Особенности формирования и свойства почв кластерного участка "Оглахты" заповедника "Хакасский"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особенности формирования и свойства почв кластерного участка "Оглахты" заповедника "Хакасский"

Т.А. Новокрещенных

Аннотация. Рассмотрены основные типы автоморфных почв, встречающихся на территории степного пояса заповедника «Хакасский», охарактеризованы их физико-химические свойства.

Ключевые слова: чернозем, заповедник «Хакасский», охрана почв.

почва заповедник целинный физический

Возрастающее антропогенное воздействие на биосферу предопределяет необходимость увеличения разнообразия и пространства заповедных территорий. Исторически сложилось так, что обычно заповедники учреждались для охраны ценных объектов природы (редких видов растений и животных, мест гнездовий птиц), изредка - для охраны редких геологических образований. Специфические же особенности почв, их ценность как естественно-исторических тел еще никогда не являлись мотивом для создания особо охраняемой территории [1]. Почва - обязательное звено, связывающее воедино геосферные и биологические компоненты Земли, без полноценного существования почвенного покрова было бы невозможным возникновение современной биосферы. Признание его незаменимой полифункциональной динамической частью биосферы необходимо для сохранения почв планеты, особенно целинных и слабо измененных человеком, с целью поддержания сложившихся круговоротов вещества и энергии. Лишь в последние годы, когда все больше говорится о необходимости сохранения в ненарушенном состоянии типичных для определенного региона почв в качестве «эталонов» и целесообразности создания репрезентативной сети охраняемых территорий, для организации заповедников выбираются минимально нарушенные ландшафты [2].

Государственный природный заповедник «Хакасский» относится к особо охраняемым природным территориям, основными задачами которого являются: сохранение в естественном состоянии ландшафтов степного и лесостепного поясов со всеми комплексами растительного и животного мира; изучение процессов естественного восстановления нарушенных степных фитоценозов и разработка методов их искусственного восстановления. В настоящее время крайне мало сведений о свойствах целинных почв и состоянии почвенного покрова кластерных участков заповедника, в связи с этим возникла необходимость изучения структурной организации почвенного покрова с последующим мониторингом для прогнозирования последствий антропогенных нарушений в экосистемах.

С целью изучения целинных почв заповедника «Хакасский» в 2006- 2007 гг. была обследована территория кластерного участка «Оглахты» в Батеневском низкогорно-лесостепном районе Приабаканского (ЦентральноХакасского) степного округа, на западном побережье Красноярского водохранилища. Рельеф района - структурно-денудационный мелкосопочник, с сопками разной относительной высоты от 100 до 600 м, с округлыми и плоскими вершинами, незначительно преобладают межсопочные понижения, отдельные возвышенности доходят до 750 м, с частыми выходами коренных пород. Для участка характерно густое эрозионное расчленение на всей площади. Элементы рельефа формируются на верхнедевонских аргиллитах, алевролитах и песчаниках, собранных в плавные изометрические складки [3]. Енисей создает глубокий врез, обусловливающий колебания высот от 300 до 400 м на коротких расстояниях. В связи с этим господствуют крутые склоны, которые увеличивают сток даже при неизменном количестве осадков и тем самым способствуют расширению эрозионной сети [4]. Климат на территории обследования резко континентальный с недостатком атмосферных осадков, с характерными значительными годовыми и суточными колебаниями температур, большой сухостью воздуха, длительным периодом с ясными днями и сильными ветрами. Значительную часть участка занимают мелко- и крупнодерновинные степи и серии их петрофитных ассоциаций. Реже встречаются луговые степи и остепненные суходольные луга. По северным склонам, в балках, логах распространены березовые леса и заросли степных кустарников. Почвообразующие породы представлены лессовидными суглинками и глинами, а также элювиально-делювиальными отложениями красноцветных осадочных пород.

