 21085198
  21. 21. Ван Кью, Гроссмейстер Гаррити, Тидже Дж. М., Коул Дж. Р. Наивный байесовский классификатор для быстрого отнесения последовательностей рРНК к новой бактериальной таксономии. Appl Environ Microbiol.2007. 73 (16): 5261–7. pmid: 17586664
  22. 22. Капорасо Дж. Г., Биттингер К., Бушман Ф. Д., ДеСантис Т. З., Андерсен Г. Л., Найт Р. PyNAST: гибкий инструмент для выравнивания последовательностей с выравниванием по матрице. Биоинформатика. 2010; 26 (2): 266–7. pmid: 19
  23. 1
  24. 23. ДеСантис Т.З., Хугенхольц П., Ларсен Н., Рохас М., Броди Э.Л., Келлер К. и др. Greengenes, проверенная химерами база данных генов 16S рРНК и рабочая среда, совместимая с ARB. Appl Environ Microbiol. 2006. 72 (7): 5069–5072.pmid: 16820507
  25. 24. Lozupone C, Knight R. UniFrac: новый филогенетический метод сравнения микробных сообществ. Appl Environ Microbiol. 2005. 71 (12): 8228–35. pmid: 16332807
  26. 25. Яри ​​Оксанен, Ф. Гийом Бланше, Майкл Френдли, Руланд Киндт, Пьер Лежандр, Дэн МакГлинн, Питер Р. Минчин, Р. Б. О'Хара, Гэвин Л. Симпсон, Питер Солимос, М. Генри Х. Стивенс, Эдуард Сзек и Хелен Вагнер (2016). веганский: Пакет «Экология сообщества». Пакет R версии 2.4–1. https://CRAN.R-project.org/package=vegan
  27. 26. Cribari-Neto Francisco, Zeileis Achim (2010). Бета-регрессия в журнале R. Journal of Statistical Software 34 (2), 1-24. URL http://www.jstatsoft.org/v34/i02/.
  28. 27. Roszak DB, Colwell RR. Стратегии выживания бактерий в естественной среде. Microbiol Rev.1987; 51 (3): 365–79. pmid: 3312987
  29. 28. Поттс М. Устойчивость прокариот к высыханию. Microbiol Rev.1994 декабрь; 58 (4): 755–805.pmid: 7854254
  30. 29. Дреновский Р.Э., Стинверт К.Л., Джексон Л.Э., Скоу К.М. Землепользование и климатические факторы структурируют региональные особенности микробных сообществ почвы. Glob Ecol Biogeogr. 2010; 19 (1): 27–39. pmid: 24443643
  31. 30. Белобров В.П., Замотаев И.В., Овечкин С.В. География с основами почвоведения. Москва: Издательский центр «Академия»; 2004.
  32. 31. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И.Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004.
  33. 32. Апарин БФ. Почвоведение. Москва: Издательский центр «Академия»; 2012.
  34. 33. Де Нобили М., Контин М., Брукс П.С. Динамика численности микробов в недавно высушенных воздухом и повторно заболоченных почвах по сравнению с другими, хранящимися в сухом воздухе до 103 лет. Почва Биол Биохим. 2006; 38: 2871–81.

Почвенная лекция, д-р.М. Х. Хилл, Государственный университет Джексонвилля, Джексонвилл, AL

Лекция о почве, доктор М. Х. Хилл, Государственный университет Джексонвилля, Джексонвилл, Алабама ПОЧВЕННАЯ ЛЕКЦИЯ

СЛОВАРЬ: почва; выветривание; невозобновляемый ресурс; возобновляемый ресурс; перегной; остаточный; перевезен; грунтовые воды; исходный материал; климат; топография; организмы; хронологические факторы; текстура; глина; песок; ил; гравий; суглинок; состав; пед; кислая; щелочной; цвет; профиль; горизонт; элювиация; иллювиация; выщелачивание; солум; реголит; педогенные режимы; латеризация; подзолизация; кальциноз; калише; засоление; большой Почвенные группы; зональный; педальфер; педокальный; азональный; аллювий; интразональный; Объединенный Государственная комплексная система классификации почв; Седьмое приближение; общий; генетический; почвенные заказы; энтизол; инцептизол; аридизол; моллизол; сподосол; альфизол; ультизол; оксизол; вертисол; гистозоль

почва - конечный продукт выветривания - разрушение существующей поверхности и близлежащих поверхностные материалы естественными процессами

состоит из мелких частиц горных пород и органического вещества; содержит газы и жидкости
образовано в результате органических и неорганических процессов
органическое вещество частично разложившееся - гумус
почва хорошо развита, где много воды и растительности.

проницаемость - скорость, с которой вода проходит через пористый материал, например почва Пористость
- количество пространства между зернами в породе

грунтовые воды - вода, содержащаяся в земле и движущаяся через нее.
обычно грунтовые воды опускаются до твердого или непроницаемого слоя, отступают над ним, насыщается, образует водный горизонт

вода может течь внутри проницаемого слоя

Грунтовые воды и уровень грунтовых вод

    факторов, влияющих на развитие почвы
  • 1) материнский материал - коренная порода, из которой он формируется, такой же другой грунт; одно и тоже почва разная порода; остаточные почвы или переносимые почвы
  • 2) климат - очень важно, контролирует тип растительности, химические реакции, выветривание и эрозия
  • 3) участок [топография, конфигурация поверхности земли] - влияет на текстуру и глубина, проточная вода и т. д.
  • 4) органическая активность (биологические факторы)
  • 5) время (хронологические факторы) - невозобновляемый ресурс 1 'из 10000
  • лет
    классифицировано по 5 объектам
  • 1) текстура - гранулометрический состав минеральных частиц

  • % мелкой глины, сред-ила, крупнопесчаного, очень крупно-гравийного, LOAM-смеси.
  • 2) структура - форма и размер скоплений, пластинчатых, зернистых, блок призматический
  • 3) химия - кислая или щелочная; (сколько коллоидов - химически активные частицы почвы; влияют на задержку воды; больше коллоидный содержания, тем больше врожденной плодовитости)
  • 4) цвет - функция количества и состояния железа и органических веществ
  • 5) профиль - слои разработки, хорошо отработанные 5 горизонтов

