CC BY
22
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.481
АНАЛИЗ СТРОЕНИЯ И СОСТАВА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА САЛЫМ-ИРТЫШСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ НА ОСНОВЕ АКТУАЛИЗОВАННОЙ ПОЧВЕННОЙ СРЕДНЕМАСШТАБНОЙ КАРТЫ
Н.А. Аветов, С.А. Аветян, М.С. Маречек, М.А. Цейц
В статье рассматриваются характер строения и особенности состава почвенного покрова Салым-Иртышского междуречья Западно-Сибирской низменности с учетом возможностей цифровой картографии. Дается оценка свойств преобладающих и сопутствующих почвенных разностей, определяющих современный облик бореальных ландшафтов. Обсуждаются вопросы генезиса и четвертичной истории исследуемого региона в сравнительном плане и возможные направления трансформации почвенно-растительного покрова в условиях климатических изменений.
Ключевые слова: почвы Западной Сибири, цифровая картография, трансформация почвенно-растительного покрова, четвертичный период.
Введение
Почвенный покров среднетаежной подзоны Западной Сибири в последнее время подвержен влиянию одного из самых динамичных и масштабных воздействий, связанных с экстенсивным развитием нефтегазодобывающего комплекса. В настоящее время в Ханты-Мансийском автономном округе — Югре, включающем всю центральную часть подзоны в пределах Западно-Сибирской низменности, свыше 15% территории занято нефтяными месторождениями. Однако как мониторинг почвенно-растительного покрова, так и в целом познание закономерностей преобразований, происходящих в составе и строении почвенного покрова, наталкиваются на существенное препятствие в виде отсутствия почвенно-картографических материалов, охватывающих районы с ненарушенным (или нарушенным в небольшой мере) почвенным покровом, в особенности, среднемасштаб-ного уровня.
Цель настоящей работы — выявление состава и строения почвенного покрова (ПП) среднетаеж-ной подзоны на основе почвенного картографирования участка Салым-Иртышского междуречья площадью 3636,457 км2 в масштабе 1:200 000.
Объекты и методы исследования
В качестве исходного картографического материала использовали почвенную карту Салым-Ир-тышкого междуречья 1996 г. (масштаб 1:200 000), составленную на основе полевых исследований и анализа космического снимка 1990 г. с камеры высокого разрешения КВР-1000 (космический топографический комплекс «Комета») Н.А. Аветовым,
Д.В.Добрыниным, С.Я.Трофимовым, С.А.Аветя-ном. Карта представлена на бумажном носителе, поэтому для дальнейшей компьютерной обработки она оцифрована, привязана и исправлена с использованием снимка Landsat 5LT51580181994181KIS00 1994 г. в программе ScanEx IMAGE Processor v. 4.2.14. Почвенная карта актуализована с использованием космических снимков Landsat 5LT51580181994181KIS00 1994 г. и Landsat 8LC81580182013169LGN00 2013 г. Визуальное дешифрирование и статистическая обработка спектрозональных данных дистанционного зондирования позволили уточнить информацию о форме и содержании почвенных контуров [15, 16].
Картографируемый район представляет собой типичную для среднетаежной подзоны территорию с общим уровнем заболоченности 40—50%, сла-боврезанными долинными комплексами рек второго и третьего порядков (Большой Салым, Пывь-ях, Вандрас) и, местами, на водоразделах, весьма выраженным мезорельефом, формы которого имеют характер увалистых (часто куполообразных) поверхностей. Нарушенность почвенного покрова в момент полевых картографических исследований (август 1996 г.) незначительна и составила около 0,1%. В основном контуры нарушенных почв представлены в разной степени оскальпированными таежными почвами заброшенных буровых площадок.
Весьма характерен для среднетаежной подзоны Западной Сибири и растительный покров исследуемого района. Таежные участки образованы еловыми, кедрово-еловыми, березово-еловыми, ело-во-кедровыми, березовыми (с участием осины) кустарничково-травяно-моховыми лесами. На небольших по площади ареалах песчаных подзолов
господствуют сосновые кустарничково-моховые леса. Эвтрофные болота, распространенные главным образом в поймах рек и на низких первых террасах, представлены древесно-травяно-моховы-ми сообществами (согры). При этом, если к поймам приурочены так называемые заливные согры, то к низким террасам — незаливные [11]. Достаточно неоднородный характер носят мезотрофные болота, включающие, наряду с древесно-кустар-ничково-травяно-моховыми, также кустарничко-во-моховые и осоково-моховые фитоценозы. Среди олиготрофных болот преобладают сосново-кустар-ничково-сфагновые (рямы). В центральных частях крупных болотных массивов значительную роль играют грядово-мочажинные и грядово-мочажин-но-озерковые комплексы. Заброшенные буровые площадки заняты главным образом осиново-бе-резовой порослью.
