Буроземы Кузнецкого Алатау, их свойства и разнообразие

Изучение буроземов в пределах горного массива Кузнецкий Алатау в границах Кемеровской области. Классификационное разнообразие этих почв на уровне подтипа, рода и вида, а также морфологические свойства и диагностические признаки выделенных таксонов.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 08.10.2020
Размер файла 4,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Буроземы Кузнецкого Алатау, их свойства и разнообразие

Б.А. Смоленцев

Е.Н. Смоленцева

Приведены итоги изучения буроземов в пределах горного массива Кузнецкий Алатау (КА) в границах Кемеровской области. Согласно полученным данным, они представлены двумя типами почв: буроземы и буроземы грубогумусовые. Установлены классификационное разнообразие этих почв на уровне подтипа, рода и вида, а также морфологические свойства и диагностические признаки выделенных таксонов. Выявлены генетические особенности типов и подтипов буроземов типичных и буроземов грубогумусовых, а также некоторые закономерности их пространственного распределения по территории КА и их связь с факторами почвообразования. Показано влияние почвообразующих пород на состав и свойства буроземов. Получены аналитические данные, характеризующие их физические, химические и физико-химические свойства. Впервые для КА выделены буроземы темнопрофильные и дана их характеристика. Результаты исследования могут быть использованы для оценки состояния почв и проведения мониторинга почвенного покрова как важнейшего компонента ландшафтной среды Кузнецкого Алатау.

Ключевые слова: горные почвы; камбисоли; инсептисоли; гумидное

почвообразование; Cambisols; Inseptisols.

бурозем горный почва

Boris A. Smolentsev, Elena N. Smolentseva

Institute of Soil Science and Agrochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russian Federation

Cambisols of the Kuznetsk Alatau, their properties and diversity

In the last decade, Cambisols of Eastern Siberia and Transbaikalia, in the Ural region, have been actively studied, whereas the data on Cambisols of the mountains of the south of Western Siberia over the last decade of the XXIth century are insufficient and incomplete. However, the study of cambisols, their properties, genesis, diversity and patterns of spatial distribution is still very important. This research is devoted to the study of the Kuznetsk Alatau Cambisols on the basis of modern diagnostic principles of the substantive-genetic classification of Russian soils and WRB. In this paper, there is a brief overview of the history of studying Cambisols in the Kuznetsk Alatau and the surrounding area. An analogue of Cambisols in the Russian classification is Burozems.

The research was conducted in the territory of Kuznetsk Alatau State Nature Reserve (Kemerovo region) within the mountain-forest and high-altitude zones where Cambisols occupy 67% of the area. Fig. 1B shows the spatial distribution of Cambisols in the studied territory. The parent rocks for the studied soils are brown clays and heavy loams of the Quaternary Period of deluvial and deluvial-proluvial origin. According to chemical composition, the parent rocks are non-carbonate and very rarely low carbonate. Field studies were carried out in 2014-2016. For soil diagnostics, we used the Russian Soil Classification (Shishov LL et al., 2004; Field guide of soils in Russia, 2008) and International Soil Classification WRB. For the analytical characteristics of soils, we selected 10 soil profiles (See Table 1), whose samples were analyzed. The main research methods were comparative-geographical, profile-genetic and comparative-analytical. The indicators of the humus state of soils were estimated according to Grishina and Orlov (1978).

As a result of the studies, we found out that Burozems (Cambisols) diversity is characterized by two types of soil, nine subtypes, one genus and four species. The types were distinguished by the nature of the surface horizon: Burozem and Burozem raw humic. The subsurface structural-metamorphic (Cambic) horizon and the surface horizon are diagnostic horizons for them: grey humic and raw humic. These types of soils are part of the structural-metamorphic section, which belongs to the post- lithogenic order. Burozem and Burozem raw humic correspond to RSG of WRB: Dystric Cambisols and Folic Cambisols, respectively. The following soil subtypes found in the territory of the Kuznetsk Alatau have been allocated: ordinary, eluvial, clay-illuvial, gleyey and darkprofilic (Eutric Cambisols (Profundihumic). It is dedicated to the soil parent material containing weathering products of carbonaceous slates and limestones. These sediments contain lithogenic organic substance which tinctures the soil profile in gray including the structural-metamorphic (Cambic) horizon. This feature distinguishes them from the brown colored subtypes. The regularities of Cambisols distribution across the studied territory have been revealed. Eutric Cambisols formed everywhere within the mountain-taiga zone under the fir forest on the slopes of different exposition. Folic Cambisols are found mainly in the high-mountain region under the tundra vegetation as well as under the fir and cedar pine open woodland. The influence of the soil parent material manifests itself in Eutric Cambisols (Profundihumic), which are attributed to the sediments containing weathering products of carbonaceous shales and limestones. Cambisols are characterized by acidic reaction in the soil horizons. Folic Cambisols are more acidic soils. They are characterized by higher values of hydrolytic and exchangeable acidity and low base saturation. Eutric Cambisols (Profundihumic) have low acidity and high base saturation because of the influence of parent rock bases. Exchangeable acidity in all studied soils was caused by exchangeable aluminum. Pedogenic accumulation of organic carbon in the upper horizons of the soil profile is typical of Cambisols. Humus type is predominantly fulvate. Also, the humus is characterized by low contents of humic and fulvic acids associated with calcium. Eutric Cambisols (Profundihumic) have a high content of nonhydrolyzable residue in humin, which is caused by the lithogenic properties of the organic matter.

