CC BY
32НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2007, №2
УДК 631.445.4 (571.56)
Климатические и геокриологические условия формирования почв
Северо-Востока Якутии*
Д.Д. Саввинов, А.А. Винокуров
Выявлены климатические и геокриологические условия формирования почв в условиях окстраконти-ненталыюго климата Северо-Востока Якутии. Установлены региональные особенности почвенного покрова региона. Рассмотрены проблемы рационального использования почвенных ресурсов и их охрана.
There are revealed climatic and geokriological conditions of the forming of soils in conditions of extra continental climate on North-East of Yakutia. There are fixed regional peculiarity of topsoil. There are considered problems of rational using of soil resources and their preservation.
Континентальная часть Ссвсро-Востока Якутии является довольно обособленной естественно-географической областью со своеобразными климатом, растительностью и животным миром. Наиболее контрастными являются условия Центрально-Верхоянской (Оймяконской) котловин-но-горной провинции. Территория этой провинции включает Нерскос, Янское и Оймяконскос плоскогорья, имеющие абсолютные высоты от 3(Ю до 800 м (Русанов и др., 1967). Малая освещенность в работах исследователей почвенного покрова региона связана с большой пространственной протяженностью, труднодоступностыо. разнообразием природных факторов, создающих трудность в изучении почвенных ресурсов края. В этой ситуации без научного познания основных закономерностей формирования почвенного покрова и его развития, без учета специфических особенностей свойств и режимов главных типов мерзлотных почв, не имея четких представлений об изменениях в результате сельскохозяйственного освоения, мы не можем рационально и эффективно распоряжаться земельным фондом. Регион привлекает к себе большое внимание в связи с ожидаемым изменением климата в высоких широтах, так как экосистемы, находящиеся в экстремальных условиях, в первую очередь реагируют на любые изменения среды. Требуется по возможности всестороннее изучение почвенных
САВВИНОВ Дмитрий Дмитриевич - д.б.н., проф., директор ИПЭС АН РС(Я); ВИНОКУРОВ Андрей Андреевич - аспирант ИПЗС АН РС(Я).
*Статья принята к печати 25 декабря 2006 г.
ресурсов края как основы сельскохозяйственного использования для традиционного животноводства, а также в целях разработки мер охраны уникальных ландшафтов.
Климатические условии. При анализе географической сопряженности почв с климатом необходимо исходить из того, что общие атмо-сфсрно-климатическис показатели характеризуют основные зональные особенности почвенно-растительного покрова, а почвенно-климати-чсские показатели определяют местные отличия; и должны рассматриваться как взаимосвязанные факторы. Общие атмосферно-климатическис условия мы характеризуем радиационным балансом и режимом увлажнения, они определяют тепловые и водные ресурсы территории. Закономерности этих показателей тесно увязываются с почвснно-раститсльным районом (Саввинов, 1969).
Микроклиматические факторы обуславливают существенные особенности в метеорологическом режиме внутри самого природного комплекса. Характерно, что наибольший эффект микроклимата сказывается на температуре иоч-вогрунтов. В области распространения много-летнемерзлых пород поступающее в почву тепло претерпевает более существенные изменения (в основном тепло расходуется на протаиванис мерзлого слоя), чем вне области многолетней мерзлоты, где тепло идет на прогревание талого слоя (Гаврилова, 1962; Саввинов, 1971; 1972).
В формировании климата региона определяющую роль играет сибирский антициклон, не имеющий равного по высоте стояния барометра
САВВИНОВ, ВИНОКУРОВ
и устойчивости режима и благодаря которому зимой стоит ясная и очень холодная погода со слабыми ветрами. В летние дни также преобладает сухая безоблачная погода, но скорость ветра увеличивается в 2-3 раза. Резкая континенталь-ность климата проявляется в контрастных изменениях радиационного и метеорологического режимов по сезонам года. Своеобразие климатических условий района определяется особенностями орографии. Абсолютные высоты внутренних гор Яно-Индигирского нагорья варьируют от 600 до 1500 м, в то время как окружающие хребты поднимаются на 1500-3000 м, являются своеобразными климатическими барьерами, изолирующими внутренние территории от притока атмосферной влаги, что обусловливает холодный и сухой экстраконтинентальный климат. По климатическим показателям регион относится к очень холодному агроклиматическому району, засушливому подрайону и является уникальным (Шашко, 1962).