  • O неразложившиеся растительные остатки

    Зона вымывания или зона истощения - материал перемещается на более низкие уровни, выщелачивание

    Б зона иллювиации или зона накопления, богатый минералами и органическими веществами сверху, более компактный, легкий в цвете

    (A и B вместе - SOLUM)

    C выветренная порода

    R неответренная сломанная коренная порода [D]

    внизу твердая порода земной коры, коренная порода

      5 почвообразующих (почвообразующих) режимов - коррелируют с климатом
    • латеризация - тропики - выщелачивание кремнезема; максимальное химическое выветривание; накапливаются нерастворимые оксиды (например, железо); красноватый цвет, грубая текстура, пористый; производит латосоли
    • оподзоление - прохладная влажность - вымывание железа кислой почвенной влагой, не влияет на кремнезем; пепельно-серый цвет
    • обызвествление - полузасушливое - карбонат кальция накапливается в горизонте Б путем испарение воды - caliche
    • засоление-засушливое - накопление солей у поверхности за счет испарения
    • оглеение - переувлажнение - кислородная недостаточность ограничивает действие бактерий и восстанавливает железо до состояния двухвалентного железа
    2 способа классификации почв

    Великие группы почв -1938 - среда и генезис, количество адаптации к климату и растительности - генетический

    • зональный - хорошие горизонты климат и растительность да

    • педали - обогащенные алюминием и железом, выщелоченные леса Педокалы
      - полузасушливые, с концентрацией карбоната кальция
    • азональный - нетипичный профиль, не равновесный с климатоподобным вулканическим ясень, пока нет; незрелый; аллювий - выпадение из проточной воды
    • внутризональный - неклиматический - дренаж, основной материал; что-то еще
    U.S. Всеобъемлющая система классификации почв - Седьмая Приближение - 1960 - свойства или качества почвы - общие; 10 заказов на грунт общего назначения Порядок

    , новое системное значение имени эквивалент традиционной системы

    энтизол свежий грунт Почвы азональные и некоторые глеевые
    инцептизол молодой грунт бурые лесные и глеевые почвы
    аридизол Засушливые почвы преимущественно красно-серые пустынные почвы
    моллизол мягкий грунт в основном черноземы, степи, каштаны и бурые почвы
    сподосол почва пепельная подзолы
    альфизол педаль грунт подзол серо-бурый, почвы прерий, черноземы слабые, некоторые интразональные
    ультизол грунт предельный подзолистый красно-желтый, латерик красновато-коричневый и немного интразональный
    оксизол почва оксидная латосоли
    вертисол перевернутый грунт нет эквивалента
    гистосоль органическое (ткань) болота интразональные
    иизол вулканический пепел молодые почвы от выветривания материнских вулканических пород
    гелизол замороженный почвы с кровлей, перемешанные процессами замораживания / оттаивания

    Описание почвы

    • энтисолов - недавнего происхождения

    • геоморфно активных или недавно активных сред
      (поймы, горные склоны, песчаные дюны)
      горизонтов от слабых до нулевых
      любой биоклиматический район
    • инцептизолов - начало горизонта

    • слабая элювиация и иллювиация
      все климатические зоны, арктическая тундра
      вулканический пепел в тропиках; аллювий, тундра
    • аридизолов - аридных земель

    • элювия слабая и неглубокая
      с низким содержанием органических веществ; сильно щелочной
      CaCO 3 накапливается у поверхности с образованием известкового горизонта; Каличе старая система
      около 1/5 поверхности земли; Сахара; Юго-Западный Юнайтед Состояния; Центральная Азия; южная Австралия
    • моллисоли - бордеры аридизоли, (мягкие почвы) - травяной покров, существенный органические скопления

    • недостаточно влаги для сильного вымывания; субвлажные и полузасушливые, поэтому основания накапливать (кальций)
      среди лучших в сельском хозяйстве
      Великие равнины, Пампасы Аргентины, Киргизская степь
    • сподозолей - (пепельные почвы) - сильные горизонты, произведена зона иллювиации. коллоидов, железа и алюминия

    • Климат континентальный и субарктический влажный, почва песчаная
      сильная элювия
      Горизонт может быть пепельно-серым
      кислая (подзолы)
      Северные Великие озера, Ленинградская область
    • альфизолей - влажные разновидности моллизолей, влажный континентальный, средние широты, и средиземноморский, менее кислый, чем сподосолы

    • под деревьями, основания выщелочены заменены из органического слоя
      иллювиация, характеризующаяся скоплением глины
      Сахель; Южная Африка; Москва восток; восточный "кукурузный пояс" США
    • ultisols - (предельный) - теплый влажный тропический климат, развитое состояние развития

    • положительный баланс влаги по крайней мере часть года
      выраженное выщелачивание
      мало оснований, но много алюминия
      красно-желтого цвета из оксидов железа и алюминия
      деревьев перерабатывают питательные вещества
      юго-восток США; Юго-Восточный Китай
    • oxisols - теплый влажный тропический климат, также развитый, длительно стабильный окружающая среда

    • ливневые дожди, длительное выщелачивание
      без резерва баз
      питательных веществ из растительности, тропических лесов, саванн, лесных массивов
      иллювиация - концентрации глины, железа, оксида алюминия (латерита) горизонт
      конечный продукт латеризации
      Бразилия; Центральная Африка
    • вертисолов - (инвертировано) - бедные горизонты; глинистый монтмориллонит, вспученный и усадка при смачивании и сушке

    • проваливаются в трещины, закрывают трещины перевернутый грунт - экваториальный, субтропический, и тропическая саванна
      темный цвет
      Австралия, Индия, Восточная Африка
    • гистосолей - органические почвы - насыщенные весь или часть года

    • характеристик зависят от характера растительности
      где скапливается органическое вещество
      местные малодренированные территории, Скандинавия, Канада, Шотландия
    • андизолы - вулканические почвы - выветрившийся вулканический пепел

    • плодородных
      , где упал вулканический пепел
      Филиппины, Вест-Индия, Индонезия, Тихоокеанский регион, северо-запад США.С.
    • гелизоли - мерзлые почвы - вечная мерзлота

