Почвы и их использование в Тункинской котловине Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 551.4 (571.5)

ПОЧВЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ТУНКИНСКОЙ КОТЛОВИНЕ

© И.А. Белозерцева, А.А. Черкашина

Ключевые слова: почва; антропогенное влияние; нормирование; Тункинская котловина.

Проведенные авторами полевые физико-географические исследования позволили выявить некоторые особенности формирования и современного состояния почв Тункинской котловины. В результате анализа трендов зависимости «нагрузка - эффект» по почвенно-растительным показателям выявлены предельно допустимые и недопустимые пастбищные нагрузки.

Тункинская котловина расположена в долине р. Иркута, от устья р. Кырена, вниз по Иркуту. Ее длина составляет около 200 км, высота - от 500 до 1400 м. Она входит в систему межгорных понижений гор Восточного Саяна в Бурятии, ограничена хребтами Тун-кинские Гольцы на севере и Хамар-Дабан на юге. Котловина орошается р. Тункой, Хорбяткой, Жемчугом, Богорхоном, Улан и Холе Хоргонами и Зактуем.

Актуальность работы и целесообразность проведенных исследований обусловлены недостаточной изученностью почв, испытывающих влияние сельскохозяйственной деятельности. Изучение почв, оценка их современного состояния необходимы для решения и экологических, и социально-экономических проблем, рационального использования природных ресурсов.

Цель данной работы: на основе комплексных исследований провести анализ современного состояния и трансформации почв Тункинской котловины, провести нормирование пастбищных нагрузок.

Полевые физико-географические исследования проведены на экспериментальных полигонах «Тункин-ского» стационара в Юго-Западном Прибайкалье в 2004-2011 гг. На распределение современных ланд-

шафтов этой территории решающее значение оказали характер горного рельефа, контрастность климатических и мозаичность почвенно-грунтовых условий. Большое влияние на ландшафты в последнее время оказывает деятельность человека. Особенно интенсивно это сказывается в днищах падей и предгорьях, где наблюдаются пастбища, заброшенные пашни и вырубленные леса.

В Тункинской котловине и ее горном обрамлении выделяются пять высотных поясов - нивальный, гольцовый, подгольцовый, горно-лесной и горно-лесостепной. Основной фон в котловине составляют дерново-подзолистые и серые метаморфические почвы, на которых произрастают темнохвойные и сосновые леса. Широкое распространение имеют мелколиственные и смешанные леса на серых почвах. Горно-лесной пояс самый развитый в котловине. Основными почвами в высокогорье являются - петроземы и литоземы (грубогумусовые). В горно-таежной зоне котловины на южных склонах формируются серые почвы, а на северных -подбуры грубогумусированные и дерново-подзолистые почвы. На северных склонах в относительно пониженных элементах рельефа формируются (торфяно-) крио-

земы и торфяно-подбуры глеевые, в которых наблюдаются процессы криотурбации и оглеения. В степных ландшафтах основной фонд высоко значимых земельных ресурсов составляют черноземы (гидрометамор-физованные) и темногумусовые почвы.

В условиях сильного заболачивания формируются ландшафты среднего и нижнего течения р. Тунки на аллювиальных темногумусовых глееватых, перегнойно-гидрометаморфических, перегнойно-глеевых и тор-фяно-(минерально)-глеевых почвах. Эта территория подвержена погружению и характеризуется преобладанием озерно-болотных природных комплексов. В поймах верхнего течения рек распространены слаборазвитые аллювиальные слоистые и серогумусовые почвы. Ландшафты заболоченных лесов на торфяно-криоземах глееватых и дерново-подзолисто-глеевых почвах наблюдаются в бассейне р. Енгарги. А между заболоченными низинами Тункинской котловины на 130-150 м над ее днищем возвышается песчаная возвышенность Бадар - остаточный массив, окруженный зонами современного опускания и покрытый сосняками на псаммоземах, дерново-элювоземах и слоисто-эоловых почвах с небольшими участками развеивающихся песков.