Почвообразующими (подстилающие — для торфяников) породами выступают озерно-аллювиаль-ные отложения среднего плейстоцена, а в долине Б. Салыма (восточная часть картографируемой территории) — аллювиальные отложения верхнего плейстоцена [8]. По гранулометрическому составу отложения относятся в основном к суглинкам различной дисперсности, и лишь в крайне южной части в виде вкраплений в торфяники Салы-
мо-Юганской болотной системы на поверхность выходят супесчано-песчаные толщи, являющиеся, возможно, продуктами вторичного перевеивания. Ландшафты Салым-Иртышского междуречья в плейстоцене формировались в условиях отсутствия покровного оледенения, поэтому моренные отложения здесь не представлены даже в перемытом состоянии, а в профилях почв, соответственно, отсутствуют их характерные морфологические проявления (двучленность, наличие хряща и др.).
Следует подчеркнуть, что определенную трудность при разработке содержания легенды (табл. 1) представляло отсутствие общепринятого подхода к интерпретации генезиса среднетаежных почв, развитых на суглинистых отложениях, и определение их систематического положения. Генетико-морфологические исследования, проведенные сотрудниками факультета почвоведения МГУ в таежной зоне Западной Сибири [1, 3, 6, 9], показали, что их почвенный профиль либо вообще не дифференцирован по элювиально-иллювиальному типу строения, либо он имеет в верхней части лишь небольшой по мощности и, как правило, морфологически слабовыраженный осветленный горизонт. Почвы с осветленным горизонтом рассматриваются разными авторами также в качестве подзо-листо-элювиально-глеевых [5], собственно под-
Таблица 1
Легенда к почвенной карте Салым-Иртышского междуречья М 1:200 000
Выдел Фоновая почва Сопутствующая в комбинациях (10—50%) почва Включенная (менее 10%) почва
1 Таежная недифференцированная Таежная слабодифференцированная Верховая болотная торфяно-глеевая, таежная глеевая оторфованная
2 Таежная недифференцированная Таежная слабодифференцированная Низинная торфяно-перегнойно-глеевая, дерново-глеевая (к северу от р. Пывь-Ях)
3 Таежная слабодифференцированная Таежная недифференцированная Верховая торфяно-глеевая, дерново-гле-евая, перегнойно-глеевая
4 Таежная слабодифференцированная Верховая болотная торфяно-глеевая Таежная недифференцированная
5 Подзолистая (таежная слабодиффе-ренцированная) — —
6 Подзол иллювиально-железистый карманистый Верховая болотная торфяно-глеевая Подзол иллювиально-железистый глу-бинно-глееватый
7 Верховая болотная торфяно-глеевая Таежная слабодифференцированная глееватая, таежная недифференцированная
8 Верховая болотная торфяная переходная — —
9 Верховая болотная торфяная Подзол иллювиально-железистый глубинно-глееватый —
10 Верховая болотная торфяная — —
11 Аллювиальная болотная торфяная — —
12 Низинная болотная торфяная — —
13 Нарушенные (оскальпированные) почвы
ванные единицы легенды включают также почвы с выраженным оглеением в середине профиля или слабым оглеением по всему профилю без дробного подразделения. Таежные почвы, имеющие признаки сильного оглеения по всему профилю и, как правило, оторфованную подстилку или маломощный (менее 25 см) торфяной горизонт, рассматриваются нами в качестве таежных глеевых оторфованных. Остальные таксоны, выделенные в легенде карты (болотные, аллювиальные, дерно-во-глеевые почвы, подзолы) трактуются в общепринятом понимании (табл. 1).
