Морфологическое строение почв природных экосистем Калининградского полуострова Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 631.4

А. С. Уманский, М. В. Куркина, В. П. Дедков

МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ПОЧВ ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ КАЛИНИНГРАДСКОГО ПОЛУОСТРОВА

Представлена характеристика почвенного покрова природных экосистем Калининградского полуострова. Приведены экспериментальные данные о морфологическом строении почв и рН почвенной среды изучаемых экосистем.

This article describes the soil mantle of the natural ecosystems of the Kaliningrad peninsula. The authors offer experimental data on the morphology structure and pH of the soils.

Ключевые слова: Калининградский полуостров, природные экосистемы, морфология почв.

Key words: Kaliningrad Peninsula, native ecosystems, soil morphology

Одной из глобальных проблем современности стала урбанизация, связанная со стремительным ростом городов и городского населения [9]. Урбанизация приводит к значительным антропогенным изменениям всех составляющих окружающей среды (воздуха, воды, почвы, растений и др.), из которых, почвам, как правило, уделяется меньше внимания. Между тем почва — один из важнейших компонентов среды [3], и ее вклад в экологическое состояние городов чрезвычайно велик. Почва — индикатор многолетних природных процессов, и ее состояние — это результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения [6, с. 44]. Морфологический анализ позволяет реконструировать историю почвы и определить в профиле следы как антропогенных воздействий, так и естественных экосистемных процессов [2].

Первыми на все изменения в почве реагируют микроорганизмы: изменяется их общая численность, качественный состав, структура микробиоценозов [4; 5]. К настоящему времени проведена определенная работа по изучению почвенной микрофлоры Калининграда и получены новые данные о качественном и количественном составе некоторых групп микроорганизмов в почвах урбанизированных экосистем. Для полного анализа и интерпретации полученных результатов необходимо учитывать физико-механические и химические характеристики почв, а также сравнивать экспериментальные данные по почвенной микрофлоре урбанизированных экосистем с аналогичными природными экосистемами.

В связи с этим с целью изучения трансформации компонентов ландшафта — биоты (растительности, микрофлоры) и почвенного покрова — под воздействием антропогенного фактора, в частности их изменения в городских условиях на примере Калининграда, проводился морфологический анализ почв естественных экосистем, являющихся эталонными для урбоэкосистем [8]. В задачу исследования входило

© Уманский А. С., Куркина М. В., Дедков В. П., 2013

Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. 2013. Вып. 1. С. 120—136.

описание морфологического строения почв и определение актуальной и обменной кислотности.

Объектами исследования служили природные экосистемы, расположенные на территории Калининградского полуострова. В ходе работы нами было заложено 10 ключевых (тестовых) участков. Разрезы (прикопки) закладывали по стандартной методике.

Проведенные исследования позволили получить экспериментальные данные о видовом разнообразии растений на изучаемых участках, характере почвенного разреза, уровнях залегания грунтовых вод, рН почвенной среды. Полученные результаты представлены в нижеследующих описаниях тестовых участков.

Участок № 1

Местоположение: окрестности пос. Медведевка.

Географические координаты:

№4°48.667'

Б020°32.402'

Понижение, примыкающее к подножью холма.

Название фитоценоза: березняк осиново-кленово-подмаренниково-крапивный.

Мелколиственный лес с доминированием березы и примесью дуба и осины.

Подлесок: подрост клена и дуба.

Кустарники: бузина, черемуха, малина, ежевика. Лианы: хмель.

Травянистый ярус: бор развесистый, крапива, подмаренник, недотрога.

Характеристика почвенного разреза

А0 0—3 3 Лесная подстилка (листовой опад)

Ат(Т) 3 — 60 57 Темно-коричневый, уплотненный, влажный сильноразло-жившийся торф. Пронизан корнями растений. Растительные включения (неразложившиеся корни, ветки). Переход ясный по цвету. Граница ровная

ВСр 60 — 78 18 Серо-сизый, уплотненный, мокрый бесструктурный песок. Включения мелких камней

Грунтовые воды — с 73 см.

Тип почвы: болотная низинная торфяно-глеевая на моренных песках.

