CC BY
34
УДК 631.46
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕНДЗИН ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КАВКАЗА
© 2008 г. М.А. Кутровский, К.Ш. Казеев, С.И. Колесников, В.Ф. Вальков
Южный федеральный университет, Southern Federal University,
344006, Ростов н/Д, ул. Б. Садовая, 105, 344006, Rostov-on-Don, B. Sadovaya St., 105,
[email protected] [email protected]
Представлены новые подходы к экологической и таксономической оценке карбонатности и гумусового состояния рендзин, также предложены новые способы классификации рендзин по содержанию гумуса и карбонатов. Проведена сравнительная характеристика рендзин зоны сухих субтропиков с рендзинами более влажных лесных зон Кавказа и определено особое место рендзин района Новороссийск—Абрау-Дюрсо в эколого-генетической классификации почв.
Ключевые слова: редзины, классификация, генезис, Кавказ, карбонаты, гумус, экология.
In the work new approaches both to ecological and taxonomical are presented to an estimation of carbonates and humus conditions of the rendzines, also presented new ways of classification of rendzines upon the maintenance of humus and carbonates. The comparative characteristic rendzines zones of dry subtropics with rendzin zones of more damp wood of Caucasus was lead and the special place of rendzins Novorossisk-Abrau-Durso area in genetic classification of soils was made.
Keywords: rendzines, classification, genesys, Caucasus, carbonates, humus, ecology.
Рендзины - дерново-карбонатные почвы - в силу своей экологической интразональности встречаются во всех биоклиматических условиях, от тропиков до полярных областей, и везде эти почвы имеют как общие черты, так и общую интразональную специфику. На Северном Кавказе они занимают 1218 тыс. га, или 4,3 % площади региона [1]. Почвы засушливой зоны субтропического редколесья и кустарников Черноморского побережья в районе Новороссийск - Геленджик имеют свои особенности образования. Все рендзины Северо-Западного Кавказа до настоящего времени были представлены одним типом дерново-карбонатных почв. Однако экологическая специфика исследуемой территории предопределяет необходимость выделения здесь особых почв, отличных от рендзин влажных лесов Кавказа.
Целью работы является определение специфики экологических свойств рендзин Черноморского побережья Кавказа по отношению к зональным почвам и рендзинам других территорий Северного Кавказа.
Материалы и методы исследований
Объектом исследования выступают рендзины района Новороссийск-Геленджик. В результате полевых исследований на данных почвах было заложено и опи-
сано 27 почвенных разрезов: из них 10 - на коричневых почвах и 17 - на рендзинах. Ряд разрезов исследовался в динамике. Проведенные исследования являются комплексными, на стыке экологии и почвоведения. Лабораторно-аналитические исследования выполнены с использованием общепринятых в экологии, биологии и почвоведении методов [2]. Содержание гумуса определяли по методу Тюрина [2], карбонатов - методом Шейблера [2], фракционно-групповой состав гумуса -по методу Тюрина в модификации Понамаревой и Плотниковой [3], гранулометрический состав определяли двумя методами: 1) методом Качинского (подготовка образцов к анализу по Качинскому), 2) методом Качинского с пирофосфатной подготовкой образцов [4]. Величину показателя рН определяли потенцио метрическим методом [2].
Рендзины в связи со своей приуроченностью к карбонатным породам являются карбонатными почвами. Содержание карбонатов в профиле этих почв напрямую связано с содержанием карбонатов в материнской породе и интенсивностью процесса выщелачивания известковой породы, являющегося одним из ведущих почвообразовательных процессов в генезисе рендзин.
Содержание карбонатов в рендзинах района Новороссийск-Геленджик сильно колеблется. Так, напри-
мер, в рендзинах неполноразвитых, с мощностью почвенного профиля 30-40 см, которые в данном регионе приурочены к вершинам низких гор и основанию коротких пологих склонов, содержание карбонатов в горизонте А варьирует от 0,1 до 25,9, а в горизонте АD - от 6,8 до 37,8 %.
