Цикличность почвообразования
кальными условиями дренированности и выщелоченности почвообразующих пород. На дренированных поверхностях формируются различного типа дерновые оподзоленные, реже дерново-подзолистые остаточно-гумусовые высоковскипа- ющие почвы. И те, и другие в своем распространении тесно связаны с лесными сообществами, находящимися на разных стадиях сукцессионного цикла. Релик- товая часть гумусового профиля выделяется во всех исследованных почвах. Ра- диоуглеродный возраст реликтового горизонта, определенного по гуминовым кислотам, варьирует от 4 до 6 тыс. лет. Степень его сохранности варьирует от темно-серого, почти черного, сливающегося по окраске с современным горизон- том, до сероватых пятен в элювиальной части и гумусовых потеков ниже. Чем выше дренированность местоположений, тем интенсивнее трансформация гуму- сового горизонта.
Свойства гумусовых профилей тесно связаны с продуктивностью расти- тельных сообществ. Так, в производных лиственных лесах продуктивность тра- вяного яруса составляет 30–56 ц/га. К этому количеству следует добавить до 30–
35 ц/га быстро разлагаемой листвы. В зональных темнохвойных лесах продук- тивность напочвенного покрова в 6-10 раз ниже, а ежегодный опад редко превы- шает 6–7 ц/га. В полугидроморфных условиях ложбин и понижений продуктив- ность травяного яруса лиственных лесов снижается до 23–34 ц/га. Состав опада тоже травяно-древесный. Однако здесь, в условиях повышенного поверхностного увлажнения, минерализация опада замедлена, что ведет к формированию более мощных (до 10 см) подстилок массой 163–183 ц/га, характеризующихся высокой зольностью (до 17%).
Качественный состав гумуса отражает различия в генезисе гумусовых го- ризонтов. Современный горизонт дерновых оподзоленных почв формируется в соответствии с климатическими условиями юга таежной зоны и имеет фульват- но-гуматный состав гумуса. Отношение Сгк/Сфк варьирует от 1,1 до 1,6. На сла- бодренированных территориях с неглубоко выщелоченными карбонатами и вы- соким уровнем увлажнения формируются темно-гумусовые почвы, отличающие- ся повышенным содержанием гумуса (до 6–8%) и его гуматным составом (Сгк/Сфк 1.6–2.2), что сближает их с почвами более южных территорий. Релик- товые горизонты при невысоком содержании (до 2%) гумуса отличаются еще более широким отношением Сгк/Сфк (до 2.6). На основании совокупности при- знаков К.А. Уфимцева выделяла исследованные почвы в отдельную группу про- градированных почв. Формирование их во многом связано не только с динами- кой климата, но и спецификой растянутого во времени сукцессионого процесса, в котором господствуют травяные лиственные леса. Для формирующихся здесь фитоценозов отмечена высокая продуктивность травяного покрова, сравнимая с продуктивностью подтаежных растительных сообществ. Хорошо развитый тра- вяной покров с преобладанием густодерновинных видов (Carex macroura, Cala- magrostis obtusata) препятствует восстановлению темнохвойного древесного по- лога подобно тому, как это происходит в длительно-производных сообществах подтайги. По сравнению с хвоей и мхами, листья и травы, составляющие основу опада, отличаются большей скоростью разложения, продукты распада менее кис-
лые. Это определяет и менее кислую реакцию, активизирует процессы гумусона- копления, препятствует развитию элювиальных процессов.
Следует отметить, что прослеживается связь между современным гумусо- накоплением, сохранностью реликтового гумусового горизонта и особенностями лесообразовательного процесса. Чем больше растянут по времени лесовосстано- вительный процесс и стадия травяных лиственных лесов, тем выше сохранность реликтового гумусового горизонта и больше мощность современного. Это отра- жает с сукцессионную динамику почвообразования. На стадии коренных темно- хвойных лесов под кислыми лесными подстилками идет деградация гумусового горизонта. На восстановительном этапе под травяными березовыми лесами идет активизация гумусонакопления и некоторое восстановление гумусового горизон- та. Нами также отмечено в травяных лесах активное проникновение корней в реликтовый горизонт. Следовательно, и здесь отмечается «подновление» и омо- ложение гумуса, что выявляется и при датировании реликтовых гумусовых гори- зонтов по разным материалам. Исследования М.И. Дергачевой показали возмож- ность «обновления» гуминовых кислот в реликтовых горизонтах за счет «до- стройки» молекулы гуминовых кислот при поступлении продуктов современного биосинтеза из верхних горизонтов. Возможно, именно поэтому в длительно- производных лесах отмечена более высокая сохранность как современных, так и реликтовых гумусовых горизонтов. Следовательно, «вторые» гумусовые гори- зонты имеют не только реликтовую природу, но и поддерживаются современны- ми процессами в циклах биогенеза, а восстановительно-возрастная динамика лесных экосистем включает как этапы деградации, так и проградации гумусового профиля почв. Такую цикличность мы отмечаем как маятниковую эволюцию почвообразования.