В горах градиент температуры с высотой положителен только летом и изменяется от 0,6 °С/100 м летом до -1,5 °С/100 м зимой. Такое положение связано с высотной инверсией температуры воздуха. Термические условия в горах сложны и зависят не только от высоты места, но и от экспозиции склона, его крутизны, ориентировки по отношению к циркуляционным процессам, характера покрова, растительности и т.д. В горах создаются местные циркуляции: склоновые, горно-долинные ветры, ветры переваливания и т.д., они способствуют повышенным затратам на тепло- и влагообмен (Гаврилова, 1978).
Климатические показатели района: среднегодовые температуры -15...-18 °С; абсолютный минимум до -68,8 °С; абсолютный максимум 34 °С. Безморозный период 1,5-2 месяца. Годовая сумма осадков 150-225 мм, за теплый период выпадает 83-137 мм осадков, коэффициент увлажнения в это же время 0,3-0,4. В зимние месяцы радиационный баланс отрицательный. Снежный покров наблюдается с первой декады октября до середины мая (Еловская, Петрова, Тетерина, 1979).
По ресурсам тепла в вегетационный период данную территорию можно отнести к умеренному агроклиматическому району, представленному долинами верхних и средних течений рр. Яны и Индигирки. Годовое количество выпадающих осадков гораздо меньше расчетной испаряемости за 3 летних месяца, поэтому здесь не случайно наличие почв черноземного облика под участками криоаридных степей и карбонатных почв под
лесом в долине Индигирки (Волковинцер, 1974; Еловская, Петрова, Тетерина, 1979).
Геокриологические условия. Суровый холодный климат обуславливает повсеместное распространение многолетней мерзлоты, глубокое и сильное промерзание почв, слабое прогревание и оттаивание летом. В условиях близкого залегания многолетнемерзлых пород комплексным показателем почвенно-климатических факторов является мощность сезоннопротаивающего слоя (Саввинов, 1976). Мощность сезоннопротаивающего (деятельного) слоя в районе достигает 0,2-1,5 м и зависит от многих факторов: солнечной радиации, количества осадков, литологиче-ского и механического состава почв, типа растительности и проективного покрытия, рельефа местности и т.д. Рельеф, тип почвенного покрова и состав растительности оказывают в наших условиях более сильное влияние на формирование температурного режима почв, чем в других областях (Саввинов, 1971).
В свою очередь, многолетняя мерзлота оказывает большое влияние на формирование гидротермического режима почв, то есть на создание почвенного климата и почвообразование в делом, а также на развитие микро- и нанорельефа и растительного покрова. Мощность мерзлоты в регионе достигает 700 м и более. Многолетняя мерзлота региона относится к низкотемпературной -5...-6 °С, в долинах крупных рек -10 °С и ниже. Сильное охлаждение почвогрунтов объясняется не только малым приходом солнечной радиации зимой, но и высоким альбедо снежного покрова, значительной плотностью снежного покрова, способствующей теплопроводности и потере тепла из почвы. Минимальная низкая температура грунтов (-16...-17 °С) находится в районе хр. Черского на высоте 3111м над уровнем моря (Томирдиаро, 1972).
Отсутствие сильнольдистой мерзлоты объясняется аридностью климата. Летний период характеризуется наибольшим испарением и низкой относительной влажностью воздуха (40-50 %). В летние месяцы почвы не промываются, даже осенние дожди не насыщают почвы и они замерзают в слабоувлажненном состоянии. Таким образом, аридный и резко континентальный климат обусловливает своеобразный криоаридный гидротермический режим почв (Саввинов, 1976).
Особенности почвенного покрова. Большую часть территории занимают мерзлотные северотаежные почвы, обладающие специфическими особенностями: тиксотропностью, оглеенностью и криогенной деструкцией. Почвообразователь-
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2007, №2
КЛИМАТИЧЕСКИЕ И ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВ
ные процессы локализованы в пределах маломощного корнсобитаемого слоя, в котором, благодаря концентрации питательных веществ, разложению опада, наличию сравнительно высоких тепловых ресурсов, созданы условия, сдерживающие поверхностное оглсение мерзлотных се-веротаежных почв, в отличие от аналогичных почв в европейской части (Саввинов. 1989).