рН почвенной среды

Горизонт, см pH КС1 рН Н2О

Ат 0 — 20 4,80 4,98

Ат 20—40 5,84 6,80

Ат 40 — 60 6,12 6,26

ВС 60—78 5,83 7,02

121

Участок выбран нами в качестве характерного для мелколиственных лесов на гидроморфных почвах, испытывающих антропогенное воздействие средней интенсивности.

122

Участок №2

Местоположение: окрестности пос. Медведевка.

В 300 м к западу от предыдущего.

Географические координаты:

№4°48.535'

Б020°32.096'

Ровная площадка, прилегающая к подножью холма.

Название фитоценоза: осоково-подмаренниково-люпиновый.

Луг. Злаково-бобово-разнотравное сообщество (лисохвост, ежа сборная, люпин, бодяк полевой, осока, подмаренник).

Характеристика почвенного разреза

Ад 0-3 3 Рыхлая, плохо отделяющаяся дернина

Ат 3-42 (47) 39 (44) Темно-серый, рыхлый, книзу - уплотненный, свежий. Структура мелкокомковатая. Среднесуглинистый. Включения битого кирпича. Пронизан корнями растений. Муравьи, личинки жуков. Переход ясный по цвету, граница волнистая, местами языковатая

Вт 42-50 8 Темно-бурый, влажнее предыдущего (влажный), плотный. Структура ореховатая. Легкосуглинистый. Включения мелких камней (диаметром менее 1 см), в том числе гранитов. Корни растений. Корневины. Переход ясный по цвету, граница волнистая

Вр 50-65 15 Неоднородно окрашенный: на левой стенке фон ржавый, на правой — сизый. Влажный. Плотный. Бесструктурный. Супесчаный, с линзами легкого суглинка. Затеки гумуса по корневинам. Включения камней. Железистые новообразования. Корни

Тип почвы: дерново-глеевая среднесуглинистая на моренных супесях.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

Ат 0-10 4,90 6,07

Ат 10-42 4,90 6,11

А1 20-42 5,13 6,23

В 42-50 5,22 6,73

Вр 50-65 4,50 6,27

Выбор тестового участка № 2 обусловлен широкой распространенностью дерново-глеевых почв на исследуемой территории [1; 8], а также типичностью видового состава лугового сообщества. Следует отметить, что, несмотря на наличие характерных для дерново-глеевых почв реакции среды и морфологических свойств, в верхней части профиля наблюдаются признаки антропогенного воздействия в виде включений-артефактов (осколков кирпича). В ходе дальнейших исследований данный разрез будет сравниваться с дерново-глеевыми почвами тестовых участков, расположенных в пределах территории Калининграда.

Участок № 3

Местоположение: окрестности пос. Мельниково.

Географические координаты:

№4°52.230'

Б020°29.327'

Верхняя часть пологого склона северо-западной экспозиции. Название фитоценоза: агрофитоценоз.

Посевы озимой ржи, засоренные горошком, ромашкой, лапчаткой гусиной.

Характеристика почвенного разреза

А1 0—25 25 Темно-серый с бурым оттенком, плотный, свежий. Структура комковатая. Среднесуглинистый, близкий к легкому суглинку. Включения камней диаметром более 5 см. Пронизан корнями растений. Червороины. Переход ясный по цвету, граница слабоволнистая

В1 25—55 30 Бурый, влажный, плотный. Структура комковато-ореховатая. Среднесуглинистый. Включения мелких камней и валунов. Корни растений. Затеки гумуса по ходам корней и червороинам. Ржавые пятна

Тип почвы: бурая лесная окультуренная среднесуглинистая на моренных суглинках.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

А1 0 — 10 5,73 7,50

А1 10 — 25 5,72 7,44

В 25—50 5,26 7,68

Реакция среды — близкая к нейтральной — нетипична для бурых лесных почв [1, с. 305], однако данное обстоятельство указывает на регулярное известкование полей и, соответственно, позволяет определить почву как окультуренную, а тестовый участок — в качестве реперного для характеристики микрофлоры агроценозов.

Участок № 4

Местоположение: окрестности пос. Клинцовка.

Географические координаты:

№4°56.383'

Е020°27.481'

Равнина. В 4 м к востоку от разреза — воронка от разрыва снаряда или авиабомбы.

Название фитоценоза: елово-буково-кисличный.

Елово-буковый лес с примесью дуба (единично).