С учетом продолжительности восстановительного цикла в лесных экоси- стемах, особенно растянутой на ландшафтно-геохимических границах, каждый последующий почвообразовательный цикл происходит в несколько иных ланд- шафтных, прежде всего климатических, условиях. Чем продолжительнее стадия лиственных лесов, тем более выражены как современный, так и реликтовый го- ризонты. В зональных кедрово-елово-пихтовых лесах на глубоковыщелоченных породах стадия восстановления ограничивается только одним поколением лист- венных лесов, поэтому проградация гумусового горизонта здесь слабо заметна – развивается в классическом виде элювиальное почвообразование.
Таким образом, исследование почв и растительности Васюганской равни- ны позволило выявить новые механизмы эволюции почв, связанные с динамикой лесообразовательного процесса. Длительность восстановления коренной темно- хвойной растительности определяется почвенно-геохимическими условиями – богатством почв и слабой выщелоченностью почвообразующих пород. Для сло- женной карбонатными почвообразующими породами территории Васюганской равнины отмечается господство длительно-производных лиственных лесов, за- метно отличающихся по составу и продуктивности от коренных темнохвойных, что замедляет процессы деградации как современных, так и реликтовых гумусо- вых горизонтов. Эволюция же гумусового профиля приобретает маятниковый характер, в котором этапы деградации чередуются с восстановительными этапа-
ми. Размах колебаний и общее развитие почв связаны не только с изменениями климата, но и с соотношением разных этапов восстановления коренных темно- хвойных лесов. Исследование фитолитных и спорово-пыльцевых спектров пока- зали, что на всех этапах голоценовой эволюции в растительном покрове Ва- сюганской равнины травяные лиственные леса имели широкое распространение.
Сформировавшийся комплекс почвенно-геохимических условий обусловливает относительную устойчивость лесных экосистем к климатическим колебаниям.
Cyclicity of soil formation at the southern borders of the boreal zone А.G. Dyukarev, N.V.Klimova
We have shown that the succession cycles in forest ecosystems are determined by the soil-geochemical properties of the landscape. Forest recovery is stretched in un- favorable conditions and derivative communities with high productivity of the soil cover prevail in its structure, which contributes to the activation of humus- accumulation processes in both the modern and relict soil horizons. Soil evolution have a cyclic character in which the stages of degradation alternate with recovery stages.
УДК 631.4
Подбуры южной части Иркутско-Черемховской равнины Д.В. Жиндаева, В.З. Спирина
Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск, spirina.pochva@mail.ru
Рассмотрены условия формирования подбуров Иркутско–Черемховской равнины Предбайкалья. Показаны особенности в строении почвенного профиля и свойствах подбуров в зависимости от положения в рельефе. Выявлены признаки ожелезнения ил- лювиальной части почвенной толщи и материнской породы. Почвы характеризуются неоднородным гранулометрическим составом с большим преобладанием крупных фракций и незначительным количеством илистых частиц. Низкое содержание эле- ментов питания в подбурах свидетельствует о малой пригодности их в сельскохозяй- ственном производстве.
Ключевые слова: подбуры, альфегумусовые почвы, условия почвообразования, профиль, гранулометрический состав, гумус.
Предбайкалье – своеобразный регион, для которого, в отличие от других территорий, характерно уникальное сочетание факторов почвообразования;
большое разнообразие рельефа, почвообразующих пород, климата, растительно- сти, что обусловило пестроту почвенного покрова. Почвы региона существенно отличаются от таковых других территорий по морфологическим, физико- химическим и химическим характеристикам, что, по мнению Г.А. Воробьевой [1], затрудняет классификацию и диагностику предбайкальских почв, в связи с этим требуются более глубокие исследования. Также изучение почв Иркутско-
Черемховской равнины Предбайкалья необходимо для сохранения рекреацион- ного потенциала почв, рационального использования земель и воспроизводства биологических ресурсов территории.
