Фізичні властивості мінеральних грунтів Верхньодністерської рівнини: специфіка формування та їх екологічна роль

Abstract

Охарактеризовані загальні фізичні властивості, гранулометричний склад, вміст Сорг і обмінних форм Са і Мg лучного карбонатного і дернового опідзоленого ґрунтів Верхньодністерської рівнини. Досліджено вплив вмісту і якості органічної речовини, мулу, ступеня карбонатності на щільність будови ґрунту та його шпаровий простір. Встановлено тісний зв'язок (r=0,94; P<0,05) між шпаруватістю аерації та емісією СО2 з поверхні ґрунту.

В статье охарактеризованы общие физические свойства, гранулометрический состав, содержание Сорг и обменных форм Са и Мg луговой карбонатной и дерновой оподзоленной почвы Верхнеднестровской равнины. Луговая карбонатная почва в верхнем 10-сантиметровом слое характеризуется благоприятной плотностью сложения – 1,11 г/см3. Ниже по профилю этот показатель увеличивается и достигает максимального значения (1,34 г/см3) на глубине 26-36 см. Показатель плотность верхнего гумусово-элювиального горизонта дерновой оподзоленной почвы (1,05-1,18 г/см3) также свидетельствует об благоприятных условиях для растений. Поровое пространство луговой карбонатной почвы колеблется в пределах 50,4-57,0% с максимумом в верхнем слое. В дерновой оподзоленной почве профильные колебания порозности несколько шире (40,2-58,3%) за счет увеличения этой величины в верхнем слое до 58,3% и уменьшение до 40,2% в горизонте Phigl. Для дерновой оподзоленной почвы, особенно ее гумусово-элювиального горизонта, характерные оптимальные параметры порового пространства, в то время как для луговой почвы эти параметры несколько хуже. Последнее подтверждается тем, что с поверхности дерновой почвы наблюдалось в 1,7 раза больше эмиссии СО2 (y = 4,77 x + 886,6; r = 0,94) по сравнению с луговой (y = 2,88 x + 913,0; r = 0,92). Также исследование показало, что в луговой карбонатной почве значения порозности аэрации значительно ниже, чем значения капиллярной порозности. Увеличение доли капиллярных пор в верхнем слое почвы может быть обусловлено как ее тяжелосуглинистым гранулометрическим составом, так и коагулирующим действием кальция.

Soil physical properties play important role in the functioning of soil, especially in its air and water regimes. Many previous studies have indicated that soil physical properties reflect the state of a particular biogeocenose and can be used as an integrated ecological indicator of soil state. E.V. Shein, assessing the ecological significance of one of the soil physical properties – bulk density, considers that it causes the pore space formation, where soil microorganisms and soil biota live and function. Therefore, if you change the pore space, then soil biota will change and it will alter soil ecological functions. Therefore, the objective of the study was to evaluate the physical properties of mineral soils in the study area that affect the state of pore space, and to describe their ability to implement environmental functions associated primarily with the processes of oxidative degradation of organic matter and CO2 emissions. This study was carried out in the Upperdnister plain on carbonate meadow soil (P1) and on sod-podzolic soil (P4). Based on the findings the studied soils differ in particle size composition: carbonate meadow soil is a heavy loamy, containing 49% silt and clay and sod-podzolic – loamy, containing 30% silt and clay. Carbonate meadow soils (P1) in the upper 10 cm layer is characterized by a favorable density – 1.11 g/cm3. Lower in the profile the rate increases and reaches a maximum value (1.34 g/cm3) at a 26-36 cm depth. In the parent rock soil bulk density reduces to 1.23-1.27 g/cm3. Sod-podzolic soil (P4) in the upper humus-eluvial horizon is also characterized by a favorable density – 1.05-1.18 g/cm3. Pore space of carbonate meadow soils (P1) range from 50.4 to 57.0% with a maximum in the upper layer. As for the sod-podzolic soil (P4), its range is slightly wider (40.2-58.3%) with 58.3% in the upper layer and 40.2% in the Phigl horizon. Also the study showed that in the carbonate meadow soils (P1) aeration porosity values are significantly lower than the values of capillary porosity. Increase in the proportion of capillary pores in the upper soil layers may be due to both silting interaggregate space by dispersed soil fractions due to heavy loamy composition and coagulating function of calcium. To further assess of the impact of Ca2+ ions on soil porosity we obtained data characterizing capillary porosity and content of exchange forms of Ca and Mg. Thus, in the profile of carbonate meadow soil, which is characterized by a high content of exchange cations of calcium and magnesium, there is a close relationship between their content and capillary porosity (r = 0.98), while in the sod-podzolic soil with the less exchangeable bases content, this relationship is much weaker (r = 0.31). In conclusion, sod-podzolic soil (P4), especially the humus-eluvial horizon is characterized by optimal parameters of porosity. In addition, confirmed that the surface of the sod-podzolic soil emitted in 1.7 times more CO2 (y = 4.77 x + 886,6; r = 0,94), compared with meadow soil (y = 2.88 x + 913,0; r = 0,92). That is associated with intense oxidative processes in sod soil. As a result of this study, the general physical properties, grain size distribution, content of Corg and metabolic forms of Ca and Mg in carbonate meadow and sod-podzolic soils of Upperdnister plain were characterized. The influence of the content and quality of organic matter, silt, carbonate content, soil density and its pore space were analyzed. Close relationship (r = 0,94; P <0,05) between the aeration porosity and emissions of CO2 from the soil surface were established.