    • недр остается мерзлым
      размораживает поверхность и цикл замораживания / оттаивания взбивает почву
      водонасыщенных, когда происходит оттаивание поверхности
      северная Аляска, северная Канада, Сибирь

    Перейти к почвенной карте

    Перейти к гипотетической почвенной карте континента



    Перейти в банк частичных испытаний почв.
    Домашняя страница доктора М. Х. Хилла

влияние типа почвы на магнитную восприимчивость, измеренную по профилям почвы | Международный геофизический журнал

Сводка

Интерпретация измерений восприимчивости почвы зависит от знания эталонного значения. Это справочное значение будет зависеть от типа почвы. В настоящем исследовании анализируются данные различных типов почв, сформировавшихся на разнообразном материнском материале.Поскольку тот же набор данных использовался при исследовании загрязнения почвы, мы можем оценить и исключить влияние загрязнения. Оказывается, что значения восприимчивости незагрязненных почв существенно зависят от типа почвы. Образцы черноземов дают самые высокие значения восприимчивости среди проанализированных типов почв (50–90 × 10 –8 м 3 кг –1 ). Cambisol показывает промежуточные значения (20–60 × 10 −8 м 3 кг −1 ), а заболоченные почвы имеют самые низкие значения (5–20 × 10 −8 м 3 кг −1 ). ).Повышение восприимчивости верхнего слоя почвы (глубина 0–20 см) по сравнению с восприимчивостью подпочвы (глубина 40–50 см) больше зависит от материнского материала, чем от типа почвы. Учитывая сопоставимость типа почвы и основного материала, значения этого исследования могут быть использованы для выявления почв с необычными значениями восприимчивости, которые могут быть дополнительно проанализированы для точного определения загрязнения почвы.

1 Введение

Измерения магнитной восприимчивости почв в основном используются для двух целей: для считывания климатического сигнала, регистрируемого палеозолями (Maher & Thompson 1999; Maher et al. 2003) и выявления загрязнения почв (Petrovský & Ellwood 1999; Lecoanet et al. 2001). Недавно были предприняты попытки очертить области гидридных почв с помощью измерений магнитной восприимчивости в полевых условиях (Grimley et al. 2004).

Для всех этих задач очень важно знать опорный сигнал, например восприимчивость невыветрившегося лесса в лессово-палеозольных последовательностях (Maher et al. 1994) или восприимчивость незагрязненных почв в исследованиях загрязнения (Hanesch & Scholger 2002).Опорный сигнал почвы будет сильно изменяться в результате процессов, происходящих в почве. Эти процессы влияют на почвообразование и, следовательно, на тип почвы, а также на магнитную восприимчивость.

Сложность взаимосвязи между типом почвы и восприимчивостью можно представить, если принять во внимание факторы, действующие во время почвообразования. Schachtschabel et al. (1998) определяют следующие факторы: климат, исходный материал, гравитацию и топографию, воду, фауну и флору, а также деятельность человека.Все эти факторы могут также повлиять на сигнал восприимчивости в почве.

  • (i)

    Климатические воздействия на восприимчивость - это в основном температура и осадки (Eyre & Shaw 1994). Современные аналоги связи между восприимчивостью почвы и климатом могут быть использованы для приближения интенсивности палеопреципитации (Dearing et al. 2001; Maher et al. 2003).

  • (ii)

    Основной материал особенно важен для содержания магнитных минералов (Singer et al. 1996; Fontes et al. 2000). В некоторых случаях это доминирующее влияние на восприимчивость почвы (Hanesch et al. 2001).

  • (iii)

    Влияние топографии на восприимчивость было изучено, например, de Jong et al. (2000). Они обнаружили, что восприимчивость почвы меняется в зависимости от положения профиля почвы на склоне. Предполагается, что основная причина - текстура и класс дренажа.

  • (iv)

    Водный режим является одним из важнейших факторов, влияющих на магнитные свойства почвы.Если почва засушливая, почвенный магнетит не образуется. Если происходит переувлажнение (например, глейзол), магнитные минералы растворяются. Следовательно, такое же значение восприимчивости может быть относительно низким значением для хорошо дренированной бурой земли, но средним значением для переувлажненной почвы. Эти отношения качественно известны (Maher 1998), но у нас все еще отсутствует информация о том, какие значения можно считать нормальными для определенного типа почвы. Вода также действует как переносчик, если глина (в лювисоле) или органическое вещество (в подзоле) перемещается в пределах профиля почвы.Эти процессы переноса зависят, среди прочего, от значения pH по всему профилю почвы. Железо и алюминий часто переносятся вместе с глиной или органическим веществом в более глубокие горизонты почвы. Следовательно, эти процессы влияют на вертикальное распределение магнитной восприимчивости.

  • (v)

    Фауна и флора также могут влиять на восприимчивость по всему профилю почвы. Животные (например, черви) перемещают материал в горизонтальном и вертикальном направлении. Корни растений создают каналы, которые облегчают транспортировку растворов.Различная растительность вызывает разные процессы в почвах, что, в свою очередь, влияет на профиль восприимчивости (Dearing et al. 1995).

  • (vi)

    Эрозия (например, под действием силы тяжести на участках склонов, а также ветром) может привести к потере магнитно-усиленного горизонта почвы.

  • (vii)

    Антропогенные воздействия - это в основном промышленное загрязнение, но также и сельскохозяйственное использование, удаление или удаление материалов.

  • (viii)

    Еще одним важным фактором почвообразования является время (Jenny 1994).Это также влияет на магнитные свойства. По мере созревания хорошо дренированной почвы повышается ее восприимчивость (Singer et al. 1992). Это обогащение магнито-восприимчивых минералов не всегда происходит с постоянной скоростью (White & Walden 1997).

Большое количество взаимодействующих процессов затрудняет определение типичных значений восприимчивости почв. В этом исследовании мы хотим найти стандартные значения для различных типов почв, которые помогут нам интерпретировать значения восприимчивости, измеренные для отдельных почв.Для этой цели мы используем большую базу данных почв, отобранных в двух австрийских провинциях, и объединяем те почвы одного типа, которые образовались на одном и том же материнском материале. Статистические параметры, рассчитанные для этих групп, можно использовать в качестве справочной информации для классификации отдельных измерений.