Объектом исследования послужили подбуры разных видов и разновидно- стей, распространенные на южной части Иркутско-Черемховской равнины Пред- байкалья. Рельеф равнины слабохолмистый, плоско увалистый. Подбуры залега- ют на вершинах плоских увалов и пологих наиболее дренированных склонах разных экспозиций в условиях поверхностного и внутрипрофильного дренажа на рыхлых почвообразующих породах легкого гранулометрического состава под кедрово-березовыми мелкотравными лесами. Термин «подбуры» был введен В.О. Таргульяном [2], однако в «Классификации и диагностике почв СССР»
(1977) данные почвы не выделялись. Они рассматривались как таежно- мерзлотные поверхностно-ожелезненные и скрытоподзолистые почвы. В «Клас- сификации и диагностике почв России» (2004) подбуры стали выделяться как самостоятельный тип в отделе альфегумусовых, стволе постлитогенных почв.
Для подбуров характерна аккумуляция алюмо-железисто-гумусовых соединений, которые формируют альфегумусовый горизонт коричневых или охристо-бурых оттенков. Для определения химических и физико-химических свойств почв ис- пользовались общепринятые в почвоведении методы исследования [3, 4].
В транзитной позиции юго-восточного склона сформирован подбур пере- гнойный бескарбонатный крайне мелкий среднесуглинистый (разрез 1) под кедро- во-березовым лесом с травяным покровом. Подбур таежный бескарбонатный мел- кий супесчаный (разрез 2) развит у подножья пологого склона, подбур иллювиаль- но-железистый бескарбонатный мелкий среднесуглинистого гранулометрического состава (разрез 3) – на выровненной поверхности, прилегающей к склону.
Мощность органогенного горизонта у подбура перегнойного крайне мел- кого составляет 10 см, что обусловлено его расположением в транзитной позиции склона. Под гумусовым слоем залегает неоднородный, буровато-охристый мине- ральный горизонт с органическими остатками разной степени разложения и бу- ровато-серыми пятнами гумусовых веществ. Подбур таежный мелкий (разрез 2) и иллювиально-железистый (разрез 3) характеризуются аккумулятивным распре- делением органического вещества, что нашло отражение в более мощных гуму- совых горизонтах (26–35 см). Непосредственно под гумусовыми горизонтами данных почв залегает мощный железисто-иллювиальный песчаный горизонт ржаво-бурой или охристой окраски. В профилях всех подбуров карбонаты не об- наружены, и только в материнской породе подбура перегнойного с глубины 100 см отмечается вскипание от действия соляной кислоты. Почвообразующими породами являются пески с преобладанием мелкопесчаных частиц.
Исследуемые подбуры южной части Иркутско-Черемховской равнины имеют неоднородный среднесуглинистый и супесчаный гранулометрический состав с высоким содержанием частиц крупной пыли и мелкого песка, что явля- ется характерным для данных почв. Подбур перегнойный крайне мелкий, сфор- мированный в транзитной позиции склона, является среднесуглинистым с боль- шим содержанием мелкого песка (42%) и средней пыли (34%). Ниже по почвен- ному профилю наблюдается постепенный переход к легкому суглинку, затем су-
песи, и на глубине 130–140 см гранулометрический состав становится песчаным.
Содержание физической глины значительно уменьшается от 39% в горизонте АВ до 7% в материнской породе. Количество илистой фракции в почвенном профиле небольшое и колеблется в пределах от 1,4 до 7,4%. Передвижение по профилю мелких частиц размером менее 0,001 мм не выявлено.
Наиболее легким и однородным гранулометрическим составом характери- зуется подбур у подножья склона, верхний горизонт которого является супесча- ным с преобладанием мелкого песка (47%) и крупной пыли (23%), последующие горизонты – песчаными, с высоким содержанием мелкого песка (31–67%). Коли- чество илистых частиц в подбуре таежном еще меньше (0,1-3%), чем в подбуре перегнойном, что не способствует образованию хорошей структуры почв и запа- су элементов питания.
Подбур иллювиально-железистый мелкий (разрез 3) является среднесугли- нистым, преобладающие частицы в верхнем горизонте – мелкий песок (39%) и средняя пыль (17%). Мелкозем нижележащих горизонтов становится легче, с до- минированием фракций крупной пыли и мелкого песка. Гранулометрический состав самого нижнего горизонта Сfe облегчается до рыхлого песка, содержание физической глины – 4,6%. Количество илистых частиц также незначительно, как и в выше описанных почвах. По данным В.О. Таргульяна [2], легкий грануломет- рический состав, иногда и небольшая каменистость подбуров обеспечивают их малую влагоемкость, высокую водопроницаемость и свободный дренаж, а также быстрое и более глубокое оттаивание.
