Еколого-мікроморфологічні та фізичні характеристики основних педонів катени байраку Військовий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

Еколого-мікроморфологічні та фізичні характеристики основних педонів катени байраку Військовий

К.М. Божко

З давніх часів людство цікавили устрій та родючість ґрунтів як одного з найважливіших джерел добробуту. У наші часи, розглядаючи ґрунт як один з найважливіших компонентів біосфери, вчені всього світу продовжують знаходити нові методи дослідження їх властивостей та вдосконалюють вже існуючі для більш чіткої систематизації та класифікації ґрунтів.

Дніпропетровська школа ґрунтознавців багато років вивчає комплекс властивостей, характер ґрунтоутворення і генезис ґрунтів південного сходу України (Бельгард, Травлєєв, Дубіна, Зверковський, Білова та інші).

Ми займаємося дослідженням едафотопів байрачних лісів південного сходу України. Завдяки різноманіттю геоморфології в межах степової смуги нашої території маємо низку місцезнаходжень (балки), де розташовані природні байрачні ліси, які перебувають тут в умовах своєї екологічної відповідності (Бельгард, 1971). Значне місце у типології природних лісів О.Л. Бельгарда займають байрачні ліси, оскільки вони - давні екосистеми, які мають величезне значення для збереження біологічного різноманіття лісових біогеоценозів степової зони.

Природні байрачні ліси південного варіанта на Дніпропетровщині виникли в умовах правобережного плато Дніпра. Це територія колишньої порожистої частини Дніпра. За приклад таких біогеоценозів нами було обрано урочище Військове.

Байрачні ліси досліджуваного району, згідно з картою Д.Н. Соболєва (1948), у геоструктурному відношенні розташовані на Українській кристалічній плиті. Згідно з картою «Ґрунти України» Інституту ґрунтознавства та агрохімії ім. Соколовського (M.I. Полупан, 2005) ґрунти досліджуваних районів - чорноземи звичайні середньогумусоакумулятивні - відносяться до підзони степова північно-центральна помірно засушлива.

У природних байрачних лісах зосереджені едафотопи, що характеризуються унікальними екологічними, зокрема мікрокліматичними особливостями ґрунтотвірних процесів. Сукупність факторів сприяє розвитку стійкого лісового біогеоценозу. Крім материнської породи, найважливішими факторами ґрунтотвірних процесів є мікрокліматичні умови лісу та видовий склад флори (особливо деревних порід). Результатом ґрунтотвірних процесів під байраками є формування лісового підтипу чорнозему (Белова, Травлеев, 1999).

Об'єкт та методи досліджень. Методологічний підхід досліджень базується на вченні В.М. Сукачова про біогеоценоз (1964), С. В. Зонна (1964) про ґрунт як компонент лісового біогеоценозу, а також на типологічних принципах, розроблених О.Л. Бельгардом для лісів степової зони (1971), та методологічних принципах екологічної мікроморфології ґрунтів, запропонованих Н.А. Біловою, А.П. Травлєєвим (1997). Польові дослідження, геоботанічний опис, біоекологічна характеристика флори виконані на основі загальновизнаних методів і підходів. Мікроморфологічна організація ґрунтів вивчалась відповідно до методів, розроблених О.І. Парфьоновою і К.А. Яриловою (1977), С.А. Шобою (1981). Прозорі шліфи виготовлялися за методом Е.Ф. Мочалової (1956), у розшифруванні використовували «Методическое руководство по микроморфологии почв» за редакцією Г.В. Добровольського (1983); визначення агрегатного складу проводилось методом сухого просіювання зразків ґрунту крізь сита за методикою А.Ф. Вадюніної, З.А. Корчагіної (1973); при цьому кожен ґрунтовий профіль поділявся на 10 зон по 10 см, і відбиралися проби ґрунту згори вниз по розрізу; коефіцієнт структурності К=С/Б визначався за І.Б. Ревутом (1964), де С - кількість структурних окремостей розміром 0,25-10 мм, Б - сума окремостей, більших за 10 мм, та пилуватих окремостей, дрібніших за 0,25 мм; аналіз на водостійкість структурних агрегатів виконувався за М. Є. Бекаревичем та М.В. Кречуном (1964). Для виявлення залежності між двома фізичними властивостями використовували біометричний кореляційний метод.

