CC BY
636
12. Поллард, Д. Справочник по вычислительным методам статистики. - М.: Финансы и статистика, 1982.
- 344 с.
13. Полонская Д.Е., Полонский В.И. Реакция почвенного микробного сообщества на низкие уровни неф-тезагрязнения // Аграрная наука на рубеже веков: мат-лы регион. науч.-практ. конф. - Красноярск: Изд-во Крас-ГАУ, 2006. - С.23-25.
14. Полонский В.И., Полонская Д.Е. Реакция растений на низкие уровни нефтезагрязнения почвы // Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2009. - № 8. - С. 18-22.
15. Влияние нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агроэкосистемы / Ф.Х. Хазиев, Е.И. Тишкина, Н.А. Киреева [и др.]//Агрохимия. - 1988. - № 2. - С. 56-61.
16. Хазиев Ф.Х., Фатхиев Ф.Ф. Изменение биохимических процессов в почвах при нефтяном загрязнении и активация разложения нефти //Агрохимия. - 1981. - № 10. - С. 102-111.
17. Шилова И.И. Биологическая рекультивация нефтезагрязненных земель в условиях таежной зоны // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. - М.: Наука, 1988. - С. 159-168.
18. Dominguez-Rosado E., Pichtel J., Coughlin M. Phytoremediation of Soil Contaminated with Used Motor Oil: I. Enhanced Microbial Activities from Laboratory and Growth Chamber Studies // Environmental Engineering Science. - 2004. - Vol. 21. - № 2. - P. 157-168.
---------♦'----------
С.А. Шляхов, С.Ю. Гришин, К.С. Круголь ПОЧВЫ СУБАЛЬПИЙСКОГО ПОЯСА ВУЛКАНА КЛЮЧЕВСКАЯ СОПКА
В статье рассматривается разнообразие морфологии и свойств почв, сформированных в субальпийском поясе на склонах вулкана Ключевская сопка. Показано, что морфологические особенности изученных почв определялись в первую очередь возрастом лавовых потоков, на которых они сформировались.
Ключевые слова: вулканические почвы, слоисто-пепловые почвы, почвы Камчатки, Ключевская сопка, субальпийский пояс.
S.A. Shlyakhov, S.Yu. Grishin, K.S. Krugol SUBALPINE BELT SOILS OF THE KLYUCHEVSKAYA SOPKA VOLCANO
Morphology diversity and properties of the soils being formed in the subalpine belt on the Kluchevskaya Sopka volcano slopes is considered in the article. It is shown that morphological peculiarities of the studied soils are mainly determined by age of lava flows, where they were formed.
Key words: volcanic soils, ash and stratified soils, Kamchatka peninsula soils, Kluchevskaya Sopka, subalpine
belt.
Введение
Вулканические почвы весьма своеобразны и имеют множество вариантов строения профилей и наборов свойств, что связано с климатической обстановкой в том или ином вулканическом районе, природой и объемами извергаемого вещества, типом растительности и т.п. В нашей стране почвы различных вулканических ландшафтов все еще изучены недостаточно в связи с труднодоступностью мест их распространения. Поэтому актуальной представляется задача создания базы данных по почвам, сформированным в различных экотопах вблизи разных вулканов нашей страны. Это позволит установить их естественное разнообразие и выявить некие общие закономерности, присущие данным природным объектам. Цель данной работы - пополнить упомянутую базу данных сведениями по морфологии и свойствам почв конкретного вулканического ландшафта - субальпийского пояса вулкана Ключевская сопка.
Природные условия. Ключевская сопка - наиболее мощный вулкан Камчатки, самый высокий (4750 м) из активных вулканов Евразии. Вулкан находится в Ключевской группе вулканов (Центральная Камчатка) - гигантском массиве, состоящем из 12 крупных и особо крупных вулканов. Район является крупнейшим центром современного оледенения на Камчатке; верхняя граница леса и снеговая линия поднимаются здесь до наиболее высокого положения на полуострове. Субальпийский пояс в массиве достигает необычно большой ширины [1].
