Главная страница
Навигация по странице:

  • п

  • Российская академия наук I i почвоведение


    Скачать 1.31 Mb.
    НазваниеРоссийская академия наук I i почвоведение
    Анкор791-pochvovedenie-1995-4.docx
    Дата11.07.2018
    Размер1.31 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файла791-pochvovedenie-1995-4.docx
    ТипДокументы
    #19633
    страница4 из 25
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25


    Рис 1. Полигон статистического распределения мощности гумусированной толщи (см) мерзлотной луго-во-черноземной почвы.



    3N

    сравниваемых максимумах и промежуточном минимуме по формуле [8]:
    Р =

    где щ и п3 - абсолютная встречаемость в сравниваемых максимумах (40 и 24%); п2 - абсолютная встречаемость признака в промежуточном минимуме (9%); N-объем выборки.

    Критерий Стьюдента равен: пределяется асимптотически нормально с математическим ожиданием:

    = тн= л/2

    и дисперсией:

    Д(+) = ДН = п +1/12. Отсюда ^-критерий:

    п(-)

    т(-)

    (")


    В


    t =


    = 7.48>/001 = 2.58.

    2NP(l-3P)(3-8Р) (1-Р) (1-2Р)

    При уровне = 0.99) можно с большой уверенностью констатировать, что выборка состоит из двух самостоятельных совокупностей. Одна из них имеет параметры от 19 до 51 см и характеризует мощность собственно гор. А1 мерзлотных лугово-черноземных почв, а другая с параметрами 52 - 99 см и больше относится к гумусирован-ной толще, образованной криогенной сетью разновозрастных трещин.

    Фактическое распределение нижней границы гумусированной толщи приведено на рис. 2. Какие-либо закономерности здесь едва уловимы. Чтобы убедиться в наличии закономерного квазипериодического компонента в распределении данного признака необходима проверка гипотезы его неслучайности. Известно, что в случайном бессвязном ряду число максимумов и минимумов одинаково, тогда как в квазислучайных рядах высокие и низкие значения образуют группировки. Подсчитаем число повышений (+) и понижений (-) в вариационном ряду мощности слоя из условия, что ! > х{[3]. Общее число (+) + (-) = N в случайном бессвязном вариационном ряду расгде лн - число повышений или понижений в ряду.

    В результате расчетов получено, что г(+) = 2.87 > > t099= 2.62, = 3.04 > t099= 2.62. Таким образом, гипотеза о случайности колебаний мощности гумусированного слоя изученных почв несостоятельна. Пространственное варьирование этого морфометрического показателя подчинено закону периодичности.

    В рядах варьирования выделяют наряду с периодической составляющей трендовую и случайно-остаточную. Экологический фон изученных мерзлотных почв не располагает к существованию тренда данного показателя. Остается освободиться от шумов. Это можно сделать методом статистического сглаживания, который позволит объективно определить параметры почвенных индивидуумов.

    Расчеты показали, что почвенные индивидуумы в мерзлотных лугово-черноземных степях имеют размеры от 1 до 2 м и разделяются в пространстве зоной налагающихся друг на друга трещин разных генераций (рис. 2). Гумусированная толща, образованная этими трещинами, в плане имеет концентрическую форму и окаймляет почвенные индивидуумы. Почвенные индивидуумы



    Расстояние, м
    8 9

    Рис 2. Пространственное варьирование мощности гумусированной толщи мерзлотной лугово-черноземной почвы. Условные обозначения: / - фактическое варьирование, 2 - сглаженная кривая, 3 - ПИ (почвенный индивидуум), 4 - МВТ (морозобойные трещины).



    в лугово-лесных ландшафтах оказались по размеру меньше (0.8 - 1.5 м), т.е. здесь трещины закладываются по более частой сетке. Это объясняется относительно тяжелым гранулометрическим составом мерзлотных лугово-лесных почв и их реологическими особенностями. Можно думать, что в этих почвах также широко развиты трещины усыхания.

    Трещины являются фактором анизотропности профиля мерзлотных почв как непосредственно, так и опосредованно. Особенно выражена последняя функция, так как с ней связаны явления инволюций - нарушения сплошности генетических горизонтов в результате смятий, разрывов, инъекций одного горизонта в другой, инверсии горизонтов и формирования морфонов.

    Согласно идеям Артюшкова с соавт. [1] инволюции возникают при промерзании почв и образовании замкнутого объема. Последнее легче всего достигается в трещиноватой почве. В таком объеме почвенно-грунтовая масса испытывает высокий гидростатический напор и быстро переходит в неустойчивое по плотностной стратификации состояние. Большая роль отводится гранулометрическому составу. Вязко-пластичное течение возникает только в случае, если частицы диспергированы и многослойно гидратировйны. Что касается образования трещин, то этот автор склонен объяснять их происхождение также плот-ностными течениями. Более удачной представляется гипотеза объемно-градиентного образования трещин. Выведенная зависимость расстояния между трещинами от температуры и физико-механических характеристик почвы [10] позволяет считать обширные прогумусированные зоны в почвах продуктом множества генераций морозобойных трещин, закладка которых шла в соответствии с эволюцией континентальности климата и термических градиентов на дневной поверхности, начиная, по крайней мере, с сартанского времени.