Таежные суглинистые, как слабодифференци-рованные, так и недифференцированные почвы представлены в качестве основных компонентов почвенных комбинаций (сочетаний), распространенных по средним и, отчасти, нижним частям склонов водоразделов, состоящих в свою очередь из чередующихся увалов и грив без определенного направления в простирании (рис. 1 и 2). При этом дифференциация почвенного покрова внутри выделенных на карте контуров (1—4) имеет весьма сложный характер. С одной стороны, наблюдается четкое пространственное разделение ареалов почв, занимающих межувалистые понижения, и комбинаций почв более низкого порядка, распростра-
золистых [4], глеево-подзо-листых [7], светлоземов [13]. Учитывая, однако, неопределенную и, возможно, разнородную природу осветления, мы отнесли почвы с осветленным подподстилочным горизонтом к слабодифферен-цированным в отличие от недифференцированных почв, не имеющих такого горизонта. Крайне незначительные по площади ареалы (0,1% — выдел 5) почв (табл. 1,2), имеющих относительно развитый подзолистый горизонт мощностью 5—6 см и морфологически различимые признаки иллювиирования ила в среднюю часть профиля, обнаруживаются на относительно возвышенных поверхностях озерно-аллювиальных отложений сузгунской свиты [3]. Кроме того, важно подчеркнуть, что поскольку все суглинистые почвы под таежной растительностью в той или иной мере оглеены, а морфологическая диагностика степени их оглеения весьма затруднительна [2], вышеназ-
Таблица 2
Состав почвенного покрова Салым-Иртышского междуречья
Номер контура в легенде (табл. 1) Площадь, га Процент от общей площади
1 34 813,7 9,6
2 51 936,9 14,3
3 27 094,6 7,4
4 42 804,5 11,8
5 192,0 0,1
6 5368,0 1,5
7 30 913,8 8,5
8 10 333,3 2,8
9 2303,9 0,6
10 114 459,4 31,5
11 30 430,8 8,4
12 8817,7 2,4
13 415,8 0,1
100(озера) 3761,4 1,0
2 363 645,7 2 100%
Рис. 1. Северный фрагмент почвенной карты Салым-Иртышского междуречья. Пояснения к легенде в табл. 1
ненных по склонам увалов. Межувалистые понижения заняты низинными или верховыми торфя-но-глеевыми, таежными глеевыми оторфованны-ми, дерново-глеевыми или перегнойно-глеевыми почвами, часто образующими гомогенные ареалы. С другой стороны, заболачивание на склонах увалов под пологом леса при уклонах 1—3° приводит к формированию сочетаний, состоящих из таежных (слабодифференцированных или недифференцированных) почв, таежных глеевых оторфован-ных и верховых или низинных торфяно-глеевых почв (выделы 1—3).
Весьма определенно по характеру почвенного покрова обособляется северная часть картографируемой территории (рис. 1). В условиях сравнительно невысокой общей заболоченности таежные ландшафты занимают здесь не только склоны, но и вершины водоразделов, причем в верхних их частях повышается роль слабодифференциро-ванных почв, выступающих в этом случае в качестве доминирующего компонента (выдел 3). Кроме того, в крупных контурах, приуроченных к склонам водоразделов, ареалы заболачивания представлены преимущественно низинными торфяно-глеевыми почвами (выдел 2), в то время как в южной части заболачивание таежных ландшафтов происходит по верховому типу (выдел 1).
Зона господства подзолов приурочена к южной части картографируемой территории (рис. 2), охватывающей восточную окраину Салымо-Юган-
ской болотной системы (выдел 9), в пределах которой почвы этой формации обладают характерным набором признаков, присущих классическим иллювиально-железистым подзолам, описанным для ряда областей севера Евразии [14].
Хвойная, с фрагментарной примесью мелколиственной, лесная растительность в сочетании с травянистым моховым напочвенным покровом предопределяет формирование достаточно мощной, многослойной лесной подстилки, что, по-видимому, стимулирует развитие подзолистого процесса в условиях облегченного влагопереноса за счет легкого гранулометрического состава. Отбеливание, неизменно сопровождающее в таких случаях оподзоливание, приводит к образованию хромо-дифференцированного почвенного профиля, верхняя часть которого (до глубины 25—28 см) имеет белесую окраску, а нижняя, в свою очередь, отличается выраженной охристо-красновато-желтой цветовой гаммой. Морфологические диагностические свойства почв при этом полностью подтверждаются совокупностью химических показателей, отражающих специфику внутрипрофильного перераспределения вещества [3].