В замкнутых экстраконтинентальных межгорных впадинах Яно-Икдигирского нагорья широко распространены своеобразные почвы, названные Е.М.Наумовым и Б.П.Градусовым (1974) «криоаридными», которые близки по своему строению и свойствам к мерзлотным таежным палевым почвам Центральной Якутии (Вол-ковинцер, 1974; 1978). Они резко выделяются в ландшафте и составляют характерную черту провинции. Эти почвы развиваются на горных склонах южной экспозиции в пределах абсолютных высот от 6(Х)—800 до 13(ХЫ400 м под мохо-во-лишайниково-брусничной или лишайниково-брусничной ксерофитной тайгой. Профиль их не дифференцирован на генетические горизонты. Такие северотаежныс ассоциации по южным склонам часто сочетаются с остепненными ксе-рофитными ландшафтами южных склонов. Они формируются на суглинистом элюво-делювии и пролювии плотных пород. Преобладание в гранулометрическом составе крупнопылеватых частиц свидетельствует о физическом дроблении при отсутствии биохимического разрушения. Распределение отдельных фракций по профилю указывает на отсутствие в почве элювиально-иллювиальной дифференциации. Здесь под степной растительностью в условиях недостатка влаги и сравнительно высоких для данных широт тепловых ресурсов формируются своеобразные криоаридные маломощные черноземы с сильно укороченным профилем, но со всеми признаками, свойственными для черноземного почвообразовательного процесса: незначительное участие обменного натрия в составе поглощенных катионов при явном преобладании кальция, нейтральная реакция водной вытяжки сближают эти почвы с черноземами Забайкалья.
По особенностям мезорельефа и почвенных условий выделяются две группы степей: степи на склонах южной экспозиции с горными мерзлотными черноземными и темно-каштановыми щебнистыми почвами и степи надпойменных террас с мерзлотными черноземами, сочетающимися по мезопонижениям с лугово-черноземными и дерново-луговыми почвами (Волковинцер, 1974). Почвы степных склонов
ранее были описаны Е.М. Наумовым, Н.А. Андреевой (1963); С.З. Скрябиным, А.К. Коноров-ским (1975).
Результаты определения валового состава почв и ила свидетельствуют о равномерном распределении по профилю основных оксидов -8Ю3 и ЯзОз. Отсутствие элювиально-иллювиального процесса подтверждается анализами окса-латной вытяжки из почвы. Как показывают данные, в почве не только отсутствует вынос не силикатных подвижных форм железа и алюминия, но, наоборот, имеется накопление этих элементов в верхнем горизонте. Такая закономерность распределения в почве подвижных форм Я^Оз связывается с сухостью климата и отсутствием выноса этих элементов из горизонта наиболее интенсивного их образования. Возможно, существуют и другие причины. Количество гумуса в почвах значительно, разложение и превращение органических остатков в почве идет по гуматно-фульвагному типу. Гумусовый горизонт не насыщен основаниями, но вся минеральная толща почвы насыщена Са и М§. Очень своеобразно распределение в профиле поглощенных оснований: в минеральной толще оно равномерное, а в гумусовом горизонте «А» количество оснований меньше, чем в нижележащей толще. По-видимому, это объясняется кислым характером гумуса и, в связи с этим отсутствием дернового процесса. Аналогов криоаридных почв, видимо, нет ввиду исключительных условий их формирования (Еловская, Петрова. Тстерина, 1979).
Своеобразие климатических и мерзлотных условий региона обусловливают весь почвообразовательный процесс, приводящий к формированию уникальных типов почв. Требование времени заключается в рациональном использовании этого ресурса, пора переходить с описательного метода изучения к выработке научно обоснованной стратегии использования и охраны.
Литература
Волковинцер В, И, Некоторые особенности сухо-стеиных почв северных и центральных районов Якутии // Биологические проблемы Севера. - Якутск, 1974.-С. 26-29.
Волковинцер В.И. Стенные криоаридные почвы. -Новосибирск: Наука, Сиб. отделение. 1978. - 208 с.
Г'аврилова М.К. Климат Центральной Якутии. -Якутск, 1962.-51 с.
Гаврилова М.К. Климат и многолетнее промерзание горных пород. - Новосибирск: Наука, 1978. - 215 с.
Еловская Л.Г., Петрова Е.И., Тетерина Л.В. Почвы северной Якутии. - Новосибирск: Наука, 1979. -304 с.