Ключевская сопка - молодой вулкан, он образовался около 6-7 тыс. лет назад. На склонах вулкана располагаются около 100 побочных прорывов, образовавшихся за последние 4 тыс. лет. Из них излились лавовые
потоки, которые, переслаиваясь с чехлами пирокластики, образуют сплошные разновозрастные покровы в высотном интервале 1500-500 м. Древние потоки датированы вулканологами методом тефрохронологии. Ювенильные материалы вулкана представлены в основном магнезиальными и глиноземистыми базальтами [2]. Среднегодовой вынос вещества составляет 60 млн т - это половина всех вулканитов Курило-Камчатского региона. За период наблюдений ^ 1697 г.) вулкан извергался из центрального кратера десятки раз. Извержения центрального кратера были эксплозивными или эффузивно-эксплозивными, т.е. происходили преимущественно в виде выбросов раскаленной тефры (совокупность пепла, шлака, лапилли и бомб), в меньшей степени - в виде лавовых излияний. Крупнейшими считают извержения 1737, 1944-1945 и 1994 годов. За период 1932-1987 годов произошло 12 побочных извержений. Они были эффузивными или эксплозивно-эффузивными, т.е. среди продуктов извержений преобладала лава. Она покрыла площадь более 35 км2, протягиваясь потоками длиной от 1 до 12 км. Несмотря на относительно небольшие объемы выпавшей тефры, пеплопады ряда побочных прорывов (Туйла, Билюкай, Былинкиной) привели, по нашим наблюдениям, к локальным катастрофам: на расстоянии нескольких сотен метров от прорывов погибла растительность, включая древесную.
Растительность. Лесной пояс располагается от долины р. Камчатки приблизительно до 500 м н.у.м., где проходит верхняя граница сомкнутого леса. К высоте 700 м представители лесного пояса (главным образом береза каменная Betula егтапИ) встречаются в виде небольших групп и отдельных деревьев среди зарослей стлаников, почти исключительно ольховника ^из^еМа Шюсва). Субальпийский пояс маркируется зарослями ольховника; располагается в интервале 500-900 м. Существенная часть его площади (около 50%) размещена в зоне излияния латеральных (излившихся из боковых прорывов на склонах вулкана) лавовых потоков. В нижнюю часть пояса проникают островки, группы и отдельные деревья березы каменной; верхняя часть пояса стлаников окаймляется лугами субальпийского типа. Размеры ольховника составляют: высота от 5-6 м (на нижней границе пояса) до 1-2 м (на верхней границе). Луга состоят преимущественно из разнотравья, с участием невысоких кустарников и кустарничков (ивы, рододендрон золотистый). Высота травостоя составляет в среднем 40-50 см; луга сомкнуты, формируют развитую дернину. Луга образуют отчетливо выраженную, довольно широкую полосу на северо-восточном склоне вулкана, начиная от склонов г. Лавовый Шиш и постепенно выклиниваясь приблизительно к району прорыва Былинкиной. Альпийский пояс выделяется достаточно условно. По мере перемещения от северо-западного к западному склону Ключевского вулкана альпийская растительность разреживается, заменяясь несомкнутым растительным покровом шлаковых полей [3].
Объект и методы исследования. Исследования проводились в 2006-2008 годах в двух районах: на северо-восточном макросклоне вулкана, в районе вулканологической станции «Подкова» и на юго-восточном макросклоне, в районе сейсмостанции «Апахончич». Абсолютные высоты, на которых закладывались почвенные выработки, находились в диапазоне 750-950 м. На этой высоте растительность представлена преимущественно альпийскими тундрами. Всего было заложено порядка 25 почвенных разрезов, из 15 разрезов послойно отобраны почвенные образцы для лабораторных анализов.
При изучении физико-химических показателей почв использовались стандартные аналитические методы. Определение общего гумуса проводили по методу И.В. Тюрина, актуальную и потенциальную кислотность почв исследовали потенциаметрически, определение гидролитической кислотности по Г. Каппену [4, 5].