Подлесок: лещина, ясень, подрост бука.

Кустарники: бузина, черемуха.

Травянистый ярус: недотрога, кислица, звездчатка.

Папоротники. Мхи.

123

Характеристика почвенного разреза

124

А0 0—2 2 Лесная подстилка (листовой опад с примесью хвои)

Аі 2—17(18) 15 (16) Темно-серый с бурым оттенком, уплотненный, влажный. Структура комковатая. Среднесуглинистый. Включения камней. Железистые новообразования, приуроченные к желто-бурым фрагментам (линзам материала из нижележащего горизонта). Марганцевые стяжения - в нижней части профиля. Пронизан корнями растений. Черви. Переход заметный, граница волнистая

В, 17—42(45) 25(27) Бурый, влажный, уплотненный. Структура комковато-ореховатая. Среднесуглинистый. Включения камней различного диаметра (до валунов). Марганцевые стяжения. Пронизан корнями растений. Корневины. Черви. Переход постепенный

В, 42 — 61 19 Бурый с желтоватым оттенком, уплотненный, влажнее предыдущего. Структура ореховатая. Среднесуглинистый. Включения мелких камней и валунов. Включения древесных угольков. Корни. Черви. Переход постепенный

ВС 61 — 83 22 Желто-бурый с ржавым оттенком, уплотненный, влажнее предыдущего (близкий к сырому). Структура мелкокомковатая, непрочная. Супесчаный с прослойками легкого суглинка. Включения камней различного диаметра. Железистые новообразования

Тип почвы: бурая лесная среднесуглинистая на моренных суглинках.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

Ао 0 — 2 — —

А1 2—18 3,30 4,10

В 18 -42 3,62 4,20

В2 42 — 61 3,72 4,17

ВС 61 — 83 3,92 4,64

Значение рН характерны для бурых лесных почв смешанных лесов Калининградской области [1, с. 292], поэтому данный разрез вполне может рассматриваться в качестве эталонного для таких фитоценозов.

Участок № 5

Местоположение: окрестности пос. Сосновка.

Географические координаты:

№4°56.036'

Е020°29.595'

Низменная равнина, примыкающая к побережью Куршского залива. Название фитоценоза: двукисточниково-манниковый.

Характеристика почвенного разреза

А0 0—5 5 Плотная, плохо отделяющаяся дернина

Т1 5—37 32 Черный, сырой, рыхлый, сильно разложившийся торф пронизан корнями растений. Черви. Переход постепенный

Т2 37—57 20 Черный, от сырого до мокрого, плотный, сильно разложившийся торф. Корни

Грунтовые воды — с 55 см.

Тип почвы: болотная низинная перегнойно-торфяная.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

Т1 5—37 5,14 6,44

Т2 37—57 5,35 7,02

Свойства почвы следует признать типичными для болотных низинных почв [7, с. 159], а тестовый участок — объектом сравнения при изучении болотных низинных почв фитоценозов с иным видовым составом.

Участок № 6

125

Местоположение: Куршская коса.

Пальве.

Название фитоценоза: ольс крапивно-подмаренниковый. Ольха, береза, крушина.

Смородина, ежевика, малина.

Крапива, недотрога, подмаренник, щавель.

Характеристика почвенного разреза

Ад 0—3 3 Рыхлая, слабо сформировавшаяся, хорошо отделяющаяся дернина

Ат 3—17(19) 14(16) Темно-коричневый, влажный, рыхлый, торфянистый (среднераз-ложившийся торф). Пронизан корнями растений. Включения песка, растительных остатков. Переход ясный по цвету, граница волнистая, местами затёчная

В1 17—42 25 Светло-желтый, уплотненный, сырой, бесструктурный, песчаный. Затеки гумуса по следам корней. Включения мелких камней. Корни. Переход заметный, граница слабоволнистая

В2 42—65 23 Светло-серый, в нижней части с сизоватым оттенком; от сырого до мокрого, плотнее предыдущего, бесструктурный, песчаный. Слоистый. Включения мелких камней. Корни. Ржавые пятна

Грунтовые воды — с 60 см.