Наиболее промытые от карбонатов рендзины непол-норазвитые, с мощностью почвенного профиля 40 см и вскипанием от соляной кислоты с глубины 15 см, были описаны нами на вершине горы в юго-западном направлении от СОЛ «Лиманчик» к поселку Дюрсо, на высоте 250 м над уровнем моря и уклоном местности 1-3о.
Рендзины неполноразвитые с содержанием карбонатов в горизонте А 25,9 и в горизонте АЭ 37,8 % описаны в верхней части северного пологого длинного склона горы Круглая (250 м над уровнем моря с уклоном 1-3о).
Рендзины типичные в данном районе в основном приурочены к подножию длинных склонов и к холмистым межгорным участкам. Содержание карбонатов в таких почвах выше, чем в рендзинах неполноразвитых (табл. 1), но также является величиной варьирующей и изменяется в верхних горизонтах (А и АВ) от 3,1 до 39 %, а в нижних (ВС и С) - от 18,8 до 43,9 %.
Таблица 1
Содержание карбонатов в рендзинах типичных района Новороссийск-Геленджик
СаСО3,
средне-
Разрез Горизонт СаСО3, % взвешенные % в профиле рендзин типичных
A 0-18/18 32,0
04/13 AB 18-50/32 39,0 38,6
Лес ВС 50-70/20 40,8
С 70-90/20 42,0
04/14 Лес A 0-26/26 22,4
AB 26-44/18 32,6 33,0
С 44-70/26 43,9
04/18 А 0-15/15 29,0
Вино- А 15-30/15 31,6 31,6
градник CD 30-90/60 32,3
А 0-15/15 3,15
22/05 А 15-30/15 5,25 8,3
Лес АВ 31-46/15 7,3
АБ 46-60/14 18,8
А 0-15/15 33,45
24/05 Лес А 15-30/15 39,7
АВ 30-45/15 39,7 39,0
АВ 45-60/15 39,7
АБ 60-90/30 40,75
27/05 Лес А 0-20/20 25,1
АВ 20-40/20 31,3 32,7
АБ 40-60/20 41,8
Такое варьирование содержания карбонатов в профилях рассматриваемых почв, а особенно в горизонте АЭ, в одинаковых климатических и орографических условиях возможно является следствием различного химического состава почвообразующей породы, а также мощности глинистого элювия мергеля, на котором формируется почвенный профиль.
Уровень содержания карбонатов в почвенном профиле рендзин является важным эколого-генети-ческим фактором. Исходя из того, что мощность горизонтов различна, а содержание карбонатов в профиле - величина варьирующая, мы предлагаем использовать для оценки карбонатности рендзин такой показатель, как средневзвешенный процент СаСО3 в наиболее активном корнеобитаемом слое 90 см. Это новый подход к оценке карбонатности, дополняющий результаты определений СаСО3 в отдельных генетических горизонтах и пересчет этих данных с учетом плотности почвенной массы в кг/м3.
Анализ содержания карбонатов и пересчет данных (табл. 1) на средневзвешенные проценты в почвенной толще 90 см показали, что рендзины типичные района Новороссийск-Геленджик в наиболее активной кор-необитаемой толще содержат более 38 % СаСО3.
Такой уровень содержания карбонатов, опираясь на классификацию рендзин по карбонатности [5], можно диагностировать как высококарбонатный.
По всем имеющимся в литературе данным (Крым, Молдова, Ставрополье, Северный Кавказ) такой уровень может быть оптимальным только для виноградной лозы, дающей на таких почвах продукцию совершенного качества.
Очень высокую карбонатность рендзин типичных необходимо отметить как специфическую региональ-ность исследуемого района на уровне остальных территорий Северо-Западного Кавказа.
Генетический аспект карбонатности исследуемых рендзин заключается в таксономической близости конкретных почвенных разрезов, выделяемых как рендзины типичные. Все они очень близки по запасам СаСО3 в генетических горизонтах профиля и в целом в корнеобитаемой толще.