Воздействию эоловых процессов подвержено 28 % площади Тункинской котловины [1]. Особенно активно участвуют они в преобразовании рельефа и ландшафтов оголенных песков, которые наиболее развиты на правобережье р. Тунки восточнее массива Бадар. Образованию этого массива развеваемых и полузакреплен-ных песков способствовала вырубка лесов в XVIII в. при постройке крепости Тункинского острога [2]. Большие объемы эоловых пылеватых толщ, значительные площади эолового рельефа свидетельствуют о существенной роли ветра в формировании рельефа, отложений и ландшафтов в течение позднего плейстоцена и голоцена Тункинской котловины. В финальной стадии пыленакопления и последующих сухих периодах (позднеплейстоцен-голоценовое время) был сформирован бугристый и дюнно-грядовый эоловый рельеф, претерпевший с момента образования морфологические изменения в результате последующих склоновых процессов, в основном делювиального. В других котловинах Тункинской ветви эоловые процессы развиты незначительно, в основном на участках, подверженных антропогенным нарушениям. Интенсивность дефляции невелика из-за недостаточного для активного проявления эолового процесса количества мелкозема в преимущественно грубообломочных приповерхностных отложениях.

На северных склонах и водораздельных поверхностях западной части Еловского отрога локально развит бугристо-западинный микрорельеф, который является реликтом позднеледниковья, сформированным под действием криогенных процессов. На аэроснимках пашен он дешифрируется в виде пятен: светлые пятна, индицирующие бывшие бугры, с которых при пахоте и смыве удален гумусовый горизонт, обрамлены микрозападинами темного тона, где располагаются более гумусированные аккумулятивные почвы.

Реакция среды преобладающего числа проанализированных типов почв (кроме криоземов, литоземов и псаммоземов), близкая к нейтральной в верхней части профиля и слабощелочная - в нижней (табл. 1), свидетельствует о преимущественной карбонатности почво-

образующих пород региона. В то же время снижение вниз по профилю поглощенных оснований обусловлено значительно более легким гранулометрическим составом нижней части профиля (фракции мелкого песка и крупной пыли составляют 60-80 % от всей почвы), из которой мобильная форма щелочноземельных элементов выносится с внутрипочвенными потоками. В развитых на кислых породах (гранитоидах и др.) почвах тундры и горной тайги среда слабокислая.

Таблица 1

Физико-химические свойства почв Тункинской котловины

Почва Горизон- ты Гумус (ППП*), % рНН2О

Криозем грубогумусовый перегнойный АО 89,60* 6,3

ОИ 44,31 7,0

СЯ 0,41 7,1

Литозем серогумусовый О 94,90* 5,3

АУ 7,03 6,6

АУЄ 2,59 7,0

Аллювиальная серогумусовая АУ 2,93 8,0

С 0,38 8,8

Дерново-элювозем АУ 2,69 6,4

БГ 0,52 6,7

С 0,21 8,0

Дерново- подзолистая АУ 14,48 5,7

БГ 5,34 6,1

ВЕГ 0,91 6,2

Темногумусовая Аи 13,45 4,9

АиС 1,24 6,5

С 1,38 7,7

Дерново- подзолистая АУ 19,65 6,2

ВЕГ 2,69 6,7

Литозем серогумусовый АУ 7,40 6,7

АУС 4,14 6,5

Криозем грубогуму-сированный О 93,30* 5,5

ОС 2,64 5,6

Элювозем О 75?20* 8,0

С 0,22 8,4

Слоисто-эоловая с погребенным торфянистым горизонтом О 23,79 8,3

С1 2,96 8,8

т 37,93 8,5

С2 2,26 8,6

Дерново-элювозем пирогенный АУ 5,34 6,3

БГ 0,26 6,5

С1 0,31 6,7

С2 0,19 8,2

Псаммозем гумусовый пирогенный Огорелый 20,90* 6,2

О 98,10* 5,5

3,28 6,2

С 0,60 6,5

Серая АУ 3,62 6,8

АЕГ 1,32 6,7

Агросерая Р 3,45 6,0

ВТ 1,00 7,5

С 0,14 7,5

Криозем АО 14,14 4,3

АОСЯ 4,41 5,2

СЯ 2,57 6,0

Таблица 2

Содержание водорастворимых ионов в почвах Тункинской котловины

Почва Горизонт Са2+ Mg2+ Ыа+ к+ БО42- С1- НСО3- Плотный остаток

мг-экв/100 г почвы %

ЛУ 0,20 0,10 0,02 0,09 0,05 0,07 0,15 0,160

Литозем (серогумусовый) ЛУЄ 0,10 0,12 0,02 0,02 0,05 0,10 0,13 0,100

С 0,10 0,06 0,01 0,02 0,05 0,09 0,15 0,120

Слоисто-эоловая с погребенным торфянистым горизонтом О 1,48 2,20 4,17 0,04 5,30 0,07 2,10 0,640