    Профиль мерзлотных лугово-лесных почв ввиду тяжелого гранулометрического состава легко подвержен криогенным процессам, поэтому является удобным объектом исследования на анизотропность.

    Профиль почв резко неоднороден по объемной массе. Если основная часть гор. А1 уплотнена слабо (1.06 ± 0.12 г/см3), то морфоны бурого цвета -фрагменты нижнего гор. В - имеют объемную массу 1.44 ± 0.09 г/см3 (табл. 1). Встречающиеся по всему профилю гумусированные клинья или локализации, как правило, уплотнены слабее вмещающей толщи. Соответственно неоднородному распределению объемной массы неоднородна и общая пористость. В гор. А1 и гумуснесу-щих морфонах величина общей пористости относительно выше.

    В связи с высокой дисперсностью почв и представленностью глинистых минералов в большей своей части монтмориллонитом и меньше каолинитом, удельная поверхность почв высокая. Наибольшая роль в создании анизотропии профиля по этому физическому показателю принадлежит гумусированному материалу, рассеянному по всему деятельному слою. Обычно удельная поверхность темноокрашенных морфонов больше, чем во вмещающей толще на 10 м*/г.

    Профиль почвы оказался неоднородным и в отношении естественного увлажнения. Морфоны, имея разное происхождение, в структуре



    Показатель

    гор. А1 3-13

    Бурый 10-13

    Светло-бурый 15-20

    Черный зернистый 15-20

    Буровато-серый 55-60

    Черный зернистый 55-60

    Трещинный материал, черный 73-83

    Желто-серый сизоватый 73-83

    Охристо-ржавый 73-75

    Пятно, вскипает отНС1 87-93

    гор. Ск 100 -150

    Объемная масса, г/см3

    Общая пористость, %

    Удельная поверхность, м2

    Полевая влажность, % от объема почвы

    Давление почвенной влаги, Р х 103, кПа

    1.06 ± ±0.12

    57.6 160.3 18.3

    -3.48

    1.44 ± ±0.09

    42.4 141.8 15.1

    -4.68

    1.31 ± ±0.06

    47.6 156.3 23.4

    -0.95

    1.25 ± ±0.05

    -50.0 168.3 25.6

    -0.87

    1.45 ± ±0.06

    40.8 158.1 29.3

    -0.26

    1.33 ± ±0.07

    45.7 169.0 31.5

    -0.25

    1.40 ± ±0.07

    42.9 160.0 33.1

    -0.11

    1.58 ± ±0.08

    35.5 159.6 30.6

    -0.20

    1.78 ± ±0.08

    27.3 83.4 27.6

    -0.001

    1.52 ± ±0.06

    38.0 126.7 36.3

    -0.006

    1.68 ± ±0.06

    31.4 130.6 31.4

    -0.03

    Таблица 1. Анизотропия профиля мерзлотной лугово-лесной почвы

    Генетические горизонты и морфоны, глубина (см)



    порового пространства и свойствах активной поверхности сохраняют свои особенности удерживать влагу. Об этом в интегральной форме может свидетельствовать величина давления почвенной влаги. Последнюю можно рассчитать по связи удельной поверхности с приведенной толщиной водной пленки [9].

    В гор. А1 давление влаги при естественной влажности низкое, что свидетельствует о значительной недонасыщенности капиллярно-сорбци-онны;Х сил. В то же время в недрах этого горизонта имеются участки с еще более низким давлением влаги. По-видимому, в этих морфонах развита сеть тонких нор с большой пленочно-адсорбционной способностью. С увеличением глубины влажность и давление влаги повышаются. Однако поле давлений в профиле остается неравномерным. На близком расстоянии, например, на глубине 73 - 83 см перепад давления достигает 9 х 103 кПа, а в системе "охристое пятно-гумусированная локализация" и того больше (11 х 103 кПа). Градиенты давления вллпи наименьшие в гор. С, где матричный потенциал близок к нулю.

    Следует остановиться еще на одном важном следствии почвенного криогенеза - криогенном саморыхлении почв. Обычно сверху вниз объемная масса почв постепенно растет под влиянием, так называемо го нормального вертикального давления. Например, при средней объемной массе 1600 кг/м3 и ускорении свободного падения 10 м/с2 на глубиые 0.5 м почв нормальное давление составит 8 х 103 кПа, а на глубине 1.5 м она уже будет равняться 24 х 103 кПа. Однако в мерзлотных почвах данная закономерность часто не соблюдается. Это вызвано тем, что после выта-ивания ледяных шлиров на их месте остаются полости, а весь слой шлирового льдовыделения некоторое время сохраняет посткриогенно-раз-уплотненную текстуру.

    Статистические параметры

    Сравниваемые слои, см

    90 - 100

    130 - 140

    140-150

    Объем выборки

    Средняя арифметическая и ее ошибка

    Стандартное отклонение

    г-критерий

    9

    1.59 ±0.03 0.09

    9

    1.41 ±0.03

    0.10

    4.19 > 2.88 Р = 0.99

    9

    1.36 ±0.06

    0.18

    3.43 > 2.88 Р = 0.99
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25
    написать администратору сайта