Тип почвы: болотная низинная торфяная глеевая маломощная на морских отложениях.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

Ат 3 — 17 5,64 6,93

В1 17—42 6,51 7,40

В2 42—65 6,90 7,62

Тестовый участок выбран в качестве эталонного для территорий, характеризующихся минимальным уровнем антропогенной нагрузки. Значения актуальной кислотности, по-видимому, обусловлены гидрологическим фактором.

Участок № 7

Местоположение: Куршская коса.

Географические координаты:

№5°03.222'

Е020°41.265'

Верхняя часть склона западной экспозиции заросшей дюны. Название фитоценоза: сосняк злаково-разнотравный.

Сосна. Мятлик, подмаренник, марьянник, мхи.

Характеристика почвенного разреза

Ад 0 — 5 5 Плотная, плохо отделяющаяся дернина

Ат 3 — 8 5 Темно-коричневый, рыхлый, свежий, слаборазложившийся торф. Пронизан корнями растений. Включения растительных остатков. Муравьи. Переход ясный по цвету, граница волнистая

А? 8—12 (15) 4(7) Светло-серый (белесоватый), рыхлый, свежий, бесструктурный. Песчаный (связный песок). Пронизан корнями растений. Муравьи, многоножки. Переход постепенный

ВС 15 — 66 51 Желтый с зеленоватым оттенком, рыхлый, влажный, бесструктурный песок. Пронизан корнями растений. Затеки гумуса по ходам корней

Тип почвы: дерново-торфяно-среднеподзолистая маломощная песчаная на эоловых глауконитовых песках.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

Ат 3 — 8 — —

А2 8—15 3,64 4,95

ВС 15—66 4,78 6,84

Участок № 8

Местоположение: Куршская коса.

Географические координаты:

№5°03.223'

Е020°41.476'

В 150 м к северо-востоку от предыдущего. Подножье дюны. Нижняя часть склона восточной экспозиции.

Название фитоценоза: сосняк мохово-лишайниковый.

Сосна. Мох. Лишайник.

Характеристика почвенного разреза

О 0 — 2 Моховой очёс

Ат 2—4 (5) 2(3) Коричневый, рыхлый, свежий, слабо разложившийся торф. Корни растений. Переход ясный, граница волнистая

А2 4 — 10 6 Светло-серый (белесоватый), рыхлый, свежий, бесструктурный. Песчаный (связный песок). Пронизан корнями растений. Переход заметный, граница волнистая

ВС 10 — 32 22 Неоднородно окрашенный: зеленовато-желтый (оливковый) фон со светло-серыми прожилками. Затеки гумуса по корневинам. Свежий. Рыхлый. Бесструктурный. Корни растений. Переход постепенный

С 32—80 48 Зеленовато-желтый, слоистый, свежий, уплотненный. Корни растений

Тип почвы: торфянисто-поверхностно-подзолистая маломощная песчаная на эоловых глауконитовых песках.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

Ат 2—4 2,85 4,16

А2 4 — 10 3,86 5,43

ВС 10—32 5,78 7,02

С 32—80 6,42 7,69

127

Тестовые участки № 7 и 8 в общих чертах типичны для маломощных дерново-подзолистых почв Куршской косы [1, с. 113 — 123]. Резкие колебания рН в разрезе №8 связаны как с особенностями процессов образования торфа, так и с химическим составом почвообразующих пород.

Участок № 9

Местоположение: Куршская коса.

Географические координаты:

№5°03.227'

Е020°41.435'

В 70 м к западу от предыдущего.

Незакрепленная дюна. Средняя часть склона восточной экспозиции. Название фитоценоза: сосняк вейниково-булавоносный.

Сосна. Полынь, злаки — псаммофиты, фиалка.

Характеристика почвенного разреза

С 0—50 50

Зеленовато-желтый свежий рыхлый песок, с 25 см — влажный, до 25 см встречаются прожилки затеков гумуса

Тип почвы: песчаная неполноразвитая.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

С 0—25 6,51 6,79

С 25 — 50 6,78 7,26

Почва находится на начальном этапе почвообразования, поэтому в данном случае правильнее было бы говорить о свойствах почвообразующей породы — глауконитовых песков. Тем не менее объект интересен в целях изучения эволюции почв и закономерностей изменений видового состава микрофлоры на почвах разного возраста.

128

Участок № 10

Местоположение: окрестности пос. Взморье.

