CC BY
82
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2005 Биология Вып. 6
Почвоведение
УДК 631.48:628.113(470.53)
ЭВОЛЮЦИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУГЛИНИСТЫХ почв в ЗОНЕ ПОДТОПЛЕНИЯ КАМСКИМ ВОДОХРАНИЛИЩЕМ
о. 3. Еремченко, А. Н. Власов
Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15
В зоне подтопления Камским водохранилищем в дерново-неглубокоподзолистых суглинистых почвах происходят эволюционные изменения, отразившиеся на морфологических признаках генетического профиля и на физико-химических свойства. При застойно-промывном режиме формируются дерново-глубокоподзолистые почвы с мощными элювиальными горизонтами и высокой кислотностью. При водозастойном режиме развивается оглеение и происходит накопление перегнойно-гумусовых веществ.
Эволюция почв неразрывно связана с общим направлением развития экосистем, включая изменения климата, строения поверхности, гидрологических условий, смену биоты и ее продуктивности. Заметные изменения генетических свойств почвы происходят в течение некоторого времени, что обусловлено как спецификой воздействующего фактора, так и буферностью органической и минеральной частей почвы. Один из распространенных видов антропогенного воздействия на почвы - подтопление, которое распространено на городских территориях, избыточно орощаемых землях; массовое подтопление и заболачивание почв в прибрежных зонах развивается вследствие создания водохранилищ. По классическим представлениям, процесс заболачивания почв проявляется в виде оглеения и торфообразова-ния (Зайдельман, 1998).
Камское водохранилище, созданное в 1956 г., затопило аллювиальные и болотные почвы первой и второй террас Камы. Почвы 3-й террасы оказались преимущественно в условиях подтопления (Крюгер, Лютин, 1936). Ширина зоны подтопления с глубиной залегания грунтовых вод не более 1,52 м в среднем составляет 500-800 м и определяется в основном подпором подземных вод и водоподъемной способностью почв и грунтов. Здесь выражены наиболее отчетливые изменения в растительном покрове - отмирание древесной и формирование болотной растительности. Ширина зоны подтопления с уровнем грунтовых вод более 2 мот 600 до 1000 м и более (Матарзин и др., 1981).
В нижнем течении притоков р. Камы (Косьва, Обва, Иньва, Пож, Нижний Лух и др.) были затоплены поймы с аллювиальными лугами и почвами (Крюгер, Лютин, 1936; Еремченко, 2002). По бере-
гам образовавщихся заливов в аллювиальных и гидроморфных условиях оказались зональные подзолистые почвы. Цель данной работы - установить генетические изменения в профиле дерново-подзолистых суглинистых почв, в результате создания водохранилища оказавшихся в условиях водозастойного и водозастойно-промывного режимов. Исследовались почвы по берегам залива, по р. По-жве. Территория сложена красноцветными глинами с прослойками мергеля и известняков татарского яруса верхней перми, которые перекрыты покровными глинами и суглинками; относится к Ку-дымкарско-Чермозскому району дерново-сильно-и среднеподзолистых тяжелосуглинистых почв (Коротаев, 1962).
Описана дерново-неглубокоподаолистая суглинистая почва на водоразделе под елово-пихтовым лесом с типичным набором генетических горизонтов. Под лесной подстилкой залегает гумусовый горизонт мощностью 9 см темно-серой окраски и комковатозернистой структуры. Подзолистый горизонт имеет мощность около 16 см, палевую окраску и мелкокомковатую структуру. Иллювиальный горизонт залегает на глубине 28-50 см, характеризуется коричневой окраской и мелкоореховатой структурой, структурные отдельности в верней части горизонта имеют «кремнеземистую присьшку». Переходные к породе горизонты коричневой окраски, ореховато-призматичес-кой структуры, суглинистые.
В зоне подтопления с уровнем грунтовых вод более 2 м под луговой растительностью дерновоглубокоподзолистая суглинистая почва. В морфологических признаках почвы, по сравнению с почвой водораздела, проявилось усиление подзолистого процесса: подзолистый горизонт характери-
© О. 3. Еремченко, А. Н. Власов, 2005
зуется белесо-серой окраской и непрочно-пластин-чато-гшлеватой структурой. Мощность его достигает 30 см. Одновременно появился мощный (28 см) подзолисто-иллювиальный горизонт с обильной белесой кремнеземистой присыпкой на орехо-ватых отдельностях. Типичный иллювиальный горизонт рыжевато-бурой окраски начинается лишь с глубины 70 см.