На основании анализа данных о карбонатности рендзин можно сделать следующие выводы:
1. Из всех показателей свойств почв, учитывая наши исследования и исследования предыдущих авторов, можно твердо установить, что содержание карбонатов в генетических горизонтах является наиболее варьирующей величиной. Так, в горизонте А в различных разрезах количество карбонатов различается в десятки процентов.
2. С глубиной по мере увеличения содержания карбонатов вариабельность уменьшается и достигает средней стабильной величины около 40 % в щебнева-том элювии мергеля.
3. Содержание СаСО3 в профиле рендзин можно считать одной из видовых характеристик почвы. Мы предлагаем дать следующую классификацию рендзин по содержанию карбонатов в слое 0 - 30 см:
- выщелоченные - карбонаты отсутствуют;
- слабокарбонатные - от 0,3 до 2,0 %;
- карбонатные - от 2 до 8;
- сильнокарбонатные - от 8 до 15;
- высшей карбонатности - более 15 %.
В табл. 2 даны обобщенные данные показателей гумусного состояния рендзин изучаемого региона.
Таким образом, анализ гумусного состояния субтропических рендзин показывает сильный разброс количественных характеристик при однотипном процессе гумификации.
Таблица 2
Показатели гумусного состояния рендзин региона Новороссийск-Геленджик по классификации Гришиной и Орлова [5]
Показатель, единицы измерения Показатели региона (в скобках количество разрезов) Классификационный уровень величин и его пределы
Мощность подстилки,см 2-4 (17) Средней мощности, 2-5
Содержание гумуса в гумусных горизонтах, % 7,6-14,4 (6) 4,3-5,1 (7) 2,0-3,0 (4) Высокое 6-10 Среднее 4-6 Низкое 2-4
Запас гумуса в слое 0-20 см, т/га 260 (1) 154-192 (4) 110-145 (4) 68-90 (5) 36 (1) Очень высокий >200 Высокий 150-200 Средний 100-150 Низкий 50-100 Очень низкий <50
Насыщенность гумуса гуминовыми кислотами, % 25-39 Средняя, 20-30
Тип гумуса, СГК / СФК 1,1-1,5 Фульватно-гуматный, 1-2
Содержание «свободных» гуминовых кислот, % к сумме ГК 6-18 Очень низкое, <20
Содержание гуминовых кислот, связанных с Са2+, % к сумме ГК 43-59 Среднее, 40-60
Содержание прочно связанных гуминовых кислот, % к сумме ГК 25-40 Высокое, >20
Гумификация протекает в условиях высокого содержания карбонатов (щелочной реакции среды за счет господства в почвенных растворах Са(НСО3)2).
Растительность кальциефильного характера обеспечивает гумификацию с преобладанием гуминовых кислот и темное окрашивание почвенного профиля, подобно коричневому и черноземному почвообразованию.
Генетический тип гумификации определяется как фульватно-гуматный со средней насыщенностью гумуса гуминовыми кислотами при очень низком содержании свободных гуминовых кислот, со средней насыщенностью Са2+ при высоком количестве гумина. Такой тип гумификации характерен для почв высокого потенциального плодородия.
Однако для рендзин изучаемой территории характерно сильное варьирование количественных характеристик: мощности гумусового горизонта, содержания гумуса и его запасов. Количественная неоднородность определяется сильным варьированием ланд-шафтно-геоморфологического строения территории и различным земельным освоением.
Разные мезорельефные условия, развитие эрози-онно-делювиальных явлений, изменчивость толщи мелкоземистой коры выветривания при ее очень малой мощности и с разным содержанием в ней СаСО3, варьирование растительного покрова, земледельческого и рекреационного использования, выпас скота -и все это на относительно небольших земельных участках приводит к крайней изменчивости количественных характеристик гумусного состояния.
