Факультет

Студентам

Посетителям

Особенности диагностики ветровальных педотурбаций

Одно из обязательных условий изучения любого объекта — выработка критериев его узнаваемости.

Решение подобной задачи применительно к педотурбационным нарушениям ветровального характера осложняется разнообразием в условиях, образования ВПК (тип почвы, порода и размеры дерева, приуроченность к различным элементам рельефа и т. д.), а также наложением комплекса возрастных изменений, происходящих в теле ВПК.

Диагностика педотурбаций ветровального происхождения может включать в себя три этапа:

1. Обнаружение ветровальных нарушений почвенного покрова в ходе визуального анализа поверхности (без вскрытия почвенной толщи).

2. Идентификация педотурбаций при работе в почвенном разрезе (траншее) и при необходимости.

3. Аналитическое подтверждение наличия в профиле почвы нарушений рассматриваемого типа.

Прежде всего необходимо уметь в полевых условиях узнавать нарушения почвенного покрова, связанные с вывалом деревьев. С увеличением возраста ВПК главным свидетельством вывала дерева становится длительно сохраняющийся ветровальный микрорельеф, представляющий собой в большинстве случаев устойчивое сочетание бугра и серповидной западины. Сложнее обстоит дело при отсутствии каких-либо внешних свидетельств, указывающих на случившийся некогда вывал, или при их недостаточности для уверенного узнавания объекта. Поэтому при работе с лесными почвами очень легко на, казалось бы, ровном и ничем не нарушенном участке поверхности попасть при заложении почвенного разреза именно на место бывшего вывала дерева. Чрезвычайно важно поэтому уметь правильно «читать» следы нарушений в почвенном профиле и прежде всего в его морфологическом строении.

При морфологическом анализе ВПК различного типа и возраста в первую очередь отмечается нарушение традиционной последовательности горизонтов почвенного профиля, а в зоне нарушений наблюдается образование ряда не свойственных данной почве морфонов. Характер залегания, состав почвенного материала, формы и размеры образовавшихся морфологических элементов представлены в различном виде и сочетании. Происходит механическое смешивание материала различных горизонтов, дробление, а также сдвиг почвенной массы целыми блоками, перемещение наружу нижележащих и погребение выше лежащих элементов профиля, просто рыхление почвенного материала без смещения и перемешивания. Меняются мощность горизонтов и характер границ перехода между ними. Перераспределение почвенного материала приводит к тому, что мощность отдельных морфонов может достигать 60—80 см и более, а местами они совсем отсутствуют (прерывистость горизонтов в области нарушений). Зона морфологически выделяемых нарушений обычно имеет наибольшую ширину в верхней части профиля почв и сужается книзу, образуя в целом «котел вывала». Возможные исключения в этом ряду обычно объясняются, с одной стороны, маломощностью исследуемого почвенного профиля (например, в случае бурых горнолесных почв Висимского заповедника), а с другой — поверхностной корневой системой ели. Границы (стенки «котла»), определяющие зону нарушений, как правило, неровные, часто угловатые. Контуры нарушений иногда приобретают языковатость вследствие резкого выдергивания корней при падении дерева и последующего заполнения образовавшихся пустот смесью материала различных горизонтов. В некоторых случаях горизонты почвенного профиля в результате перемещения (вращения) целого блока почвенного материала принимают вертикальное положение, без существенного взаимного смещения. Некоторая «вздыбленность» и преимущественно вертикальная ориентация образующихся в области бугра морфонов присуща, как правило, ВПК, сформированным вывалами берез.

Отмеченные особенности внутренней организации ВПК позволяют выработать некоторые общие принципы их диагностики по почвенной морфологии. Как известно, ряд черт в морфологическом строении ветровальных образований сохраняется достаточно долго. Это обстоятельство в первую очередь и должно быть использовано в качестве ключа для идентификации педотурбаций, связанных с вывалом деревьев в более или менее отдаленном прошлом. Особенно важны и нужны такие ключи в тех случаях, когда характерный для ВПК микрорельеф исчез и нет прямой возможности точно судить о случившемся.

Одним из таких критериев может служить алогичность в морфологическом строении почв, проявляющаяся в «странностях» размещения отдельных морфонов генетических горизонтов, необычности их формы (нередко «амебообразной») и состава слагающего материала. Последнее, как правило, выражается в наличии смесей материала различных горизонтов (искоревых смесей). При мезоморфологическом анализе ВПК первого и второго типа, образованных на подзолистых почвах, в области нарушений иногда отчетливо просматривается косая слоистость материала горизонта А2, возникшая в результате перемещения некоторого объема почвы в процессе педотурбаций. Нередко отдельным морфонам ВПК (например, горизонта А2В в ВПК второго типа) свойственна хорошо выраженная гомогенность слагающего их материала. Так как особенно наглядно это проявляется в старых ВПК, можно думать, что это результат не только исходного дробления и перемешивания почвенной массы, но и следствие последующей фронтальной проработки данного объема материала фильтрующимися водами. Это предположение подкрепляется тем, что такие гомогенизированные участки отдельных горизонтов приурочены, как правило, к области западины ВПК, где длительное время господствуют условия повышенного увлажнения. Наличие подобных отклонений (порой не сразу замечаемых) в организации почвенной массы некоторых горизонтов хорошо выявляется при сравнительном анализе соседних участков профиля и может свидетельствовать о происшедших в данном месте нарушениях ветровального характера.

