CC BY
14
УДК 631.4
В.И. Кулагина, Д.В. Иванов, С.С. Рязанов, А.Б. Александрова
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, viksoil@mail.ru
ПОЧВЫ ТЕРРАСОВЫХ ОСТРОВОВ КУЙБЫШЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА В РАЙОНЕ Н.П. ТЕТЕЕВО В КЛАССИФИКАЦИЯХ 1977 И 2004 ГОДОВ
В работе рассматривается диагностика почв террасовых островов Куйбышевского водохранилища в двух отечественных классификационно-диагностических системах. Показано, что на островах - незатопленных участках второй надпойменной террасы встречаются как зональные, так и аллювиальные почвы. Признаки гидроморфизма в подтопленных зональных почвах проявляются не только в виде изменения цветовой гаммы, но и накопления подстилки, приобретающей торфянистый или войлочный характер. Установлено, что диагностика зональных почв, находящихся на промежуточных стадиях эволюции, вызывает затруднения в обеих классификациях. Однако «Классификация и диагностика почв СССР» (1977) позволяет более точно отразить степень проявления признаков гидроморфизма зональных почв.
Ключевые слова: почвы; классификация почв; диагностика почв; почвы островов; Куйбышевское водохранилище.
Введение
Острова, представляющие собой незатоплен-ные фрагменты I и II надпойменных террас, на Куйбышевском водохранилище преобладают ниже г. Казани (Экологические ..., 2002; Григо-рьян и др., 2010). До заполнения чаши водохранилища на этих элементах рельефа развивались автоморфные зональные почвы. В результате создания водохранилища и заполнения его до нормального подпорного уровня (НПУ), равного 53 а.м, водный режим почв, расположенных не выше 1-1.5 м над НПУ, резко изменился, что привело к началу эволюционных преобразований. Признаки почв изменяются с разной скоростью (Карпачевский, 1997), поэтому диагностика почв, находящихся на промежуточных стадиях эволюции, всегда вызывает определенные затруднения (Кулагина и др., 2018). Установление их классификационной принадлежности необходимо для составления почвенных карт, для планирования мероприятий по использованию и охране почв и островных экосистем, при оценке ресурсного потенциала островов, определении допустимых антропогенных нагрузок и экологического мониторинга островных экосистем, для понимания направления и скорости дальнейших преобразований почв и экосистемы в целом (Иванов и др., 2007).
Цель работы - определить, какая из классификационно-диагностических систем позволяет наиболее точно отобразить особенности зональных почв, находящихся на промежуточных ста-
диях эволюции в результате подтопления водами водохранилищ.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования являлись почвы островов Куйбышевского водохранилища в районе н.п. Тетеево на участке с координатами от 55.486572°^ 49.103087°Е до 55.380762°^ 49.155899°Е (рис.1). При выборе объекта исследования ориентировались на наличие на данном участке достаточно большого количества островов, а также архивных материалов исследований за 1989-1990 гг.
Экспедиционные исследования, отбор образцов выполнены летом 2019 г.
Для диагностики и классификации почв островов в сравнительном аспекте использовали «Классификацию и диагностику почв СССР» (1977), а также «Классификацию и диагностику почв России» (2004) в актуальном варианте (http://soils. narod.ru/appendices/library/letter3.html).
Результаты и их обсуждение
До создания Куйбышевского водохранилища II надпойменная терраса возвышалась над меженным уровнем р. Волга на 16-22 м и не заливалась паводковыми водами (Экологические ., 2002; Григорьян и др., 2010).
Рельеф островов, образованных из неза-топленных фрагментов II надпойменной террасы, отличается от пойменных, хотя и представляет собой древнюю пойму, характерные формы ре-
Рис.1. Система островов II надпойменной террасы в районе н.п. Тетеево
льефа которой частично сглажены, скрыты последующими фазами формирования поверхности (Экологические ..., 2002).