При малой мощности почв обращает на себя внимание факт возрастания с глубиной доли гуминовых кислот в составе гумуса. Это связано с возрастанием содержания карбонатов в том же направлении. При
этом сохраняется общий фульватно-гумат-ный состав гумуса.
Подчеркнем общегенетическое значение наших исследований. Это стабильный и поразительно однотипный уровень гумификации рендзин всех биоклиматических поясов - от бореального до тропического. Например, рендзины типичные Кубы характеризуются содержанием гумуса 3-6 %, несмотря на тропические темпы дегумифика-ции [7]. Общеизвестен факт, что гумус и растительные остатки в тропиках в условиях достаточной влажности минерализуются в несколько раз быстрее, чем в умеренном климате. Но при сравнении данных гумусного состоянии рендзин нашего региона с исследованиями других авторов можно сделать вывод, что содержание гумуса и характер его распределения по почвенному профилю в рендзинах различных регионов мира имеют общие черты.
Таким образом, гумусное состояние рендзин средиземноморского биоклиматического почвообразования протекает при участии травянистой растительности по фульватно-гуматному типу в условиях высокой карбонатности минеральной части почв. Характерны преобладание прочно-связанных гуматов и интенсивная дегуми-фикация в многолетних агроценозах, что типично для коричневых субтропических почв [8].
Гранулометрический состав рендзин района Новороссийск-Геленджик, согласно результатам анализа (пирофосфатный метод), представляется как легкоглинистый. Обращают внимание некоторые особенности в закономерности распределения илистых частиц по профилю. Содержание ила в горизонтах практически одинаково либо имеет тенденцию незначительного увеличения вниз по профилю. Вероятно, относительно молодой возраст почв, малая мощность профиля и высокая интенсивность процесса оглини-вания приводят к накоплению илистых частиц равномерно по всему профилю. Даже верхние горизонты исследуемых почв, несмотря на резкую разницу между разрезами по содержанию органического вещества, характеризуются практически одинаковым количеством илистых частиц.
Сравнение результатов анализа гранулометрического состава рендзин нашего региона с данными других исследователей ставит вопрос методического характера. Каков был процесс подготовки почвы к анализу? Проводился ли процесс удаления карбонатов методом разрушения 10%-й соляной кислотой? В большинстве литературных источников такая информация не указывается.
Гранулометрический анализ с подготовкой почвы пирофосфатным методом показывает нам содержание в мелкоземе почвы фракций различной крупности в естественном ее состоянии. Анализ бескарбонатной части в большей степени характеризует завершающую стадию процесса выщелачивания, а также процесс поступления мелкозема - строительного материала, который в генезисе рендзин играет важнейшую роль.
Подводя итог анализу гранулометрического состава рендзин района Новороссийск-Геленджик и сравнивая содержание фракций ила, физической глины при различном содержании карбоната кальция (СаСО3) и гумуса (табл. 3), можно сделать следующие заключения:
1. Полевое определение гранулометрии однозначно указывает на тяжелосуглинистый или легкоглинистый состав без достоверного их разделения на эти близкие разновидности. Такое разделение в целом при описании почвенных разрезов крайне проблематично и часто фиксируется почва тяжелого гранулометрического состава, т.е. может быть названа как тяжелосуглинистая и легкоглинистая, особенно если содержание глинистых фракций имеет граничные пределы.
2. Определение гранулометрического состава в полевых условиях отражает экологическую специфику почв в их естественном состоянии. Осуществление этой процедуры в лаборатории с предварительной подготовкой (выщелачивание карбонатов соляной кислотой), по методу Качинского, трудоемко и имеет скорее теоретическую значимость, а его фактические данные не отражают естественную картину природной обстановки, так как исключают из почвенной массы важнейший компонент рендзин - карбонат кальция.
3. Карбонаты, как почвенная масса, при анализе гранулометрического состава почв, постоянно присутствуют в горизонтах почвенного профиля и наполняют содержание практически всех механических фракций гранулометрического состава. Данные, приведенные в табл. 3, показывают, что количество Са-СО3 по сути не изменяет гранулометрический состав почвы. Он однозначен при содержании кальцита и 35 %, и 27-28 %, что подтверждено количеством ила и физической глины. Значит, различные по размеру частицы СаСО3 присутствуют во всех фракциях механических элементов.