В почвенном покрове сформированные на плоских вершинах и пологих склонах водоразделов иллювиально-железистые карманистые подзолы, языковатость межгоризонтных границ A2—B в профилях которых, согласно современным трактовкам, является их провинциальной особенностью,
Рис. 2. Южный фрагмент почвенной карты Салым-Иртышского междуречья. Пояснения к легенде в табл. 1
вероятно, вследствие развитости процессов промораживания, наиболее активно проявившихся в «малый ледниковый период», находятся в сочетаниях с болотными верховыми торфяно-глеевыми почвами и соседствуют с обширными массивами болотных верховых торфяников. Распространение и расширение их площадей, с нашей точки зрения, во многом связано с идущими процессами гу-мидизации и потепления климата северного полушария, которые активизируют накопление влаги и рост торфяной залежи в благоприятных условиях болотного ландшафтообразования.
Принимая во внимание прогнозы климатологов и существующую периодизацию циклических колебаний солнечного излучения [12], скорость развития и формирования болотных геоэкосистем данного сегмента территории предположительно будет нарастать и достигнет своего максимума в ближайшие полтора-два столетия, что обернется существенным сокращением площадей, занятых минеральными почвами, и приведет к абсолютному доминированию органогенных почв.
Болотные торфяные верховые почвы являются одним из основных компонентов почвенного покрова Салым-Иртышского междуречья, занимая около 40% территории (рис. 1 и 2; табл. 2). Эта величина соответствует усредненной степени затор-фованности (заболоченности), установленной для подзоны средней тайги Западной Сибири [11], что, таким образом, позволяет рассматривать карту в качестве региональной модели строения почвенного покрова. Верховые болотные почвы (выдел 10) образуют крупные гомогенные ареалы в долине Б. Салыма и на вершинах водоразделов. По склонам водоразделов рек Лев, Вандрас, Пывь-ях болота занимают выположенные участки, крупные межувалистые ложбины. Как на склонах водоразделов, так и в долинах указанных рек верховые болотные почвы, представленные преимущественно подтипом торфяно-глеевых, образуют комбинации с таежными почвами в структурах почвенного покрова макро- и мезоуровня (выделы 1, 3, 4, 7). Наличие в составе почвенного покрова значительной доли торфяно-глеевых почв (более 8%) указывает на прогрессирующее заболачивание территории Салым-Иртышского междуречья по верховому типу.
Болотные торфяные переходные (входящие на уровне рода в тип верховых — выдел 8) образуют сравнительно небольшие ареалы, приуроченные, главным образом, к ложбинам стока. Ареалы болотных торфяных низинных почв (выдел 12) на среднемасштабной карте представлены почти исключительно по низким террасам рек.
Суммируя вышесказанное, подчеркнем, что почвенный покров рассматриваемой территории находится, как и в большинстве случаев на зем-
ной поверхности, в непосредственной зависимости от четвертичной геологической истории и особенно связан с чередованием ледниковых и межледниковых периодов. Интенсивность и региональный охват таких периодов здесь, в отличие от Восточно-Европейской равнины, менее выражены и не привели к повсеместному формированию континентальных плейстоценовых ледниковых и водно-ледниковых отложений, роль которых в качестве почвообразующей и подстилающей пород играют озерно-аллювиальные осадки перигляци-альной зоны.
Относительная литологическая монотонность озерно-аллювиальной толщи, отсутствие резких чередований по гранулометрическому и минералогическому составу горных пород во многом обусловили и монотонность почвенного покрова, эволюция которого в голоцене, по сравнению с европейским регионом, не имела выраженной стадийности и многократной смены режимов почвообразования. В результате облик почв в целом менялся слабо и включал в себя лишь две—три фазы эволюционных преобразований в противовес пяти—шести фазам в европейской части страны.
Выводы
Таким образом, процессы дивергенции, столь свойственные почвенному покрову Восточной Европы в среднем и позднем голоцене и приведшие к резкому скачку в разнообразии почвенных таксонов, в пределах центральной части Западной Сибири были незначительными, о чем свидетельствуют выраженная однородность и малое разнообразие признаков, присущие почвам исследуемой территории.
