Поиск

Особенности миграционных потоков влаги в почве (часть 1)
22.10.2012

Чтобы полнее познать своеобразие водной миграции веществ, необходимо иметь сведения о миграционных потоках воды в почвах. Ho почвы существуют в природе не изолированно, а формируются, эволюционируют и деградируют в конкретном ландшафте. Известны 4 научных направления при изучении системы почвы - ландшафт: географическое, геохимическое, геофизическое и экологическое. Каждое из них имеет свои приоритеты, объекты и методы исследований. Например, при географическом подходе почвы рассматриваются на уровне системы педон - полипедоны, или ЭПА (и ЭПС) - Карпачевский Л.О. Педон (или ЭПА) представляет наименьший (но достаточно представительный) объём почвы (не плоскость - как фронтальная стенка почвенного разреза), которому присущи все основные генетические особенности того или иного почвенного типа. Совокупность педонов (ЭПА) образует систему полипедонов (ЭПС), которые в реальной природной обстановке стыкуются через т. н. «переходные объёмы» (эволюционные «точки» почв), где морфологические признаки и свойства выражены «неправильно». В недалёком прошлом именно такие педоны вызывали у почвоведов-практиков незаслуженную критику в адрес тех, кто не умел выбирать место в ландшафте и закладывать «типичные» разрезы.
Совокупность полипедонов формирует элементы ландшафтов, имеющие определённые катены (сочетания почв в рядах на склонах), а их закономерные группы характеризуют водосборные бассейны - элементы речных систем. Отсюда следует, что миграцию воды и веществ можно изучать на разных таксономических уровнях (исходя из сложной иерархии природных систем в ландшафтах): в речном бассейне, который нередко охватывает территории различных климатических зон (например, бассейны рек Волги, Днепра, Енисея и др.), в речных водосборах, в топокатенах, фациях, урочищах и элементарных (каскадных) геохимических ландшафтах, в педоне («профиле» почвы), генетическом горизонте, в поровом пространстве почв (макро-, мезо- и микропоры), наконец, в лизиметрах (насыпных), а в лаборатории - в реальных (чистых) сорбентах и носителях -Al2O3, СаСОз, активированном угле, глине, торфе, песке... При этом используются различные гидрологические и гидрофизические методы исследований, уравнения гидродинамики или балансовые расчёты.
В ландшафтах таёжной зоны Земли со средне- и сильнорасчленённым рельефом (что весьма типично для моренных равнин Европы, Канады и Северной Америки) к изучению миграции веществ и влаги можно подойти с различных позиций: 1) изучать миграцию поверхностного стока воды по склонам (исходя из их формы, крутизны, литогенной основы, экспозиции, протяжённости, характера использования - пашня или сенокос...), 2) исследовать инфильтрацию почв и грунтов, 3) определить в натуре сквозной и насыщенный поверхностный сток в катене, 4) охарактеризовать сквозной (подповерхностный) сток (throughflow), 5) исследовать потоки влаги в лабораторных условиях на основе методов экспериментального и математического моделирования, 6) получить информацию о параметрах влаго- и солепереноса, о балансе почвенной влаги и мигрируемых веществ с помощью специальных насыпных лизиметров инженерного типа.
Лизиметрический метод позволяет моделировать в реальной обстановке ландшафта потоки влаги и водорастворимых веществ; уточнить особенности теплового, водного и пищевого режимов без нарушения естественного сложения почвы и существующих экологогеохимических связей в системе почва о растения; определить в профиле модельной почвы и зонах аэрации перераспределение веществ в зависимости от УГВ; изучить специфику современных почвенных процессов (гумусо-, глее- и подзолообразования) и охарактеризовать механизмы переноса воды в реальном объёме почвы...
В принципе, многообразие задач по миграции можно свести (на данном этапе) к двум группам: первая - частные, рассматривающие реальную водную миграцию и диффузное перераспределение веществ в почве (и её горизонтах) и вторая - общие - ландшафтные потоки веществ и влаги.
Водная миграция веществ в насыщенных водой почвах подзолистого типа нами кратко охарактеризована. He менее важную (и специфичную) роль в перераспределении мобильных масс продуктов почвообразования и различных химических элементов техногенного генезиса (особенно простых гидратированных ионов металлов) по генетическим горизонтам почв играет диффузия. Этот самопроизвольный процесс обусловлен хаотичным тепловым движением молекул и, в отличие от сорбции, приводит к постоянному рассеиванию ионов, молекул, радикалов... из микрозон локального сосредоточения сорбционных барьеров по всему объёму генетических горизонтов.