Исследования показали (при выделении структурных единиц использованы представления о почвенном покрове, разработанные В.М. Фридландом [5]), что почвенный покров участка представлен комплексами выщелоченных, обыкновенных и южных черноземов, а также сочетаниями, в которых фон составляют неполноразвитые почвы, а подчиненные компоненты ландшафта представлены выщелоченными черноземами. Для вершин возвышенностей южных и северо-западных склонов характерно наличие мозаик, представленных неполноразвитыми и фрагментарными почвами с выходами горных пород. В основном на изучаемой территории распространены открытые комбинации. Элементарные почвенные ареалы встречаются разной формы - гомогенные со сквозным трендом и спорадически-пятнистые, характерные для залесенных территорий. Пространственную неоднородность почвенного покрова можно проследить на примере катены, заложенной на восточной экспозиции вогнутого склона. По структуре катена делится на три элементарных ландшафта: элювиальный, трансэлювиальный и трансаккумулятивный. Элювиальный ландшафт занимает вершину склона, здесь под вторичными разреженными березовыми колками формируются черноземы выщелоченные маломощные среднесуглинистые, в трансаккумулятивной позиции распространены ташеты черноземов обыкновенных среднемощных супесчаных и мощных среднесуглинистых, и, наконец, трансаккумулятивную позицию занимают черноземы южные маломощные среднесуглинистые. Основным фактором, формирующим данные почвенные комбинации, является рельеф как перераспределитель влаги и растворимых веществ, в частности это проявляется в латеральном перемещении углекислоты карбонатов, которая, выщелачиваясь, накапливается ближе к дневной поверхности.

В пределах каждого почвенного типа имеется большое разнообразие по гранулометрическому составу, мощности гумусового слоя, содержанию гумуса и характеру почвообразующих пород. Большинство почв среднегумусные маломощные и среднемощные, что свидетельствует о неоднородности почвенного покрова.

Выщелоченные черноземы, как правило, занимают восточные и северовосточные склоны возвышенностей. Эти почвы обычно среднемощные (А+АВ) - 30-50 см, среднегумусные, реже - тучные. Различаются по степени выщелоченности на слабо-, средне- и сильновыщелоченные. Основным их диагностическим признаком является пониженный уровень залегания карбонатов, которые обнаруживаются с 70-90 см в основном в виде пропитки, в редких случаях в виде белоглазки, залегающей на глубине более 140 см. Переходный к почвообразующей породе горизонт В мощностью от 20 до 60 см, уплотненный, имеет ореховато-комковатую либо комковато-призматическую структуру.

Обыкновенные черноземы, также как и выщелоченные, развиваются преимущественно на склонах восточной и северо-восточной экспозиций под ассоциациями луговой злаково-разнотравной степи, незначительно могут встречаться и на северных склонах, их отличительной особенностью является наличие карбонатов в верхней части гор (АВк). Общими морфологическими признаками в строении обыкновенных черноземов являются рыхлое сложение гумусового слоя, отсутствие резко выраженного иллювиальнокарбонатного горизонта. Данный подтип почв, развитый на разных экспозициях, различается формой проявления карбонатов: так, на склонах восточной экспозиции карбонаты представлены псевдомицелием, а северо-восточной - в виде пропитки. Вскипание от соляной кислоты в обыкновенных черноземах наблюдается чаще всего в одних случаях с 20-40 см, в других - с 40-80 см. Горизонт, содержащий новообразования гипса и легкорастворимых солей, отсутствует. Обыкновенные черноземы по видовым признакам делятся на четыре группы: среднегумусные среднемощные, среднегумусные маломощные, тучные мощные и тучные среднемощные.

Южные черноземы занимают незначительную площадь (около 15%) на исследуемом участке. В отличие от обыкновенных черноземов, они формируются под более ксерофитной растительностью, представленной крупнополынно-ковыльными и другими ассоциациями настоящих и сухих степей. Карбонаты в них чаще всего обнаруживаются с поверхности или в пределах первых 10 см. Наиболее распространенными среди почв данного подтипа являются маломощные и малогумусные среднемощные виды, а среднегумусные среднемощные занимают весьма незначительные территории.

Неполноразвитые почвы каменистых степей - довольно разнообразная группа почвенных образований, представляющих примитивные почвы с неразвитым профилем, занимающие до 40% исследуемой территории. Они представляют собой начальную стадию формирования тех типов почв, среди которых встречаются. Эти почвы, как правило, занимают вершины холмов, сопок, южные и западные склоны и другие элементы рельефа, лишенные по тем или иным причинам рыхлого плаща пород. Развиваются главным образом под влиянием несформированной растительности под сообществами ксеропетрофитов. Для этих почв иногда характерно отсутствие сплошной дернины при хрящеватом панцире на оголенных участках и горизонт А бывает всего мощностью 5-10 см, окраска которого чаще всего темно-серая.

Особый интерес представляют основные физико-химические свойства изученных почв из-за особенностей формирования и уникальности данных объектов. Неполноразвитые почвы характеризуется, как правило, суглинистым гранулометрическим составом. Отмечается преобладание песчаных частиц и низкое содержание фракций средней пыли. Общее количество углекислоты карбонатов сильно варьирует и составляет 0,14-23,5%. Реакция среды данных почв, обусловленная содержанием карбонатов, изменяется от слабо- до среднещелочной. Содержание гумуса в горизонте А варьирует от 4 до 10%, наименьшая величина которого характерна для сильноскелетных почв с небольшим количеством мелкозема. В составе почвенного поглощающегося комплекса (ППК) преобладает кальций, что свидетельствует о развитии этих почв по черноземному типу, на это в свое время указывали и другие авторы [6, 7].

Выщелоченные черноземы данной территории представлены среднесуглинистыми разновидностями. Преобладающими фракциями являются крупная пыль и мелкий песок, значительную часть занимает илистая фракция. Доля физического песка в данном подтипе почв почти в два раза превышает физическую глину, особенно ярко это наблюдается в горизонте ВС, где содержание крупного песка достигает 35%, что наследуется от почвообразующих пород. Илистая фракция распределена достаточно неравномерно с некоторым увеличением в иллювиально-карбонатном горизонте, что является характерным для черноземных почв степной зоны Хакасии. Черноземы обыкновенные представлены легкосуглинистыми и супесчаными разновидностями. Доминирующими фракциями являются крупная пыль, максимальная доля которой наблюдается в гумусовых горизонтах почв, и мелкопесчаная фракция, достигающая в разных горизонтах почв 55,2%. В гумусовых горизонтах ила содержится до 16%, на некоторой глубине отмечается незначительное накопление илистой фракции с дальнейшим снижением к породе до 7-12%. Южные черноземы представлены среднесуглинистыми разновидностями. Преобладающими фракциями, как и в двух других вышеупомянутых подтипах, являются крупная пыль и мелкий песок.

Специфика гумусоообразования черноземов изучаемой территории определяется особенностями климата. Суровая зима, глубокое промерзание и позднее оттаивание, сокращенный вегетационный период приводят к тому, что активные микробиологические процессы протекают в короткое время и охватывают небольшой по мощности почвенный слой. Несмотря на кратковременность этого периода, органические остатки разлагаются полностью, так как совпадение периодов активных температур и наибольшего увлажнения способствует весьма активной микробиологической деятельности. Низкие зимние температуры благоприятствуют консервации гумуса и приводят к его накоплению в небольшом по мощности гумусовом горизонте [8]. Количество гумуса в верхнем горизонте почв составляет: в выщелоченных - 8,8%, в южных - 6,8% и в обыкновенных - 7,3-19,8%. Исследованные почвы характеризуются резким снижением процентной величины гумуса с глубиной, что вполне закономерно из-за небольшого количества осадков в течение года. Валовые запасы гумуса в почвах довольно значительны, так, в слое 0-20 см у маломощных среднегумусных выщелоченных и южных черноземов они составляют 155 и 114 т/га, а в обыкновенных среднемощных тучных и среднемощных среднегумусных черноземах - 334 и 101-114 т/га соответственно. Как отмечает И.В. Тюрин [9], запасы гумуса в выщелоченных черноземах несколько выше, чем в обыкновенных среднегумусных, что и наблюдается в данном случае.

Степень гумусированности почв часто определяет их поглотительную способность. В ППК всех изученных почв в составе обменных катионов преобладает кальций. В выщелоченных черноземах в гумусово-аккумулятивных горизонтах содержание данного катиона достигает 53 мг?экв./100 г почвы. В обыкновенных черноземах максимальная величина наблюдается в гумусово-аккумулятивных горизонтах в связи с биогенным его накоплением и в иллювиально-карбонатных горизонтах с высоким значением карбонатов. Так, в верхних горизонтах данных почв кальций составляет от 38,7 до 47,2 мг?экв./100 г почвы и в Вк горизонте 25,3-31,5 мг?экв./100 г почвы с дальнейшим убыванием к породе. Содержание магния в южных черноземах составляет 21,2 мг?экв./100 г почвы в породе и превышает количество кальция почти в два раза. Высокое значение в почвах исследуемой территории поглощенного Мg2+ отмечают многие исследователи [6, 7, 10]. Связывается это с обогащенностью почвообразующих пород магнием. Кроме того, повышенное количество поглощенного Мg2+ обусловливает солонцеватость степных почв данной территории [6].

В тесной взаимосвязи с карбонатностью профиля находится и реакция среды почвенного раствора, колеблющаяся от нейтральной и слабощелочной в верхних горизонтах до щелочной в средней и нижней частях профиля с высоким значением CaCO3, где наибольшая величина углекислого кальция в иллювиально-карбонатных горизонтах черноземных почв составляет 10-13%.

Черноземы - почвы высокого потенциального плодородия. Они богаты азотом, фосфором и другими питательными элементами. В горизонте А валовой азот составляет у выщелоченных черноземов 0,7%, у обыкновенных - 0,4-0,5% и у южных - 0,3%. С глубиной количество азота закономерно снижается как и гумуса, поскольку они находятся в тесной зависимости друг от друга. Валовые запасы азота в слое 0-20 см у выщелоченных черноземов равны 11 т/га, у обыкновенных - 5-8 т/га, у южных - 5 т/га. Обогащенность гумуса азотом оценивают по отношению C:N. Данная величина в исследуемых почвах варьирует в слое 0-20 см, в выщелоченных - 9,5; в обыкновенных - 12,0-13,5 и в южных - 13,6. Такое широкое соотношение является характерным для черноземов и свидетельствует о среднем содержании азота в гумусе [9]. Величина C:N неодинакова в разных горизонтах одной и той же почвы и снижается с нарастанием глубины, так как находится в тесной зависимости от распределения органического углерода, который в свою очередь имеет тенденцию уменьшения вниз по профилю.

Валовой фосфор в гумусовых горизонтах изученных черноземных почв составляет в южных - 0,12%, в выщелоченных - 0,23% и в обыкновенных - 0,16-0,4%. В нижележащих горизонтах данная характеристика резко убывает и в большинстве случаев не превышает 0,1%. Валовые запасы фосфора в верхней толще варьируют в пределах 2,2-6,7 т/га.

Уникальность данных природных объектов заключается в том, что часть из них внесена в Красную книгу почв и Кадастр особо ценных почвенных объектов России, в частности, чернозем обыкновенный среднемощный среднесуглинистый на лессовидных суглинках (зацелиненная залежь более 30 лет) [11].

Необходимо дальнейшее изучение почв заповедника, которые являются специфическими естественно-историческими образованиями и могут служить эталонами для сравнения с аналогами, измененными хозяйственной деятельностью человека, для оценки ущерба, наносимого почвам и экосистемам, с последующей разработкой методов их восстановления.

Литература

Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Наука, 1990. 270 с.

Добровольский Г.В., Чернова О.В., Быкова Е.П., Матекина Н.П. Почвенный покров охраняемых территорий. Состояние, степень изученности, организация исследований // Почвоведение. 2003. № 6. С. 645-654.

Мистрюков А.А. Геоморфологическое районирование Назаровско-Минусинской межгорной впадины. Новосибирск: ОИГГМ СО АН СССР, 1991. 130 с.

Щербакова Е.М. Рельеф Минусинской впадины // Труды Южно-Енис. компл. экспед. М.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 72-123.

Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М.: Мысль, 1972. 423 с.

Градобоев Н.Д. Природные условия и почвенный покров левобережной части Минусинской впадины // Почвы Минусинской впадины. М.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 7-79.

Танзыбаев М.Г. Почвы Хакасии. Новосибирск: Наука, 1993. 236 с.

Лебедева И.И., Семина Е.В. Черноземы // Агрохимическая характеристика почв СССР. М.: Наука, 1974. С. 163-190.

Тюрин И.В. Географические закономерности гумусообразования // Органическое вещество почвы и его роль в плодородии. М.: Наука, 1965. С. 254-269.

Каллас Е.В., Соловьева Т.П., Танзыбаев М.Г. Почвы озерных котловин ЧулымоЕнисейской впадины // Вопросы географии Сибири. 2001. Вып. 24. С. 189-199.

Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. М.: Наука, 2006. 364 с.

Размещено на Allbest.ru