С1 2,40 2,08 6,13 0,01 14,10 0,05 1,63 1,000

т 1,40 0,92 5,57 0,02 6,65 0,07 1,63 0,720

С2 1,50 0,75 6,48 0,03 6,85 0,07 1,80 0,800

Дерново-элювозем пирогенный ЛУ 0,32 0,22 0,02 0,07 0,20 0,08 0,13 0,200

ББ 0,10 0,08 0,02 0,01 0,20 0,10 0,13 0,080

С1 0,10 0,01 0,01 0,01 0,05 0,10 0,13 0,060

С2 0,24 0,04 0,01 0,01 0,05 0,10 0,33 0,080

Огорелый 0,36 0,24 0,02 0,19 0,20 0,11 0,38 0,120

Псаммозем гумусовый О 0,30 0,46 0,08 0,53 0,20 0,10 0,50 0,450

пирогенный 0,26 0,14 0,02 0,04 0,20 0,08 0,23 0,080

С 0,10 0,14 0,03 0,01 0,05 0,11 0,18 0,080

1,6

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

Почвы

2 3

Почвы

5000

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

1

1

2 3 4

Почвы

□ естественное состояние почв

В слабая пастбищная нагрузка (< 2 гол./га)

И умеренная нагрузка (2-4 гол./га)

И интенсивная нагрузка (> 4 гол./га)

Рис. 1. Показатели состояния почвенной среды в условиях ведения скотоводческого хозяйства.

Почвы: 1 - черноземы; 2 - черноземы гидрометаморфизованные; 3 - аллювиальные торфянисто-глеевые; 4 - перегнойногидрометаморфические. Задернованность - отношение в дерновом горизонте массы корней к их фоновым запасам; плотность почв - объемный вес (г/см3). Приведены средние величины из числа измерений показателей

4

Верхние горизонты некоторых почв обладают нейтральной реакцией, что говорит о выщелачивании карбонатов, т. е. о промывном режиме почв. С глубиной резко снижается количество гумуса. Если в верхнем горизонте его содержание в анализированных разрезах

составляет от 2,7 до 24 %, то на глубине около 20 см оно часто снижается до 0,3-5 % за исключением почв с погребенным торфянистым горизонтом. Слоисто-эоловые почвы с погребенным торфянистым горизонтом имеют повышенное содержание солей - от 0,64 до

1,00 % с сульфатно-магниево-гидро-карбонатным составом (табл. 2), унаследованным от почвообразующих пород - лессовидных суглинков и супесей сартанского возраста, переотложенных флювиогляциальными, ал-лювиально-пролювиальными и эоловыми потоками разной степени интенсивности.

Несмотря на развитие пашенного земледелия в советское время, скотоводство оставалось основной отраслью экономики присаянских бурят. В настоящее время большая часть пахотных угодий заброшена и используется как пастбища. В составе поголовья скота преобладает крупный рогатый скот до 80 %. На основе разработанных критериев была проведена оценка современного состояния территории. В слабонарушен-ных ландшафтах (с пастбищной нагрузкой до 2 гол./га) наблюдаются уменьшение продуктивности растительной массы (в 1,5 раза) и небольшое уплотнение почвы (рис. 1). Средняя степень нарушенности (2-4 гол./га) характеризуется изменением роли и соотношений доминирующих видов травостоя. Происходит уплотнение почвы (до 1,2 г/см3), уменьшение продуктивности растительных сообществ (до 5 раз). При сильной степени нарушенности ландшафтов (более 4 гол./га) усиливается разреженность травостоя, изменяется флористический состав сообществ, уменьшается продуктивность

растительной массы (до 14 раз), происходит уплотнение почвы (до 1,5 г/см3). Для восстановления растительности и почв необходим временный запрет на использование таких земель под пастбища.

Распашка маломощных почв с легким гранулометрическим составом привела к развитию деградацион-ных процессов: потере гумуса (в 1,6 раз), выносу мелкозема (до 63 %), снижению емкости поглощения, разрушению почвенной структуры. Заброшенные пахотные угодья активно зарастают березой, сосной и лиственницей.