The paper contains 3 Figures, 4 Tables and 48 References.

Key words: burozems; mountain soils; humid pedogenesis; Cambisols; Inseptisols.

Funding: This work was supported by the government assignment of the Institute of Soil Science and Agrochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.

The Authors declare no conflict of interest.

Введение

Согласно Классификации и диагностике почв России [1, 2] буроземами являются почвы со структурно-метаморфическим горизонтом ВМ, имеющим гомогенную коричневую (бурую) окраску и хорошую агрегацию. Эти почвы имеют слабокислую или кислую реакцию среды, отличаются слабой дифференциацией профиля на горизонты и по гранулометрическому составу. На уровне самостоятельного почвенного типа буроземы (Braunerde) впервые были выделены в Западной Европе в 1905 г. Е. Рамманом [3]. Ареал этих почв вначале ограничивался широколиственными лесами равнинных областей Европы, затем был распространен на горные районы европейской части СССР с умеренно теплым климатом и лесными фитоценозами (Крым,

Кавказ) [4, 5], а также на Дальний Восток [6]. Позже появились публикации о формировании бурых лесных почв в горно-таежных районах Урала [7, 8], Западной и Восточной Сибири [9]. Последующие региональные исследования окончательно доказали распространение бурых лесных почв в горном окаймлении Западной Сибири [10-13]. Таким образом, географический ареал проявления буроземообразования, ограничиваемый вначале областями распространения широколиственных лесов, был значительно расширен и стал включать не только равнинные, но и горные территории с континентальным климатом и как лиственными, так и темнохвойными лесами.

В международной системе почвенной классификации WRB [14] почвы с бурым недифференцированным профилем относятся к реферативной группе Cambisols с диагностическим горизонтом cambic. Признаками почвообразования в них являются: формирование структуры, приповерхностное побурение исходной окраски, увеличение содержания ила и / или выщелачивание карбонатов [14]. Cambisols рассматриваются как относительно молодые почвы, возраст которых объясняется молодостью субстратов или медленной скоростью почвообразовательных процессов в холодном климате. В глобальном масштабе эти почвы распространены в широком спектре ландшафтов и обладают большим разнообразием свойств. Камбисоли занимают около 17% поверхности суши без учета ледникового покрова [15]. В национальных системах классификации почв аналогами центрального образа Cambisols являются Braunerden и Terrae fuscae (Германия), Sols bruns (Франция) и Tenosols (Австралия) [15]. В США подобные почвы ранее назывались Brown soils /Brown forest soils, а теперь переименованы в Inceptisols [16].

За период, прошедший со времени начала исследований буроземов азиатской части России, достигнуты определенные успехи. Однако географические регионы отличаются между собой сильной неравномерностью изученности. Так, за два десятилетия XXI в. много публикаций посвящено буроземам Дальнего Востока [17-25]. Наряду с общими вопросами генезиса и эволюции буроземов [17-20] выявлены некоторые региональные особенности свойств и признаков этих почв [21-23], для ряда территорий показана их полигенетичность [24]. Буроземы отражены и на цифровых региональных почвенных картах [25].

В последнее десятилетие активно исследуются буроземы Восточной Сибири и Забайкалья. В публикациях отмечено распространение буроземов и буроземов грубогумусовых в горно-таежном поясе Прибайкалья [26], Бурятии [27, 28], Забайкалья [29]. Исследуются также буроземы в Уральском регионе, так, установлено распространение различных типов буроземов (буроземов, буроземов грубогумусовых и темногумусовых) на Среднем Урале [30]. Доказано, что на Северном Урале буроземы характерны только для высокотравных типов леса [31]. В горно-таежном поясе Приполярного Урала выделены буроземы элювиированные [32]. Отмечено фрагментарное развитие буроземов глеевых в единичных экологических нишах в суровых климатических условиях Полярного Урала [33]. Что касается территории Западной Сибири, то сведения о буроземах за последнее десятилетие XXI в. немногочисленны [34-39] и не всегда содержат характеристики, соответствующие современным требованиям. Вместе с тем изучение буроземов, их свойств, генезиса, разнообразия и закономерностей пространственного распределения, является актуальным в различных регионах мира [40-46].

Буроземы Кузнецкого Алатау, описанные как бурые лесные почвы, впервые диагностировал и изучил Н.И. Ильиных [10] в границах Красноярского края. В Кемеровской области были выделены два основных ареала бурых лесных почв в пределах Кузнецкого Алатау (КА) [10, 13] и Горной Шории [12]. За последние более чем 40 лет новой информации о бурых лесных почвах КА опубликовано очень мало. Некоторые исследователи новейшего периода [34] считают горно-лесные бурые почвы своеобразным почвенным типом, характерным для хвойных лесов среднегорий Алтае-Саянской горной страны. По оценке этих авторов, на территории Кемеровской области площадь этих почв составляет 199,6 тыс. га, или 2,2% от общей площади ее почвенного покрова [34]. Однако эта работа не содержит новых аналитических данных о свойствах бурых лесных почв, и характеристика их дана на основе представлений, сложившихся в 70-е гг. XX в. Данная работа посвящена изучению буроземов Кузнецкого Алатау на базе современных диагностических принципов субстантивно-генетической классификации почв России, что в силу существующего пробела в изученности генезиса и географии буроземов КА актуально.