Кроме того, несущественное проникновение границ оледенения в глубь Западно-Сибирской низменности сопровождалось тектоническими процессами, приведшими, в том числе, к некоторому поднятию средней части бассейна Малого Балыка (север картографируемой территории) на фоне опускания Среднеобскойнизменности [10]. В итоге это обусловило избыточную аккумуляцию водных ресурсов и смену аллювиальных процессов на болотообразование, распространившееся в низменных ландшафтах и фактически ставшее доминирующим процессом для данного региона.
По нашим оценкам, прогрессирующее заболачивание в ближайшее время охватит прежде всего центральную и южную части территории, представленной на карте, а затем, возможно, распространится и на северные участки исследуемой географической области, что приведет к повсеместному сокращению площадей минеральных почв и смене лесных формаций на лесоболотные и болотные.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аветов Н.А., Аветян С.А., Дорофеева Е.И., Трофимов С.Я. Автоморфные таежные почвы Среднеоб-ской низменности // Почвоведение. 2012. № 7.
2. Аветов Н.А., Сопова Е.О., Головлева Ю.А. и др. Диагностика гидроморфизма в почвах автономных позиций Северо-Сосьвинской возвышенности (Западная Сибирь) // Почвоведение. 2014. № 11.
3. Аветов Н.А., Трофимов С.Я. Особенности почвообразования и структура почвенного покрова бассейна реки Большой Салым // Почвоведение. 2000. № 5.
4. Гаджиев И.М., Овчинников С.М. Почвы средней тайги Западной Сибири. Новосибирск, 1977.
5. Долгова Л.С., Гаврилова И.П. Особенности почв средне- и северотаежных подзон Западной Сибири (в пределах Тюменской области) // Природные условия Западной Сибири. Вып. 1. М., 1971.
6. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д., Афанасьева Т.В. Таежное почвообразование в континентальных условиях. М., 1981.
7. Дюкарев А.Г. Ландшафтно-динамические аспекты таежного почвообразования в Западной Сибири. Томск, 2005.
8. Инженерно-геологическая карта Западно-Сибирской плиты. Масштаб 1:1 500 000. М., 1974.
9. Караваева Н.А., Соколова Т.А. Почвы склонов в таежной зоне Среднего Приобья // Почвоведение. 2015. № 6
10. Кузин И.Л. Новейшая тектоника. Карта масштаба 1:3 000 000 // Атлас ХМАО — Югры. Т.2. М.; Ханты-Мансийск, 2004.
11. Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А. и др. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. Тула, 2001.
12. Львович М.И. Реки СССР. М., 1971.
13. Тонконогов В.Д. Пространственно-генетические ряды горизонтов и профилей почв Русской и Западно-Сибирской равнин // Почвоведение. 2008. № 6.
14. Тонконогов В.Д. Автоморфное почвообразование в тундровой и таежной зонах Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. М., 2010.
15.Ranson K., Sun G, Kharuk V.T., Kovacs K. Assessing tundra-taiga boundary with multi-sensor satellite data // Rem. Sens. Environ. 2004.Vol. 93, N 3. P. 283—295.
16. Schowengerdt R. Remote sensing. Models and methods for image processing. 3rd ed. Amsterdam, 2007.
Поступила в редакцию 08.07.2016
ANALYSIS OF STRUCTURE AND COMPOSITION OF SOIL COVER
IN THE SALYM-IRTYSH INTERFLUVE (WEST SIBERIA),
BASED ON THE UPDATED MEDIUM-SCALE SOIL MAP
N.A. Avetov, S.A. Avetyan, M.S. Marechek, M.A. Zeits
This paper examines the nature of the structure and characteristic features of soil cover composition in the Salym-Irtysh interfluves, West Siberian plain, being analyzed with the capabilities of digital cartography. It assesses properties of prevailing and accompanying soil mapping units that define current state of the boreal landscapes. The soil genesis and the Quaternary history of the region under consideration are discussed in comparative terms. Possible directions of land cover transformation are supposed in the context of climate changes.
Key words: West Siberian soils, digital cartography, transformation of landscapes, Quaternary Period.
Сведения об авторах
Аветов Николай Андреевич, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. E-mail: [email protected]. Аветян Сергей Андреевич, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. общего почвоведения ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. Маречек Мария Светославовна, канд. биол. наук, вед. спец. «Сканэкс». E-mail: [email protected]. Цейц Михаил Александрович, ст. препод. каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им.М.В.Ломоносова. E-mail: [email protected].