Время формирования II надпойменной террасы в бассейнах Волги и Камы определяется интервалом в 12-30 тыс. лет (Экологические ..., 2002). Она сложена древним аллювием (нормальным и перигляциальным), которые к поверхности сменяются бурыми и темно-бурыми суглинками преимущественного делювиального происхождения. Поверх покрышки делювиальных суглинков широко распространены песчаные наносы. Считается, что песчаные отложения навеяны с уступа и с поверхности третьей террасы. Последовательность слоев, их мощность оказывает очень существенное влияние на свойства формирующихся почв.
Вторая надпойменная терраса в районе с. Тетеево до образования водохранилища была занята серыми лесными и дерново-подзолистыми почвами. Дерново-подзолистые почвы террасы, как правило, сформированы на толщах, где поверх бурых делювиальных суглинков залегает песчаный или супесчаный слой мощностью несколько десятков сантиметров (Григорьян и др., 2010). К прослойке делювиальных суглинков
обычно приурочен горизонт В, к песчаной толще - горизонты А1 и А2 (рис.2, разрез 5). Признаков застоя влаги в профиле не наблюдается.
Разрез 5
Заложен на высоком ровном участке практически без уклона. Высота над НПУ ~1 м. Луг зла-ково-разнотравный. Проективное покрытие 85%.
Ад 0-5 см плотная дернина светло-серого цвета;
А1 5-19 см светло-серый, свежий, супесчаный, бесструктурный, твердоватый, переход резкий;
А2 19-49 см белесый, свежий, супесчаный, бесструктурный, твердоватый, переход резкий по волнистой линии;
В 49-70 см бурый, влажноватый, среднесуглинистый, призматический, твердый.
В результате заполнения чаши водохранилища вода в районе н.п. Тетеево поднялась на ~11 м относительно прежнего русла р. Волга.
Часть автоморфных зональных почв, находящихся на островах с отметками поверхности не более 0.5 м над НПУ, начала периодически заливаться водами водохранилища во время весенне-летнего подъема уровня воды (Рязанов и др., 2019).
Кроме затопления, почвы островов испытывают и влияние подтопления водами водохранилища в результате подъема уровня грунтовых вод. Признаки переувлажнения морфологически обычно наблюдаются в зоне сильного подтопления на участках, расположенных до 0.5 м над НПУ, в виде сизых и ржавых пятен по всему профилю почв, в зоне среднего подтопления на участках до 1-1.5 м над НПУ - в средней и нижней части профиля (Григорьян и др., 2010). Такая закономерность в первую очередь хорошо прослеживается в аллювиальных почвах, но в целом сохраняется и для зональных почв. Некоторые поправки вносят неоднородность профиля по гранулометрическому составу, а также водоупорные свойства иллювиального горизонта. Последний может препятствовать воздействию грунтовых вод на верхнюю часть профиля. С другой стороны, над ним может наблюдаться временный застой влаги, так называемая верховодка.
Признаком слабого временного
переувлажнения могут служить небольшие ржавые пятнышки диаметром до 1 см в элювиальном горизонте (рис. 2, разрез 3).
Разрез 3
Средняя часть пологого склона гривы восточной экспозиции. Осинник ежевичный.
А0 0-2 см лиственная подстилка, преимущественно из опада осины;
А1 2-12 см светло-серый, свежий, легкосуг-
российский журннл ииой экологии
Разрез 17 Разрез 13 Разрез 14
Рис. 2. Профили почв островов в районе н.п. Тетеево (названия почв см. в тексте).
линистый, мелкокомковато-пылеватый, рыхлый, очень много корней, переход заметный;
А2g 12-33 см белесый с ржавыми пятнами, свежий, легкосуглинистый, плитчатый, твердоватый, переход постепенный;
А2В 33-44 см белесый с бурыми пятнами, свежий, легкосуглинистый, комковато-ореховатый, твердый, переход постепенный;
В 44-60 см бурый, свежий, среднесуглини-стый, ореховатый, твердый.
Мощность лесной подстилки в почве разреза 3 небольшая. При усилении переувлажнения подстилка приобретает войлочный вид, мощность ее увеличивается, как, например, в почве разреза
10; ржавые пятна могут быть выражены более четко и сочетаться с сизыми.