Морфология почв. Мощность и другие морфологические особенности изученных почв определялись, в первую очередь, возрастом лавовых потоков, на которых они сформировались. Так, на лавовом потоке Апахончич (образовался в 1946 г.) почвообразование находится лишь в инициальной стадии. Растительность здесь весьма разреженная, в виде отдельных растений или небольших куртин, представлена ивой арктической, злаками, бобовыми, разнотравьем, есть отдельные ивы высотой до 2 м. Почти повсюду на поверхности - моховой покров разной степени плотности, на глыбах лавы - лишайники. Поток представляет собой нагромождение лавовых глыб, в понижениях между которыми идет аккумуляция мелкозема, поверхностный слой мелкозема в таких понижениях имеет мощность от 0 до 7 см. С поверхности (2-3 см) мелкозем представлен серым (при высыхании - светло-серым) мелким песком, ниже - желтовато-палевой супесью.
Строение почв на более старых лавовых потоках (первые сотни лет) можно проиллюстрировать следующим разрезом.
Разрез 12-06
N 56° 08' 58,9" E 160° 48' 01,0" h = 897 м.
В 500 м к северо-западу от базы вулканологов на Подкове. Лавовый поток Псевдотуйла (возраст 300 лет). Грядовый рельеф. Глыбы лавы выступают на поверхность, в понижениях между ними наблюдается накопление мелкозема. Растительность низкая, разреженная - ива арктическая, бобовые, злаки, разнотравье. Высота растительности примерно 5 см, редко выше, проективное покрытие - 30 %. На поверхности, лишенной высшей растительности, видны следы поверхностного перемещения мелкозема (водой или ветром). Разрез заложен в верхней части гряды, на сравнительно плоском участке.
Ad 0-3 см. Дернина, состоящая из переплетенных живых корней и отмерших неразложившихся растительных остатков, серо-коричневого цвета, в нижней части - присыпка пепельно-серого мелкого песка. Упругий, отделяется от нижележащей толщи, сырой, уплотнен, переход ясный.
А 3-6 см. Окраска более темная, чем в вышележащем горизонте - серо-темно-коричневая, горизонт на 70-80 % состоит из густо переплетенных живых корней, по-видимому, обогащен разложившимся органическим веществом, минеральный мелкозем представлен мелким песком, горизонт сырой, уплотнен, переход ясный.
АС1 6-11 см. Более светлый, чем вышележащий горизонт (предположительно - пепел вулкана Безымянный), серовато-коричневый с палевым оттенком, мелкий песок, густые живые корни, уплотнен, переход ясный.
АС2 11-29 см. Темно-серо-коричневый мелкий песок, по-видимому, в какой-то мере обогащен хорошо-разложившимся органическим веществом, занимает промежутки между лавовыми глыбами, слегка уплотнен, сырой, густые живые корни.
Ниже идет сплошной слой лавы.
На еще более древних лавовых потоках мощность рыхлого почвенно-пирокластического чехла варьировала от 45 до 320 см, возможно и больше, так как в двух разрезах вскрыть лаву не удалось. Исследованные профили имели не идентичное, но довольно сходное строение и представляли собой частое чередование маломощных органо-аккумулятивных горизонтов и слоев практически не измененных пеплов разной мощности. Среди последних особенно отчетливо выделяются маркирующие слои светло-серого пепла вулкана Шивелуч (до четырех в профиле), которые могут иметь трехчленное, но чаще - двучленное строение: верхняя часть слоя представлена желтовато-серой или светло-серой с палевым оттенком супесью, нижняя - светло-серым мелким песком с многочисленными мелкими черными вкраплениями. На поверхности всех почв сформирован дерновый горизонт мощностью от 3 до 18 см, состоящий преимущественно из живых корней и отмерших неразложившихся растительных остатков. Не наблюдался он только в отдельных случаях, например, в разрезе, заложенном вблизи прорыва Былинкиной (1951 г.). Вероятно, он сгорел в результате последнего извержения. Под дерновым горизонтом залегали современные аккумулятивно-гумусовые горизонты А или АС небольшой мощности, а еще ниже следовала стратифицированная толща из погребенных почв и вулканических пеплов. В верхнем метре почв мы насчитывали от 8 до 13 достаточно контрастно отличающихся слоев, большинство из которых также имели слоистое строение. Некоторые из них имели признаки охристого горизонта в виде ярких охристых оттенков окраски, но настоящий охристый горизонт в условиях столь интенсивных пеплопадов, по-видимому, сформироваться не успевает.
