CC BY-NC
21Арктика и Антарктика
Правильная ссылка на статью:
ВасильчукЮ.К., Васильчук Д.Ю., Велик АД., Гинзбург АП., Буданцева Н.А, Васильчук АК. —Криогенные почвы близ пос. Елецкий, север-восток Республики Коми // Арктика и Антарктика. - 2020. - № 4. DOI: 10.7256/2453-8922.2020.4.34011 URL: https//nbpubMTCOi-rArary_read_article.plp?id=34011
Криогенные почвы близ пос. Елецкий, север-восток Республики Коми
Васильчук Юрий Кириллович
доктор геолого-минералогических наук профессор, Московский государственный университет им. MB. Ломоносова (МГУ) 119991, Россия, г. Москва, уп. Ленинские Горы, 1, оф 2009
И vasilch_geo@mail.ru
Васильчук Джессика Юрьевна
младпий научный сотрудник, Московский государственный университет им. МБ. Ломоносова, географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв
119991, Россия, г. Moscow, уп. Leninsky Gory, 1, оф 2007 И jessica.vasiichuk@gmail.com
Белик Анна Дмитриевна
младпий научный сотрудник, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв
119991, Россия, г. Moscow, уп. Leninsky Gory, 1, оф 2007 И ms.anna.beiik@gmail.com
Гинзбург Александр Павлович
техник, Мзсковский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультет,
кафедра геохимии ландшафтов и географии почв
119991, Россия, г. Moscow, уп. Leninsky Gory, 1, оф 2007 El alexandrginzburgl 3154@yandex.ru
Буданцева Надежда Аркадьевна
кандидат географических наук
старпий научный сотрудник, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв
119991, Россия, г. Moscow, уп. Leninsky Gory, 1, оф 2007 И nadin.budanceva@maii.ru
Васильчук Алла Константиновна
доктор географических наук
ведущей научный сотрудник, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория геоэкологии Севера
119991, Россия, г. Мзэсхт, ул. Len¡nskyGory, 1, оф. Ж10 И aiia-vasiich@yandex.ru
Арктика и Антарктика, 2020 - 4 Статья из рубрики "Почвы холодных равнинных и горных регионов"
001:
10.7256/2453-8922.2020.4.34011
Дата направления статьи в редакцию:
30-09-2020
Аннотация.
Предметом исследования являются почвы и почвенно-геохимические катены в районе пос. Елецкий, располагающегося на северо-востоке Республики Коми. Катены была заложена на повышении, покрытом мохово-кустарничковой тундрой в междуречье рек Уса и Елец к озерному понижению, осложненному выпуклыми буграми пучения. Авторами в пределах района исследования были заложены 5 почвенных разрезов (разрезы Е1_20-П1, Е1_20-П2, Е1_20-П3, Е1_20-П4 и Е1_20-П5), которые составили почвенно геохимическую катену вдоль пологого склона. В пределах катены выявлена комплексность почвенного покрова. Исследованные почвы сформированы на покровных пылеватых суглинках при залегании горизонта многолетнемёрзлых пород на глубине 0,5-0,7 м Почвы относятся к отделам криометаморфических почв, криозёмов и глеевых почв. В пределах автономного ландшафта выделяются криометаморфические почвы, их специфическая икряная криогенная структура обусловлена тем, что они не подвержены переувлажнению. Почвы подчиненных и транзитных позиций переувлажнены, поэтому там формируются бесструктурные криоземы, торфяно-криоземы глееватые и торфяно-глеезёмы. В почвенных горизонтах измерены значения рН, электропроводности, изучено содержание органического углерода и гранулометрический состав. Отмечено увеличение кислотности почв в органогенных горизонтах 4.3 - 5.7, по сравнению с нижележащими горизонтами, где значения рН доходят до 6.9.
Ключевые слова: торфяной бугор пучения, криозем глееватый, торфяно-криозем, торфяно-криоземом глееватый, криометаморфическая почва,тундровые подбуры, тундра, многолетнемерзлые породы, Елецкий, Коми Республика
Работа выполнена при поддержке РФФИ (№ 18-05-60272 Арктика -интерпретация результатов и №20-05-00782 - полевые исследования) и РНФ (проект № 19-17-00126 -радиоуглеродные определения).
1. Введение
Арктические и субарктические почвы на севере Большеземельской тундры изучены неоднородно, районы с детально изученным почвенным покровом ^—^——231 соседствуют с практически неисследованными большими территориями. Между тем в почвенном покрове Большеземельской тундры отмечается большая неоднородность, сильно варьирующая по латерали. Эта неоднородность во многом обусловлена наличием
многолетнемёрзлых пород и интенсивностью процессов криогенеза -£211. Полное классификационное определение криогенных почв не всегда бывает однозначным ввиду
того, что их исследование происходит в различные моменты в течение периода
ежегодного оттаивания многолетнемерзлых пород Более того, современная
классификация почв России продолжает дополняться в особенности раздел
связанный с почвами подверженными криогенезу. В наиболее полной на данный момент
работе посвященной почвам Коми криогенные почвы определены по классификации почв СССР-^1 в которой не выделялись почвы из отделов криометаморфических и криогенных почв (табл. 1), что создает дополнительные разночтения при изучения почвенного покрова территории.
Таблица 1. Типы и подтипы криогенных почвы вблизи пос.Елецкий классифицированные по системам классификации почв России и Международной реферативной базы почвенных ресурсов
Классификация почв России Классификация почв СССР Название в системе WRB (IUSS Working Group WRB..., J^l)
Криометаморфическая Не выделялись Cryosol
Криозем-глееватый Не выделялись; на мелкомасштабныхкартах показаны как таежные торфянисто-перегнойные неоглеенные почвы; в литературе описывались как мерзлотно-таежные почвы Turbic Cryosol
Торфяно-криозём Не выделялись Histic Turbic Cryosol
Торфяно-криозём глееватый Не выделялись Histic Turbic Cryosol
Торфяно-глеезём Торфяно-глеевые подтипы в типах торфяных болотных верховых и низинных почв Histic Gleysol
В исследуемом районе подробно изучены антропогенные почвы 1АШ-, горные территории под еловыми редколесьями и торфяные олиготрофные почвы Большеземельской тундры в то же время криогенные природные почвы в тундровых ландшафтах изучены в этом районе слабо. Это побудило авторов детально изучить почвенную катену в районе пос. Елецкий.
2. Объект исследования и природные условия
Авторами изучены почвенные профили, вскрывающиеся в окрестностях выпуклобугристого массива близ пос. Елецкий на северо-востоке Европейской территории России (рис. 1).
Рис. 1. Склон близ пос. Елецкий, на котором заложена почвенная катена (Фото А. Белик)
Геология
Северо-восток Республики Коми входит в состав восточной (горной) части территории и относится к складчатому сооружению Уральских гор, краевая часть которых сформировалась в начале мезозоя. Область Предуральского краевого прогиба сложена пермскими и триасовыми породами. Западнее Предуральского краевого прогиба расположена обширная область Печорской и Московской синеклиз, разделённых поднятием Тиманского вала ■'•Ш.
N 1елонан система
Кг Верхний отдел
Триасовая сж тещ
Средний отдел
i, , Нижний - средин!i отделы
Пермская система
Рг
Верхний отдел Нижний отдел
Девоннка мен ноу юл ь пая систе ма
D-i-C
Девонская система верхний тлел -камеипоуголъная система Девонская система
1 к рас члене ш q.i е отложе ш м
Ордовик-дево i ic кая еистсма
Ордовикская система средний отдел -девонская система, нижний отдел
0г-0
Силур-девонская система
S-Q,
a i сантиметр« АЬ uuioiwrwn п. о < ей 1М «
ИЧсчИМ 1 4 ЕВДКВО
Силурийская - девонская сне ге ма, нижний отдел
Силурийская с ис тел га
5 НерасчдененйЦй отложения
(Ордовикская система г
U0
о
1 fepacчленеiiiu.ic отложения Средний-верхний отделы
Вендская система верхшш отдел -кемйжйская система, нижний отдел
Из
Камеш [oí толы мя систе t [а
с. Верхний епдел Средний отдел
Ниж] [ий- средний отделы
&
С,-
Верхний рифей Города
Границы федеральных округов
Границы объектов Российский Федерации
Гидросеть
Геологические i рлницы Те кто н i f веские нарушен ия
Рис. 2. Фрагмент геологической карты дочетвертичных отложений Республики Коми
В районе посёлка Елецкий геологическое строение представлено каменноугольными и пермскими отложениями, а к северо-востоку от Елецкого наблюдается выход на дневную поверхность массива, центральная часть которого относится к верхнему рифею, а краевые области имеют ордовик-девонский возраст (рис. 2).