ИВАНОВА. КУЗЬМИНА. СЛВВИНОВ
Наумов Е.М. Криоаридные почвы северного полюса холода // Мерзлота и почва. - Вып. 3. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1974. - С. 104-110.
Наумов Е.М., Андреева H.A. Почвы остспненных склонов Янско-Индигирского нагорья // Почвоведение. - 1963.-№ 3. - С. 62-71.
Наумов Е.М.. Градусов Б.П. Особенности таежного почвообразования на Крайнем Северо-Востоке Евразии. - М.: Колос, 1974. - 146 с.
Русанов Б.С., Бороденкова З.Ф., Гончаров В.Ф. и др. Геоморфология Восточной Якутии. - Якутск, 1967.-375 с.
Саввинов Д.Д. Температурный и водный режимы лесных почв Якутии // Исследования растительности и почв в лесах Северо-востока СССР. - Якутск, 1971. -С. 118-173.
Саввинов Д.Д. Влагообеспеченноеть засушливых районов Якутии / Отв. ред. Л.Г. Еловская. - Якутск, 1972.-С. 135-138.
Саввинов Д.Д. Гидротермический режим почв в зоне многолетней мерзлоты. - Новосибирск: Наука, 1976.-251 с.
Саввинов Д.Д. Климатические условия почвообразования в Якутии // Почвы мерзлотой области. -Якутск, 1969.-С. 77-80.
Саввинов Д.Д. Почвы Якутии. - Якутск, 1989. -152 с.
Скрябин С.З.. Коноровский А.К. Растительность и почвы среднего течения Индигирки // Ботанические материалы по Якутии. - Якутск, 1975. - С. 38—47.
Таргульяи В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. - М.: Наука, 1971. -268 с.
Томирдиаро C.B. Вечная мерзлота и освоение горных стран и низменностей (на границе Магаданской области и Якутской АССР). - Магадан, 1972. - 174 с.
Тырпшков А.П. Вечная мерзлота и растительность II Доклады и сообщения 2 Международной конференции по мерзлотоведению. Вып. 2. - Якутск, 1973. -С. 68-74.
Шашко Д.И. Климатические ресурсы сельского хозяйства СССР // Почвенно-геофафическое районирование СССР. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. -С. 36-101.
УДК 631.46
Численность микроорганизмов в мерзлотных почвах аласа Мюрю*
Т.И. Иванова, Н.П. Кузьмина, Д.Д. Саввинов
Аласные почвы являются продуктом особого органо-аккумулятивного почвообразования, обусловленного факторами, препятствующими развитию микроорганизмов и проявлению ими метаболической активности. Однако при этих лимитирующих развитие микроорганизмов условиях в опасных почвах выявлено значительное количество микроорганизмов. Установлены специфические особенности микробного населения опасных почв: высокая численность всех групп микроорганизмов ( 103-108), сопоставимая с плотностью микробов в степных почвах Забайкалья, и особый характер распределения их по профилю почвы без падения численности с глубиной и небольшими флуктуациями плотности популяций в отдельных горизонтах.
Alas soils are a product of special organic-accumulative soil formation caused by factors preventing from the development of microorganisms and their metabolic activity. However, under these conditions limiting microorganism development in alas soils a significant amount of microorganisms is found. Specific features of the microbe population are determined: high number of all groups of microorganisms ( 103-108) comparable to microbe density in steppe soils of Zabaikahe area and a special pattern of their distribution along the soil profile without the microbe number decline with depths and small fluctuations of population density in some horizons.
Аласы Центральной Якутии - это ингразо-нальные ландшафты криолитозоны со своеобразными почвами и луговой растительностью.
ИВАНОВА Татьяна Ивановна - к.б.н., н.с. НБПК СО РАН; КУЗЬМИНА Надежда Петровна - аспирант ИПЭС АН РС(Я); САВВИНОВ Дмитрий Дмитриевич - д.б.н., проф., директор ИПЭС АН РС(Я). "Статья принята к печати 25 декабря 2006 г.
микроклиматом и животным миром 11). Аласные почвы являются самостоятельными природными экосистемами, формировавшимися на зрелой стадии эволюции термокарстовых котловин. Исходным фундаментом для развития последних послужили таежные ландшафты. Основной фон почвенного покрова Лено-Лмгинского водораздела, где развиты формы аласных экосистем.