На приведенных ниже рисунках некоторые свойства изученных почв иллюстрируются на примере трех разрезов. Разрез 9-06 был заложен примерно в 2 км южнее базы вулканологов на Подкове, на старом лавовом потоке возрастом 2,5-2,8 тысяч лет. В растительном покрове перемежаются участки с луговой растительностью и ольховый стланик. Рельеф представляет собой чередование гребней и впадин. Разрез был заложен на плоском участке гребня, без уклона, под луговой растительностью, состоящей из злаков, осок, разнотравья, рододендрона, низкого подроста ивы арктической, хвоща. Средняя высота растительности - 20 см, проективное покрытие - 100 %. Почва имела 10-сантиметровый поверхностный дерновый горизонт, состоящий из живых корней трав и кустарников с примесью минерального мелкозема в виде черного мелкого песка. Под ним залегал 3-сантиметровый горизонт АС, сформированный в толще серого с палевым оттенком пепла вулкана Безымянный (1956), аналогичный описанному в р. 12-06. Ниже следовала тонкостратифицированная толща, преимущественно шоколадно-коричневого цвета с тонкими черными прослойками, иногда имеющая охристый оттенок. Она разделена слоями слабоизмененной тефры - тремя светло-серыми с желтовато-палевыми оттенками (предположительно, продукты извержения вулкана Шивелуч, нижний, возможно, - вулкана Ксудач) и семью черными или коричневато-черными, в основном состоящими из шлака (мощные выбросы Ключевской сопки). С глубины 194 см встречаются глыбы лавового потока, на котором залегает описанный почвенно-пирокластический чехол, ниже 200 см слой глыб становится сплошным.
Разрез 11-06 сделан на лавовом потоке возрастом около 3 000 лет, примерно в 2,5 км на юг от базы вулканологов на Подкове. Грядовый рельеф, гряды высотой 10-15 м. Разрез заложен вблизи вершины одной из них на сравнительно ровном участке. Луговая растительность, фрагментарно-ольховый стланик. Непосредственно в месте разреза - луг осоково-злаково-разнотравный с рододендроном, хвощом. Высота растительного покрова - 15-20 см, проективное покрытие 100%. Почвенно-пирокластический чехол здесь имел строение, сходное с разрезом 9-06, наблюдался лишь ряд количественных различий. Так, поверхностный дерновый горизонт характеризовался несколько меньшей мощностью - 7 см, слоев светлого пирокластического материала насчитывалось 5 (правда, один из них всего лишь в виде сантиметровой прослойки), темного пирокластического материала - 7, лавовый поток обнаруживался на глубине 250 см от поверхности. В двух данных разрезах не совпадали глубины залегания и мощности слоев не измененной педогенезом тефры, но последовательность маркирующих слоев была одинаковой. Преобладающий фон окраски этого профиля, так же, как и предыдущего, шоколадно-коричневый с очень тонкими прерывистыми черными прослойками.