2 Материалы

образцов почвы было отобрано в австрийских провинциях Нижняя Австрия и Бургенланд в ходе программ исследования почв в провинциях.Использовалась сетка 4 на 4 км. В каждой точке сетки пробы отбирались с нескольких интервалов глубины: 0–5, 5–10, 10–20, 20–40 и 40–50 см для пастбищ и 0–20, 20–40 и 40–50 см для сельскохозяйственных угодий. места. В Нижней Австрии были взяты дополнительные пробы верхнего слоя почвы, чтобы сформировать более плотную сетку размером 2,75 на 2,75 км. Эти дополнительные пробы всегда отбирались с верхних 20 см почвы, независимо от землепользования на участке. В каждой из 1623 точек сетки были взяты четыре образца каждого интервала глубин на расстояниях от 2 до 10 м от точки сетки в направлении сторон света.Эти образцы смешивали, чтобы получить объемный образец весом приблизительно 1 кг, сушили и пропускали через сито 2 мм.

Почвы сгруппированы по типу почвы и материнскому материалу. Во время исследования почвы типы почв классифицируются в соответствии с немецкой системой (Schachtschabel et al. 1998). Здесь мы используем названия Всемирной справочной базы по почвам (Международное общество почвоведения, 1998 г.). Назначение не является четким, поскольку две системы используют разные средства диагностики. В таблице 1 перечислены имена, использованные в опросах, вместе с нашим переводом.Камбизоль делится на Felsbraunerde, образовавшийся на скалах, и Lockersedimentbraunerde, образовавшийся на рыхлых отложениях. Kalkhaltige Kolluvien (перемещенные известковые отложения) - это известковые отложения, в которых слой не менее 40 см (в большинстве случаев весь отобранный материал) состоит из почвенного материала, богатого гумусом, который был перемещен под действием силы тяжести, воды или ветра. Обычно он накапливается в желобах или у подножия склонов, перекрывая различные другие почвы. Черносем в немецкой системе переводится как чернозем, но читатель должен знать, что немецкое определение действительно включает феозем, который широко распространен в изучаемом регионе.Антрозоли в этом исследовании - это почвы, которые использовались в сельском хозяйстве на протяжении многих лет. Между пахотным слоем и почвой образовалась резкая граница. Эти почвы имеют лишь небольшую емкость для хранения воды, а содержание гумуса низкое в результате эрозии и интенсивного использования в сельском хозяйстве.

Таблица 1

Описание типа почвы, приведенное в обзоре почв (немецкая система классификации), и перевод, использованный в этой статье.

Таблица 1

Описание типа почвы, приведенное в обзоре почв (немецкая система классификации), и перевод, использованный в этой статье.

Классификация исходного материала в основном проводилась с использованием геологических карт и описана в отчетах о почвенном обследовании провинций (Bundesanstalt für Bodenwirtschaft Wien 1994; Bundesamt und Forschungszentrum für Landwirtschaft 1996). Для некоторых групп почв может потребоваться пояснение для классификации.

Известковые Альпы в основном образованы мезозойскими известняками и доломитами, которые имеют щелочную реакцию. Однако присутствуют и кремнистые породы (сланцы, песчаники).Центральная зона Альп образована метаморфическими породами (филлитом, сланцем, гнейсом, кварцитом), а также известняком и доломитом.

Аллювиальные террасы Дуная и его южных притоков образовались во время ледникового периода Вюрма (более высокие террасы, 120 000–10 000 лет) и ледникового периода Риса (нижние террасы, 240 000–180 000 лет). Покровные слои нижних террас обозначены как старый аллювий. Суглинок, на котором образовалась часть застоя, представляет собой эоловый некальциевый осадок, отложившийся во время холодного влажного климата.Суглинки и лёссы покрывают верхние террасы рек. Известковые лёссы образовались в условиях сухого и холодного климата. Аллювий, обозначенный в почвенном исследовании как Schwemmaterial, откладывался в течение последних 10 000 лет Дунаем и его притоками.

3 метода

Высушенные и просеянные образцы почвы хранятся в прямоугольных пластиковых ящиках (100 × 74 × 48 мм) в почвенном архиве. Магнитную восприимчивость определяли, кладя эти коробки на прибор Exploranium KT9, закрепленный на столе.Отобрали 251 образец, поместили в пластиковые цилиндры 10 см 3 , взвесили и измерили магнитную восприимчивость с помощью KLY2 Kappabridge. Рассчитывалась регрессия между измерениями удельного веса (KLY2) и удельного объема (KT9). Уравнение регрессии использовалось для расчета значений удельной массы для всех образцов в блоке 10 −8 м 3 кг −1 (Hanesch & Scholger 2002).

Некоторые группы почв небольшие, и проверка нормального распределения не дает надежных результатов.Описание распределения данных по процентилям в этом случае является лучшим выбором, чем вычисление среднего значения и стандартного отклонения. Кроме того, процентили не зависят от выбросов и экстремумов. По той же причине вместо коэффициента корреляции Пирсона рассчитывались коэффициенты ранговой корреляции (Спирмена).

В Приложении приведены следующие параметры распределения значений магнитной восприимчивости для всех групп почв: медиана, верхний и нижний квартиль, минимум и максимум.В предыдущем исследовании (Hanesch & Scholger 2002) 8 процентов почв были классифицированы как антропогенно загрязненные. Этот процент может быть выше для отдельной группы почв. Таким образом, мы подозреваем, что верхний квартиль каждой группы подвержен загрязнению. Интервал между нижним и верхним квартилем должен представлять значения, которые ожидаются как естественные значения для определенной группы почв. Для быстрого обзора сравниваются медианные значения групп.