Разрез 10
Склон западной экспозиции, возле низины, заполненной водой. Дубняк вейниковый.
А0 0-2 см рыхлая лиственная подстилка;
Ад 2-6 см войлочная подстилка-дернина;
А1 6-12 см серый, влажноватый, легкосуглинистый, непрочно-комковатый, твердоватый, переход постепенный;
А2g 12-45 см белесый с обильными ржавыми пятнами, влажноватый, супесь, бесструктурный, мягкий, переход резкий;
Вg 45-76 см бурый, местами с сизоватыми пятнами, влажный, среднесуглинистый, ореховатый,
твердоватый.
На незатопленных участках II надпойменной террасы отмечены зональные почвы с признаками элювиального процесса, но без выраженного элювиального горизонта (рис. 2, разрез 17).
Разрез 17
Вершина гривы. Ивняк таволговый.
Ад 0-2 см плотная дернина;
А1 2-12 см светло-серый, свежий, легкосуглинистый, комковатый, твердоватый, переход заметный;
А2В 12-20 см серый с белесыми и бурыми пятнами, свежий, легкосуглинистый, комковатый, твердоватый, переход заметный;
В1 20-40 см бурый, влажноватый среднесугли-нистый, ореховатый.
На террасовых островах встречаются не только почвы зонального ряда, но и относительно молодые аллювиальные почвы на свежих аллювиальных наносах (рис. 2, разрезы 13, 14).
Разрез 13
Вершина гривы в оголовье острова. Ивняк вейниковый.
Ад 0-4 см рыхлая дернина;
СD 4-14 см песчаные прослойки аллювия разного цвета;
А1погр 14-20 см серый, свежий, супесчаный, бесструктурный, много корней, переход резкий;
С 20-40 см песок с ржавыми пятнами.
Разрез 14
Замкнутая низина. Болото с камышом и рогозом.
Ат 0-7 см торфянистый мокрый;
О 7-32 см сизый с ржавыми пятнами, мокрый, легкосуглинистый, бесструктурный, с запахом сероводорода;
с 32 см вода.
В классификации 1977 г. дерново-подзолистые почвы рассматриваются как один из подтипов подзолистых почв. Кроме подзолистого в их профиле выделяется горизонт А1 мощностью не менее 4 см. Дерново-подзолистые почвы считаются автоморфными, однако слабое поверхностное оглеение здесь допускается и диагностируются как вид «поверхностно-слабоглееватых» почв, характеризующихся наличием железисто-марганцевых конкреций и отдельных сизоватых и ржавых пятен в элювиальной части профиля.
В классификации выделяется еще один тип почв, имеющий подзолистый горизонт, но с более сильно выраженными признаками оглеения, - болотно-подзолистые почвы. Согласно описа-
нию, «почвы этого типа распространены в таеж-но-лесной зоне среди подзолистых почв на сла-бодренированных территориях (плоские равнины и неглубокие понижения) для которых характерен временный застой поверхностных вод (верховодки) или относительно высокий уровень залегания мягких грунтовых вод» (Классификация ..., 1977).. В южной части таежно-лесной зоны они встречаются под смешанными лесами с мо-хово-травянистым покровом или влажными по-слелесными лугами. «Относительно устойчивое сезонное переувлажнение почвенного профиля является причиной образования в нем ржаво-охристых примазок, сизых оглееных прожилок, пятен и даже глеевых горизонтов. Все эти признаки сочетаются с отчетливой оподзоленностью почв». Подстилка или дернина часто носят торфянистый характер.
Почву разреза 5 следует отнести к типу подзолистых, подтипу дерново-подзолистых, поскольку она имеет хорошо выраженный горизонт А1. Род - обычная, вид - глубокодерновая (мощность гумусового горизонта > 15 см) глубокоподзолистая (нижняя граница А2 глубже 30 см), разновидность - супесчаная, разряд - на аллювиально-де-лювиальных отложениях. Морфологические признаки переувлажнения в профиле отсутствуют и в названии почвы не отражаются.