Результати дослідження. Уздовж визначеної катени лісу ми виконали сім ґрунтових розрізів на верхній, середній та нижній третині схилів північної (ПД: БВ-304, 305, 306) та південної (ПД: БВ-310, 309, 308) експозиції, а також у тальвегу балки (БВ-307).

Пробна ділянка ПД-БВ-304 закладена у верхній третині схилу в 15° північної експозиції. Тип лісового біогеоценозу - діброва з грушею звичайною і кленом татарським, у травостані - з чистотілом великим, купиною багатоквітковою і фіалкою запашною. Зімкнутість крони - 0,6. Пробна ділянка ПД-БВ-305 закладена у середній третині схилу в 7° північної експозиції на відстані 15 м від тальвегу балки. Тип лісового біогеоценозу - пакленова діброва з яглицею звичайною і купиною багатоквітковою. Співвідношення 9Д1К. Зімкнутість крони - 0,9. Пробна ділянка ПД-БВ-306 закладена у нижній третині схилу 25° північної експозиції на відстані 5 м від тальвегу балки. Тип лісового біогеоценозу - пакленова діброва з яглицею звичайною і купиною багатоквітковою. Склад деревостану 8Д2К. Зімкнутість - 0,9. Умови зволоження - атмосферно-транзитні притічно-відтічні (Л. П. Травлєєв, 1981).

Мікроморфологічний опис ґрунтових профілів.

Верхній горизонт ґрунтових розрізів Hj 0-8 см темно-сірий, майже чорний, свіжий, горіхувато-зернистої структури, дуже пухкий, корененасичений, суглинистий, перехід малопомітний. Чорно-буре забарвлення мікроморфологічного шліфа однорідне по всій поверхні. Колір обумовлений великим вмістом органічних сполук. Дуже добре агрегований пухкий горизонт. Агрегати, здебільшого, правильної форми, зазвичай представлені викидами дощових черв'яків (рис. 1, а). У них органічна речовина представлена добре переробленими та розкладеними рослинними залишками. Мікроскладення здебільшого агрегованого та, подекуди, губчастого типу в залежності від мікрозони ґрунтового шліфа. Елементарна мікробудова плазмово-пилуватого типу. Скелет представлений мінералами різного розміру. У скелеті домінують кварц і польові шпати. Плазма гумусо-глиниста, однорідна по всій площині шліфа, анізотропна з крапчастим світінням. Рослинні залишки різного ступеня розкладеності. Тонкодисперсний гумус представлений великою кількістю рівномірно розташованих згустків гумонів. Форма гумусу - муль. Площа видимої поверхні пор значна і складає 40-55 % в залежності від мікрозони шліфа. Пори округлої та подовженої правильної форми. У порах зустрічаються викиди дрібних безхребетних.

Горизонт Hel₂k 8-48 см. Темно-сірий, майже чорний, свіжий, горіхувато-дріб- нозернистий, карбонатний пухкий суглинок. Скипання карбонатів від HCl спостерігається на глибині 39 см ґрунтового розрізу ПД-БВ-305 та на глибині 23 см ПД-БВ-306. Темно-сірий, гумусований, вологуватий, дрібнозернистий, пухкий, суглинистий. Перехід поступовий. У скелеті домінують кварц і польові шпати, мінералами різного розміру. Мікроскладення здебільшого губчастого типу. Елементарна мікробудова плазмово-пилуватого типу (рис. 1, в). Плазма гумусо-глиниста, однорідна по всій площині шліфа, анізотропна з крапчастим світінням. Рослинні залишки різного ступеня розкладеності від свіжих до слабко розкладених. Площа видимої поверхні пор значна. У порах зустрічаються викиди дрібних безхребетних (рис. 1, в).