4 Результаты

4.1 Значения восприимчивости

Статистические параметры распределения значений магнитной восприимчивости рассчитывались для всех однотипных почв, сформированных на одном и том же почвенном материале (группах почв), а также отдельно для сельскохозяйственных и пастбищных почв. Не было обнаружено значительной разницы между пастбищными и сельскохозяйственными почвами, когда среднее значение было рассчитано для самых верхних 20 см профилей пастбищ: (χ 0−5 см + χ 5−10 см + 2χ 10−20 см ) / 4. Количество профилей пастбищ невелико, а для некоторых групп почв пробы вообще не отбирались.Таким образом, профили сельскохозяйственных и пастбищных угодий анализируются вместе. Для самых верхних 20 см также включены дополнительные профили сетки 2,75 на 2,75 км. Медианные значения представлены на рис. 1. Полные параметры распределения для всех групп почв приведены в Приложении. Отчетливо видны различия между типами почв.

Рис. 1

Медианные профили для почв, перечисленных в Приложении. Обратите внимание, что для каждого профиля почвы существуют только три точки данных: для интервалов глубин 0–20, 20–40 и 40–50 см.Тип почвы оказывает большее влияние на значение абсолютной восприимчивости верхнего слоя почвы, чем основной материал.

Рисунок 1

Медианные профили для почв, перечисленных в Приложении. Обратите внимание, что для каждого профиля почвы существуют только три точки данных: для интервалов глубин 0–20, 20–40 и 40–50 см. Тип почвы оказывает большее влияние на значение абсолютной восприимчивости верхнего слоя почвы, чем основной материал.

Черноземные почвы имеют наибольшие значения сверху вниз до 50 см. Сравнивая чернозем, развитый на лёссе, с камбизолом и антрозолем на лёссе, можно сделать вывод, что восприимчивость материнского материала будет ниже, чем восприимчивость, измеренная на глубине 50 см.Обычно горизонт А черноземов достигает 30-40 см. Следовательно, значение второго интервала глубин (20–40 см) все еще в основном зависит от горизонта А, что приводит к аналогичным значениям в двух верхних интервалах глубин.

Наименьшую восприимчивость имеют почвы, подверженные переувлажнению: глейзол, стагнозол и застойный феозем. Застойные феоземы - единственные в этой группе, где для большинства профилей (78% отобранных профилей) наблюдается обогащение восприимчивости в верхнем глубинном слое по сравнению с нижним слоем.

Камбизоли Богемского массива имеют лишь немного более высокую восприимчивость, чем переувлажненные почвы, тогда как камбисоли, образованные на лёссе или в центральной зоне Альп, содержат более магниточувствительный материал. Эта разница будет результатом неоднородного основного материала. В целом, почвенные свойства камбисола сильно различаются в зависимости от исходного материала, растительности и степени подкисления. То же верно и для вертикального профиля восприимчивости камбизола.В то время как значения восприимчивости камбизола, образующегося на граните, не сильно меняются с глубиной, значения камбизола на лёссе демонстрируют явную тенденцию к более высоким значениям в верхнем слое почвы. Очевидно, лёсс обеспечивает лучшие условия для образования магнетита. В кислых лесных камбисолях Kapička et al. (2003) даже обнаружил небольшую тенденцию к более высоким значениям в глубине профиля почвы. Эта обратная тенденция также наблюдается в камбизоле на амфиболитах (Maier & Scholger 2004). Исходный материал может влиять на значения восприимчивости, обеспечивая литогенный магнитный материал или обеспечивая матрицу, которая способствует новообразованию, например.грамм. почвы на известняковом материнском материале имеют более высокие значения pH.

Антрозоль, образованный на лёссе, имеет самые низкие значения восприимчивости среди типов почв, отобранных на лёссе. Вероятно, магнитный материал уносится эрозией. Восприимчивость перемещенных известковых отложений трудно интерпретировать, поскольку образование почвы и осаждение могут происходить одновременно. Глеевание не меняет абсолютной величины магнитной восприимчивости этих отложений.

На рис. 2 и 3 показаны те же значения, что и на рис.1, но нормированный на значение, измеренное в самом глубоком отобранном слое (40–50 см). Далее мы называем это нормализованное значение обогащением. Почвы, образовавшиеся на отложениях, показаны на рис. 2. Обогащение этих почвенных профилей больше зависит от исходного материала, чем от типа почвы. Наиболее обогащены почвы на лёссах и старом аллювии. В перемещенных отложениях обогащения не наблюдается. Продолжительность почвообразования, то есть время, которое было доступно для развития четко выделенных горизонтов почвы, может быть важным фактором в степени относительного обогащения.

Рисунок 2

Медиана значений восприимчивости, нормированная на значение в интервале глубин 40–50 см. Опять же, для каждого профиля существуют три точки данных: глубинные слои 0–20, 20–40 и 40–50 см. Показаны только почвы, образованные на отложениях. Основной материал оказывает основное влияние на относительное обогащение этих почв.

Рисунок 2

Медиана значений восприимчивости, нормированная на значение в интервале глубин 40–50 см. Опять же, для каждого профиля существуют три точки данных: глубинные слои 0–20, 20–40 и 40–50 см.Показаны только почвы, образованные на отложениях. Основной материал оказывает основное влияние на относительное обогащение этих почв.

Рисунок 3

Медиана значений восприимчивости, нормированная на значение в интервале глубин 40–50 см. Что касается почвенных групп, показанных на рис. 2, исходный материал имеет большое влияние на степень обогащения камбизолом и стагнозолом. Глейзол на граните показывает типичное истощение магнитного материала в результате заболачивания.

Рисунок 3

Медиана значений восприимчивости, нормированная на значение в интервале глубин 40–50 см. Что касается почвенных групп, показанных на рис. 2, исходный материал имеет большое влияние на степень обогащения камбизолом и стагнозолом. Глейзол на граните показывает типичное истощение магнитного материала в результате заболачивания.

Почвы из других материнских материалов показаны на рис. 3. Что касается отложений, профили камбизола показывают очень разные уровни обогащения, в зависимости от исходного материала.То же самое и со стагнозолем. Глейзол на граните обеднен магнитным материалом в верхних интервалах глубин в результате заболачивания.