В подбурах преобладает однотипный аккумулятивный характер распреде- ления органического вещества с максимумом в органо-аккумулятивных горизон- тах и резким снижением количества гумуса вниз по профилю. Содержание орга- нического вещества изменяется в широких пределах, что связано не только с зо- нально-фациальной особенностью почв, но и с составом почвообразующих по- род, степенью каменистости толщи и расположением в микроформах рельефа [5]. Очень часто подбуры выделяются как дерновые почвы, однако морфологиче- ские и общие химические свойства таких почв не соответствуют представлению о дерновом процессе [6]. В верхних горизонтах в основном накапливаются плохо разложившиеся растительные остатки или промежуточные продукты превраще- ния свежего опада. В подбурах происходит медленное разложение органического вещества и быстрое его выщелачивание.
Содержание гумуса в исследованных подбурах колеблется в пределах от 2,5 до 10%. Наибольшее количество органического вещества отмечается в подбуре иллювиально-железистом мелком (разрез 3). В аккумулятивном гори- зонте (А) содержание гумуса составляет 6,9%. С глубиной наблюдается сниже- ние гумуса и в горизонтах ВСfe и Сfe содержится 0,23 и 0,17% соответственно.
В подбуре перегнойном крайне мелком среднесуглинистом в верхнем горизонте гумуса мало – 2,5%, что связано с его расположением в транзитной позиции склона. В гумусовом горизонте подбура таежного мелкого супесчаного количе- ство гумуса составляет 4% и в нижней части профиля (Сfe) – 0,05%. Для всех подбуров характерно значительное содержание гумуса (в пределах 0,3–0,6%) в минеральной части профиля на глубине 55–75 см, что связано с его большой по-
движностью, выносом и частичной аккумуляцией в минеральной толще почвен- ного профиля.
Содержание поглощенных катионов в подбурах сильно варьирует в зависи- мости от количества органического вещества и тонких частиц. Сумма поглощен- ных катионов в гумусовых горизонтах исследованных почв составляет 18–35 мг- экв/100 г почвы. Распределение поглощенных кальция и магния по профилю имеет одинаковый характер, чаще всего максимум отмечается в верхних горизонтах почв. Вниз по профилю сумма кальция и магния постепенно уменьшается и на глубине 120–130 см содержится от 8 до 16 мг-экв/100 г почвы. В подбуре пере- гнойном на глубине 130–140 см происходит резкое увеличение суммы поглощенных катионов до 25 мг-экв/100 г почвы, что связано с наличием карбонатов в подстила- ющей породе. У всех подбуров на долю кальция приходится основная величина (12–
19 мг-экв/100 г почвы), магния содержится значительно меньше – 6–8 мг-экв/100 г почвы. Для подбуров характерна кислая реакция среды в верхней части почвенного профиля, с глубиной она изменяется до слабокислой.
Таким образом, химические и физико-химические свойства подбуров сви- детельствуют об их малой пригодности для использования в земледелии. Однако полученная информация может стать важной составляющей для оценки окружа- ющей среды при разработке планирования природопользования, охраны и для рационального ведения лесного хозяйства на территории южной части Иркутско- Черемховской равнины.
Литература
1. Воробьева Г.А. Почва как летопись природных событий Прибайкалья: проблемы эволю- ции и классификации почв. Иркутск: Изд-во Иркутского гос. ун-та, 2010. 205 с.
2. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.:
Наука, 1971. 122 с.
3. Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения.
М.: Изд-во АН СССР, 1958. 193 с.
4. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 487 с.
5. Кузьмин В.А. Почвы Предбайкалья и Северного Забайкалья. Новосибирск: Наука, 1988.
174 с.
6. Петров Б.Ф. Почвы Алтайско-Саянской области. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 246 с.
Podbury southern part of the Irkutsk-Cheremkhov plain D.V. Zhindaeva, V.Z. Spirina
The conditions for the formation of substations of the Irkutsk – Cheremkhov Plain of the Prebaikalia are considered. The features in the structure of the soil pro- file and the properties of the substrains depending on the position in the relief are shown. The signs of ironization of the illuvial part of the soil stratum and mother rock were revealed. The soils are characterized by an inhomogeneous particle size distribution with a large predominance of large fractions and a small amount of silt particles. The low content of nutrients in the pickup indicates a low suitability in ag- ricultural production.
УДК 631.416.2