Наконец, разрез 26-08 расположен на юго-восточном макросклоне вулкана Ключевской, на старом лавовом потоке между молодыми лавовыми потоками S и Билюкай. Злаково-разнотравный альпийский луг с кустарничками ивы арктической, высота травостоя 5-20 см, проективное покрытие 90 %. Уклон поверхности - 3-5°, хорошо развит бугорково-ямчатый микрорельеф. Сформированная здесь почва представляла собой укороченный вариант двух вышеописанных почв. Она имела 6-сантиметровый дерновый горизонт, один слой светлого и два слоя темного пирокластического материала, разделяющих серовато-коричневую с охристым оттенком тол-
щу на несколько частей. Сплошной слой лавы залегал на глубине 98 см. Таким образом, данные три разреза представляют собой одну и ту же почву на разных временных этапах ее развития, по сути, образуя хронокатену.
Величина актуальной кислотности (рН водного) в разных горизонтах изученных почв колебалась от 5,44 до 7,17 (рис. 1), то есть изменялась от слабокислой до слабощелочной, но чаще всего была близка к нейтральной. Обменная кислотность, о которой мы судим по значению рН солевого, была несколько выше (4,55-6,75) - от среднекислой до нейтральной. В большинстве разрезов наблюдалась тенденция снижения кислотности с глубиной.
Рис. 1. Профильное распределение значений рН водного и солевого в слоисто-пепловых вулканических почвах Ключевской сопки
Гидролитическая кислотность в изученных почвах оказалась небольшой (рис. 2), её величина варьировала от 0,35 до 4,2 мэкв/100 г почвы и снижалась с глубиной.
Рис. 2. Профильное распределение гидролитической кислотности в слоисто-пепловых вулканических почвах Ключевской сопки
Содержание органического вещества в почвах исследованной территории преимущественно низкое и очень низкое (0,02-4,79 %) (рис. 3). Лишь в ряде поверхностных горизонтов его содержание можно охарактеризовать как среднее. Обычно, но не всегда, как раз поверхностные горизонты наиболее обогащены органикой. Ниже, по причине непедогенной стратификации почв, профильное распределение органического вещества носит достаточно случайный характер, часто с несколькими профильными максимумами, приуроченными к погребенным гумусовым горизонтам.
Рис. 3. Профильное распределение гумуса в слоисто-пепловых вулканических почвах Ключевской сопки
Полученные результаты хорошо согласуются с опубликованной ранее характеристикой почв рассматриваемого района [6]. Это касается и морфологии, и физико-химических свойств. Из приведенных в упомянутой монографии аналитических данных по четырем разрезам со склона Ключевской сопки видно, что рН водный в них изменяется от 5,40 до 6,85 (наблюдавшийся нами диапазон рассматриваемой характеристики лишь немного шире), гидролитическая кислотность невелика, содержание гумуса низкое (0,3-2,8 %) и только в поверхностных горизонтах потери при прокаливании могут достигать 24,4 %. Также наши наблюдения вполне согласуются с утверждением авторов монографии о том, что в данном районе не прослеживается зависимости почвенных свойств от типа растительности, под которой эти почвы сформированы.
Следуя современной «Классификации и диагностике почв России» [7], все изученные нами почвы должны быть отнесены к типу слоисто-пепловых, в котором на настоящем этапе выделяется только один подтип -типичные. В предыдущих публикациях [8] указывалось на тот факт, что гидроморфизм и геотермальность оказывают мощное воздействие на слоисто-пепловые вулканические почвы и могут использоваться в качестве классификационных признаков для разделения данной группы почв на таксоны. Но на исследованной в данной работе территории вышеназванные факторы отсутствуют. Здесь наиболее существенные различия слоисто-пепловых вулканических почв связаны с их мощностью, напрямую зависящей от возраста лавовых потоков, на которых они сформированы. Именно мощность почвенно-пирокластического чехла и тесно коррелирующее с ней количество погребенных элементарных почвенных профилей и маркирующих слоев вулканического пепла предлагаем использовать в будущем для разделения на таксономические группы почв изученного района.
Выводы
1. Мощность и другие морфологические особенности слоисто-пепловых вулканических почв субальпийской зоны вулкана Ключевская сопка определяются, главным образом, возрастом лавовых потоков, на которых они сформировались. Мощность почвенного профиля может служить классификационным признаком для этих почв.