4.2 Сравнение с литературными данными

Набор данных, аналогичный используемому здесь, - это данные исследования почв Великобритании. Уважаемый et al. (1996) проанализировал этот набор данных о верхнем слое почвы и нашел средние значения 149 × 10 −8 м 3 кг −1 для типичной коричневой земли (камбизол), 36 × 10 −8 м 3 кг. −1 для типичного стагнозоля и 45 × 10 −8 м 3 кг −1 для типичной аллювиальной глеевой почвы.Значения верхнего слоя почвы в настоящем исследовании ниже в 3 раза, даже если рассчитаны средние значения. Средние значения до 10 × 10 −8 м 3 кг −1 выше медианных значений в результате влияния выбросов. Более высокие значения почвенного исследования Великобритании могут быть результатом использования другого исходного материала или большого количества загрязненных почв. Различия в подготовке образцов и измерениях не могут быть исключены как причина разногласий.

Восприимчивость паракоричневой земли на юге Германии (14 × 10 −8 м 3 кг −1 в верхних 20 см) близка к нашим медианным значениям для стагнозола (Hanesch & Petersen 1999).То же самое можно сказать и о черноземе на лёссе, исследованном Йордановой и Жордановой (1999) в Болгарии. Они определили значения приблизительно 80 × 10 −8 м 3 кг −1 в верхнем слое почвы и приблизительно 40 × 10 −8 м 3 кг −1 в недрах. Это хорошо согласуется с нашими ценностями для черноземов на лёссах.

В литературе довольно сложно найти значения, которые можно было бы сравнить. Многие исследования почвы работают с объемной восприимчивостью; часто тип почвы и исходный материал не определены в достаточной степени.Однако большое количество профилей, проанализированных в этом исследовании, дает надежную статистику. Если используются удельные по массе значения и если материнский материал и тип почвы хорошо определены, данные этого исследования помогут интерпретировать восприимчивость отдельных профилей почвы. Было бы желательно дополнить эту базу данных значениями восприимчивости других групп почв, которые не встречаются в нашем районе исследований или недостаточно широко распространены для получения статистически значимых результатов.

4.3 Корреляция между восприимчивостью и другими параметрами

Коэффициенты ранговой корреляции между восприимчивостью и другими доступными параметрами были рассчитаны для каждого интервала глубин всех почв, принадлежащих к одному типу почв на одном и том же материнском материале (группах почв). Параметры, дающие коэффициенты корреляции, значимые на уровне 0,01, перечислены в таблице 2. Некоторые группы не дали значимых результатов, в основном из-за небольшого количества доступных выборок.

Таблица 2

Параметры коррелировали с восприимчивостью в анализируемых группах почв.Перечислены только те корреляции, которые значимы на уровне .1. N - количество образцов.

Таблица 2

Параметры коррелировали с восприимчивостью в анализируемых группах почв. Перечислены только те корреляции, которые значимы на уровне .1. N - количество образцов.

Корреляция между восприимчивостью и содержанием гумуса или глины отражает основные механизмы связывания магнитного материала в почве. Содержание гумуса обычно положительно коррелирует с магнитной восприимчивостью.Исключение составляет застойный феозем. Там образцы с высоким содержанием гумуса показывают низкие значения восприимчивости. Поскольку дренаж в этой группе затруднен, процессы переноса между разными горизонтами могут иметь значение. Однако анализ интервалов меньшей глубины не дал значимых результатов.

Прочие переувлажненные почвы - это группы глейзолов на аллювии и стагнозолей на флишах. В обеих группах восприимчивость коррелирует с несколькими тяжелыми металлами на глубине менее 20 см. В верхнем слое почвы сохраняется только корреляция с кобальтом в глейзоле и хромом и медью в стагнозоле.Мы пришли к выводу, что тяжелые металлы в верхнем слое почвы имеют геогенное происхождение. Отсутствие других корреляций в верхнем слое почвы может быть результатом транспортных процессов, происходящих в глейзоле.

Корреляции также были рассчитаны для сокращенных наборов данных. Эти наборы были получены путем удаления образцов, которые лежат в верхнем квартиле значений восприимчивости. Таким образом, загрязненные образцы исключаются из анализа (см. Методы в разделе 3). Эта процедура еще больше сокращает количество данных в анализе, и поэтому мы должны быть еще более осторожными при интерпретации.В меньших группах результаты больше не были значимыми. В большинстве других случаев результаты были такими же, как и для полных наборов данных. Поэтому мы описываем здесь только видимые различия. В черноземе на лессе корреляция со свинцом в верхнем глубинном слое исчезает в сокращенном наборе данных; в камбизоле на граните корреляция с кадмием исчезает. В обоих случаях связь с гумусом сохраняется. Это можно интерпретировать как указание на то, что свинец и кадмий имеют антропогенное происхождение в этих случаях.

5 Обсуждение

Данные этого исследования отражают влияние типа почвы на магнитную восприимчивость. Медианные значения исследованных почв охватывают широкий диапазон от 77 × 10 −8 м 3 кг −1 в черноземе на лессе до 7 × 10 −8 м 3 кг −1 м в глейсол по граниту. Подтверждена общая тенденция высокой восприимчивости хорошо дренированных почв и низкой восприимчивости заболоченных почв.

Измеренное значение восприимчивости зависит, с одной стороны, от количества магнитных минералов, содержащихся в исходном материале, а с другой стороны, от количества вновь образованных магнитных минералов. Наши результаты показывают преобладающее влияние новообразования на измеренные значения восприимчивости, если нет сильномагнитного исходного материала (например, базальта). Количество новообразований зависит от условий в почве и, следовательно, от типа почвы, а также от исходного материала, который обеспечивает основные компоненты почвенной матрицы.

Новообразование почвенного магнетита опосредуется железоредуцирующими бактериями (Hanesch & Petersen 1999). Благоприятные условия - это близкое к нейтральному значение pH (5,5–7; Taylor et al. 1987), поступление железа, присутствие органических веществ и бескислородная среда (Lovley & Philips 1986). Наибольшее количество педогенных ферримагнетиков обнаруживается в периодически влажных / сухих почвах, потому что Fe 2+ в железосодержащих минералах окисляется, а затем образует неферримагнитные минералы железа, если не происходит последующего восстановления (Maher 1998).

Почвы со значением pH от 4 до 6 имеют низкие значения восприимчивости. Это почвы, образованные на граните, сланце, гнейсе, мраморе, флише, суглинке, некальцинированном аллювии и в центральных Альпах. Однако высокие значения pH не приводят автоматически к высоким значениям чувствительности. Примерами являются глейзол на известковом аллювии и застойный феозем, где растворение сильнее, чем новообразование.