Обобщение мирового опыта изучения вторичной эволюции почв на фоне застойно-промывного режима показывает, что она непременно завершается формированием профилей со светлыми кислыми элювиальными горизонтами, обладающими низким плодородием (Структурно-функциональная роль..., 2003). Модельные и натурные исследования показали, что возникновение застойнопромывного режима - причина глубоких деграда-ционных изменений и усиления признаков подзолообразования (Зайдельман, 1998). По-видимому, в зоне подтопления Камским водохранилищем периодически возникающий анаэробис способствовал развитию элювиально-глеевых процессов и увеличению мощности светлого элювиального горизонта в дерново-подзолистых почвах. В.И. Каменщиковой и др. (2002) также установлено увеличение мощности оподзоленных горизонтов подтопленных дерново-подзолистых почв 3-й камской террасы.
На террасе р. Пожвы под луговой растительностью в полугидроморфных условиях сформировалась дерново-неглубокоподзолистая грунтово-оглеенная почва. В отличие от почвы водораздела, в ней несколько увеличилась мощность гумусового горизонта (до 15 см), что обусловлено не только усилением дернового почвообразовательного процесса под травами, но и закономерными изменениями гумусонакопления при смене гидрологического режима (Зайдельман, 1998). Первичные признаки оглеенности прослеживаются в наличии ржавых пятен, увеличении подвижности железа и марганца и образовании конкреций.
На берегу залива по р. Пож при уровне грунтовых вод около 80 см под луговой растительностью сформировалась дерново-слабоподзолистая грун-тово-оглеенная почва. Под дерниной и гумусовым горизонтом на глубине 19-39 см залегает гумусово-подзолистый горизонт коричневой окраски. Иллювиальный и переходный оглеенные горизонты бесструктурные, имеют темную окраску с ржавыми пятнами. Таким образом, смена растительности и водозастойный режим ослабили процесс формирования подзолистых почв и способствовали развитию оглеения.
В пойме при уровне грунтовых вод около 50 см под лугово-болотной растительностью залегает почва с морфологическими признаками аллювиальной лугово-болотной почвы. Под оглеенным гумусовым горизонтом мощностью 22 см расположен переходный оглеенный горизонт светло-
коричневой окраски, сильнообводненный, бесструктурный, суглинистый.
Таким образом, в зоне умеренного подтопления Камским водохранилрпцем в профиле дерновоподзолистых суглинистых почв отмечено усиление подзолистого процесса, сопровождающегося увеличением мощности оподзоленных горизонтов. В зоне сильного подтопления в профиле подзолистых почв развиваются оглеение, наблюдается тенденция к накоплению перегнойных веществ и ослаблению оподзоливания.
По Ф.Р. Зайдельману (1998), в условиях застойно-промывного режима при усилении элювиально-глеевых процессов резко снижается рН, уменьшаются содержание поглощенных кальция, магния, степень насыщенности основаниями, илистой фракции, возрастают гидролитическая кислотность и подвижность алюминия. В дерново-глубокоподзолистой и дерново-неглубокоподзолистой фунтово-оглеенной почвах, оказавшихся в условиях застойно-промывных режимов, величина актуальной и потенциальной кислотности в иллювиальных горизонтах увеличилась по сравнению с ее величиной в зональной дерново-неглубокоподзолистой почве (табл. 1). Значительное повышение гидролитической кислотности в зоне подтопления прослежено в дерново-подзолистых почвах правобережья Камского водохранилища (Каменщикова и др., 2002).
В условиях застойного водного режима не происходит резкого изменения химических свойств почв. Кислотность, степень насыщенности основаниями, содержание ила остаются на уровне, близком к их исходным значениям (Структурно-функциональная роль..., 2003). На берегу залива дерновослабоподзолистая грунтово-оглеенная почва имела слабокислую реакцию почвенного раствора в верхних горизонтах и нейтральную - в нижних. В пойме реки весь профиль аллювиальной лугово-болотной почвы приобрел нейтральную реакцию среды (табл. 1). Нейтрализация кислотности в почвах поймы связана с ослаблением элювиальных процессов и поступлением оснований с грунтовыми и поверхностными водами. Подобный процесс отмечен у подзолов супесчаных, оказавшихся при постоянном подтоплении на берегах залива по реке Нижний Лух (Еремченко, 2002). Изменение интенсивности и направленности почвообразовательных процессов в зоне подтопления повлияли на емкость катионного обмена (ЕКО) почв. Дерново-глубокоподзолистая и дерново-неглубокоподзолистая грунтово-оглеенная почвы обладают пониженной ЕКО по сравнению с зональной почвой водораздела (табл. 1).
Разрушение поглощающего комплекса почв -одно из проявлений подзолистого почвообразовательного процесса. Понижение значения ЕКО в дерново-подзолистых почвах, находящихся в условиях подтопления на камской террасе, было установлено также В.И. Каменщиковой и др. (2002).
В почвах, формирующихся при водозастойном
170
О. 3. Еремченко, А. Н. Власов
режиме, емкость поглощения почвы также ока- почвы при застойно-промывном режиме возросла
залась ниже, чем в почве водораздела (табл. 1). мощность элювиального горизонта с низким содер-
Т аблица1
Изменение физико-химических свойств почв
Название Г ори- Глубина рН рН н, S, ЕКО. V,
почвы зонт взятия, см (водное) (солевое) мг- экв/ЮОг экв/ЮОг экв/ЮОг %
Дерново- 0 0-3 5,26 4,93 5,60 9,70 15,30 63,40
неглубоко- А 3-12 5,52 4,75 6,03 8,85 14,88 59,47
Е 15-25 5,66 4,67 4,11 5,90 10,01 58,94
подзолистая
В 30-40 6,26 4,92 2,53 12,90 15,43 83,60
ВС 60-70 6,40 5,65 1,40 13,20 14,60 90,41
Дерново- А 0-10 5,36 4,63 6,87 2,95 9,82 30,04
глубоко- Е 15-25 5,10 4,13 6,49 1,74 8,23 21,14
Е 30-40 5,09 4,07 6,21 1,84 8,05 22,86
подзолистая
ЕВ 45-55 4,85 3,89 10,25 4,34 14,59 29,75
В 70-80 4,79 3,87 8,65 4,85 13,50 35,92
Дерново- А, 0-3 5,34 4,27 5,64 2,17 7,81 27,78
неглубоко- А 5-15, 5,32 4,35 7,99 2,73 10,72 25,47
подзолистая Е 20-30 5,08 4,09 6,11 1,76 7,87 22,36
грунтово- В 40-50 4,97 4,06 6,63 3,24 9,87 32,83
оглеенная ВС 110-120 5,39 4,39 2,44 4,32 6,76 63,90
Дерново- Ad 0-5 5,80 5,22 4,70 7,27 11,97 61,57
слабоподзоли- А 7-17 6,06 5,38 3,95 7,38 11,33 65,14
АЕ 20-30 6,22 5,44 2,82 4,93 7,75 63,61
стая грунтово-
Bg 40-50 6,38 5,50 2,35 7,43 9,78 75,97
ог леенная BCg 75-85 6,67 5,57 1,41 6,76 8,17 82,74
Аллювиальная Ad 0-7 7,25 6.85 0,38 10,79 11,17 96,60
лугово-болотная А 10-20 7,18 6,50 0,20 9,15 9,35 97,86
G 35-45 7,07 6,05 0,94 4,21 5,15 81,75
Известно, что следствием подзолистого процесса является разрушение в верхней части профиля почвы тонкодисперсных частиц и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты или грунтовые воды. В иллювиальном горизонте дерново-подзолистых почв ила в 2-3 раза больше, чем в гумусовом или подзолистом.