Как уже отмечалось, в сечении зона нарушений в целом характеризуется некоторой «котлообразностью» облика. Эта особенность в строении ВПК сохраняется достаточно долго и также может служить одним из диагностических признаков при идентификации ветровальных педотурбаций. Интересно, что со временем стенки «котла» (границы морфологических нарушений) оказываются пронизанными сетью трещин, что указывает на идущие процессы почвовосстановления нарушенных участков профиля. Примечательно, что нередко это связано как бы с «прорастанием» трещин в ветровальный почвенный комплекс снизу. Данная особенность в морфологической организации старых ВПК может успешно использоваться при их диагностике.

Наряду с вышеперечисленным одним из подтверждений случившихся некогда нарушений изучаемого типа может служить присутствие в профиле почвы погребенных фрагментов перегнойноаккумулятивных горизонтов и органического материала подстилок (гумусированные погребения), длительное время сохраняющихся после вывала деревьев.

Важно отметить, что вышеупомянутые аномалии в строении почвенного профиля нередко вскрываются в непосредственной близости от изучаемых ВПК. Это лишний раз дает основание считать единичный (групповой) вывал деревьев в лесной зоне обычным явлением, регулярно повторяющимся во времени на одних и тех же местах (в пределах единиц метров). К подобным выводам приходят и другие исследователи.

Как известно, со временем видимые размеры нарушений в профиле почв сокращаются. Причем наиболее интенсивно следы педотурбаций стираются прежде всего в верхней части нарушенной толщи в связи с идущими почвенными процессами и процессами восстановления нормального для данного БГЦ почвенного профиля. Это обстоятельство обычно приводит к тому, что почвоведу бывает трудно допустить возможность педотурбаций ветровального характера при наличии одного-двух «нормально» сформированных верхних горизонтов, хотя известная алогичность в нижней части профиля имеется.

В связи с этим важное диагностическое значение приобретает возникающая при педотурбациях инверсия некоторых физических свойств почвы (плотности, механического состава и т. д.), а также уменьшение дифференцированности почвенного профиля в пределах зоны нарушений по отдельным свойствам (например, по плотности и удельной поверхности). В ряде случаев нагляднее всего это проявляется в необычном для нормального профиля распределении камней и щебня по генетическим горизонтам (инверсия по каменистости). Однако, как указывают Е. А. Дмитриев с соавторами, некоторые исследователи, даже при обнаружении подобного инверсионного профиля, могут не связывать данное обстоятельство с вывалом и описывать почву как типичную. Особенно велика опасность возникновения таких недоразумений на генетически слабодифференцированных почвах (например, на бурых горно-лесных), когда во время вывала деревьев перемешивается материал горизонтов, морфологически мало отличающихся друг от друга.

При нарушении почв, имеющих выраженное двучленное строение профиля по механическому составу, в пределах ВПК отмечается, как правило, перераспределение отдельных фракций механических элементов. Это обстоятельство представляет значительный интерес как важное звено в диагностике ВПК, позволяющее аналитическим путем получить подтверждение полевым наблюдениям. Прекрасной иллюстрацией вышеизложенного может служить распределение наиболее репрезентативных фракций ила и крупной пыли в профиле ВПК, сформированных на почвах подзолистого типа. Кривые распределения отражают утяжеление материала верхней части профиля, обогащение ее тонкодисперсными частицами иллювиальной толщи. Инверсия по механическому составу в первую очередь указывает на неестественность залегания почвенного материала в исследуемом профиле. Отмеченное обстоятельство может быть использовано в качестве важного диагностического признака для дополнительной (аналитической) идентификации возможных нарушений почвы в результате вывала деревьев.

В ряде случаев особую ценность приобретает возможность химической диагностики ветровальных почвенных комплексов. Однако следует помнить о своего рода второстепенности подобной диагностики. Действительно, ни один исследователь не станет производить какие-то специальные химические анализы на индикацию ветровальных нарушений, если для этого не будет никаких визуальных предпосылок. В то же время знание химических особенностей ВПК необходимо не только для диагностических целей, но и для решения более общих задач, стоящих перед лесным почвоведением, в частности генезиса и эволюции лесных почв.