Почвообразующими породами в северо-восточной части Коми, расположенной в пределах Большеземельской тундры, являются покровные пылеватые суглинки, которыми сложена большая часть междуречных поверхностей данного региона £221 мощность покровных суглинков составляет менее 10 м В низменных ландшафтах
почвообразующими породами часто являются торфяники £41
Климат
Климат, по данным метеостанции Елецкая близок к умеренно-холодному. Среднегодовая температура воздуха в среднем близка к -6 °С, хотя варьирует за последние 60 лет от -1,3 до -8,3 °С. Самым холодным месяцем в течение года является февраль, средняя температура которого за многолетний период наблюдений (1924-1989) составила -20,5°С (табл. 2). Самым тёплым месяцем считается июль, в течение которого воздух прогревается до +12,4°С. В целом, средние месячные значения температур воздуха
(табл. 3) показывают, что устойчивая положительная температура воздуха держится здесь всего 4 месяца (в период с июня по сентябрь). Амплитуда среднегодовых температур составляет 32,9°С.
Таблица 2. Температура воздуха по метеостанции пос. Елецкий. С сайта http://www.pogodaiklimat.ru/history/23220.htm
год янв фев мар апр май июн июл авг сен окт ноя дек за год
1959 12.2 -12.6 -6.1 0.8 5.2 9.7 14.3 11.6 5.0 -6.0 10.3 -15.2 -1.3
1960 22.7 -25.6 -26.2 -8.9 -4.2 6.5 12.4 7.6 3.9 -7.3 16.4 -12.6 -7.8
1961 15.0 -16.7 -7.7 -9.8 -3.0 б.б 15.8 11.7 3.2 -3.2 12.3 -17.2 -4.0
1962 15.1 -11.9 -13.9 -4.9 2.0 7.6 16.3 9.1 7.1 -6.4 -8.3 -18.8 -3.1
1963 19.1 -18.4 -25.9 -9.1 -1.5 8.9 13.4 10.1 3.8 -1.4 13.9 -21.7 -6.2
1964 25.9 -17.8 -20.8 -16.6 -2.9 6.4 15.7 9.3 4.5 -2.5 20.0 -12.2 -6.9
1965 19.2 -19.5 -11.8 -8.6 -4.2 7.0 12.8 10.7 3.1 -7.9 20.4 -13.7 -6.0
1966 21.2 -30.2 -18.2 -10.2 -1.9 5.0 13.5 9.5 3.9 -10.0 -9.7 -16.6 -7.2
1967 23.2 -15.9 -5.6 -1.3 -2.0 7.4 15.4 11.2 3.7 -0.4 -4.8 -13.1 -2.4
1968 20.2 -15.6 -9.8 -12.9 -1.6 4.1 8.6 9.2 1.6 -5.8 24.0 -24.4 -7.6
1969 27.2 -23.1 -18.5 -11.2 -б.З З.б 13.5 7.0 3.8 -6.4 -7.4 -16.6 -7.4
1970 25.7 -19.0 -9.9 -10.6 -5.4 2.7 12.6 7.1 7.1 -5.3 14.5 -16.2 -6.4
1971 19.1 -22.3 -16.5 -13.3 -2.4 3.8 11.6 8.7 4.7 -6.9 -9.6 -14.5 -б.З
1972 25.0 -18.5 -17.2 -7.7 -7.1 6.9 12.0 9.4 1.5 -3.2 19.0 -15.8 -7.0
1973 26.0 -14.6 -14.9 -5.7 -1.0 7.5 12.0 11.9 1.9 -5.1 11.0 -16.3 -5.1
1974 20.5 -24.4 -11.6 -10.6 -4.2 6.2 17.6 10.7 5.6 -4.8 21.8 -8.3 -5.5
1975 17.6 -19.9 -13.4 -7.0 -3.7 2.8 11.7 9.3 6.5 -7.9 13.3 -13.0 -5.5
1976 20.2 -19.8 -12.9 -4.2 -2.8 7.5 14.2 12.7 4.4 -10.3 -9.3 -11.1 -4.3
1977 20.1 -27.2 -18.6 -4.6 1.2 11.0 13.5 11.0 4.7 -11.2 -7.3 -16.4 -5.3
1 Ч7Я -1 С) 1 -14 7 -1 Р, 7 -с; с) 7 4 1 7 Ч 7 7 ^ 7 7 -74 Я -7 ^
16.9 12.4
1979 25.6 -24.8 -19.4 -13.8 -1.2 4.1 13.0 10.2 7.0 -9.1 -9.3 -18.9 -7.3
1980 25.0 -15.3 -14.4 -7.1 -3.0 6.1 9.9 6.7 5.6 -1.5 14.5 -13.9 -5.5
1981 10.8 -15.4 -18.9 -11.5 -3.8 8.8 11.9 14.6 5.0 1.0 -6.9 -10.5 -3.0
1982 24.3 -20.5 -18.5 -4.6 2.0 9.1 15.1 7.6 3.9 -9.3 -8.9 -11.2 -5.0
1983 15.0 -18.6 -13.7 -10.0 -5.6 7.0 14.2 9.3 5.4 -1.6 12.0 -13.4 -4.5
1984 11.9 -13.3 -9.0 -16.9 -2.6 6.9 14.5 10.4 4.9 -5.6 21.4 -17.0 -5.1
1985 25.2 -27.0 -11.6 -10.8 -6.1 6.0 11.5 9.1 7.4 -3.5 11.2 -21.7 -6.9
1986 17.0 -23.8 -9.7 -8.7 -4.8 6.6 10.3 8.3 2.2 -2.2 -5.4 -26.8 -5.9
1987 24.1 -20.6 -13.8 -14.0 -0.2 5.7 15.1 8.9 4.4 0.1 16.4 -19.2 -6.2
1988 16.8 -19.4 -10.0 -13.7 -2.1 6.8 14.5 11.1 4.7 -3.5 13.1 -13.5 -4.6
1989 24.2 -17.3 -б.б -14.3 1.4 11.0 15.5 11.2 5.9 -2.0 12.0 -20.4 -4.3
1990 22.3 -15.7 -12.1 -3.8 -0.7 10.0 18.0 10.1 3.3 -5.5 19.6 -16.2 -4.5
1991 20.7 -18.8 -16.4 -3.1 2.7 13.0 12.6 9.7 7.3 -1.2 10.4 -19.1 -3.7
1992 14.2 -14.8 -11.0 -17.8 0.7 4.3 11.8 10.5 4.5 -9.2 19.6 -13.9 -5.7
1993 14.3 -16.2 -11.5 -8.8 -3.4 13.0 16.1 10.4 4.5 -4.9 12.1 -17.9 -3.8
1994 17.8 -27.9 -9.3 -6.1 -4.3 11.2 14.2 10.7 4.4 -1.6 17.5 -15.2 -4.9
1995 14.6 -9.5 -8.9 -1.8 1.0 6.1 13.1 11.6 3.5 -4.4 13.8 -19.7 -3.1
1996 17.0 -15.8 -8.8 -11.5 -1.3 7.7 12.7 7.4 999.9 -2.0 -4.7 -16.5 999.9
1997 23.1 -23.6 -11.3 -2.8 1.3 6.4 7.6 8.1 6.9 -2.0 15.9 -24.4 -6.1
1998 21.1 -29.6 -12.0 -14.3 -4.0 7.0 16.4 10.7 0.4 -9.9 22.2 -20.6 -8.3
1999 24.4 -14.5 -19.3 -13.9 -6.0 5.3 12.0 9.1 3.9 -1.4 15.3 -13.1 -6.5
2000 23.0 -15.1 -10.1 -4.9 1.9 10.9 13.8 10.8 4.6 -1.9 11.1 -20.4 -3.7
2001 21.3 -23.7 -17.7 -б.б 1.8 9.1 10.8 12.7 5.6 -5.6 13.0 -15.0 -5.2
2002 23.6 -16.6 -15.1 -7.6 0.0 7.6 12.7 8.5 1.7 -3.1 14.7 -21.2 -6.0
2003 21.7 -20.6 -16.1 -8.8 0.8 9.7 12.7 15.1 4.9 -0.7 12.7 -12.4 -4.2
2004 15.5 -17.6 -18.0 -15.2 -1.7 10.4 17.0 8.8 З.б -4.4 -9.2 -16.7 -4.9
2005 13.0 -17.9 -18.7 -11.2 1.7 9.0 14.9 10.7 7.1 0.4 -4.1 -12.9 -2.8
2006 25.4 -17.3 -14.0 -12.4 -0.4 11.5 12.6 9.3 4.9 -7.2 16.4 -15.3 -5.8
2007 11.1 -23.8 -10.1 -3.2 -3.8 8.1 18.3 9.6 5.4 0.7 -9.8 -12.3 -2.7
2008 11.8 -17.1 -15.0 -11.3 -3.2 7.5 15.7 9.5 4.8 -0.5 10.7 -10.5 -3.6
2009 20.9 -22.9 -11.4 -9.8 -4.3 6.9 13.3 11.0 7.0 -2.4 15.3 -25.7 -6.2
2010 19.2 -27.6 -14.3 -6.8 -0.1 6.7 11.3 9.0 2.7 0.9 11.9 -19.5 -5.7
2011 17.1 -23.3 -7.6 -3.4 2.1 11.5 9.6 7.3 7.4 -0.8 11.1 -7.8 -2.8
2012 15.1 -15.8 -15.6 -4.0 1.7 15.3 14.4 9.5 б.б 0.1 11.5 -17.6 -2.7
2013 25.1 -15.3 -20.7 -4.2 -1.3 9.8 17.8 11.6 3.5 -5.3 -6.7 -15.3 -4.3
2014 27.6 -20.9 -9.0 -6.9 -0.7 9.3 9.1 10.5 3.7 -7.3 11.1 -13.6 -5.4
2015 21.4 -14.6 -7.7 -5.7 3.7 12.2 10.6 9.4 5.0 -5.2 -9.2 -13.6 -3.0
2016 15.3 -6.5 -12.4 -1.2 2.1 11.9 18.6 13.5 8.7 -0.8 15.0 -23.1 -1.6
2017 18.8 -18.4 -3.5 -9.4 -5.5 9.0 17.0 9.8 3.5 -1.4 нет нет нет
2018 12.0 -18.3 -20.5 -9.1 -4.5 7.4 16.2 10.3 7.1 -0.9 12.4 -10.2 -3.9
2019 18.7 -17.1 -8.8 -8.0 -1.0 4.8 15.8 10.1 5.3 -2.4 13.8 -12.6 -3.9
2020 15.0 -9.3 -6.9 -3.4 4.6 8.6 15.1 12.5 8.0 -1.1 -6.2 нет нет
Таблица 3. Абсолютные минимумы и максимумы температур воздуха, средние максимальные, минимальные и среднегодовые температуры воздуха (°С) по данным
метеостанции Воркута
Янв. Фев. Мар. Апр. Май Июн. Июл. Авг. Сен. Окт. Ноя. Дек. Го,
Абс. Макс. 1,0 0,0 3,0 11,0 19,0 31,0 31,0 30,0 23,0 15,0 4,0 2,0 31,
Сред. Макс. 11,4 12,6 -10,7 -4,8 -0,6 5,1 11,7 11,1 7,0 0,8 -3,9 -8,4 -1,
Сред. 20,3 20,5 -16,5 -9,0 -2,8 5,8 12,4 9,5 3,8 -5,1 13,5 15,7 -б,
Сред. Мин. 24,8 25,0 -21,1 12,2 -6,0 1,9 7,5 5,6 1,0 -7,8 17,4 20,9 10,
Абс. Мин. 48,0 49,0 -45,0 30,0 23,0 -10,0 -2,0 -7,0 11,0 34,0 45,0 52,0 52,
Для данного сектора субарктики характерна относительно высокая влажность, обеспечиваемая западным переносом атлантических воздушных масс. Среднемесячное количество осадков в течении года варьирует в узких пределах от 30 до 60 мм. Сумма осадков, выпадающих в течении года равна примерно 500 мм.