Антрозоль на лёссе (pH 7,2–7,6 в верхнем слое) и камбизол на лёссе (pH 6.0–7,6 в верхнем глубинном слое) имеют значения pH, сопоставимые с черноземом, но гораздо более низкую восприимчивость. Это могло быть вызвано более низким содержанием гумуса. Он составляет от 0,4 до 2,3% для антрозоля и камбизола (медиана: 1,4 и 1,5%, соответственно) и от 0,9 до 4,2% для черноземов (медиана по лёссу: 2,0%). Однако влияние содержания гумуса на различия в восприимчивости между группами почв не так ярко выражено, как влияние pH.

Однако внутри отдельных групп почв мы обнаруживаем корреляцию между восприимчивостью и содержанием гумуса.Эта взаимосвязь ожидалась, поскольку присутствие органического вещества способствует повышению восприимчивости, обеспечивая условия, необходимые для восстановления железа (Mullins 1977). В горизонте А черноземов Германии обнаружена корреляция магнитной восприимчивости и содержания гумуса (Neumeister & Peschel 1968). Maher (1998) обнаружил корреляцию восприимчивости с органическим углеродом и глиной в камбисолях при обследовании почв в Великобритании. Корреляция с глиной также была обнаружена в этом исследовании для некоторых групп почв.Возможно, еще одной причиной изменчивости восприимчивости почвы является удержание магнитных частиц в почве с помощью различных механизмов (адсорбция на частицах глины или на органическом веществе).

Одним из основных факторов, влияющих на восприимчивость, является водный режим. Как только происходит заболачивание, магнитные минералы имеют тенденцию растворяться. Глейзол, стагнозол и застойный феозем имеют самые низкие значения чувствительности в этом исследовании. Перемещенные известковые отложения имеют промежуточные значения восприимчивости, даже если они подвержены глеизованию.Причина, вероятно, кроется в коротком времени оклеивания по сравнению с более длительным периодом формирования почвы до перемещения материала.

Есть и другие важные факторы, такие как текстура почвы, которая влияет на существование локально восстанавливающей среды, необходимой для действия железоредукторных бактерий. Влияние эрозии и антропогенного воздействия также может изменить условия в почве и, следовательно, способность удерживать и / или формировать магнитные минералы. Кроме того, климат в зоне Чешского массива более холодный и влажный (годовое количество осадков 600–1200 мм), чем в районе лёсса (годовое количество осадков 500–700 мм).

Наши результаты трудно интерпретировать, если исходный материал недостаточно охарактеризован. Две группы - северные известняковые Альпы и центральная зона Альп - имеют неоднородную геологию (см. Материалы в разделе 2). В результате они показывают самый широкий разброс значений восприимчивости. Здесь потребуется дальнейшее подразделение основного материала для получения удовлетворительных результатов.

Значения нашего исследования могут быть использованы для оценки значений магнитной восприимчивости отдельных профилей, если соблюдаются некоторые правила: необходимо обеспечить сопоставимость типа почвы и основного материала; чем меньше данных использовалось для расчета статистики группы почв, тем менее надежны значения.Таким образом, наше исследование может помочь интерпретировать данные небольших исследований, которые предоставляют меньше материала для сравнения. Было бы желательно получить такие данные по большему количеству типов почв, а также в других регионах. Например, почвы, сформированные на базальтах, богатых магнитными полями, могут иметь характеристики, отличные от почв в данном исследовании.

Некоторые трудности возникают, если мы пытаемся составить стандартные значения, которые в целом действительны.

  • (i)

    Требуется большое количество данных. Специально для применения более сложных методов должно быть доступно не менее 100 профилей одного и того же типа почвы.В данном исследовании проблема проявляется, прежде всего, в корреляционном анализе. Даже статистически значимые результаты могут быть случайными. Поэтому интерпретация сложна и должна выполняться с осторожностью.

  • (ii)

    Различные рабочие группы используют разные методы отбора проб и подготовки. Даже используемые единицы разные. Это ограничивает возможности сравнения с другими исследованиями. Иногда используются интервалы глубин, иногда почвенные горизонты. Если выбрать почвенные горизонты, вариативность внутри групп может быть меньше, а результаты легче интерпретировать.С другой стороны, отбор проб занимает больше времени. В других регионах используются другие системы классификации почв. Поскольку диагностика различна, сравнение типов почв затруднено.

6 Выводы

  • (i)

    Значения абсолютной восприимчивости групп почв, проанализированных в данном исследовании, зависят от типа почвы. Обогащение верхнего слоя почвы (0–20 см) по отношению к подпочве (40–50 см) больше зависит от нижележащего материнского материала, чем от типа почвы.

  • (ii)

    Принимая диапазон между нижним и верхним квартилем в качестве стандартных значений для данного типа почвы, мы обнаружили в этом исследовании три основные группы: черноземы с восприимчивостью примерно 50–90 × 10 –8 м. 3 кг −1 , камбизол примерно 20–60 × 10 −8 м 3 кг −1 и заболоченные почвы примерно 5–20 × 10 −8 м 3 кг −1 .

  • (iii)

    Если обеспечивается сопоставимость типа почвы и исходного материала, значения, полученные в этом исследовании, можно использовать для оценки значений восприимчивости отдельных профилей.Значение магнитной восприимчивости в пределах верхнего квартиля для данной группы почв указывает на возможное влияние антропогенных частиц.

Благодарности

Авторы благодарны О. Даннебергу из Федеральной сельскохозяйственной лаборатории (BFL) в Австрии за предоставление химических данных и его помощь во время сбора данных. Исследование было поддержано MAG-NET (EU FMRX980247) и Fonds zur Förderung der wissenschaflichen Forschung, грант P16314-N11. Рецензии Дианы Жордановой и Эдуарда Петровского очень ценны и способствовали улучшению этой статьи.

Список литературы

Bundesamt und Forschungszentrum für Landwirtschaft

,

1996

.

Burgenländische Bodenzustandsinv, Amt der Burgenländischen Landesregierung

, Eisenstadt.