Горизонт Нр 48-76 см. Темно-сірий, майже чорний, свіжий, горіхувато-дрібнозернистий, пухкий, карбонатний суглинок. Мікроскладення здебільшого губчастого типу. Елементарна мікробудова плазмово-пилуватого типу. Скелет представлений мінералами різного розміру. В скелеті домінують кварц і польові шпати. Плазма карбонатно-гумусо-глиниста, однорідна по всій площині шліфа, анізотропна з крапчастим світінням. Рослинні залишки різного ступеня розкладе- ності. Тонкодисперсний гумус представлений великою кількістю рівномірно розташованих згустків гумонів. Форма гумусу - муль. Площа видимої поверхні пор значно менша. Пори подовженої форми та пори-тріщини.

Горизонт Ph 76-110 см. Темно-сірий, гумусований, свіжий, колір поступово світлішає, дрібнозернистий, суглинистий, карбонатний, щільнішої структури (рис. 1, г). Перехід поступовий.

Результати визначення агрегатного складу ґрунтів схилу північної експозиції байраку вказують на добру агрегованість (рис. 2). Відсоток агрегатів розміром 0,5-2 мм складає майже 80 % у верхніх горизонтах і 62-68 % - у нижніх. Показник коефіцієнта структурності має найвище значення (К=8,87) у горизонті 20-30 см і коливається, поступово знижуючись із глибиною ґрунтового горизонту (рис. 2).

а б

Рис. 1. Мікроморфологічна будова ґрунту: а - ПД-БВ-304, гор. О-ТО тм. П,^р0; б - ПД-БВ-^р0Т, тср. 30-40 см, II, 60; о-ПД;БВ-304, гор. ґ0-20см, ^-, 1РТ; г р-ПД-БВо335у гор. 70-80 см, II, 60

Рис. 2. Коефіцієнт структурності ґрунтів байраку Військовий (північна експозиція): ПД-БВ-1 - верхня третина схилу північної експозиції; ПД-БВ-2 - середня третина схилу північної експозиції; ПД-БВ-3- нижня третина схилу північної експозиції; ПД-БВ-4 - тальвег байраку

Рис. 3. Коефіцієнт структурності ґрунтів байраку Військовий (південна експозиція): ПД-БВ-7 - верхня третина схилу південної експозиції;ПД-БВ-6 - середня третина схилу південної експозиції; ПД-БВ-5-нижнятретина схилу південної експозиції;ПД-БВ-4 - тальвег байраку

Коефіціент структурності ґрунтів тальвегу байраку коливається в межах від 5 до 6.

Результати визначення агрегатного складу ґрунтів схилу південної експозиції байраку дають дещо іншу картину. Відсоток агрегатів розміром 0,5-2 мм складає 78,59 % у середніх горизонтах нижньої третини схилу, у ґрунтах середньої та верхньої третини схилу цей показний нижчий і не досягає 70 %.

Показник коефіцієнта структурності має найвище значення теж у ґрунтах нижньої третини схилу (А=10,35) на глибині 40 см, а у ґрунтів середньої та верхньої третини низький і майже однаковий (рис. 3).

Рис. 3

Взагалі в усіх ґрунтових розрізах спостерігається загальна тенденція коефіцієнта структурності - зменшення показника із збільшенням глибини горизонту, починаючи із горизонту 10-20 см, в якому значення є максимальним - 11,00.

Значення відсотку всіх агрегатів розміром від 0,5 до 2 мм теж дуже високе і зменшується із збільшенням глибини горизонту. Найбільше значення цього показника знаходимо у горизонті 10-20 см - 82,22 % у ґрунтах нижніх третин схилів обох експозицій.

Рис. 4. Водостійкістьфракції1-2 мм ґрунтів байраку Військовий (схил північної експозиції)

Результати визначення водостійкості структурних агрегатів проаналізовано пофракційно на протилежних схилах північної та південної експозиції.

Водостійкість фракції 1-2 мм ґрунтів схилу північної експозиції байраку Військовий зображено у вигляді графіків (рис. 4).