Материалы и методики исследования

Кузнецкий Алатау (КА) - это вытянутый в субмеридиональном направлении северный отрог Алтае-Саянской горной страны (рис. 1, А). В геоморфологическом отношении КА представляет собой совокупность средневысотных носящих глыбовый характер горных массивов, разобщенных сложной системой глубоких речных долин [47]. В основе всех его орографических подразделений лежат тектонические структуры. Климат КА в целом характеризуется как холодный гумидный [34].

Исследования проведены на территории Государственного природного заповедника «Кузнецкий Алатау» (Кемеровская область) в пределах горнолесного и высокогорного высотных поясов, где буроземы занимают 67% площади. Пространственное размещение буроземов на исследованной территории показано на рис. 1, В. Почвообразующими породами для изученных почв являются бурые глины и тяжелые суглинки четвертичного возраста делювиального или делювиально-пролювиального происхождения [13].

Рис. 1. Местоположение объекта исследований - А; В - пространственное размещение буроземов на исследуемой территории: 1 - буроземы типичные и их комбинации с буроземами других типов; 2 - буроземы глееватые; 3 - буроземы грубогумусовые [Fig. 1. Research object location - А; В - Distribution of Cambisols in the study area:

1 - Dystric Endoleptic Cambisols; 2 - Eutric Gleyic Endoleptic Cambisols;

3 - Dystric Folic Endoleptic Cambisols]

По химическому составу почвообразующие породы некарбонатные и очень редко слабокарбонатные. Маршрутные исследования и заложение ключевых участков проведены в ходе полевых работ 2014-2016 гг. Для диагностики почв использована классификация почв России [1] и дополнение к ней [2]. Для аналитической характеристики почв выбраны 10 почвенных профилей (табл. 1), в образцах из которых выполнены анализы по общепринятым методам. Основные методы исследования - сравнительно-географический, профильно-генетический и сравнительно-аналитический. Показатели гумусного состояния почв оценивались по Гришиной и Орлову [48].

В результате проведенных исследований выделены 2 типа буроземов и 9 подтипов (табл. 2). Типы диагностированы по характеру поверхностного горизонта: буроземы и буроземы грубогумусовые. Изученные буроземы КА расположены на склонах различной экспозиции и крутизны преимущественно под пихтовыми и кедрово-пихтовыми лесами, а также на границе горнотаежного и субальпийского поясов под пихтовым и кедровым редколесьем. Общая формула профиля буроземов AY-BM-C, что соответствует типичному подтипу (рис. 2, А). Поверхностный горизонт в буроземах - серогумусовый (AY). Он имеет бурую или буровато-серую окраску, мелкокомковатую структуру со значительным количеством копролитов. Мощность горизонта колеблется от 5 до 30 см, иногда по структуре он делится на подгоризонты. При обследовании выявлено 5 подтипов буроземов (табл. 2).

Характеристика объектов исследования

[Characteristics of the research objects]

Таблица 1 [Table 1]

№ разреза

Коорди

нати

[Profile number and its coordinates!

Название почвы [Soil]

Абс.

высота,

м н.у.м. [Absolute height, m a.s.l]

Рельеф, уклон ° [Relief]

Фитоценоз

[Phytocenosis]

3

54°56'43''N

88°21'48''E

Бурозем типичный [Dystric Endoleptic Cam- bisol (Humic, Siltic)]

594

Склон южной

экспозиции [South-facing slope], 11°

Лес пихтовый разнотравно-

вейниковый [Fir forb and reed forest]

31

54°9'53''N

88°8'21''E

Бурозем типичный [Dystric Endoleptic Cam- bisol (Humic, Siltic)]

433

Склон восточной

экспозиции [East-facing slope],

5-7°

Лес березово-пихтовый разнотравнопапоротниковый [Birch-fir forb and fern forest]

20

54°54'41''N

88°23'54''E

Бурозем глинисто- иллювиированный [Dystric Epileptic Cam- bisol (Humic, Siltic)]

858

Склон юго-западной экспозиции [Southwest-facing slope], 17°

Лес кедрово-пихтовый мелкотрав- но-вейниковый [Ceder-fir small grass reed forest]

65

54°18'33''N

81°59'55''E

Бурозем элюви- ированный [Dystric Endoleptic Cam- bisol (Humic, Siltic)]

518

Вершина хребта [Top of the ridge],

2-3°

Лес пихтовый разнотравно-папоротниковый [Fir forb and fern forest]

121

54°22'26''N

88°55'42''E

Бурозем глееватый [Eutric Gleyic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)]

871

Ложбина стока на

западном склоне,

верхняя часть [Run-off hollow on the western slope, the upper part], 2-3°

Луг крупнотрав- но-вейниковый [Tall grass reed meadow]

114

54°21'18''N

88°55'31''E

Бурозем темнопрофильный [Eutric Endoleptic Cambisol (Profundihumic, Loamic)]

911

Вершина хребта [Top of the ridge],

3-4°

Лес пихтовый разреженный крупнотравный [Sparse tall grass fir forest]

101

54°20'46''N

88°23'58''E

Бурозем грубогумусовый типичный [Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)]

1216

Склон южной

экспозиции [South-facing slope], 10°

Луг субальпийский крупнотравный [Subalpine tall grass meadow]

104

54°19'31''N

88°23'58''E

Бурозем грубогумусовый глееватый [Dystric Gleyic Folic Epileptic Cambisol (Humic, Siltic)]

1264

Склон южной

экспозиции [South-facing slope], 10-11°

Луг субальпийский чемеричноразнотравный [Subalpine helle- bore-forb forest]

107

54°18'39''N

88°23'23''E

Бурозем грубогумусовый глинисто-ил- лювиированный [Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)]

999

Склон южной

экспозиции [South-facing slope], 15°

Лес березовопихтовый папоротниковый [Birch-fir fern forest]

Результаты исследования и обсуждение

Элювиированные буроземы диагностированы по присутствию в нижней части гумусового горизонта осветленного материала в виде минеральных зерен, рассеянных в массе горизонта (белесая / пылеватая присыпка). Буроземы глинисто-иллювиированные выделены по наличию тонких фрагментарных глинистых и гумусово-глинистых пленок иллювиирования (кутан) по граням структурных отдельностей, ходам корней и трещинам. Этот признак свидетельствует о локальном перемещении илистой фракции в почвах. Глееватый подтип буроземов выделен по признакам перераспределения несиликатных оксидов железа в условиях периодического застойного увлажнения, что проявляется в виде сизоватых и охристо-ржавых пятен в средней и нижней частях профиля почвы. Буроземы глееватые (рис. 2, В) встречаются в верхних частях склоновых ложбин стока и на речных террасах под крупнотравно-лабазниковыми, чемеричными или крупнотравно-вейнико- выми влажными лугами.

Таблица 2 [Table 2]

Таксономическая характеристика буроземов Кузнецкого Алатау [Taxonomic characteristics of the Kuznetsk Alatau Cambisols]

Название типа и подтипа почвы [The name of the soil, WRB, 2014]

Формула профиля [Profile formula]

СТВОЛ ПОСТЛИТОГЕННОГО ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ [Postlithogenic soil formation]

Отдел: Структурно-метаморфические почвы [Group: Structural-metamorphic soils]

Тип: Буроземы (AY-BM-C) [Type: Cambisols (AY-BM-C)]

Буроземи типичньїе

[Dystric Endoleptic Cambisol (Humic. Siltic)]

AY-BM-Cm

Буроземи элювиированньIе

[Dystric Endoleptic Cambisol (Humic. Siltic)]

AY-AYel-BM-C

Буроземи глинисто-иллювиированние [Dystric Epileptic Cambisol (Humic. Siltic)]

AY-BMi-Cm

Буроземи глееватие

[Eutric Gleyic Endoleptic Cambisol (Humic. Siltic)]

AY-(AY)

BMg-Cg

Буроземи темнопрофильние

[Eutric Endoleptic Cambisol (Profundihumic. Loamic)]

AYu-BMu-Cu

Название типа и подтипа почвы [The name of the soil, WRB, 2014]

Формула профиля [Profile formulai

Тип: Буроземы грубогумусовые (AO-BM-C)

Буроземы грубогумусовые типичные [Dvstric Folic Endoleptic Cambisol (Humic. Siltic)]

AO-BM-C

Буроземы грубогумусовые элювиированные [Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic. Loamic)]

AO-AYel-

BM-Cm

Буроземы грубогумусовые глинисто-иллювиированные [Dvstric Folic Endoleptic Cambisol (Humic. Loamic)]

AO-BMi-Cm

Буроземы грубогумусовые глееватые

[Dvstric Glevic Folic Epileptic Cambisol (Humic. Siltic)]

AO-BMg-Cg

Буроземы темнопрофильные (рис. 2, С) приурочены к делювиальным суглинкам, содержащим продукты выветривания углеродосодержащих сланцев [47]. Эти породы содержат литогенное органическое вещество, которое неравномерно окрашивает профиль почв, в том числе и структурно-метаморфический горизонт ВМ, в серый цвет, что отличает буроземы темнопрофильные от буроокрашенных подтипов (см. рис. 2, С). Буроземы темнопрофильные, на наш взгляд, представляют особый интерес с научной точки зрения. Если остальные подтипы (глееватые, элювиированные) ранее выделялись на территории КА [10, 13, 34] и на соседних территориях, например в Горной Шории [12], то о темнопрофильном подтипе есть упоминание только в одной работе [35], однако его подробная характеристика, включающая аналитические данные, отсутствует.

Буроземы грубогумусовые встречаются на верхней границе горно-лесного пояса под кедровыми и пихтовыми редколесьями, однако основные их площади в КА приурочены к субальпийскому поясу. Поверхностный горизонт представлен грубогумусовым АО. Он имеет темно-бурую окраску (темнее, чем серогумусовый) и высокое содержание органического вещества (20-40%). Иногда грубогумусовый горизонт сочетается с серогумусовым, в этом случае АО является поверхностным, а AY расположен под ним. В составе этого типа было выделено четыре подтипа: типичные, элювиированные, глинисто-иллювиированные, глееватые. В соответствии с критериями разделения на роды и виды [2] все изученные буроземы относятся к роду «ненасыщенные», а также выделены три вида по мощности гумусового горизонта (маломощные, среднемощные и мощные) и один вид по глубине и месту оглеения в профиле (профильно-оглеенный), характерный для глееватого подтипа. Таким образом, разнообразие буроземов изученной территории характеризуют два типа почв, девять подтипов, один род и четыре вида почв.

Изученные буроземы имеют слабо- и среднеразвитый профиль с мощностью мелкоземистой толщи 40-75 см. Степень скелетности верхних и срединных горизонтов слабая (до 5%), в почвообразующей породе - средняя (15-20%). В профиле часто присутствуют одиночные камни размером до 20 см. Гранулометрический состав изученных почв менялся как в пределах одного профиля, так и по территории КА в целом. Более тяжелый гранулометрический состав имеют буроземы типичные и темнопрофильные (табл. 3). Содержание илистой фракции невелико, и распределение ее по профилю неравномерное: минимальные значения приурочены к серогумусовому горизонту AY, максимальные - к структурно-метаморфическому горизонту и к почвообразующей породе. Преобладающей фракцией во всех подтипах буроземов является фракция крупной пыли. По соотношению отдельных фракций в горизонтах профиля буроземы делятся на две группы. В одной отмечается преобладание крупной пыли и мелкого песка, в другой - только пылеватых фракций. Максимум содержания фракций ила и физической глины по профилю буроземов приурочен чаще всего к срединному горизонту ВМ.

Рис. 2. Профили буроземов: А - бурозем типичный;

В - бурозем глееватый; С - бурозем темнопрофильный. Автор фото Б.А. Смоленцев [Fig. 2. Cambisol profiles: A - Dystric Endoleptic Cambisols;

B - Eutric Gleyic Endoleptic Cambisols; C - Eutric Endoleptic Cambisol. Photo by Boris A Smolentsev]

Таблица 3 [Table 3]

Гранулометрический состав буроземов Кузнецкого Алатау [Particle size distribution of the Kuznetsk Alatau Cambisols]

Гори

зонт

[Horizon]

Глубина образца, см [Depth, cm]

Содержание фракций [Content of fractions], %

1-0,25

0,25

0,05

0,05

0,01

0,01-0,005

0,005

0,001

<0,001

<0,01

мм

Разрез 3. Бурозем типичный [Profile 3. Dvstric Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)

AY

0-10

3,2

12,5

36,3

15,8

18,7

13,5

48,0

BM

25-35

4,1

9,9

33,8

8,1

22,7

21,4

52,2

Cm

40-50

4,6

11,8

21,0

10,2

13,8

38,6

62,6

Разрез 37. Бурозем типичный [Profile 37. Dvstric Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)]

AY

0-10

0,2

8,1

44,0

15,4

17,5

14,8

47,7

BM

20-30

0,2

5,1

42,0

16,6

19,3

16,8

52,7

BM

35-45

0,0

5,8

36,1

15,8

20,8

21,5

58,1

Cm

60-70

0,0

3,8

38,7

14,8

24,6

18,1

Л5

Гори

зонт

[Horizon]

Глубина образца, см ^ерШ, ст]

Содержание фракций [Content of fractions], %

1-0,25

0,25

0,05

0,05

0,01

0,01-0,005

0,005

0,001

<0,001

<0,01

мм

Разрез 20. Бурозем глинисто-иллювиированный [Profile 20. Dystric Epileptic Cambisol (Humic. SilticYl

AY

0-8

12,2

19,9

34,0

13,1

15,0

5,8

33,9

BMi

15-25

13,1

14,9

30,8

10,8

18,0

12,4

41,2

Cm

30-40

14,3

12,8

28,4

10,8

18,6

15,1

44,5

Разрез 65. Бурозем элювиированный [Profile 65. Dystric Endoleptic Cambisol (Humic. SilticYl

AY

0-8

0,2

22,1

45,5

11,4

13,6

7,2

32,2

AYel

8-18

0,1

25,0

36,9

15,3

13,8

8,9

38,0

BM

30-40

0,2

4,7

43,7

14,8

21,3

15,3

51,4

C

60-70

0,3

12,2

32,9

15,9

23,0

15,7

54,6

Разрез 121. Бурозем глееватый [Profile 121. Eutric Glevic Endoleptic Cambisol (Humic, SilticYl

AY

0-10

8,0

29,4

34,3

7,5

13,2

7,6

28,3

AYBMg

10-18

10,4

20,0

31,3

12,3

15,9

10,1

38,3

BMg

30-40

14,2

15,4

29,1

12,1

14,4

14,8

41,3

Cg

60-70

20,0

28,8

22,3

6,8

10,8

11,3

28,9

Разрез 114. Бурозем темнопрофильный [Profile 114. Eutric Endoleptic Cambisol (Profundihumic. LoamicYl

AYu

0-12

1,3

11,0

36,1

15,7

19,7

16,2

51,6

BMu

16-26

0,5

6,0

29,9

18,3

21,8

23,5

63,6

Cu

35-45

0,6

6,7

22,6

112

18,9

41,0

71,1

Разрез 101. Бурозем грубогумусовый типичный [Profile 101. Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)]

AO

0-11

2,4

48,6

33,4

2,3

7,9

5,4

15,6

BM

16-26

3,4

24,0

35,5

11,4

18,6

7,1

37,1

C

40-50

4,3

21,6

34,0

11,0

19,4

9,7

40,1

Разрез 104. Бурозем грубогумусовый глееватый [Profile 104. Dystric Gleyic Folic Epileptic Cambisol (Humic. Siltic)]

AO

0-10

3,9

57,9

21,3

4,4

7,6

4,9

16,9

AO

10-20

5,4

26,9

36,9

10,8

14,1

5,9

30,8

BMg

30-40

5,2

11,6

31,1

14,0

18,0

20,2

52,2

Разрез 107. Бурозем грубогумусовый глинисто-иллювиированный [Profile 107. Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic. Siltic)]

AO

0-9

0,8

57,6

29,0

4,8

4,4

3,4

12,6

BMi

20-30

1,4

25,9

39,3

10,0

14,6

8,8

33,4

Cm

65-75

1,8

16,8

29,1

15,2

22,0

15,1

52,3

Разрез 97. Бурозем грубогумусовый элювиированный [Profile 97. Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic. Loamic)]

AO

0-8

7,6

45,2

34,0

2,2

5,8

5,2

13,2

AYel

8-15

10,7

31,6

32,8

6,6

10,7

7,6

24,9

BM

35-45

18,3

27,5

22,1

11,4

12,7

8,0

32,1

Cm

50-60

16,0

27,5

26,3

85

14,0

7,7

30,2

Буроземы грубогумусовые характеризуются супесчаным гранулометрическим составом грубогумусового горизонта (см. табл. 3). Структурно-метаморфический горизонт более тяжелый, среднесуглинистый. Содержание физической глины ниже, чем в буроземах типичных, максимум приурочен к почвообразующей породе, имеющей признаки педогенной метаморфиза- ции. Содержание илистой фракции ниже, чем в буроземах.

Изученные почвы характеризуются кислой реакцией среды во всех горизонтах профиля: рН водной суспензии изменяется в пределах от 3,9 до 7,1, рН солевой суспензии - от 3,2 до 6,2 (табл. 4). Слабокислую и нейтральную реакцию имеют буроземы типичные и буроземы темнопрофильные, в формировании литогенной матрицы которых принимали участие углеродосодержащие сланцы. Буроземы грубогумусовые - сильно кислые. В их профиле максимально кислым является грубогумусовый горизонт (рНсол. 3,2-3,4). Минимальными значениями суммы обменных оснований характеризуются все буроземы грубогумусовые. В буроземах, в зависимости от подтипа, сумма обменных оснований заметно отличается: максимальные ее значения обнаружены в глееватом и типичном подтипах (Р. 3), средние - в темнопрофильном. Остальные подтипы имеют низкую или очень низкую сумму обменных оснований. Для большинства изученных почв максимальные значения суммы приурочены к поверхностному горизонту и уменьшаются вниз по профилю. Исключением является разрез № 3 бурозема типичного, в котором максимальные значения обменных оснований наблюдаются в структурно-метаморфическом горизонте и метаморфизованной почвообразующей породе, что, на наш взгляд, имеет литогенную причину. Литогенную природу имеет также преобладание поглощенного магния над кальцием в нижней части профиля бурозема темнопрофильного (см. табл. 4). Подобное явление отмечалось ранее для буроземов Урала [8]. Величина гидролитической кислотности значительно варьирует. Максимальные ее значения характерны для грубогумусового горизонта и для буроземов грубогумусовых в целом (см. табл. 4). Низкие значения гидролитической кислотности зафиксированы в буроземах темнопрофильных. Обменная кислотность обусловлена алюминием, максимальные ее значения также обнаружены в буроземах грубогумусовых. По степени насыщенности основаниями изученные почвы делятся на три группы. Минимальные значения встречаются в грубогумусовых буроземах (см. табл. 4), они являются сильно ненасыщенными. Буроземы темнопрофильные и буроземы глееватые характеризуются как слабоненасыщенные. Остальные изученные почвы относятся к категории ненасыщенных.

Содержание углерода органических соединений (Сорг), определенное по методу Тюрина, в верхнем горизонте буроземов низкое и среднее, распределение его по профилю постепенно убывающее. Подтип буроземов темнопрофильных характеризуется повышенным содержанием Сорг в срединном горизонте и почвообразующей породе. Верхний горизонт буроземов грубогумусовых содержит 20-40% органического вещества, определенного как потеря при прокаливании. Обнаружено также, что содержание Сорг (2,24,7%) в срединном горизонте этих почв больше, чем в буроземах типичных.

Особенности генезиса изученных почв проявляются также в групповом и фракционном составе почвенного органического вещества (рис. 3). Тип гумуса в них чаще всего гуматно-фульватный и фульватный, что обусловлено высоким содержанием фульвокислот (ФК).

Таблица 4 [Table 4]

Физико-химические свойства свойства буроземов Кузнецкого Алатау [Chemical properties of the Kuznetsk Alatau Cambisols]

Горизонт

[Horizon]

Глубина образца, см [Depth, cm]

рн

C ,

org'

%

Обменные

основания

[Exchangeable

cations]

Обменная

кислотность

[Exchangeable

acidity]

Hr*

СтеПень

насыщен

ности

[Base satura

tion],

%

О*

к"

и

Са2+

Mg2+

Н+

А13+

мг-экв на 100 г почвы [mmol/100 g]

Разрез 3. Бурозем типичный [Profile 3. Dvstric Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)l

AY

0-10

5,3

4,2

4,2

12,5

3,2

-

-

43,8

26

AYBM

10-20

5,4

3,9

1,8

8,3

2,7

-

-

27,6

23

BM

25-35

6,6

5,5

1,2

19,2

9,2

-

-

12,6

69

Cm

40-50

AL

A2_

0,4

21,2

10,6

-

-

A4

81

Разрез 37. Бурозем типичный [Dvstric Endole

ptic Cambisol (Humic, Siltic)l

AY

0-10

4,3

3,4

4,9

2,8

0,8

0,3

5,3

23,6

13

AYBM

12-20

4,5

3,5

2,6

0,7

0,2

0,5

4,9

20,5

4

BM

35-45

4,5

3,7

1,0

1,3

0,4

0,2

5,2

17,2

9

Cm

60-70

АО

3,6

0,4

0,8

A2_

02

3,8

16,1

6

Разрез 20. Бурозем глинисто-иллювиированный [Profile 20. Dvstric Epileptic Cambisol (Humic, Siltic)l