Изучение химических свойств почв ветровальных комплексов заметно осложняется их морфологическим строением и не всегда приводит к однозначному ответу. Дело в том, что в зоне нарушений и прилегающей ненарушенной толще почвы можно наблюдать, как уже отмечалось, вторичные изменения, в значительной степени обусловленные изменениями в водном режиме почв и влияющие именно на химические особенности почвенного материала. В частности, это сильно сказывается на поведении железа, чутко реагирующего на смену окислительно-восстановительных условий, в результате чего происходят изменения в содержании подвижных форм данного элемента на месте — за счет его перехода из одного состояния в другое. Наглядным примером в этом отношении могут служить ВПК первого типа в ЦЛГЗ, бугор и западина которых отличаются высокой контрастностью условий увлажнения. В районе западины резко возрастает по сравнению с контролем содержание подвижных форм железа, а в бугре, наоборот, происходит его уменьшение. Повышенный гидроморфизм, возникающий в западинной части ВПК, нередко вызывает оглеение в почвенном профиле, что также приводит к изменению химических свойств. В то же время происходящие в результате педотурбаций изменения химических свойств почв в определенной степени отражают и морфологические особенности строения ВПК. Например, нарушения горизонтов биогенного накопления микроэлементов приводят к более низкому относительно контроля содержанию на поверхности ВПК кислоторастворимых форм марганца, цинка и меди. Количественные и качественные изменения в химическом составе почвенного материала, связанные с нарушениями почв при вывале деревьев, сохраняются длительное время и могут служить показателем наличия ветровальных педотурбаций. Таким образом, особенности химической организации ВПК в сочетании с другими наблюдениями представляют собой важный комплекс диагностических признаков, позволяющий с большей уверенностью судить о случившемся.

Однако следует заметить, что наиболее эффективен на третьем (аналитическом) этапе для диагностики педотурбаций микроморфологический подход. При ветровальных нарушениях происходит существенное изменение в микроморфологическом строении почвенного материала, обнаруживаемое по неправильной или угловатой форме агрегатов и наличию в структуре порового пространства крупных ветвящихся пор и округлых камер, по увеличению рыхлости сложения материала и формированию в нем новой системы трещин и т. д. Ряд особенностей, возникших в микроморфологическом строении почв вследствие педотурбаций, сохраняется достаточно долго, что позволяет использовать их в качестве диагностических признаков. К таким особенностям можно отнести следующие: несогласованность распределения (залегания) структурных элементов; несвойственная материалу нормального профиля ориентация агрегатов, горизонтальных и вертикальных трещин; необычное соседство разнородных педов и отсутствие закономерностей в их чередовании; наличие в структуре порового пространства хорошо выраженных камер и каналов. Кроме того, микроморфологические наблюдения позволяют проводить детальную диагностику отдельных морфонов ВПК и устанавливать генетическую принадлежность материала различных горизонтов, оказавшегося в несвойственных ему условиях залегания.

В последнее время в практике полевых почвенных исследований все чаще используют различные методы, которые можно было бы объединить под общим названием «приборные». Подобные методы — источник интересной дополнительной информации об объекте исследований, позволяющей более полно и точно воспроизводить картину событий. Кроме того, они таят в себе и другие возможности. Например, метод измерения потенциала естественного электрического поля (ПЭП) позволяет, не нарушая целостности почвенного покрова изучаемого участка, более быстро по сравнению с традиционными методами оценить характер внутрипарцеллярной неоднородности почвенного покрова.

Интерес вызывает возможность изучения пестроты почвенного покрова (в частности, неоднородностей, связанных с вывалом деревьев) методом постоянных электрических полей, основанным на измерении кажущегося удельного сопротивления рк путем вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) участка почвенного покрова без нарушения его целостности. Например, применительно к педотурбационным нарушениям на почвах подзолистого типа метод ВЭЗ основан на резком отличии величин рк материала элювиальной и иллювиальной толщ почвенного профиля. Так, типичные значения рк для подзолистых горизонтов лежат в пределах 500—1000 ом/м, а для материала иллювиальной толщи величины рк меньше — 50—100 ом/м для суглинков и 20—30 ом/м для глин. Следовательно, располагая эталонной профилограммой ненарушенной почвы, по изменениям значений кажущегося удельного электрического сопротивления рк легко диагностировать ветровальные педотурбации, причем не только определять их глубину и площадь, но и получать объемную картину зоны нарушений. Таким образом, использование метода ВЭЗ существенно обогащает арсенал применяемых средств для диагностики педотурбаций ветровального типа.

Из всех рассмотренных подходов в диагностике ВПК наиболее важен этап, связанный с работой непосредственно в почвенном разрезе. Причем главная роль в оценке наблюдаемой картины принадлежит морфологическому анализу почвенной толщи («примат» морфологии).

С учетом того, что педотурбации ветровального происхождения играют заметную роль в функционировании лесных БГЦ, умение правильно расшифровать следы нарушений в «памяти» почвы необходимо как для оценки направления, скорости и других особенностей процессов почвообразования, так и для понимания формирования и динамики почвенного покрова лесных БГЦ в целом.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: