CC BY
117. Бузмаков С.А. Актуальные вопросы антропогенной трансформации экосистем // Антропогенная трансформация природной среды. 2011. № 1. С. 11-16.
8. Бузмаков С.А., Андреев Д.Н., Хотяновская Ю.В., Дзюба Е.А. Экологическая диагностика антропогенной трансформации экосистем // Теория и методы исследования в естественный науках. Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции. Главный редактор И.С. Копылов. 2016. С. 171-178.
9. Бузмаков С.А., Воронов Г.А. Основные подходы в определении качества окружающей среды // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 2-2. С. 587-590.
10. Бузмаков С.А., Овеснов С.А., Кувшинская Л.В., Кулакова С.А. Деградация и загрязнение земель в районе совместного природопользования сельского хозяйства и нефтяной промышленности // Географический вестник. 2007. № 1-2. С. 180-184.
УДК 631.4
П.Ш. Сайранова, И.А. Самофалова P.S. Sayranova, I.A. Samofalova
Пермский агротехнологический университет, Perm Agrotechnological University,
614000, Пермь, ул. Петропавловская, 23 614000, Perm, Petropavlovskaya street, 23
e-mail: samofalovairaida@mail.ru
ФОРМЫ КИСЛОТНОСТИ ГОРНЫХ ПОЧВ НА СЕВЕРНОМ УРАЛЕ (ЗАПОВЕДНИК
«ВИШЕРСКИЙ»)
Изучены формы кислотности горных почв на Северном Урале. Представлены и обсуждены кислотные следы почвообразовательного процесса в поле кислотности разных типов почв. Анализ F-диаграмм выявил типовые и индивидуальные различия горных почв по природе почвенной кислотности и локальные проявления почвообразовательного процесса.
Ключевые слова: горные почвы, кислотность, заповедник, кислотный след, поле кислотности
FORMS OF ACIDITY OF MOUNTAIN SOILS IN THE NORTH URALS (RESERVE «VISHERSKYI»)
The forms of acidity of mountain soils in the Northern Urals have been studied. Presented and briefly discussed acidic traces of soil-forming process in the areal acidity in the different types of soil. Analysis of F-diagrams showed typical and individual differences of mountain soils of Northern Ural on nature of soil acidity and local manifestations of soil-forming process.
Keywords: mountain soils, acidity, reserve, acid trace, acidity field
Кислотность почв - одно из важнейших свойств, которое обуславливает возникновение конкретной организации профиля почвы и его связь с особенностями процессов почвообразования. Природа кислотности горных почв Северного Урала изучена слабо, современных данных нет. Ученые, которые занимались исследованием горных почв на Урале [2, 4, 8-15] подчеркивали, что почвы являются кислыми.
Цель исследований: определить кислотность горных почв и причины, их обусловливающие. Объект исследований - горные почвы на горе Хомги-Нёл в пределах западного макросклона Северного Урала на территории заповедника «Вишерский», который является четвертым по величине в Европе. Располагается заповедник на крайнем северо-востоке Пермского края в верховьях реки Вишеры [1]. Территория находится в пределах горной страны с перепадами высот 800-1200м и фрагментами центральных осевых хребтов Урала. Почвенное обследование проведено в 2014 г. с высоты 920м (горно-тундровый пояс) до 458м (горно-лесной пояс) и заложено 8 разрезов на горе Хомги-Нёл (1301м). Классификационное положение горных почв определено по субстантивно-генетической классификации почв 2004 г. [5]. Формы кислотности определяли по общепринятым методам в лаборатории
на кафедре почвоведения Пермской ГСХА. Статистическая обработка проведена в программах Microsoft Excel и STATISTICA 8.
Северный Урал характеризуется наличием высотных поясов: холодные гольцовые пустыни, горные тундры, подгольцовый пояс (березовые криволесья, парковые пихтово-еловые леса, луговые поляны), горно-лесной пояс (темнохвойная елово-пихтовая тайга, светлохвойные сосновые леса) [2, 3]. Многообразие условий формирования почв обуславливает пестроту почвенного покрова. Почвообразующие породы в верхних частях склонов представлены элювием коренных пород, преимущественно кварцитов и сланцев, которые местами выходят на поверхность. На склонах почвообразование идет на рыхлых элювиально-делювиальных отложениях [16, 17].
Горные почвы являются хорошо дренируемыми, поэтому происходит ежегодная необратимая потеря оснований с дренажными водами при непрерывном образовании кислотных продуктов в процессе функционирования биоты, и в процессе развития почвы происходит постепенное подкисление раствора. Величина активной кислотности (рНн2о) в исследуемых почвах варьирует от 3,81 до 5,70 единиц. Наиболее кислыми являются верхние горизонты. Важно отметить, что значения актуальной
кислотности в почвах г. Хомги-Нёл тем больше, чем выше по склону расположена почва (г=0,4).