Верхняя часть профиля зональной дерново-неглубокоподзолистой почвы представлена средним суглинком, нижняя часть профиля - легкой глиной (табл. 2). В профиле дерново-глубокоподзолистой
жанием ила, по-видимому, с этим связано увеличение содержания илистой фракции в нижних горизонтах (более чем на 40%) по сравнению с почвой водораздела. Подобная закономерность в изменении механического состава подтопляемых дерновоподзолистых почв была отмечена в работе В.И. Каменщиковой и др. (2002). По содержанию физической глины верхний горизонт аллювиальной луговоболотной почвы является легким суглинком, глубже 7см почва представлена средним суглинком. Распределение илистой фракции по профилю дерново-
Таблица 2
Изменение гранулометрического состава
Название Гори- Глубина Размер механических элементов (мм) и их содержание (%)
почвы зонт взятия, см 1-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 0,005-0,001 <0,001 <0,01
Дерново- 0 0-3 1,10 20,75 43,64 17,79 8,90 7,82 34,51
неглубоко- А 3-12 0,72 23,66 42,76 17,17 6,89 8,80 32,86
Е 15-25 0,27 15,66 44,32 17,70 10,09 11,96 39,75
подзолистая
В 30-40 0,07 11,39 38,05 14,12 9,42 26,95 50,49
ВС 60-70 0,29 7,98 39,96 8,12 12,07 31,58 51,77
Дерново- А 0-10 1,57 23,26 37,55 20,82 8,18 7,82 36,82
глубокопод- Е 15-25 1,79 20,68 33,64 20,19 12,40 11,33 43,92
золистая Е 30-40 0,62 14,45 37,93 17,85 9,30 19,85 47,00
ЕВ 45-55 1,80 19,85 14,75 14,20 10,27 39,13 63,60
В 70-80 0,98 12,22 24,11 9,61 11,34 41,74 62,69
Аллювиаль- Ad 0-7 5,03 33,29 35,96 14,21 4,41 7,10 25,72
ная лугово- А 10-20 6,36 26,91 34,01 14,25 9,06 9,41 32,72
болотная G 35-45 0,58 21,31 40,97 10.84 7,06 19,24 37,14
глеевой почвы мало отличается от такового в верхних горизонтах природной дерново-неглубокоподзолистой почвы, т.е. в значительной степени оно наследовано от исходных почв, подверженньк подтоплению (см. табл. 2). Некоторое увеличение содержания песчаной фракции можно связать с тем, что почва поймы периодически оказьшается затопленной, при этом происходит механический нанос песчаной фракции.
Изменения процессов гумусообразования в подтопляемых почвах обусловлены как сменой растительности, так и сменой водного режима (Зайдельман, 1998). В дерново-подзолистых почвах с признаками оглеения отмечено некоторое увеличение содержания гумуса в гумусовом горизонте по сравнению с почвой водораздела. В аллювиальной лугово-болотной почве поймы на фоне увеличения мощности гумусового горизонта (до 20 см) содержание гумуса достигло 6,1-6,7%. В глеевой среде резко тормозится процесс минерализации и идет накопление органических веществ. В минеральном глеевом горизонте количество гумуса резко сокращается и не превыщает 1 %.
Выводы
1. В дерново-подзолистых суглинистых почвах, оказавшихся в зоне подтопления Камским водохранилищем, за период около 50 лет произошли эволюционные изменения морфологических признаков и физико-химических свойств почв.
2. В условиях водозастойно-промывного режима усилились элювиальные процессы, что сопровождалось увеличением мощности подзолистых горизонтов, ростом актуальной и потенциальной
кислотности дерново-подзолистых суглинистых почв.
3. При водозастойном режиме развиваются морфологические признаки оглеенности, наблюдается тенденция к накоплению торфо-перегнойных веществ и снижению кислотности почв.
Библиографический список
Еремченко 0.3. Эволюция почв в зоне подтопления Камского водохранилища // Вопросы физической географии и экологии Урала: Межвуз. сб. науч. тр. Пермь, 2002. С. 50-56.
Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М.: Изд-во МГУ, 1998. С. 86-125.
Каменщикова В.И. и др. Трансформация свойств дерново-подзолистых почв, находящихся в зоне подтопления Камского водохранилища // Вопросы физической географии и экологии Урала: Межвуз. сб. науч. тр. Пермь, 2002. С. 57-62. Коротаев Н.Я. Почвы Пермской области. Пермь: Кн. изд-во, 1962. 225 с.
Крюгер В.А., Лютин А.А. Почвенно-геоботаничес-кие исследования в долине р. Камы и ее притоков в связи с постройкой Левшинской плотины// Изв. Биол. НИИ при ПГУ. 1936. Т. 10, вып. 9-10. С. 417-453.
Матарзин Ю.М., Богословский Б.Б., Мацкевич И. К. Формирование водохранилищ и их влияние на природу и хозяйство: Учеб. пос. Пермь, 1981. С. 96.
Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере. М.: Наука, 2003. С, 312323.
Поступила в редакцию 28.09.2005
Evolution of sod-podzolic loamy bedrocks in zone floodings by a water basin of Kama
O.Z. Eremchenko, A.N. Vlasov
In zone floodings by a water basin of Kama in sod-podsolic loamy bedrocks educe the evolutionary changes which have shown in morphological change of physical and chemical properties. At a periodic water-stagnant mode are formed bedrocks with powerful podzolic horizons and high acidity. At a water-stagnant mode educe bogging and accumulation gumus materials.