Почва разреза 3 имеет признаки временного переувлажнения в горизонте А2 (рис. 2), что, согласно «Классификации и диагностике почв СССР» (1977) может быть отражено на уровне вида - поверхностно-слабоглееватая. Полное ее название: дерново-подзолистая поверхност-но-слабоглееватая среднедерновая глубокоподзолистая легкосуглинистая на аллювиально-делю-виальных отложениях.
Почву разреза 10 следует относить к типу бо-лотно-подзолистых, поскольку признаки переувлажнения в ней выражены сильнее: имеется подстилка войлочного типа, сизые пятна, особенно хорошо выраженные на границе горизонтов А2 и В. Подтип - дерново-подзолистая поверхностно оглеенная, род - контактно-глееоподзоленная, вид - подстилочная глубокоподзолистая поверхност-но-глееватая, разновидность - легкосуглинистая, разряд - на аллювиально-делювиальных отложениях.
Почвы на островах Куйбышевского водохранилища имеют смешанное увлажнение (грунтовое и поверхностное). Однако в классификации 1977 г. группа почв смешанного увлажнения не выделяется. Поскольку в профилях исследованных почв больше выражены признаки временного поверхностного переувлажнения благодаря во-
38
российский журнал прииной экологии
доупорным свойствам горизонта В, считаем возможным отнести их к поверхностно оглеенным.
Серые лесные почвы на исследованных островах встречаются относительно реже, чем дерново-подзолистые. Преимущественно они развиты на аллювиально-делювиальных отложениях, отличающихся менее контрастным гранулометрическим составом.
Почва разреза 17 по строению почвенного профиля может быть отнесена к типу серых лесных, по окраске и мощности гумусового горизонта к подтипу светло-серых лесных, роду обычных, виду маломощных (<20 см), разновидности легкосуглинистых, разряду на аллювиально-делю-виальных отложениях. Почва находится в зоне слабого подтопления, заметных эволюционных изменений за период существования водохранилища она не претерпела.
Особенности диагностики аллювиальных почв островов Куйбышевского водохранилища были рассмотрены нами ранее (Кулагина и др., 2018). Следует отметить неудобство их деления на кислые и насыщенные на уровне типа, из-за чего невозможно дать название почвы при полевом обследовании.
Почва разреза 13, согласно «Классификации и диагностике почв СССР» (1977), относится к подтипу аллювиальных дерновых кислых примитивных.
Особый интерес вызывает почва разреза 14, находящаяся в зоне сильного подтопления. Профиль почвы переувлажнен, на глубине 32 см в разрезе обнаруживается вода. Органическая прослойка носит торфянистый характер, но отличается небольшой мощностью. Почва, несомненно, болотного ряда, однако провести ее диагностику довольно затруднительно. Дело в том, что для длительно развивавшихся почв ненарушенных речных пойм характерны либо более мощный слой торфа (более 30 см), либо перегнойный характер верхнего горизонта (Классификация ., 1977). С некоторыми допущениями почву разреза 14 можно отнести к типу аллювиальных болотных иловато-перегнойно-глеевых, подтипу аллювиальных болотных перегнойно-глеевых, поскольку верхняя часть профиля содержит не полностью разложившуюся органическую массу торфяно-перегнойного облика, постепенно переходящую в сильно оглеенную минеральную массу. Диагностировать данную почву как аллювиальную болотную иловато-торфяную невозможно из-за недостаточной мощности торфяноподобной прослойки.
Острова Тетеевской системы отличает небольшой уступ при переходе от поверхности, занятой
зональными почвами, к мелководью, обсыхающему при снижении уровня воды. Поэтому зона сильного подтопления здесь почти не выражена.
Основное направление эволюции дерново-подзолистых почв островов, при поддержании уровня воды в водохранилище в летние месяцы близким к НПУ, по номенклатуре 1977 г. будет выглядеть так:
в зоне среднего подтопления: дерново-под-золистые^- дерново-подзолистые поверхност-но-слабоглееватые ^ болотно-подзолистые;
в зоне сильного подтопления: дерново-подзолистые ^ болотно-подзолистые ^ болотные низинные.