Потенциальная кислотность представлена: обменной (рНКС1) и гидролитической (Нг). Установлено, что почвы на горе Хомги-Нёл характеризуются сильнокислой реакцией среды (рНкс1=3,0-4,1) с максимально кислой рН в верхних горизонтах (очень сильно кислая). Обменная кислотность изменяется в почвах в зависимости от высоты (между рНкС1 и высотой 1=0,5). Гидролитическая кислотность является высокой и варьирует от 9,2 до 64,8 ммоль/100 г почвы. Гидролитическая кислотность изменяется в почвах в зависимости от положения почвы в ландшафте: чем выше местность, тем меньше Нг (г= -0,5).
Для определения степени дифференциации почв рассчитан коэффициент дифференциации профиля по отношению содержания компонента в гумусовом (верхнем) горизонте к содержанию компонента в почво-элювии. В горно-тундровом поясе практически отсутствует дифференциация профиля почв В почвах подгольцового пояса распределение компонентов по профилю является различным: от слабой до резкой дифференциации. В почвах горно-лесного пояса отмечается слабая и средняя дифференциация по показателю рН.
Установлено, что дифференциация профилей зависит от высотных условий формирования почв: актуальная и обменная кислотности имеют прямую связь, причем обменная кислотность имеет сильную тесноту связи с высотой; Нг имеет обратную среднюю и сильную тесноту связи соответственно. Дифференциация профиля по величине актуальной кислотности практически тесно связана обратной связью с Нг.
В почвоведение введено понятие «кислотный след почвообразовательного процесса» в поле кислотности
[6, 7]. Для любой почвы можно построить двухмерную горизонтограмму (К-диаграммы), совокупно описывающей изменение рН солевой и водной вытяжек, и степени насыщенности основаниями (Кгк) в поле кислотности по горизонтам профиля. Ординаты точек графика - это значения рН солевой вытяжки (верхняя линия) и рН водной вытяжки (нижняя линия), изменяющиеся по генетическим горизонтам. Расстояние между кривыми по ординате - это величина АрН. Абсцисса графика - безразмерная переменная Кгк - степень насыщенности основаниями (в долях). Анализ и сравнение К-диаграмм помогает выявлять типовые и индивидуальные различия почв, отражая особенности и детали протекшего в ней почвообразовательного процесса в поле кислотности.
Построены К-диаграммы для трех типов почв, формирующихся в разных условиях (458, 558, 794м над уровнем моря). Исследуемые почвы имеют низкие значения Кгк и кислотные следы размещены практически целиком в левой части диаграмм и характеризуются уменьшением обеих рН при снижении Кгк (рисунок). Нижняя минеральная ветвь кислотного следа во всех почвах поднимается вверх, в правую часть кислотного поля, но под разным углом. Эта ветвь кислотного следа связана с кислотными свойствами почвообразующей породы, и можно предполагать, что в исследуемых почвах материнские породы различаются по кислотности. Кроме этого, в дерново-подбуре и серогумусовой почве в срединной части профиля ветвь кислотного следа резко уходит обратно в левую часть кислотного поля. Такое изменение кислотного следа может диагностировать различия горизонтов внутри профиля по минералогическому составу, и возможно, по их происхождению.
А) Дерново-подбур оподзоленный глееватый (458 м)
Б) Ржавозем железисто -гранулированный (558 м)
В) С
м
Рис. Кислотный след горных почв Северного У
Органо-минеральная ветвь кислотного следа (верхняя) является областью «активного» почвообразования, так как относится к верхним органо-минеральным и гумусированным горизонтам профиля и определяется свойствами образовавшегося гумуса [6, 7]. В изучаемых почвах эта ветвь проявляется по-разному. В дерново-подбуре изменяется аналогично нижней ветви кислотного следа. Такое резкое изменение кислотного следа говорит о скачкообразных преобразованиях почвы в течение периода ее формирования и о существенном
различии кислотны различных частях минеральная ветвь вверх, в правую ч наблюдаем насыщ верхнего слоя по высвобождающимис растительных оста необратимая потеря при непрерывном о в процессе функци
В) Серогумусовая потечно-гумусовая метаморфизированная (794 м) ¡верного Урала
кислотных функциональных групп в х частях профиля. В ржавоземе органо-ная ветвь достаточно плавно, поднимается правую часть кислотного поля, то есть, м насыщение обменного комплекса слоя почвы биогенными основаниями, дающимися при минерализации .ных остатков. Параллельно происходит ая потеря оснований с дренажными водами рывном образовании кислотных продуктов е функционирования биоты. Конкуренция
этих процессов выражена слабо, то есть они уравновешивают друг друга. Органо-минеральная ветвь кислотного следа в серогумусовой почве демонстрирует стабильные величины рН при увеличении Угк во втором серогумусовом горизонте, в котором имеются признаки метаморфизации. Кислотные следы горизонтов накладываются, и соответственно, это может говорить об отсутствии срединных горизонтов и минерализации растительных остатков в пределах всего маломощного профиля. Кроме того, резкое изменение Угк может указывать на формирование почвы в разных климатогенных условиях и, соответственно, на разновозрастность горизонтов профиля.