На широте Елецкого наблюдаются полярные ночи, в среднем продолжающиеся около 11 дней - с 17 по 27 декабря. Длительность полярного дня составляет 46 суток - с 30 мая по 14 июля 1211.
Растительность
Наибольшее распространение в районе исследования имеют ерниковые, ивняковые и
кустарниковые тундры, а также плоскобугристые болота Растительность в районе
Елецкого принадлежит к тундровому и лесотундровому типу. В её составе преобладают княженика, брусника, голубика и др. На вершинах торфяных бугров лишайниковый
покров часто нарушен, из-за чего на поверхности образуются голые пятна торфа 1221. Характерными особенностями растительного покрова являются мозаичность, быстрая
контрастная смена растительных группировок 1221.
Почвы
Исследуемая территория располагается в пределах Печорской низменности в подзоне южной тундры, в Большеземельской провинции, в Воркутинском округе тундровых
поверхностно-глеевых, торфянисто- и торфяно-тундровых глеевых мерзлотных почв 1^1. На плоских увалах широко распространены процессы застойного переувлажнения поверхностными водами с образованием на обширных пространствах болотно-подзолистых и торфяно-болотных почв Небольшие изменения рельефа в сторону улучшения дренажа поверхности отражаются на характере растительного и почвенного покрова - возникают мелкоконтурные сочетания и мозаичные комплексы полугидроморфных и автоморфных почв -Ш-. в районе пос. Елецкий распространены тундровые подбуры, криометаморфические почвы и торфяно-криозёмы.
Геокриологические условия
Многолетнемерзлые породы в регионе характеризуются массивно-островным по латерали (рис. 3) и сплошным по вертикали распространением, со средней годовой температурой грунта на глубине нулевых годовых амплитуд от -2°С до -5°С. Сезонно-талый слой составляет 1,0 м на торфяниках, и 1,2 м суглинках.
Рис. 3. Схема районирования Тимано-Печорской плиты по степени прерывистости многолетнемерзлых пород. По
1 - 5 - геокриологические подзоны: 1 - сплошного, 2 - прерывистого, 3 - массивно-островного, 4 - островного (редкоостровного) распространения многолетнемерзлых горных пород, 5 - преимущественно сплошного распространения талых пород; б -южная граница распространения многолетнемерзлых пород
3. Методы исследований
Полевые
Отбор образцов почв, вскрытых разрезами близ Елецкого выпуклобугристого торфяника, производился в конце сентября 2020 г.
Разрезы выкапывались при помощи лопаты. Образцы деятельного слоя почв отбирались из серединной части каждого генетического горизонта при помощи ножей в пластиковые пакеты. Отбор проб почвы сопровождался подробным описанием таких почвенных свойств, как цвет, влажность, сложение, структура, включения, новообразования (тела, образующиеся в почве в результате протекания физико-химических процессов в почвах; их отличие от включений в том, что новообразования развиваются исключительно вследствие внутрипочвенных процессов и не могут быть привнесены извне), корни, переход к нижележащему горизонту и характер границы. Объём каждого образца составлял около 200 г.
Ла бора торные
При обработке образцы почв и торфа высушивались при комнатной температуре ( + 25°С) в течение 48 часов. Затем почвы растирались в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком и просеивались сквозь сито с диаметром пор 1 мм (для определения параметров рН и ЕС), а также сквозь сито с диаметром пор 0,25 мм (для определения содержания органического углерода и гумуса).
Почвенная кислотность (рН) и электропроводность (ЕС) были измерены в 21 образце, отобранном из генетических горизонтов почв, вскрытых разрезами на поверхности пологого слона Елецкого выпуклобугристого торфяника. Водные вытяжки почв изготавливались из навесок почв массой 5 г и дистиллированной воды в соотношении 1:5 (для минеральных горизонтов) и 1:25 (для поверхностных органогенных горизонтов).
Показатели pH и ЕС водных вытяжек определялись с помощью стационарных pH- и TDS-метра METTLER TOLEDO. TDS-метр METTLER TOLEDO оснащён функцией автоматическог пересчёта значений концентрации легкорастворимых солей (г/л) в значения электропроводности (мкС/см).
Определение процентного содержания органического углерода в образцах почв, отобранных на склоне Елецкого плоскобугристого торфяника, было выполнено в лаборатории эколого-геохимического Центра географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова при содействии Е.В. Терской. Измерения проводились по методу И. В. Тюрина, в основе которого лежит реакция окисления органического углерода в почве избытком иона Cr5"1". Навески сухой просеянной через сито с диаметром пор 0,25 мм почвы помещались в колбы и заливались 10 мл 0,4 М раствора 1/6 хромовой смеси (бихромата калия - К2Сг207) в разбавленной (1:1) серной кислоте (H2S04). После этого пробы оставлялись на 20 минут в прогретом до 150-160°С сушильном шкафу для того, чтобы ускорить процесс окисления органического углерода. Затем остаток Cr в растворе оттитровывался 0,2 М раствором соли Мора - сульфата аммония железа (FeSO4-(N Н4)2S04-6H 2О) в присутствии 5 капель фенилантраниловой кислоты (C13H11N02). Процентное содержание Сорг. и гумуса вычислялось по формулам:
сорг.,0/° = (Vi-V2) х М х 0,003 х 100 / т; где Vi - количество раствора соли Мора (см3), пошедшее на титрование Сг6+,
содержащегося в аликвоте хромовой смеси (1/6 К2СГ2О7) - холостой пробе; V2 -
количество соли Мора (смЗ), пошедшее на титрование Cr6"1", оставшегося после
взаимодействия навески почвы с аликвотой хромовой смеси (1/6 К2СГ2О7) ; М -
молярность раствора соли Мора; 0,003 - молярная масса ЛМ С (г/моль); 100 -коэффициент перевода на 100 г почвы; m - масса сухой навески почвы.
Процентное содержание органического углерода и гумуса проанализировано в 21 образце почв.
4. Результаты
Описание почвенных профилей
Почвенный разрез в точке EL20-ni (рис. 5, 6). Координаты: 67,04278° с.ш., 64,26606° в.д. Высота : по GPS - 129 м, по модели Google - 121 м н. у. и.Привязка: 795 м на северо-восток от EL20-2, 819 м на северо-восток от EL20-1. В 50 м - вездеходная дорога. В 2 км к западу от ст. Елецкая. Рельеф: плоская субгоризонтальная поверхность вершины междуречного повышения рек Усы и Елец (рис. 4). Микрорельеф кочковатый, пересечённый эрозионными бороздами. Высота кочек - 10 см, диаметр - 30 см. Растительность: проективное покрытие 100%. Багульник, черника, голубика, береза карликовая, злаки неопределенные, осоки, ягель, зеленые мхи, сфагновые мхи, шикша, плауны.
Рис. 4. Склон близ пос. Елецкий на котором заложена почвенная катена (Фото А. Белик)
7 0
О 20 40 60 ЕСГ мкСм/см
СорГ.,% 5
1.0
рН -+-ЕС, мкСлл/см
Сорг.,%
Рис. 6. Схематическое изображение почвенного разреза и свойства криометаморфической почвы в точке EL20-I11
Описание почвенного разреза EL20-m
О - 0-4 см, плохо разложенная органика, остатки мха и кустарника, крупные фрагменты багульника, цвет темно-бурый, влажный, рыхлый, переход резкий по цвету, гранулометрическому составу, граница слабоволнистая.
CRM1 - 4-24 см, однородно окрашенный, охристо-желтовато-бурый, свежий, структура первого порядка - ореховатая, структура второго порядка - икряная, легкий суглинок утяжеляется до среднего, слабо уплотненный, корни редкие, кустарничковой растительности, до 2 мм диаметром, переход постепенный по цвету.
CRM2 - 24-60 см, слабо неоднородная окраска сереет к низу, фон серовато-охристо-бурый, свежий чуть влажнее вышележащего, структура икряная, легкосуглинистый, уплотненный, темные марганцевые пятна единичные. Едва заметное ожелезнение, корни единичные меньше чем в вышележащем горизонте, переход ясный по цвету и оглеению, граница ровная.
СЯМЗд - 60-85 см, неоднородно окрашенный, на серовато-охристо-буром фоне сизоватые и рыжие пятна, влажный, ореховато-икряная структура, легкосуглинистый, плотный, ожелезненные пятна диаметром до 5 см, сизоватые пятна вертикально вытянутые клиновидные (оглеение), дресва единичная серого цвета, переход постепенный по выраженности оглеения и включениям.
CRM4g - 85-100 см окраска неоднородная, на серовато-охристо-буром фоне сизые и рыжие пятна горизонтально вытянутые, влажный, среднесуглинистый, икряная структура, плотный, железистые пятна, марганцевые пятна, оглеение, включения дресвы.
Название почвы: Криометаморфическая
Почвенный разрез в точке Е1.20-П2 (рис. 7, 8). Координаты: 67,04193° с.ш., 64,26427° в. д. Высота : по GPS - 107 м.Р ельеф: Микропонижение на пологом склоне, примыкающем к вершине междуречья.
EL20-I11
О
CRM1 CRM2
CRM3g CRM4g
К р на метаморфическая почва
Сд
./Средний суглинок
]] Тяжёлый суглинок ==§ Глина
Рис. 7. Профиль торфяно-криозёма (разрез Е1_20-П2) (Фото А. Белик)
Сдрг., К
5 10
СОрГ., К
Е1.20-П2
То рфяно- криозё м.
о м ¿а 60
ЕС. мкС/см
-рн -»-ее, мкол/см
Лпгкий суглинок Х'/'/У', Средний суглинок
Рис. 8. Схематическое изображение почвенного разреза и свойства торфяно-криозёма в точке ЕИ0-П2
Описание почвенного разреза Е1. 20-П2
ГЛ - 0-20 см, неравномерно окрашенный, в верхней части более темный, в нижней более светлый, в верху очень темно-серый, внизу серовато-бурый с охристостью. Влажный, легкий суглинок, ореховато-комковатый, слабо уплотненный, включения корней мхов, осок, карл березы до 50%, слабо уплотненный, диаметром до 1 мм, переход ясный по цвету, граница слабоволнистая (20-21 см)
С/? - 20-34 см, неоднородно окрашенный, рыжевато-бурый с серыми морфонами, влажный, пылеватый легкий суглинок, слабовыраженная ореховатая структура, уплотненный, новообразования более бурые крупные пятна (гумусовые), маленькие марганцевые пятна до 2 мм диаметром, редкие корни до 1 мм диаметром, переход резкий, граница кармановидная (25-34 см).
/ТЛ7 - 34-46 см, неравномерно окрашенный, с субгоризонтальными полосами, серого
красновато-бурого цвета, влажный, легкий суглинок к супеси, слабовыраженная ореховатая структура, сильно оторфованный, единичные корни до 1 мм диаметром, уплотненный, берем на 14С, граница слабоволнистая, переход ясный по цвету.
С - 46-54 см, однородно окрашенный, желтовато-серый, пылеватый легкий суглинок, структура очень непрочная, крупитчатая, включения щебня, сильно уплотненный.
Название почвы: Торфяно-криозем
Почвенные разрезы в точках Е1.20-ПЗ и Е1.20-П4(рис. 9, 11). Координаты: 67,04104° с.ш., 64,26119° в.д. Высота: по GPS - 100 м. Рельеф: Пятнисто-бугорковая тундра, фрагменты, почти лишенные растительности, с полигональными трещинами, невысокие бугры до 40 см высотой до 1 м диаметром. Растительность: карликовая береза, злаки, зеленые мхи, ягель, багульник, сфагновые мхи, лобария. ПП вне пятна 100%, внутри пятна 10-15%.
Рис. 9. Профили торфяно-криозёма глееватого (почва бугра, слева (разрез Е1_20-П3)) и криозёма глееватого (почва пятна, справа (разрез Е1_20-П4)) (Фото А. Белик)
EUO-ПЗ
CRcrm,(g) CRq, crm
Cg, crm
Торфимэ-крисием глееватый (почва Gyipj)
Средний суглинок Тяжёлый суглинок
о 20 40 w ЕС.
t-рн -«—ЕС. миСм/см
Сорг., W ъ
CoOf.,%
Рис. 10. Схематическое изображение почвенного разреза и свойства торфяно-криозёма глееватого в точке Е120-ПЗ
Описание почвенного разреза Е1. 20-ПЗ
Т - 0-24 см однородно окрашен, буровато-темно-серый, сложен из остатков сфагнума, веточек, 50% разложенности, влажный, рыхлый, переход ясный по цвету граница ровная.
С/? сгт (д) - 24-37 см, неоднородно окрашенный, на светло-охристо-буром фоне горизонтально вытянутые сизоватые и рыже-коричневые пятна до 1,5 см и 0,5 см, соответственно. Влажный, среднесуглинистый, бесструктурный с признаками крупитчатости, слабо уплотненный, плотнее вышележащего горизонта, железистые пятна, корни кустарничков до 1 мм диаметром, переход постепенный.
СЯсгт, <7 - 37-56 см, однородно окрашен, светлый охристо-бурый с оливковым оттенком, влажный, среднесуглинистый, с признаками крупитчатости, бесструктурный, уплотненный, квазиоглеение, включения щебня единичные, единичные корни растительности до 1 мм диаметром, переход постепенный по цвету и новообразованиям.
Сд, сгт - 56-73 см, неоднородно окрашенный, на сизовато-охристо-буром фоне, сизоватые и рыже-охристые пятна вертикально ориентированные, шириной до 1 см, влажный, мелкоореховатый, среднесуглинистый, плотный, железистые пятна, оглеение, единичные корни.
Название почвы: Торфяно-криозем глееватый
ЕДО-П4
CRq, crm Cg> crm
UpHOjiM глееватый ¡по4ал пятна)
Средний суглинок Тяжёлый суглинок
ю ¿о во ЕС. мкС/см
-рН —*—ЕС, м кСм/см
Сорг., W
s to
СоЕ>г„ X
Рис. 11. Схематическое изображение почвенного разреза в точке EL20-I14. Предполагаемое название почвы - почва бугра - торфяно-криозём глееватый
Описание почвенного разреза EL 20-П4
О 0-7(10) см неоднородно окрашенный, 50/50, серовато-бурый и серовато-коричневый, влажный, лс, бс, с признаками комковатости, слабоуплотненный, редкие железистые пятна до 2 мм диаметром, корни трав растений 5% от горизонта до 1 мм диаметром, переход ясный по цвету, граница волнистая
CRcrm, g 7(10)-27 см, неоднородно окрашенный, на светло-охристо-буром фоне горизонтально вытянутые сизоватые и рыже-коричневые пятна до 1,5 см и 0,5 см, соответственно. Влажный, среднесуглинистый, бесструктурный с признаками крупитчатости, слабо уплотненный, плотнее вышележащего горизонта, железистые пятна, корни кустарничков до 1 мм диаметром, переход постепенный.
CRq, crm 27-56, однородно окрашен, светлый охристо-бурый с оливковым оттенком, влажный, среднесуглинистый, с признаками крупитчатости, бесструктурный, уплотненный, квазиоглеение, включения щебня единичные, единичные корни
растительности до 1 мм диаметром, переход постепенный по цвету и новообразованиям.
Cg crm 56-73 см, неоднородно окрашенный, на сизовато-охристо-буром фоне, сизоватые и рыже-охристые пятна вертикально ориентированные, шириной до 1 см, влажный, мелкоореховатый, среднесуглинистый, плотный, железистые пятна, оглеение, единичные корни.
Название почвы: Криозем глееватый
Почвенный разрез в точке Е1.20-П5 (рис. 12, 13). Координаты: 67,040024 с.ш., 64,25956 в.д. Высота : по GPS - 80 м. Рельеф: Переход к бугристому массиву, нижняя часть склона. Растительность: Плотные заросли ивы, травянистый покров плотный, высокий, 100% ПП.
Рис. 12. Профиль торфяно-глеезёма (разрез Е1_20-П5) (Фото А. Белик)
Торфа но-глееэём
Уу^л Лёгкий суглинок 1 Глина
О Si SO 120 ЕС, «iC/ш
рН —»—ЕС, мкСм^см
Сор Г., 5
I
Сорг., %
Рис. 13. Схематическое изображение почвенного разреза и свойства торфяно-глеезёма в точке Е1-20-П5
Описание почвенного разреза EL 20-П5
Разрез мощностью 35 см, на 35 см вода. Из стенок тоже сочится вода.
Тд - 0-10 см, однородно окрашен, иссиня-темно-серый, бесструктурный, сырой, легкосуглинистый, много корней древесных до 5 см в диаметре, рыхлый, корней 50%, граница ровная, переход ясный по цвету и оглеению.
Gl - 10-18 см однородный сизовато-серый, сырой, бесструктурный, легкосуглинистый, включения фрагментов более тяжелого гранулометрического состава. Встречаются корни диаметром до 2 мм, сам горизонт слабо уплотненный, более плотные суглинистые агрегаты, переход ясный по цвету, граница ровная.
Линза 18-21 см - линза О. Темно-серая, зернистая структура, однородно окрашенный, сырой, сренесуглинистый, слабо уплотненный
G2 - 18-24 см, неоднородно окрашенный, на сизовато-сером фоне буро-охристые пятна горизонтальные и вертикально вытянутые, сурой, бесструктурный, среднесуглинистый, уплотненный, железистые пятна, оглеение, единичные корни до 1 мм.
Название почвы: Торфяно-глеезем
Описание ландшафтно-геохимической катены
ш»
Щ1А
■О —O-O-O-Q
I_._I_
И"
ЗЯЩЧр-о-
! ------: . !
............." -а—С
' ' . 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I
, 1 , . L . I—I-
I . I . I
_
■ "I_I ' Т~_ZI_L
ГайЛСПМШВ CTt'jimil
г LT рф LübpäbdHWiM
иjwwjЁсл cyfJlkmui Ноднапвднвгадыд папки — ч^ htopswha
■ ^jjJ №рс*ме коренное отгтан&^я
Растительность
: Rappja :пглц.:тг.пя F Rnrj'ni.iii1:; - Черники J Osota Ягель
Utobvw сфагновый ■ K'i"ß. зелёный
n-j'.jHnHH радрааы irnytilHÜ'
"U:
Описание ландшафтных условий заложения разрезов
111 Выпуклая пологона клен ная поверхность с кснкамн до 0,3 и высотой, покрытая ЛИШййННкйВй^СТЦрМИЧЮВДМН йСйЗМийциймИ С ЛрййБпаДйнмем Qeywsai кврлинапсй, Багупьмжа яшпяэистсг-сз, агппв и др.. на крлзмвтаиорфтвпквй псчпа
Д] Вогнутое понижение- на пологом склоне с тс^фяныаи кочками до 0,3 м высотой, покрытап махооа-пишатиксвыни ассоциациям* с преобладанием сфагновых и жлэиыж миав. чвджики и бэгугъннна на тсрфячо-фисвдме с. погребённый
торфйиым горизонтом
Daniy ган поверхность гклчогссо склона с буграми до 0,4 м высотой,, покрыты»«
есоСЦИЭЦИяии с «Ирадви кэрпииовзЙ, 6згуг*.минг>» железистым, ягелем н др.. и тундровыми пятнами с разрешенным растительным ПОкрОЬйм, нй Тйрфйнй-1фИОММ& ГЛййв&ГОМ 011 Вогнутая поерржиосгъ Г10ДН0Ж1« ЛОПОГОГО СКЛОН», П0К|Ч*ТЧ1Я ирий-мц ЭСДОСЛЯМИ С травяным ярусом иэ осоки, на тррфяно-гпеезаме
Роды (подтипы) элементарных ландшафтов
Э Эповивльный ЭА Элевиальни-а*кумулятивныД ТЭ' Тр ямс гиппи ?л п h ный 1-flrw пдрндщ GA Суиераквальный
Рис. 14. Ландшафтно-геохимическая катена
Ландшафтно-геохимическая катена заложена на пологом склоне от его вершины до западного края Елецкого выпуклобугристого торфяника и включает почвенные разрезы Е1_20-П1, Е1_20-П2, Е1_20-П3, Е1_20-П4 и Е1_20-П5.
Перепад высот вдоль катены составляет около 40 м при длине заложенной катены 375 м. Склон Елец-У синского междуречья, спускающийся в направлении западного края Елецкого выпуклобугрстого торфяника имеет слабоволнистую форму (рис. 14). Поочерёдно сменяют друг друга слабовыпуклые и слабовогнутые поверхности.
В геологическом отношении почвенно-геохимическая катена представляет собой монолитное образование, то есть, на протяжении всей длины склона не наблюдается смены почвообразующих пород. Мощность четвертичных отложений в основании катены составляет около 100 м. Нижний слой четвертичных отложений представляет собой морену предпоследнего оледенения мощностью 40-60 м. Она состоит из плотных синевато-серых суглинков и глин [20, 24, 26"^ содержащих разного рода обломочный
материал - валуны из местных палеозойских и верхнемеловых пород Морена в свою очередь перекрывает палеозойский осадочный морской фундамент. Выше морены
поочерёдно залегают слои водно-ледниковых (флювиогляциальных) песков (мощностью 20-25 м), часто глинистых с мелкой галькой, гравием и валунами, и озёрно-ледниковых суглинков (мощностью до 5 м). Именно последние являются непосредственно почвообразующими породами. Они имеют желовато-охристо-бурый цвет, на глубине 1 м и более содержат грубоокатанные гальку и валуны. В замкнутых понижениях на склоне и в нижней его части, где начинается Елецкий выпуклобугристый торфяник, поверхностные отложения перекрыты слоями торфа мощностью до 0,5, состоящего преимущественно из остатков мхов и лишайников. В нижней части склона в ботанический состав торфа также включены остатки осок и ив (рис. 14).
Почвенно-геохимическая катена представлена четырьмя связанными вертикальными
потоками вещества элементарными геохимическими ландшафтами 121; элювиальным (Э) вершины Елец-У синского междуречья, элювиально-аккумулятивным (ЭА) замкнутого понижения на склоне, трансэлювиальным 1-ого порядка (ТЭ1) пологого склона и супераквальным (СА) подножия пологого склона при переходе к Елецкому
выпуклобугристому торфянику J-2I. Каждому из этих элементарных геохимических ландшафтов соответствуют почвенные разности: криометаморфическая почва (разрез EL20-I11), торфяно-криозём (разрез ЕL20-П2), криозём глееватый и торфяно-криозём глееватый (разрезы ЕL20-П3 и EL20-I14) и торфяно-глеезём (разрез ЕL20-П5). Почвы, вскрытые теми разрезами, которые были заложены в элементарных геохимических ландшафтах замкнутого понижения и подножия пологого склона имели поверхностные торфяные горизонты мощностью 20 и 10 см, соответственно. В профиле торфяно-глеезёма (разрез Е1_20-П5) на глубине 24 см была вскрыта линза грунтовых вод, что говорит не только о близком залегании уровня грунтовых вод, но и о водозастойном режиме почвы в данном супераквальном геохимическом ландшафте, что не было характерно для почв ландшафтов, расположенных выше по склону, где преградой на пути вертикального распределения влаги могли стать разве что уплотнённые горизонты почвообразующих пород. Микрорельеф в пределах одного элементарного геохимического ландшафта может стать фактором образования весьма контрастного почвенного покрова и, как следствие, различных условий радиальной миграции веществ. Это касается в первую очередь почв торфяных бугров и тундровых пятен на пологом склоне (ТЭ1 ландшафт).
Четыре участка элементарных геохимических ландшафтов характеризуются специфическими растительными ассоциациями. Вершина Елец-У синского междуречья покрыта типичной тундровой растительной ассоциацией с преобладанием мхов и лишайников, а также большим количеством багульника и берёзы карликовой. Почти аналогичным сообществом характеризуется участок пологого склона, где участки бугров, покрытых берёзой карликовой, багульником и черникой чередуются с вытянутыми перпендикулярно склону тундровыми пятнами с разреженной растительностью. Замкнутое понижение на пологом склоне располагает к развитию здесь мощного мохового покрова с лишайниками, черникой и багульником, тогда как численность берёзы карликовой значительно снижается, по сравнению с вышележащим ландшафтом. Растительность же у подножия пологого склона меняется кардинально: мохово-лишайниковый покров сменяется зарослями ивы высотой до 2 м с травяным ярусом из осоки.
рН и электропроводность почв
Таблица 4. Результаты измерения рН и ЕС (мкС/см) водных вытяжек из образцов почв, отобранных в районе пос. Елецкий в 2020 г.
№ Образца Почвенный разрез Почвенный горизонт (глубина, см) РН (водный) ЕС, мкС/см
1 Е1_20-П1 О (0-4) 4,32 56,9
2 СЯМ1 (4-24) 3,95 9,89
3 СЯМ2 (24-60) 5,6 10,58
4 СЯМЗд (60-85) 6,37 7,13
5 СЯМ4д (85-100) 6,42 10,61
6 Сд (100-130) 6,55 17,03
7 Е1_20-П2 Т1п (0-20) 4,36 61,6
8 СЯ (20-34) 4,97 8,97
9 ПТ1] (34-46) 6,83 17,09
10 С (46-45) 3,93 12,37
11 Е1_20-П3 О (0-7 (10)) 5,16 15,36
12 Сксгт(д) (7 (10) -27) 5,54 10,98
13 (27-56) 5,63 9,11
14 Сд, сгт (56-73) 6,48 12,84
15 Е1_20-П4 Т (0-24) 4,82 33,5
16 Сксгт(д) (24-37) 5,62 8,27
17 СЯсти, ц (37-56) 6,54 6,98
18 Сд, сгт (56-73) 5,79 9,16
19 Е1_20-П5 Тд (0-10) 5,77 116,6
20 (10-18) 6,28 29,3
21 в2 (18-34) 6,97 33,2
Почвы в районе пос. Елецкий преимущественно относятся к слабокислым и близким к нейтральным. Значения рН почв варьируют в интервале от 3,93 до 6,97 (табл. 4). Наименьшими значениями рН, как правило, характеризуются поверхностные органогенные горизонты, состоящие из плохо разложившегося органического вещества (О, Т). Их кислотность, как правило, составляет около 4,30-4,8. Исключениями являются торфяно-криозём и торфяно-глеезём (разрезы Е1_20-П4 и Е1_20-П5) (рис. 11, 13), верхние горизонты которых обладают рН от 5,16 до 5,77. Во всех изученных почвах наблюдается общая тенденция к увеличению значений рН с глубиной. В данном случае исключение составляет лишь горизонт почвообразующей породы С торфяно-криозёма (разрез Е1_20-П2), для которого характерно значение рН 3,93 (рис. 8).
Электропроводность изученных почв варьирует в пределах от 7,13 до 116,6 мкС/см (табл. 4). При этом наибольшей электропроводностью обладают поверхностные органогенные горизонты, что характерно для всех без исключения описанных разрезов. Нижележащие горизонты, как правило, содержат меньшее количество легкорастворимых солей и, следовательно, менее электропроводны, чем поверхностные. Так, в криометаморфической почве (разрез Е1_20-П1) при переходе от горизонта О к горизонту СЯМ1 наблюдается падение электропроводности примерно в 5,7 раза (рис. 6), а в торфяно-глеезёме при переходе от горизонта Тд к горизонту С1 электропроводность снижается в 3,9 раза (рис. 13). Исходя из данных наблюдений, можно сделать вывод, что источником засоления почв на современном этапе развития является атмосферное увлажнение, которое затрагивает поверхностные горизонты почв в наибольшей степени. Проникновению минерализованной влаги вглубь почвенного профиля мешают утяжеление гранулометрического состава горизонтов (криометаморфическая почва,
торфяно-криозёмы) и резкая смена окислительно-восстановительной обстановки в почвах (торфяно-криозёмы, торфяно-глеезём), которая приводит к диспергации минеральных частиц и также является фактором утяжеления гранулометрического состава.
Также стоит отметить, что сравнив распределения значений ЕС по профилям криозёма глееватого (почва пятна, разрез Е1_20-П4) (рис. 11) и торфяно-криозёма глееватого (почва бугра, разрез Е1_20-П3) (рис. 10), расстояние между элементарными почвенными ареалами которых составляет всего около 0,2-0,3 м, можно сделать вывод о значительном участии растительного покрова в формировании физико-химических свойств почв. Поверхность бугра (высотой около 30 см) покрыта типичной тундровой растительностью (проективное покрытие = 90-95%), а поверхность пятна отличается разреженностью растительности (проективное покрытие = 25-30%). Электропроводность в профиле почвы пятна почти не изменяется (ЕС = 9,11-15,36 мкС/см), тогда как в профиле почвы бугра происходит падение электропроводности почвы с 33,5 до 6,98 мкС/см при переходе от горизонта Т к нижележащему. Поскольку морфологически почвы пятна и бугра различаются мало, вывод о том, что причиной столь разному распределению (как количественному, так и профильному) значений ЕС является свойство растительности усваивать легкорастворимые соли из атмосферных осадков, является вполне закономерным.
Содержание органического углерода и гумуса в почвах
Таблица 5. Содержание органического углерода и гумуса (%) в почвах, отобранных вблизи пос. Елецкий в 2020 г.
Код разреза Горизонт Глубина, см Copr., %
EL20-n1 О 0-4 6,64
CRM1 4-24 1,20
CRM2 24-60 1,20
CRM3g 60-85 2,27
CRM4g 85-100 2,38
cg 100-130 2,35
Е1.20-П2 Th 0-20 6,78
CR 20-34 3,88
[Th] 34-46 2,25
С 46-54 3,70
Е1.20-ПЗ О 0-7 (10) 6,52
CRcrm (g) 7(10) - 27 4,60
CRq 27-56 4,60
Cgcrm 56-73 4,32
Е1.20-П4 T 0-24 6,84
CRcrm (g) 24-37 5,13
CRcrmq 37-56 4,16
Cgcrm 56-73 4,15
Е1.20-П5 Tg 0-10 6,81
G1 10-18 5,98
G2 18-34 4,15
Для всех исследованных почв характерно наибольшее содержание как органического углерода, так и гумуса в поверхностном органогенном горизонте (О, Т). Это связано со
слабым разложением органического опада, поступающего на поверхность почвы, ввиду суровости климата, низких температур и малого количества солнечной радиации в течение года. Содержание органического углерода в верхних горизонтах почв варьирует в узких пределах и составляет в среднем 6,72% (от 6,52 до 6,84%). Данному содержанию органического углерода соответствует содержание в верхних горизонтах почв гумуса от 11,22 до 11,77%, что является весьма большим количеством, по сравнению с зональными почвами природной зоны смешанных хвойно-широколиственных лесов Европейской Территории России - дерново-подзолистыми (5-7%), но гораздо меньше, чем в зональных почвах таёжной природной зоны - подзолах (до 50%). Ниже в профилях почв наблюдается снижение количества углерода. В торфяно-криозёме глееватом (разрез Е1_20-П4) и торфяно-глеезёме (разрез Е1_20-П5) снижение процентного содержания органического углерода происходит плавно: разность содержаний Сорг в
поверхностном горизонте и в лежащем под ним составляет около 1. В то же время в криометаморфической почве снижение % Сорг наиболее резкое из всех изученных почв.
Содержание органического углерода в горизонте СЯМ1 (2-24 см), по сравнению с О (0-4 см), ниже практически в б раз (табл. 4). Для некоторых почв также характерен срединный минимум содержания углерода в профиле почвы, а в нижележащих горизонтах наблюдается рост содержания. Данная тенденция характерна для криометаморфической почвы (разрез Е1_20-П1) и для торфяно-криозёма (разрез Е1_20-П2) (рис. б, 8).
Гранулометрический состав почв
Гранулометрический состав почв, опробованных в сентябре 2020 года в районе Елецкого выпуклобугристого торфяника был изучен в лаборатории почвенно-геохимических исследований географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова под руководством П. П. Кречетова с помощью Л. А. Безбердой. Для определения содержания частиц разных размеров в образцах почв был использован лазерный гранулометр РРИТБСН Апа^е^е 22. В основе работы данного прибора лазерное сканирование образца почвы, в результате которого происходит рассеивание лазерного луча взвешенными в воде частицами почвы. Лазерное сканирование проводилось при длинах волн лазерного излучения от 0,8 до 2 000 мкм.
Пробы почв предварительно были перетёрты с пирофосфатом натрия (Ыа4РОу) в
фарфоровых мисках. Главными функциями пирофосфата были предотвращение склеивания тонких частиц почвы органическим веществом, а также замена
двухвалентных атомов кальция (Са2+) на одновалентные атомы натрия и таким образом разрушение электростатических связей между тонкими частицами почвы. После перетирания образцы почв при помощи пера помещались в ванночку для диспергации с дистиллированной водой в гранулометре, где проба также обрабатывалась ультразвуковыми колебаниями, чтобы разделить слипшиеся частицы. Результаты измерения содержания частиц в каждой пробе представлены в процентах и приведены в табл. 5.
Таблица 6. Содержание частиц диаметрами < 1, 1-5, 5-10, 10-50, 50-250, 250-1000 и >1000 мкм в образцах почв, отобранных вблизи пос. Елецкий в 2020 г.
5- 10- 50- 250-
1-5 >1000
Код Горизонт Глубина, 10 50 250 1000 Классифк
мкм, мкм,
разреза см °/о мкм, мкм, мкм, мкм, °/о по Качин
°/о °/о °/о °/о
О 0-4 3,1 17,6 16,1 24,9 8,2 21,1 9,1 |-|_>едн суглин
СЯМ1 4-24 6,3 24,4 11,5 53,2 4,5 0 0 тяжел суглин
Е1.20-П1 СЯМ2 24-60 6,8 20,7 9,6 56,5 6,3 0 0 средн суглин
СЯМЗд 60-85 6,7 18,2 8,3 58,5 8,4 0 0 средн суглин
СЯМ4д 85-100 7,0 28,0 12,7 48,0 4,3 0 0 тяжел суглин
сд 100-130 7,4 29,4 14,0 46,4 2,9 0 0 легкая г
Т1п 0-20 1,8 10,5 8,7 44,8 31,6 2,6 0 легкий су|
СЯ 20-34 5,2 20,2 10,9 56,7 7 0 0 средн суглин
Е1.20-П2 [ТЬ] 34-46 3,3 17,0 11,3 57,3 11,1 0 0 средн суглин
с 46-54 6,0 23,2 11,6 54,1 5,1 0 0 тяжел суглин
О 0-7(10) 3,6 19,3 13,6 59,3 4,2 0 0 средн суглин
Е1.20-ПЗ Сксгт,д 7(10)-27 6,1 24,2 12,3 54,3 3,1 0 0 тяжел суглин
Скд,сгт 27-56 7,8 25,9 12,9 52,7 0,7 0 0 тяжел суглин
Сд,сгт 56-73 7,3 24,8 12,1 59,3 1,9 0 0 тяжел суглин
Т 0-24 2,8 15,5 13,7 63,4 4,6 0 0 средн суглин
Е1.20-П4 СЯстп, д 24-37 6,6 26,8 15,2 51,1 0,3 0 0 тяжел суглин
Скд,сгт 37-56 7,9 26,4 13,8 51,6 0,3 0 0 тяжел суглин
Сд,сгт 56-73 8,2 27,7 13,8 49,8 0,5 0 0 тяжел суглин
Е 0-10 1,7 12,8 11,6 61,7 12,2 0 0 легкий су|
Е1.20-П5 10-18 5,8 28,6 18,0 47,2 0,4 0 0 легкая г
в2 18-34 6,7 28,3 17,3 47,4 0,3 0 0 легкая г
В основном образцы исследованных почв имеют среднесуглинистый гранулометрический состав. Среднесуглинистые горизонты в основном приурочены к поверхностным и приповерхностным горизонтам, а ниже по профилю почв содержание более тонких частиц увеличивается и гранулометрический состав утяжеляется до тяжелосуглинистого и даже лёгкой глины. В верхней и средней части почвенно-геохимической катены горизонты почвообразующих пород практически всегда характеризуются тяжелосуглинистым гранулометрическим составом, в то время, как в нижней части катены (разрез торфяно-глеезёма) почвообразующая порода является лёгкой глиной. Также лёгкой глиной является почвообразующая порода криометаморфической почвы (разрез Е1_20-П1) на вершине пологого склона Елец-Усинского междуречья.
Гранулометрической фракцией, содержание которой имеет наибольшую долю в
гранулометрическом составе почв, является фракция с диаметром 10-50 мкм. Доля этой фракции составляет около 50%, при этом редко опускаясь ниже 45%. Частицы с размерами 1-5 и 5-10 мкм содержатся в почвах примерно в одинаковых процентных концентрациях: от 10 до 30%. Частицы тоньше 1 мкм и с размерами 50-250 мкм также имеют примерно схожие концентрации: от 1 до 10%, однако, при сравнении профильного распределения долей этих фракций в гранулометрическом составе заметно, что частицы тоньше 1 мкм распределены более равномерно, тогда как частиц размером 50-250 мкм в верхних горизонтах почв содержится примерно в 4 раза больше, чем в нижних. Доля частиц от 1 до 5 мкм, а также от 10 до 50 мкм увеличивается примерно в 2 раза при переходе от верхних горизонтов к нижним, а наименее контрастно распределены частицы 5-10 мкм.
Крупнодисперсные частицы 250-1000 и крупнее 1000 мкм в образцах данных почв практически отсутствуют. К примеру, частицы 250-1000 мкм были обнаружены только в горизонте О криометаморфической почвы (Е1_20-П1) и в Т1п торфяно-криозёма (Е1_20-П2), а частицы крупнее 1000 мкм вообще только в одном горизонте О криометаморфической почвы (Е1_20-П 1).
5. Дискуссия
На водораздельной поверхности рек Уса и Елец на суглинистых мерзлых породах сформировался комплекс из криометаморфических почв, а также криоземов и торфяно-криоземов, обусловленный различиями в микрорельефе, в нижней части катены сформировались торфяно-глеезёмы. Глубина протаивания варьирует от 0,5 до 0,7 м. В нижней части профилей присутствуют признаки оглеения, связанные с надмерзлотным увлажнением 1221. в почвах встречаются включения неокатанного обломочного материала - щебня и дресвы. Все почвы изученные в почвах вблизи пос. Елецкийв основном средне и тяжело суглинистые. Торфяно-криозёмы и торфяно-криометаморфические почвы приполярного Урала -1-241 имеют близкий гранулометрический состав, также слабо варьирующий по профилю. Значения рН в почвах вблизи пос. Елецкий варьируют от 3.9 до 6.5, наиболее кислые значения характерны для органогенных горизонтов. В криоземах и криометаморфических почвах
приполярного Урала ■'•241 значения рН менее вариабельны и находятся в диапазоне от 4.4 до 5.8, при этом более кислые значения также характерны для торфяных горизонтов.
В почвах пятен Большеземельской тундры значения рН также имеют тенденцию к увеличению вниз по профилю от 4.5 до 5.2, а в торфяных почвах от 3.7 до 4.6. Показатель электропроводности в почвах вблизи пос. Елецкий варьирует от 6.9 до 116 мкС/см, то есть почвы не засолены. Содержание органического углерода определенное методом Тюрина в почвах вблизи пос. Елецкий варьирует от 5,1 до 6,8% в органогенных горизонтах и от 1,2. до 5,13 в срединных горизонтах.
Характерной особенностью изученной катены является формирование криометаморфических почв на автономной позиции, на элювиально-аккумулятивной и транс-элювиальной позиции формируются почвы отдела криозёмов, а в нижней части катены на супераквальной позиции торфяно-глеезёмы. Согласно исследованиям Г.В.
Русановой и О.В. Шахтаровой-^221 специфическая структура в этих почвах формируется благодаря образованию оксидов железа, которые связаны с органическим веществом и способствуют агрегированию почвы. В результате активизации оксидогенеза в этих почвах, особеннов процессе многократного промерзания и отсутствия избытка влаги, формируются криометаморфические горизонты, имеющие бурую окраску и особую
икряную структуру 1221 Таким образом наименее криометаморфические почвы формируются в наименее увлажненных автономных позициях.
На микробугре высотой 0,4 м, были опробованы почвы собственно бугра в выраженным торфяным горизонтом и почва пятна с значительно менее выраженным органогенным подстилочно-торфяным горизонтом. Почва пятна была определена как криозем глееватый, а почва была определена как торфяно-криозёмглееватый. В системе
классификации почв России 1^1 почвы, лишенные верхнего горизонта в результате процессов естественной илиантропогенной эрозии или дефляции, относятся к отделу абраземов. Почвы голых криогенных пятен, "потерявшие" верхние горизонты в результате криогенных процессов предложено выделять как криоабраземы. Слабозаросшие пятна будут относиться к абрадированным криоземам с признаком
криотурбированности 1^1. Такие почвы в классификации почв Россиив данный момент не предусмотрены. Мы не классифицировали почву пятна как абрадированный криозем, поскольку степень зарастания и мощность органогенного горизонта была достаточной для определения почвы как криозема.
6. Заключение
Авторами исследована катена от автономной поверхности междуречья рек Елец и Уса до озерного понижения осложненного выпуклыми буграми пучения. В результате получены следующие выводы:
1 . На водораздельной поверхности рек Уса и Елец на суглинистых мерзлых породах сформировался комплекс из криометаморфических почв, а также криоземов и торфянокриоземов, В нижней части катены сформировались торфяно-глеезёмы.
2. Основные процессы, сформировавшие почвенный покров исследуемой территории: криогенное оструктуривание, криогенная турбация, торфонакопление, оглеение в нижней части профиля,
3. Значения pH почв изменяются в диапазоне от 3.9 до 6,5 с более кислыми значениями в органогенных горизонтах
4 . В автономной позиции сформировались почвы, где ведущим является процесс криогенного оструктуривания с мощным криометаморфическим горизонтом, в элювиально-аккумулятивного ландшафта ввиду переувлажнения оструктуривание не наблюдается, в нижней части катены ведущим является процесс оглеения.
Библиография
1. Атлас почв республики Коми. Сыктывкар: Ин-т Биологии УрО РАН, 2010. 346 с.