З рисунку видно, що у верхній третині схилу найвища водо стійкість припадає на глибину 20-30 см і далі поступово зменшується із глибитою горизонту. Показники водостійкості ґрунтів середньої третини мають більш різкі перепади. Максимальне значення показника тут складає 85,15 % на глибині 30-40 см, у наступному горизонті різко знижується до 17,60 % і потім знов підвищується. Показники нодостійкості фракції у нижній третині та тальвегу байраку схожі і близькі до середніх значень.

Водостійкість фракції 1-2 мм ґрунтів схилу південної експозиції байраку Військовий з ображено на рис. 5. Ґрунти усіх третин схилу мають схожий характер у вигляді графіків зміни показника водостійкості. Найвищі показники у верхніх горизонтах сягають 86 % і з глибиною поступово знижуються.

Результати визначення водостійкості фракції 0,5-1 мм ґрунтів схилу північної та південної експозиції байраку Військовий подані на рис. 6, 7.

Ґрунти усіх третин схилу північної експозиції мають схожий характер зміни показника водо стійкості. Найвищі по казни ки у в ерхніх горизонтах сягають 90 %, а з глибини 60 см різко знижуються. Слід зазначити, що найвища водостійкість припадає на ґрунти середньої та верхньої третин схилу та тальвегу. Показники водостійкості ґрунтів нижньої третини північної експозиції значно нижчі (рис. 6).

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7. Водостійкість фракції 0,5-1 мм ґрунтів байраку Військовий (схил південної експозиції)

Водостійкість (%)

Рис. 8. Водостійкість фракції 0,25-0,5 мм ґрунтів байраку Військовий (схил південної експозиції)

Водостійкість ґрунтів південної експозиції змінюється синхронно від 8688 % у верхніх горизонтах, знижуючись поступово з глибиною ґрунтового профілю (рис. 7).

На північній експозищї ґрунти фракції 0,25-0,5 мм усіх третин схилу мають схожий характер зміни показника водостійкості (рис. 8).

Найвищі показники у верхніх горизонтах сягають 88 %, на глибині 60 см різко знижуються і знов підвищуються.

Біометричний кореляційний аналіз як сукупність методів виявлення кореляційної залежності між двома чи більше випадковими ознаками застосовувався нами для отримання більш точної інформації про характер і силу зв'язку між фізичними характеристиками досліджуваних ґрунтів. Кореляційний зв'язок характеризується коефіцієнтом кореляції r. Ми розглянули залежність між двома ознаками результатів агрегатного аналізу X i Y. Для кількісної числової обробки даних результати експерименту подаємо у формі кореляційної табл. 1. За Х_і взяли суму агрегатів розміром від 0,5 до 2 мм (Ј0,5-2 мм), за значення Y_i - коефіцієнт структурності (К) тих самих зразків ґрунту верхньої третини схилу північної експозиції, Х та Y - середні значення показників (ПД-БВ-304).

Таблиця 1. Кореляційний аналіз фізичних характеристик ґрунтів ПД-БВ-304

Обчислюємо коефіцієнт кореляції за формулою

п

* У] (у - у)²

R = r²* 100%

Еколого-мікроморфологічні дослідження виявили високий ступінь агрегованості верхніх горизонтів ґрунтового профілю. Характер структуроутворення має зоогенне походження. Здебільшого копролітового характеру агрегати містять добре перероблені рослинні залишки. Темно-бурий, майже чорний колір по всій площі мікроморфологічного шліфа зумовлений великою кількістю органічних сполук, що вказує на активні процеси гуміфікації. Тонкодисперсний гумус представлений великою кількістю рівномірно розташованих згустків гумонів. Форма гумусу - муль. Площа видимої поверхні пор у верхніх горизонтах ґрунтового профілю значна і складає 40-65 %. Пори округлої та подовженої правильної форми. Зазвичай у порах зустрічаються викиди дрібних безхребетних. З глибиною ґрунтового розрізу площа видимих пор зменшується разом з агрегованістю.

Корелюючи з мікроморфологічними характеристиками, водостійкість структурних агрегатів досягає дуже великих показників у верхніх горизонтах ґрунтового розрізу, знижуючись з глибиною. Байрачні чорноземи (Білова, 1997; Білова, Травлєєв, 1999) характеризуються активним біогенним мікроструктуроутворенням, результатом якого є значна агрегованість та пухкість мікроструктури. Це узгоджується з результатами досліджень І.А. Крупєнікова (1959) та А. П. Травлєєва (1972), які відносять ґрунти байрачних екосистем південного сходу України до особливого підтипу чорноземів лісових.