Таблица 3
Содержание физической глины ила и гумуса в рендзинах разной карбонатности, %
Горизонт СаСО3 Физическая глина1 Ил2 Гумус
Р.22 Рендзина типичная, карбонатная, лес
А 3 65 28 5,4
АВ 5 70 28 4,0
AD 18 64 29 0,5
Р.26 Рендзина типичная
высшей карбонатности, рендзина лес
А 27 56 22 4,9
АВ 28 64 29 2,2
AD 34 67 30 1,1
Примечание. 1- подготовка почвы к гранулометрическому анализу проводилась пирофосфатным методом; 2- данные И.Ю. Морозовой.
Сходства и различия рендзин разных территорий Кавказа
Рендзины выделялись на почвенных картах как единый интразональный тип почв с разделением на следующие подтипы: неполноразвитые, типичные и выщелоченные.
Применяя сравнительно-географический метод оценки почвообразования, можно убедиться в неодинаковой генетической направленности почвообразования по конечным эколого-генетическим результатам развития почвообразования (табл. 4).
В табл. 4 приведены материалы, подчеркивающие сходства и различия рендзин разных регионов.
Таким образом, на Северном Кавказе генетически, эколого-географически и практически целесообразно выделять следующие экологические фации:
- рендзины суббореальных лесов, эволюционирующие в бурые лесные почвы - типичные на северных склонах Кавказа и бурые лесные ненасыщенные - на южных склонах;
- рендзины территорий, близких к субтропическому климату, развивающиеся по коричневому типу почвообразования. Экологически эти рендзины правильнее идентифицировать как коричневые неполноразвитые почвы.
Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. Среди рендзин Северного Кавказа особое положение занимают почвы субтропиков средиземноморского типа на границе с суббореальными условиями разной мощности и разной степени скелетности и декарбонизации на элювии известняковых пород (известняки, мергель и их элювий) района Новороссийск-Геленджик. На некарбонатных породах здесь формируются коричневые субтропические почвы.
2. Учитывая, что карбонатность почв является важной генетической, экологической и классификационной характеристикой, определяющей направленность экологических, геохимических, почвообразовательных и других процессов, отмечаем, что содержание карбонатов в рендзинах изучаемой территории является наиболее варьирующей величиной, особенно в поверхностном гумусовом горизонте (от 1 до 25 %). С глубиной содержание СаСО3 стабилизируется и составляет в щебневатом элювии мергеля около 40 %. При детальных исследованиях почв для эколого-генетической целесообразности предлагается в классификационно-систематических списках почв показывать на видовом таксономическом уровне различную карбонатность (слабокарбонатные, карбонатные и т.д.), учитывая содержание СаСО3 в горизонте А.
3. Для рендзин изучаемого района характерно сильное варьирование количественных характеристик, таких как мощность гумусового горизонта (от 10 до 70 см), содержание гумуса (2-14,4 %) и его запасов (42260 т/га). Количественная неоднородность определяется изменчивостью ландшафтно-геоморфологического строения территории и различным земельным использованием. В составе гумуса вниз по профилю доля гуминовых кислот увеличивается. Для оценки гумусового состояния нами впервые применен метод расчета содержания гумуса на мелкоземистую часть почвы, на бескарбонатную массу мелкозема и с учетом скелетности почвенного профиля, что позволяет более объективно оценивать эколого-генетическое состояние почв.
4. Содержание ила в горизонтах практически одинаково либо имеет тенденцию незначительного увеличения вниз по профилю. Вероятно, относительно молодой возраст почв, малая мощность профиля и высокая интенсивность процесса оглинивания приводят к накоплению илистых частиц равномерно во всем профиле. Даже верхние горизонты, несмотря на резкую разницу между разрезами в содержании органического вещества, имеют почти одинаковое количество илистых частиц.