На диаграммах имеется промежуточная более или менее протяженная и относительно плоская область «плато», к которой чаще всего относятся срединные горизонты. Так, в ржавоземе (558м н.у.м.), У-диаграмма почти целиком находится в этой области и наблюдается относительное постоянство величин рН в интервале 4,0-5,5 (зона кислотной буферности профиля). Выраженное плато характерно для оглееных и структурно-метаморфических горизонтов. В дерново-подбуре и в серогумусовой почве зона кислотной буферности профиля отсутствует.
При анализе кислотного следа важную информацию имеет величина АрН. Большие значения АрН характерны для почв с большей емкостью обмена [7]. В исследуемых почвах, большей емкостью обмена отличается ржавозем, где имеется железисто-метаморфический горизонт. Величина АрН изменяется по профилю (1,56-1,74). В серогумусовой почве АрН снижается от 0,82 в верхнем горизонте до 0,19 в нижнем. В дерново-подбуре АрН является максимальной (1,18) в гумусовом горизонте с признаками элювиальности и глееватости, а в гумусовом и иллювиально-железистом горизонтах АрН чуть менее 1.
Итак, почвы на горе Хомги-Нёл имеют кислую реакцию среды и высокую гидролитическую кислотность. Формы кислотности зависят от высотных условий и имеют особенности: активная форма кислотности зависит от распределения Нг по профилю почв; формы потенциальной кислотности более связаны с органической частью почвы. Анализ У-диаграмм позволил выявить типовые и индивидуальные различия горных почв по природе кислотности и локальные проявления почвообразовательного процесса. Кислотный след дает информацию о нарушениях
почвообразовательного процесса, которые выявлены в поле кислотности серогумусовой (794м) почве и дерново-подбуре (458м).
Библиографический список
1. Белковская Т.П., Переведенцева Л.Г., и др. Растительность и флора, грибы, лишайники заповедника «Вишерский». Соликамск, 2014. 400 с.
2. Богатырев К.П., Ногина Н.А. Почвы горного Урала//Тр. Почв. ин-та АН СССР. 1962. С. 5-48.
3. Горчаковский П.Л.Растительный мир высокогорного Урала. М.: Наука, 1975. С. 13-67.
4. Иванова Е.Н. Почвы Урала // Почвоведение. 1947. № 4. С. 213-227.
5. Классификация и диагностика почв России / сост. Д.В. Тонконогов. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
6. Кокотов Ю.А., Сухачева Е.Ю., Апарин Б.Ф. Анализ показателей кислотности почвенного профиля и их связи с процессом почвообразования // Почвоведение. 2016. № 1. С. 3-10.
7. Кокотов Ю.А., Сухачева Е.Ю., Апарин Б.Ф. Поле кислотности, как ионообменных систем, и диагностика генетических горизонтов // Почвоведение. 2014. № 12. С. 1448-1459.
8. Михайлова Р.П. Бурые грубогумусные ненасыщенные почвы Урала // Тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 1977. С. 87-142.
9. Самофалова И.А. Морфологические особенности и классификация почв на горе Хомги-Нёл (хребет Молебный камень, Северный Урал) // Фундаментальные и прикладные вопросы лесного почвоведения: Материалы докладов VI Всероссийской научной конференции по лесному почвоведению с международным участием. Сыктывкар, 2015. (Коми НЦ УрО РАН). C. 64-66.
10. Самофалова И.А. Морфолого-генетические особенности почв на горе Хомги-Нёл (Северный Урал, заповедник «Вишерский»). Пермский аграрный вестник, 2015 № 4. С. 64-71.
11. Самофалова И.А. Эволюционный ряд поч на г. Хомги-Нёл (Северный Урал) // Эволюция и деградация почвенного покрова: сборник научных статей по материалам IV международной научной конференции (13-15 октября 2015 года). -Ставрополь: Ставропольское издательство «Параграф», 2015. С 45-47.
12. Самофалова И.А., Кондратьева М.А. Буферность горных почв субальпийского пояса к кислотному воздействию (заповедник «Басеги») // Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник. 2016. № 3 (15). С. 94-103.
13. Тифлов М.А. Почвы горных лугов Западного Урала: Автореф. Л., 1952. 18 с.
14. Фирсова В.П. Бурые горно-лесные почвы Урала // Почвоведение. № 4 1991. С. 47-58.
15. Чернов В.А. О природе почвенной кислотности. Изд. АН СССР, М.-Л., 1947. 185 с.
16. Бузмаков С.А., Воронов Г.А. Основные подходы в определении качества окружающей среды // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 2-2. С. 587-590.
17. Бузмаков С.А. Актуальные вопросы антропогенной трансформации экосистем // Антропогенная трансформация природной среды. 2011. № 1. С. 11-16.