AY

0-8

4,7

3,7

4,0

4,0

0,5

0,2

3,0

32,8

12

BMi

15-25

4,8

3,7

2,7

2,9

0,3

0,2

3,4

28,9

10

Cm

30-40

50

AO

1,0

2,0

AA

01

AO

215

9

Разрез 65. Бурозем элювиированный [Profile 65. Dvstric Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)l

AY

0-8

4,6

3,5

5,2

6,5

0,2

0,4

1,5

24,2

22

AYel

8-18

4,7

3,5

3,2

3,2

1,6

0,3

2,5

24,5

16

BM

30-40

4,7

3,6

1,4

1,0

0,9

0,3

1,8

21,2

8

C

60-70

AS

3,6

0,8

2,9

A4

02

AA

19,9

14

Разрез 121. Бурозем глееватый [Profile 121. Eutric Glevic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)l

AY

0-10

5,1

4,0

3,6

14,3

3,6

-

-

13,1

58

AYBMg

10-18

5,2

3,8

2,3

9,9

2,6

-

-

10,0

55

BMg

30-40

5,8

3,8

0,2

10,1

2,7

-

-

3,7

78

Cg

60-70

АО

AO

0,1

11,2

A9

-

-

35

80

Разрез 114. Бурозем темнопрофильный [Profile 114. Eutric Endoleptic Cambisol (Profundihumic, Loamic)l

AYu

0-12

5,6

4,8

3,5

11,7

4,6

-

-

6,8

70

BMu

16-26

6,3

5,2

2,1

4,2

6,7

-

-

3,7

75

Cu

35-45

AO

1,3

5,4

10,0

-

-

2,6

85

Разрез 101. Бурозем грубогумусовый типичный [Profile 101. Dvstric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)l

AO

0-11

4,0

3,2

34,9**

1,5

0,8

0,8

6,7

42,4

5

BM

16-26

4,5

3,7

4,7

0,2

0,2

0,3

5,5

21,9

2

C

40-50

A4

A7

2,6

0,1

AL

0,3

53

19,9

1

Разрез 104. Бурозем грубогумусовый глееватый [Profile 104. Dvstric Glevic Folic Epileptic Cambisol (Humic, Siltic)l

AO

0-10

4,1

3,3

30,5**

1,3

0,6

0,2

2,6

31,5

6

AO

10-20

4,3

3,5

20,8**

0,5

0,3

0,4

6,0

26,4

3

BMg

30-40

AA

AO

3,2

0,2

A2_

3,0

AA_

22,4

2

Разрез 107. Бурозем грубогумусовый глинисто-иллювиированный [Profile 107. Dvstric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)l

AO

0-9

3,9

3,3

40,2**

1,6

0,7

0,6

2,8

57,3

4

BMi

20-30

4,3

3,8

3,8

0,5

0,2

0,1

3,2

23,6

3

Cm

65-75

A3

AO

1,7

0,1

A1

01

AA

16,1

1

оризонт

[Horizon]

Глубина образца, см [Depth, cm]

рн

C ,

org'

%

Обменные

основания

[Exchangeable

cations]

Обменная

кислотность

[Exchangeable

acidity]

Нг*

Сте

пень

насы

щен-

но-

сти

[Base

satura

tion],

%

s

О*

к"

и

Са2+

Mg2+

н+

А13+

мг-экв на 100 г почвы [mmol/100 g]

Разрез 97. Бурозем грубогумусовый элювиированный [Profile 97. Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Loamic)]

AO

0-8

4,1

3,4

19,7

0,6

0,5

0,7

7,5

44,6

2

AYel

8-15

4,6

3,9

4,8

0,1

0,1

0,3

3,6

21,9

1

BM

35-45

4,8

4,3

2,2

0,2

0,1

0,1

1,7

14,5

2

Cm

50-60

АА

A3

0,5

0,4

_02_

0,2

0J

10,7

3

Примечание. * - гидролитическая кислотность [extractable acidity]; ** - потеря при прокаливании [loss on ignition]; «-» - не определяли [not defined]; Corg - содержание органического углерода [organic carbon].

В почвах преобладают фракции свободных как гуминовых (ГК1), так и фульвокислот (ФК1а+ФК1). Доля гуминовых кислот, связанных с кальцием (ГК2), очень мала или они отсутствуют. Содержание фракции фульвокислот, связанных с фракцией 2 гуминовых кислот (ФК2), значительно варьирует. Максимум их содержания отмечен в буроземах темнопрофильных, формирующихся на породах, имеющих в своем составе продукты выветривания известняков. Содержание гуминовых и фульвокислот, связанных с глинистым веществом и устойчивыми полуторными окислами (ГК3 и ФК3), среднее и варьирует не так сильно, как другие фракции. Доля негидролизуемого остатка (НО) в составе гумуса зависит от типа и подтипа почв. Самое высокое содержание НО отмечено в буроземе темнопрофильном (60-75%), в остальных почвах количество НО низкое и среднее. Высокое содержание НО в буроземах темнопрофильных обусловлено примесью литогенного органического вещества, имеющего в своем составе высокое содержание НО. Степень гумификации органического вещества почв в основном средняя в верхних горизонтах и слабая и очень слабая в нижних: содержание ГК составляет в гумусовых горизонтах 22-28%, в срединных горизонтах - 5-19%.