В результате анализа трендов зависимости «нагрузка - эффект» по почвенно-растительным показателям изучаемых котловин выявлены предельно допустимые и недопустимые нагрузки на ландшафты. Предельно допустимая пастбищная нагрузка для черноземов (гид-рометаморфизованных), аллювиальных темногумусовых и перегнойно-гидрометаморфических почв составляет 2 гол./га.

Важную роль в формировании и развитии лесных экосистем Юго-Западного Прибайкалья играют лесные пожары. Неоднократная повторяемость пожаров, сильное прогорание лесной подстилки и гумусового горизонта способствуют: усилению задернованности почвы, понижению уровня мерзлоты, ускоренному разви-

Рис. 2. Продуктивность наземной и подземной массы растительности в зависимости от пастбищной нагрузки: ПДН - предельно допустимая нагрузка; ПНН - предельно недопустимая нагрузка

12 п

10

'' і £ ^

Г1НИ 3 - /

/ 05 /

аа О 5 7 . ПДН /

А

1 сс х

і

со >-

ПДИ^І - 1 - со X

1 1 1 1 1 1 о - Г 1 1 1

0,0 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

Платность пом вы, г/с м3

0,6

0,7

0,8

0,0

Платность псчвіі.і, г/см

Рис. 3. Плотность а) чернозема и б) чернозема гидрометаморфизованного в зависимости от пастбищной нагрузки

тию процессов эрозии, вплоть до обнажения коренных пород. На территориях с обильными подземными льдами (в случае уничтожения растительности в результате вырубок и пожаров) активизируется заболачивание. Вследствие чего криоземы эволюционируют в криоземы глееватые, а в дальнейшем - в торфяно-криоземы глееватые. В мерзлотных подзолистых почвах при этом также развиваются процессы оглеения и оторфования. На территориях активного эолового переноса с полузакрепленными и развеваемыми песками, развитыми в Тункинской котловине, последствия лесных пожаров могут носить необратимый характер. Исследованные нами элювиоземы и дерново-элювио-земы, развитые на правобережье Тунки под сосновым лесом, отличаются маломощным профилем (15-20 см) с органогенным горизонтом, зачастую не превышающим 5-7 см. Как правило, они имеют супесчаный и песчаный гранулометрический состав, низкое содержание гумуса (0,2-5 %) и разреженный травянистый покров. После пожаров лишенные подстилки и дернового горизонта элювиоземы подвержены процессам эрозии, что приводит к формированию незакрепленных песков. В целом лесные гари и вырубки ведут к деградации почв, негативным изменениям гидрологического режима геосистем.

По степени нарушенности почв Тункинской котловины можно выделить несколько зон, различающихся по интенсивности влияния на них антропогенного фактора. Большая часть территории относится к категории слабой и средней степени деградации земель. Такая ситуация во многом объясняется тем, что на изучаемой территории нет промышленных объектов, а макси-

мальное влияние сельского хозяйства проявляется локально. Исторически сложившееся традиционное ведение сельского хозяйства, по результатам наших исследований на модельных участках Юго-Западного Прибайкалья, поддерживает экосистемы в относительно стабильном состоянии.

Почвы Тункинской котловины являются высоко чувствительными к антропогенному воздействию вследствие их маломощности и легкому гранулометрическому составу. Для улучшения экологической ситуации требуется комплексный анализ трансформации ландшафтов и оценка деятельности человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Выркин В. Б. Современное экзогенное рельефообразование котловин байкальского типа. Иркутск: Ин-т географии СО РАН, 1998. 175 с.

2. Ларин С.И. Основные этапы освоения ландшафтов Тункинских котловин // Историко-географические исследования Южной Сибири. Иркутск: Ин-т географии СО АН СССР, 1991. С. 70-85.

Поступила в редакцию 3 сентября 2012 г.

Belozertseva I.A., Cherkashina A.A. SOILS AND THEIR USE IN TUNKA DEPRESSIONS

Field physics-geographical studies conducted by the authors made it possible to reveal some features of formation and the current state of the soils of the Tunka depressions. An analysis of trends of the dependence “load - effect” according to the soil and vegetation indices the maximum permissible and impermissible landscape loads are revealed.

Key words: soils; anthropogenous influence; normalization; Tunka depressions.