Бібліографічні посилання

байрачний ліс педон едафотоп

1. Бекаревич Н.Е. Водопрочность почвенной структуры и определение её методом агрегатного анализа / Н.Е. Бекаревич, З.А. Кречун // Методика исследований в области физики почв. - Л.: Изд-во ВАСХНИЛ, 1964. - С. 132-164.

2. Белова Н.А. Естественные леса и степные почвы / Н.А. Белова, А.П. Травлеев. - Д.: Изд-во Днепропетр. госун-та, 1999. - 343 с.

3. Белова Н.А. Экология, микроморфология, антропогенез лесных почв степной зоны Украины / Н.А. Белова. - Д.: Изд-во Днепропетр. госун-та, 1997. - 263 с.

4. Бельгард А.Л. Лесная растительность юго-востока УССР / А.Л. Бельгард. - К.: Изд-во КГУ 1950. - 263 с.

5. Бельгард А.Л. Степное лесоведение / А.Л. Бельгард. - М.: Изд-во Лесн. пр-сть, 1971. - 336 с.

6. Добровольский Г.В. Методическое руководство по микроморфологии почв / Г.В. Добровольский. - М.: Изд-во МГУ, 1983. - 69 с.

7. Дубина А.А. Лесная подстилка байрачных лесов правобережья Днепра на Днепропетровщине // Вопросы степного лесоведения и охраны природы. - Д.: Изд-во ДГУ, 1968. - С. 67-77.

8. Зверковский В.М. Особенности развития лесных насаждений в многолетнем эксперименте по рекультивации отвалашахты «Павлоградская» / В.Н. Зверковский // Пит. степ. лісознав. та лісової рекультиваціїземель // Зб. наук.пр. - Д.: Изд-во РВВ ДНУ, 2002. - С. 21-30.

9. Зонн С.В. Почва как компонент лесного биогеоценоза / С.В. Зонн // Основы лесной биогеоценологии. - М.: Изд-во Наука, 1964. - С. 327-457.

10. Мочалова Э.Ф. Изготовление шлифов из почв с ненарушенным строением / Э.Ф. Мочалова // Изд-во Почвоведение. - 1956. - № 10.

11. Парфёнова Е.И. Руководство к микроморфологическим исследованиям в почвоведении / Е.И. Парфёнова, Е.А. Ярилова. - М.: Изд-во Наука, 1977. - 197 с.

12. Полупан М.І. Ґрунти України. - Карта. - Масштаб 1: 1430000 / М.І. Полупан, В.Б. Соловей, В.А. Величко. - К.; Х., 2005.

13. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними. - М.: Изд-во АН СССР, 1948. - 310 с.

14. Сукачёв В.Н. Основные понятия лесной биогеоценологии / В.Н. Сукачёв // Основы лесной биогеоценологии. - М.: Изд-во Наука, 1964. - С. 5-46.

15. Тарасов В.В. Флора Дніпропетровської та Запорізької областей. Судинні рослини. Біолого-екологічна характеристика видів / В.В. Тарасов; за ред. А.П. Травлєєва. - Д., 2005. - 275 с.

16. Травлеев А.П. Вопросы генезиса и свойств лесных биогеоценозов Присамарья / А.П. Травлеев // Вопросы степного лесоведения. - 1972. - Вып. 8. - С. 40-46.

17. Травлеев А.П. Материалы к номенклатуре и классификации лесных почв подзоны настоящих степей / А.П. Травлеев // Сб. науч. тр. ДГУ - 1972. - Вып. 3. - С. 16-22.

18. Шоба С.А. Микрофотометрия шлифов почв / С.А. Шоба, Э.В. Иванов, В.Н. Бганцов // Вест. Моск. ун-та. - 1981. - № 3.- С. 11-18.

Размещено на Allbest.ru