Дифференциация буроземов КА на типовом уровне, различие их основных педогенных свойств проявляется в морфологических и физико-химических характеристиках и вызвано разницей гидротермических условий, которые в свою очередь обусловлены абсолютной высотой местности. Пространственная приуроченность буроземов грубогумусовых к субальпийскому поясу означает, что их педогенез происходит на большей абсолютной высоте, по сравнению с типом буроземов, в более холодных и влажных условиях. Это определяет их специфические признаки и свойства, в частности, формирование грубогумусового горизонта вследствие неполной гумификации растительных остатков. Подтиповые характеристики отражают наличие процессов перемещения вещества в профиле (иллювиирование глины), влияние грунтовых вод и специфику почвообразующих пород.

Рис. 3. Групповой и фракционный состав гумуса буроземов Кузнецкого Алатау. Почвы: 1 - бурозем типичный (Р. 37); 2 - бурозем темнопрофильный (Р. 114);

3 - бурозем грубогумусовый типичный (Р 101); 4 - бурозем грубогумусовый элювиированный (Р 97). Условные обозначения: 1 - ГК1; 2 - ГК2; 3 - ГК3;

4 - ФК1а; 5 - ФК1; 6 - ФК2; 7 - ФК3; 8 - НО (негидролизуемый остаток). Расшифровка условных обозначений в тексте [Fig. 3. The group and fractional composition of the humus of the Kuznetsk Alatau Cambisols. Soils: 1 - Dystric Endoleptic Cambisol; 2 - Eutric Endoleptic Cambisol (Profundihumic, Loamic);

3 - Dystric Folic Endoleptic Cambisol; 4 - Dystric Folic Endoleptic Cambisol (eluvial). Legend: humic acids (HA); fulvic acids (FA): 1 - HA1; 2 - HA; 3 - HA3;

4 - FA^; 5 - FA1; 6 - FA2; 7 - FA3; 8 - Non-hydrolysable residue]

Выявленные особенности гранулометрического состава буроземов и буроземов грубогумусовых во многом связаны с влиянием почвообразующих пород на соотношение отдельных фракций. Вклад педогенеза проявляется в распределении фракций ила и физической глины по профилю. Оно подтверждает процесс оглинивания, происходящий в средней части профиля, где отмечается максимум содержания этих фракций: в горизонте ВМ и в породе Ст, имеющей признаки педогенной метаморфизации. Более легкий гранулометрический состав буроземов грубогумусовых обусловлен, с одной стороны, особенностями почвообразующих пород, в которых высока доля мелкого песка и крупной пыли, с другой - условиями трансформации минеральной массы. Буроземы грубогумусовые приурочены к местоположениям с более высокими гипсометрическими отметками, для которых характерны более холодные условия, вследствие чего процесс оглинивания протекает менее интенсивно, чем в буроземах.

Для физико-химических свойств выявлены следующие закономерности. Почвы более высоких (по абсолютной высоте), а значит, и более гумидных местоположений (тип буроземы грубогумусовые) отличаются большей кислотностью, чем почвы более низких. Характер изменения с глубиной суммы обменных оснований и степени насыщенности основаниями в типе буроземов определяется особенностями почвообразующих пород, а в буроземах грубогумусовых он одинаков во всех разрезах. В обоих типах буроземов распределение поглощенных оснований свидетельствует об их биогенной аккумуляции в гумусовом горизонте. Приповерхностный аккумулятивный пик в буроземах грубогумусовых значительно меньше, как и величина суммы обменных оснований.

Особенности генезиса изученных почв проявляются также в групповом и фракционном составе почвенного органического вещества. Различия углеродного статуса между типами буроземов обусловлены различием гидротермических условий их местоположений, которые определяют характер трансформации растительного опада: полная гумификация или образование грубого гумуса.

Выводы

В соответствии с современными представлениями на территории КА в границах Кемеровской области выделено два типа буроземов: буроземы типичные и буроземы грубогумусовые.

Использование субстантивно-генетической классификации почв России для условий КА показало, что она в полной мере подходит для описания особенностей разнообразия и морфологического облика буроземов.

Разнообразие буроземов КА характеризуют девять подтипов, один род и четыре вида. Впервые на территории КА выделен темнопрофильный подтип буроземов.

Установлены закономерности распределения буроземов по изученной территории. Тип буроземы формируется повсеместно в пределах горно-таежного пояса под хвойными лесами на склонах гор различной экспозиции. Буроземы темнопрофильные приурочены к делювиальным суглинкам с примесью элюво-делювия углеродосодержащих сланцев. Буроземы грубогумусовые встречаются в субальпийском поясе под луговой растительностью и под хвойным редколесьем.

Наличие двух типов буроземов в КА связано с различием их гидротермических режимов и влиянием вертикальной дифференциации климатических условий.

Особенности некоторых свойств буроземов КА имеют литогенную природу и связаны с пространственной неоднородностью литогенного фактора, другие обусловлены климатическим фактором.

Литература

Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск : Ойкумена, 2004. 342 с.

Полевой определитель почв России. М. : Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.

<...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.