2. По величине актуальной кислотности большинство слоев изученных почв близки к нейтральным, по величине обменной кислотности - к слабокислым, гидролитическая кислотность невелика. Проявляется тенденция снижения всех видов кислотности с глубиной.
3. Содержание органического вещества в почвах исследованной территории преимущественно низкое и очень низкое, лишь в ряде поверхностных горизонтов - до среднего. Профильное распределение органического вещества носит достаточно случайный характер из-за непедогенной стратификации почв.
Литература
1. Гришин С.Ю. Растительность субальпийского пояса Ключевской группы вулканов. - Владивосток: Дальнаука, 1996. - 156 с.
2. Действующие вулканы Камчатки. - М.: Наука, 1991. - Т.1. - 302 с.
3. Гоишин С.Ю. Динамика растительности Ключевской сопки // Вестн. ДВО РАН. - 2008. - №4. - С. 78-86.
4. Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975. - 656 с.
5. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 487 с.
6. Почвы Камчатки / Л.О. Карпачевский, И.О. Алябина, Л.В. Захарихина [и др.]. - М.: ГЕОС, 2009. - 224 с.
7. Классификация и диагностика почв России / Л. Л. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова. - Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.
8. Шляхов С. А., Гришин С. Ю. Морфологическое разнообразие и особенности кислотно-основных свойств слоисто-пепловых вулканических почв района вулкана Карымский (Камчатка) // Вестн. КрасГАУ. - 2009.
- Вып. 5. - С. 9-16.
---------♦-----------
УДК 631.4:55(571.51) А.А. Шпедт, М. Г. Ерунова
СОЗДАНИЕ ЦИФРОВОЙ КРУПНОМАСШТАБНОЙ ПОЧВЕННОЙ КАРТЫ УЧЕБНОГО ХОЗЯЙСТВА «МИНДЕРЛИНСКОЕ» СУХОБУЗИМСКОГО РАЙОНА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
В статье рассматривается опыт создания цифровой крупномасштабной почвенной карты на базе почвенно-картографических материалов, полученных более 50 лет назад.
Ключевые слова: почва, свойства, структура, почвенная карта, геоинформационные системы, мониторинг плодородия почв, деградация.
A.A. Shpedt, M.G. Erunova
CREATION OF THE DIGITAL LARGE-SCALE SOIL-MAP OF THE EDUCATIONAL ECONOMY "MINDERLINSKOYE"
IN SUKHOBUZIMSKY AREA OF KRASNOYARSK REGION
The experience of creating the digital large-scale soil map on the basis of soil-mapping data received more than 50 years ago is considered in the article.
Key words: soil, properties, structure, soil map, geoinformation systems, soil fertility monitoring, degradation.
Введение
Почвенная карта является одним из основных результатов изучения почв какой-либо территории. В карте емко представлены сведения о типах и подтипах почв, наглядно отражаются структура почвенного покрова, характеристика почвообразующих пород, в какой-то мере рельеф ландшафта. Сравнительный анализ почвенных карт, созданных в разное время, позволяет определять направление трансформации структуры почвенного покрова той или иной территории и вести мониторинговые почвенные исследования. Кроме этого, карта служит своеобразным звеном между теоретическим, практическим, фундаментальным и прикладным почвоведением.
В настоящее время все большее значение в решении задач, стоящих в сфере научно-технического обеспечения агропромышленного комплекса, приобретают цифровые почвенные карты. На их основе создаются условия для систем точного земледелия, составляются экологические прогнозы развития деградации почв при интенсивном сельскохозяйственном использовании, возникают основания для реализации проектов по охране почв и почвенного покрова. В современных условиях цифровые почвенные карты являются неотъемлемой составляющей для решения многих задач, стоящих перед почвоведением и агропромышленным комплексом.
Цель работы - создать цифровую почвенную карту учебного хозяйства «Миндерлинское» Сухобузим-ского района Красноярского края для проведения мониторинговых исследований.