Географические координаты:

№4°43.067'

Е020°17.055'

Приморская древнеаллювиальная равнина.

Залежь.

Название фитоценоза: разнотравно-злаковый.

Лисохвост, ежа сборная, тимофеевка, тысячелистник, пижма, лопух, крапива, подмаренник.

Характеристика почвенного разреза

Ад 0—5 5 Плотная, хорошо отделяющаяся дернина

А1А2 5—30 25 Темно-серый с обилием белесой присыпки ЭЮ2, до 20 см рыхлый, ниже — уплотненный, свежий. Зачатки непрочно-комковатой структуры. Песчаный (связный песок). Включения камней и осколков бетона. Пронизан корнями растений. Переход ясный по цвету, граница волнистая

А2 30—40 10 Белесый, свежий, рыхлый. Бесструктурный. Песчаный. Включения мелких камней. Корни растений. Переход ясный по цвету, граница волнистая

В£Ь (Ой) 40—50 Ржаво-коричневый, очень плотный, свежий. Песчаный. Включения камней

Тип почвы: дерново-среднеподзолистая иллювиально-железистая окультуренная песчаная на древнеаллювиальных отложениях.

рН почвенной среды

Горизонт, см рНКС1 рН Н2О

Ад 0 — 5 4,05 5,68

А1 5—30 4,03 5,79

А2 30—40 3,85 5,53

В£Ь 40—50 3,93 5,35

Данная почва выбрана в качестве эталонной, поскольку дерновоподзолистые иллювиально-железистые почвы широко распространены на западных (пос. им. А. Космодемьянского) и юго-западных (пос. Прибрежный) окраинах Калининграда [8, с. 135], что позволяет проследить закономерности трансформации их свойств под воздействием антропогенного фактора.

В результате проведенных исследований установлено, что природные экосистемы отличаются не только характером почвенного покрова, но и видовым разнообразием растений и значениями рН почвенной среды. Экосистемы представлены различными типами почв — от песчаных на зарастающих дюнах Куршской косы до болотно-низинных-перегнойно-торфяных на польдерах. Учитывая, что природные ланд-

шафты преобладают на территории Калининградского полуострова, представленные данные позволяют использовать их в качестве эталонных при исследовании урбиквазизёмов Калининграда для изучения трансформации микрофлоры и почвенного покрова под воздействием антропогенного фактора.

Список литературы

1. Анциферова О. А. Почвы Замландского полуострова и их антропогенное изменение. Т. 1. Калининград, 2008.

2. Бобровский М. В. Проблемы эволюции почв // Матер. IV всерос. конф. Пущино, 2003. С. 221.

3. Ковриго В. П., И. С. Кауричев, Л. М. Бурлакова. Почвоведение с основами геологии. М., 2000.

4. Куркина М. В., Родимова А. А., Дедков В. П. Сезонная динамика актиномице-тов почв зеленых зон города Калининграда // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. 2011. Вып. 7. С. 8 — 16.

5. Мосина Л. В. Антропогенное изменение лесных экосистем в условиях мегаполиса Москва : автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М., 2003.

6. Поддубный А. В. Экологические проблемы и устойчивое развитие регионов : учеб. пособ. Владивосток, 2002.

7. Почвы СССР. М., 1979.

8. Уманский А. С., Куркина М. В., Дедков В. П. Характеристика почвенного покрова Калининграда / / Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. 2012. Вып. 7. С. 134 — 138.

9. Экология города. М., 2004.

Об авторах

Антон Сергеевич Уманский — канд. биол. наук, доц., Калининградский государственный технический университет.

E-mail: uman_82@front.ru

Марина Викторовна Куркина — канд. биол. наук, доц., Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Калининград.

E-mail: MKurkina@kantiana.ru

Виктор Павлович Дедков — д-р биол. наук, проф., Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Калининград.

E-mail: VDedkov@kantiana.ru

About authors

Dr Anton Umansky, Assistant Professor, Kaliningrad State Technical University.

E-mail: uman_82@front.ru

Dr Marina Kurkina, Associate Professor, Immanuel Kant Baltic Federal University, Kaliningrad.

E-mail: MKurkina@kantiana.ru

129

Prof. Viktor Dedkov, Immanuel Kant Baltic Federal University, Kaliningrad. E-mail: VDedkov@kantiana.ru