Bundesanstalt für Bodenwirtschaft Wien

,

1994

.

Niederösterreichische Bodenzustandsinventur

, Amt der Niederösterreichischen Landesregierung, Вена.

,

1995

.

Минерально-магнитные свойства кислых глеевых почв под дубом и корсиканской сосной

,

Geoderma,

68

,

309

-

319

.

,

1996

.

Магнитная восприимчивость почвы: оценка противоречивых теорий с использованием национального набора данных

,

Geophys. J. Int.,

127

,

728

-

734

.

,

2001

.

Палеоклиматические записи из OIS 8.0–5.4, зарегистрированные в лессово-палеозольных толщах на плато Матмата, южный Тунис, на основе минерального магнетизма и нового свечения, датируемого

,

четвертичными. Int.,

76–77

,

43

-

56

.

,

1994

.

Магнитное усиление китайского лесса - роль γFe 2 O 3

?,

Geophys. J. Int.,

117

,

265

-

271

.

,

2000

.

Магнитная сепарация и оценка намагниченности бразильских почв из различных исходных материалов

,

Geoderma,

96

,

81

-

99

.

,

2004

.

Использование магнитной восприимчивости для более быстрого, воспроизводимого и точного определения границ гидрированных почв на Среднем Западе США

,

Catena,

58

,

183

-

213

.

,

1999

.

Магнитные свойства недавно появившейся паракоричневой земли из Южной Германии.

,

Планета Земля. Sci. Lett.,

169

,

85

-

97

.

,

2002

.

Картирование нагрузок тяжелых металлов в почвах с помощью измерений магнитной восприимчивости

,

J. Environ. Геол.,

42

,

857

-

870

, а.

,

2001

.

Применение кластерного анализа нечетких c-средних и нелинейного картирования к набору данных о почве для обнаружения загрязненных участков.

,

Phys. Chem. Земля,

26

,

885

-

891

.

Международное общество почвоведения

,

1998

.

Всемирная справочная база почвенных ресурсов,

ACCO

, Левен.

,

1994

.

Факторы почвообразования, система количественного почвоведения,

Dover Publications

, Нью-Йорк.

,

2000

.

Магнитная восприимчивость почв на разных склонах в Саскачеване, Канада

,

Катена,

40

,

291

-

305

.

,

1999

.

Магнитные характеристики различных типов почв Болгарии

,

Stud. Geophys. Геод.,

43

,

303

-

318

.

,

2003

.

Магнитное исследование слабозагрязненных лесных почв

,

Опрос водных и атмосферных почв,

148

,

31

-

44

.

,

2001

.

Магнитные свойства солончаковых почв, загрязненных выбросами черной металлургии (юго-восток Франции)

,

J.app. Geophys.,

48

,

67

-

81

.

,

1986

.

Минерализация органических веществ с восстановлением трехвалентного железа в анаэробных отложениях

,

Прил.Environ. Microbiol.,

51

,

683

-

689

.

,

1998

.

Магнитные свойства современных почв и четвертичных лессовых палеопочв: палеоклиматические последствия

,

Palaeogeog. Палеоклимат. Palaeoecol.,

137

,

25

-

54

.

,

1999

.

Палеомонсоны I: магнитная запись палеоклимата в толщах наземных лессов и палеозолей

, в

Четвертичный климат, окружающая среда и магнетизм,

стр.

81

-

125

, ред. ,

University Press

, Кембридж.

,

1994

.

Пространственные и временные реконструкции изменений азиатского палеомонсуна: новый подход к магнитным минералам

,

Планета Земля. Sci. Lett.,

125

,

461

-

471

.

,

2003

.

Магнитная минералогия почв Российской степи: климатическая зависимость почвообразования магнетита

,

Palaeogeog.Палеоклимат. Palaeoecol.,

201

,

321

-

341

.

,

2004

.

Демонстрация связи между рассеянием загрязняющих веществ и пограничными слоями атмосферы с использованием карт магнитной восприимчивости, Санкт-Якоб (Австрия)

,

Phys. Chem. Земля,

29

,

997

-

1009

.

,

1977

.

Магнитная восприимчивость почвы и ее значение в почвоведении - обзор

,

J.Почвоведение,

28

,

223

-

246

.

,

1968

.

Магнитная восприимчивость почв и плейстоценовых отложений в окрестностях Лейпцига

,

Albrecht-Thaer-Archiv,

12

,

1055

-

1072

.

,

1999

.

Магнитный мониторинг загрязнения воздуха, земли и воды

, г.

Четвертичный климат, окружающая среда и магнетизм,

стр.

279

-

322

, ред. ,

University Press

, Кембридж.

,

1998

.

Lehrbuch der Bodenkunde (Scheffer / Schachtschabel)

14-е изд,

Ferdinand Enke Verlag

, Штутгарт, стр.

494

.

,

1992

.

Временная зависимость магнитной восприимчивости хронопоследовательностей почв на побережье Калифорнии

,

Quat.Res.,

37

,

323

-

332

.

,

1996

.

Концептуальная модель повышения магнитной восприимчивости почв

,

Quat. Int.,

34–36

,

243

-

248

.

,

1987

.

Магнетит в почвах: I. Синтез однодоменного и суперпарамагнитного магнетита

,

Clay Miner.,

22

,

411

-

422

.

,

1997

.

Скорость обогащения оксида железа в аллювиальных фановых почвах засушливой зоны, Южный атлас Туниса, измеренная с помощью минеральных магнитных методов

,

Catena,

30

,

215

-

227

.

Приложение

Приложение A: Параметры распределения

Магнитная восприимчивость (10 −8 м 3 кг −1 ) для различных интервалов глубины в почве показана в таблице A1.Профили, в которых брали пробы только верхнего слоя почвы, включаются в анализ, как и профили пастбищ. Для последних было рассчитано средневзвешенное значение для верхних 20 см.

Таблица A1

Магнитная восприимчивость (10 −8 м 3 кг −1 ) для различных интервалов глубины в почве. N - количество образцов.

Таблица A1

Магнитная восприимчивость (10 −8 м 3 кг −1 ) для различных интервалов глубины в почве.N - количество образцов.

© 2005 РАН

.

Добавить комментарий