2. Безносиков В.А., Лодыгин Е.Д. Фракционно-групповой состав гумуса криогенных поверхностно-глеевых и гидроморфных почв Большеземельской тундры // Вестник СПбГУ, 2012. Сер. 3, Вып. 1, С. 107-120.
3. Богданова М.Д., Гаврилова И.П., Герасимова М.И. Элементарные ландшафты как объекты ландшафтно-геохимического картографирования // Вестник Московского университета. Серия 5. География, 2012, № 1. С. 23-29
4. Василевич P.C., Безносиков В.А., Лодыгин Е.Д. Молекулярная структура гумусовых веществ мерзлотных бугристых торфяников лесотундры // Почвоведение, 2019. №3, С. 317-329. DOI: 10.1134/S0032180X19010167
5. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева H.A., Чижова Ю.Н. Выпуклые бугры
пучения многолетнемёрзлых торфяных массивов / Под редакцией действительного члена РАЕН, профессора Ю.К.Васильчука - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2008. - 571 с.
6. Васильчук Ю. К. Инженерно-геологические структуры Тимано-Печорской платформы // Инженерная геология России. Том 3. Инженерно-геологические структуры России / Под редакцией действительного члена РАЕН, профессора В.Т.Трофимова, Т.И. Аверкиной / Трофимов В.Т., Аверкина Т.И., Андреева Т.В., Балыкова С.Д., Бершов
A.B., Васильчук Ю.К., Головина Е.О. и др. 2015. М.: Изд-во КДУ. С. 199-229.
7. Геологическая карта дочетвертичных отложений Республики Коми (м-ба 1:4 500 000)// ВСЕГЕИ им. Карпинского, 2018.
8. Герасимова М.И., Ананко Т.В. Конюшков Д.Е. Предложения к классификации почв России по итогам анализа Почвенной карты РСФСР масштаба 1: 2.5 млн (1988)// Бюлл. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева, 2018. Вып. 95. С. 38-50.
9. Дымов A.A., Жангуров Е.В. Морфолого-генетические особенности почв кряжа Енганэпэ (Полярный Урал)// Почвоведение, 2011. № 5. С. 515-524.
10. Дымов A.A., Каверин Д.А., Габов Д.Н. Свойства почв и почвоподобных тел г. Воркута // Почвоведение. 2013. С. 240-248. doi: 10.7868/S0032180X13020032.
11. Забоева И.В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР // Коми книжное изд-во, 1975. 345 с.
12. Каверин Д.А., Марущак М., Пастухов A.B., Лаптева Е.М., Биази К., Мартикайнен П. Строение и свойства почв многолетнемерзлых торфяников юго-востока Большеземельской тундры // Почвоведение, 2016, № 5. С. 542-556.
13. Каверин, Д. А., Пастухов, А. В. Генетическая характеристика мерзлотных почв оголенных пятен на плоскобугристых торфяниках Большеземельской тундры // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2013. 15 (3), с. 55-62.
14. Казначееева И.А., Суходольский С.Е., Горбачёва В.М., Оберман Н.Г., Овчинников О.П. Мало-Большеземельский регион // Геокриология СССР. Европейская территория СССР. Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Изд-во Недра, 1988. С. 275-301.
15. Классификация и диагностика почв России. 2004. Смоленск: Ойкумена. 2004. 342 с.
16. Классификация и диагностика почв СССР. — М.: Колос, 1977
17. Краснов И.И. Результаты изучения четвертичных отложений Большеземельской тундры и Печорской низменности // Бюл. Комис. по изуч. четвертич. периода, № 9, 1947.
18. Лупачёв A.B., Губин С.В., Герасимова М.И. Проблемы диагностики криогенных почв в современной классификации почв России // Почвоведение., 2019, № 10, С. 1157-1162.
19. Научно-прикладной справочник по климату СССР // Гидрометеоиздат, 1989. Серия 3: Многолетние данные, Выпуск 1: Архангельская и Вологодская области, Коми АССР, книга 1.
20. Писарев Г.Ф. Краткий очерк естественно-исторических условий Усинского района. Тр. Совета по изуч. производ. сил АН, сер. северная, вып. 2, 1955.
21. Почвообразовательные процессы. Коллектив авторов; Под ред. М.С. Симаковой,
B.Д. Тонконогова. М.: Почвенный ин-т им В.В Докучаева. 2006. 510 с.
22. Русанова Г.В., Шахтарова О.В. Особенности автоморфного почвообразования в ландшафтах Большеземельской тундры // Известия Коми научного центра УрО РАН, 3(15). Сыктывкар, 2013. С. 27-34.
23. Русанова Г.В., Шахтарова О.В. Перспективы сохранения уникальных и редких почв
Большеземельской тундры // География и природные ресурсы, 2012. №2, С. 34-40.
24. Старцев В.В., Дубровский Ю.А., Жангуров Е.В., Дымов А.А. Пространственная
неоднородность свойств почв в зоне распространения островной мерзлоты (Приполярный Урал)// Вестник Томского государственного университета. Биология. 2019. № 48. С. 32-55.
25. Стрелков С.А., Дибнер В.Д., Загорская Н.Г., Соколов В.Н., Егорова И.С., Полькин Я.И., Кирюшина М.Т., Пуминов А.П., Яшина З.И. Четвертичные отложения Советской Арктики. Труды НИИГА, т. 91, 1959.
26. Чернов Г.А. Четвертичные отложения юго-восточной части Большеземельской тундры. Тр. Сев. базы АН СССР, вып. 5, 1939.
27. Шамрикова Е.В., Каверин Д.А., Пастухов А.В., Лапетва Е.М., Кубик О.С., Пунегов В.В. Водорастворимые органические кислоты торфяных мерзлотных почв юго-востока Большеземельской тундры // Почвоведение. 2015. № 3. С. 288-295.
28. Яковлева Е.В., Габов Д.Н., Безносиков В.А., Кондратенок Б.М. Полициклические ароматические углеводороды в почвах и растениях нижнего яруса южной кустарниковой тундры в условиях техногенеза // Почвоведение. 2014. № 6. С. 685-696.
29. IUSS Working Group WRB. 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015 International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome. 203 p.
30. http://www.pogodaiklimat.ru/history/23220.htm
31. http://pogodaiklimat.ru/climate/23226.htm
Результаты процедуры рецензирования статьи
В связи с политикой двойного слепого рецензирования личность рецензента не раскрывается.
Со списком рецензентов издательства можно ознакомиться здесь.
Рецензия на статью «Криогенные почвы близ пос. Елецкий, север-восток Республики К оми» Предметом исследования являются почвенные профили в окрестностях выпуклобугристого массива близ пос. Елецкий на северо-востоке Европейской территории России. Методология исследования базируется на комплексе полевых и лабораторных методов. Отбор проб почвы сопровождался подробным описанием почвенных разрезов, исследованием гранулометрического состава, рН и электропроводности, содержания органического углерода и гумуса, а также таких характеристик как цвет, влажность, сложение, структура, включения, новообразования. В ходе лабораторных исследований изучались водные вытяжки почв. Показатели рН и ЕС водных вытяжек определялись с помощью стационарных рН- и TDS-метра METTLER TOLEDO. Определение процентного содержания органического углерода выполнялись по методу И. В. Тюрина. Экспериментальные результаты метрологически обоснованы, теоретические выводы подтверждаются результатами экспериментов В почвенном покрове Большеземельской тундры отмечается большая неоднородность, обусловленная наличием многолетнемёрзлых пород и интенсивностью процессов криогенеза. Выявление особенностей формирования структуры и свойств почвенных покровов различных ландшафтов Большеземельской тундры играет важную роль в хозяйственном освоении данных территорий в условиях динамичного изменения климата. При этом криогенные природные почвы в тундровых ландшафтах изучены в этом районе слабо. Получены новые данные о роли криогенеза в формировании почвенного горизонта. На водораздельных поверхностях в результате многократного промерзания при отсутствии
избытка влаги, формируются почвы с мощным криометаморфическим горизонтом, где ведущим является процесс криогенного структуривания. В нижней части склонов формируются торфяно-глеезёмы ввиду переувлажнения криогенное структуривание не наблюдается, здесь ведущим является процесс оглеения. В статье приведено большое количество данных по различным показателям, характеризующим состав и строение почв. Тем не менее, по мнению рецензента, недостаёт более глубокого и развёрнутого обоснования выводов, с их аргументированными доказательствами и наглядной иллюстрацией отличия от существующих позиций. Используемые в статье стиль изложения соответствует принятому уровню для научных статей. Принятая структура позволяет последовательно и аргументировано изложить методы и результаты исследований. Материал изложен хорошим научным языком, понятным для специалиста языком. Рубрикация текста адекватна содержанию и соответствует требованиям журнала. Библиография включает 31 источников. Сочетание анализа классических работ и современных исследований позволяет использовать аргументацию различных авторов при анализе полученных результатов. Рассматриваемая в статье тема представляет интерес для почвоведов, ландшафтоведов, палеогеографов, геокриологов, климатологов, а также широкому кругу читателей, интересующихся северной проблематикой. Работа имеет научную и практическую ценность, поэтому, с учётом сделанных замечаний, может быть опубликована в журнале «Арктика и Антарктика».