5. На Северном Кавказе эколого-географически, генетически и агроэкологически целесообразно выделять следующие экологические фации рендзин:
- рендзины суббореальных лесов, эволюционирующие в квазиравновесные бурые лесные почвы, типичные на северных склонах гор и в бурые лесные ненасыщенные на южных склонах,
- рендзины территорий, близких к средиземноморскому климату. В завершающей стадии развития эти почвы в эколого-генетической классификации идентифицируются как род коричневых остаточ-но-карбонатных почв.
Литература
1. Вальков В.Ф., Штомпель Ю.А., Тюльпанов В.И. Почвоведение (Почвы Северного Кавказа): Учебник для вузов. Краснодар, 2002.
2. Практикум по почвоведению. М., 1986.
3. Агрохимические методы исследования почв. М., 1975.
4. ВадюнинаА.Ф., Корчагина ЗА.
Методы исследования физических свойств почв. М., 1986.
5. Вальков В.Ф., Кутровский М.А. Карбонатность рендзин как экологическая и классификационная категория // Экологические и социально-эконо-мические аспекты развития предгорной зоны Северного Кавказа: Сб. материалов межрегион. науч.-практ. конф. Майкоп, 2005. С. 360-362.
6. Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусового состояния почв // Проблемы почвоведения. М., 1978. С. 42-47.
7. Зонн С.В. Особенности почвообразования и главные типы почв Кубы // Генезис и география почв зарубежных
Таблица 4
Сравнительная экологическая и генетическая оценка рендзин Северо-Западного Причерноморья и горно-лесных зон Кавказа [9]
Показатель сравнения Рендзины
Низких гор Северо-Западного Причерноморья Горно-лесных зон Кавказа
Почвообразующая порода Элювий известняков и мергелей Элювий чаще всего известняков и доломитов
Растительные биоценозы Дубово-грабовое кустарниковое редколесье травянистым покровом Лес с травянистым покровом: дуб, ясень, осина, граб, дикоплодовые, лещина, кизил
Содержание гумуса В горизонте А у целинных почв содержание гумуса от 8 до 14 %. При сельскохозяйственном освоении типичны величины 4-5 %.
Окраска гумусового профиля Преобладают светло-серые тона с буроватым оттенком, темнеющие при увлажнении Преобладает темная, практически черная окраска
Карбонатность Во всех подтипах преобладают карбонатные роды почв. Выщелоченность - явление редкое Преимущественно выщелоченные почвы
Эволюционная схема генезиса Рендзины неполноразвитые ^ рендзины типичные ^ рендзины, переходные к коричневым почвам (коричневые неполноразвитые почвы) ^ коричневые карбонатные почвы Рендзины неполноразвитые ^рендзины типичные ^ рендзины выщелоченные ^ бурые лесные неполноразвитые ^ бурые лесные остаточно-карбонатные
Оптимальный сельскохозяйственный потенциал Уникальные земли для производства виноматериала экстраординарного качества. Полевые культуры не практикуются из-за дефицита влаги, также и плодовые насаждения Лучшие земли, из лесных, для полевых культур, почвы по плодородию приближаются к чернозему. Виноградарство не имеет промышленного значения
стран по исследованиям советских географов: Докл. к IX Междунар. конгр. почвоведов М., 1968. С. 53-52.
8. Кутровский М.А., Вальков В.Ф. Сравнительная экологическая и генетическая оценка рендзин Северо-Западного Причерноморья и горно-лесных зон Кавказа // Тр. аспирантов и соискателей Ростовского гос. ун-та. Т. 11. Ростов н/Д, 2004. С. 93-94.
9. Кутровский М.А., Вальков В. Ф. Гумусное состояние рендзин района Новороссийск-Геленджик // Сб. тр. биолого-почвенного факультета РГУ. Ростов н/Д, 2005. С. 172-173.
Поступила в редакцию
18 марта 2008 г