Серые лесные почвы в условиях подтопления эволюционируют в серые лесные глеевые почвы.
Усиление переувлажнения способствует не только появлению глеевой цветовой гаммы, но и аккумуляции органического вещества, в данном случае грубого гумуса и торфа. Увеличение мощности подстилки и постепенное превращение её в торфянистую хорошо прослеживается в разрезах 3, 5 и 10.
В субстантивной «Классификации и диагностике почв России» 2004 г. диагностика почв основана на том, что каждой почве соответствует свой строго определенный набор генетических горизонтов. В ней выделяются надтиповые таксономические единицы - стволы и отделы.
Почвы разрезов 5, 3, 10, согласно данной классификации, относятся к стволу постлитогенных, отделу текстурно-дифференцированных.
Диагностика почвы разреза 5 особых затруднений не вызывает, поскольку строение профиля автоморфной зональной почвы является достаточно характерным. Почва относится к типу дерново-подзолистых, подтипу типичных.
Так как почвы разрезов 3 и 10 находятся на промежуточных стадиях эволюции, определение их классификационного места имеет некоторые сложности. В какой-то части эти почвы соответствуют дерново-подзолистым контактно-осветленным почвам, в другой - дерново-подзолистым глеевым.
Дерново-подзолистые контактно-осветленные почвы диагностируются по отбеливанию нижней части элювиального горизонта в результате периодического застаивания влаги на контакте с текстурным горизонтом, что и наблюдается в разрезах 3 и 10 (рис. 2). Однако наличие обильных ржавых пятен в элювиальном горизонте в результате смены окислительно-восстановительных условий в описании подтипа отсутствует.
Дерново-подзолистые глеевые относятся к почвам, где признаки переувлажнения проявля-
ются в нижней части профиля. В нашем случае горизонт В в разрезах 3 и 10 имеет бурый цвет и меньше признаков переувлажнения, чем элювиальный. Смешанное увлажнение в классификации 2004 г., как и в классификации 1977 г., не рассматривается. Между тем, при относительно постоянном уровне водохранилища признаки переувлажнения в горизонте В со временем должны проявиться сильнее.
Почва разреза 17 относится также к стволу постлитогенных, отделу текстурно-дифференцированных. Светло-серые лесные почвы, согласно актуальной версии классификации 2004 г., включены в тип дерново-подзолистых, хотя не вполне понятно, как это согласуется со строением их профиля.
Почва разреза 13, в отличие от всех предыдущих, относится к стволу первичного почвообразования, отделу слаборазвитых, типу слоистых аллювиально-гумусовых.
Строение профиля разреза 14 ближе всего аллювиальным торфяно-глеевым. Тип диагностируется по наличию торфяного и глеевого горизонтов. Мощность торфяной прослойки, пригодная для отнесения почвы к аллювиальным торфяно-глеевым, в классификации 2004 г. не упоминается. Однако в описании отмечается, что торфяной горизонт отличается хорошей степенью разложенности, чего в данном случае не наблюдается.
Основное направление эволюции дерново-подзолистых почв остров при поддержании НПУ на проектной отметке в соответствии с номенклатурой 2004 г. можно представить следующим образом:
в зоне среднего подтопления: дерново-подзолистая типичная^ дерново-подзолистая контактно-осветленная ^ дерново-подзолистая глеевая;
в зоне сильного подтопления: дерново-под золистая типичная ^ дерново-подзолистая глеевая ^■торфяно-глеезем.
Заключение
Зональные почвы островов - незатопленных фрагментов второй надпойменной террасы Куйбышевского водохранилища, находящихся в зонах в зоне среднего и сильного подтопления, претерпевают заметные эволюционные изменения. Для дерново-подзолистых и серых лесных почв, приуроченных к низким участкам островов, характерна глеевая цветовая гамма, в них происходит накопление грубого гумуса и торфа.
«Классификация и диагностика почв СССР» (1977) позволяет более четко дифференцировать островные дерново-подзолистые почвы, отлича-
ющиеся по степени проявления признаков гидро-морфизма, и отразить это в названиях почв.
Диагностика болотной почвы с маломощным (7 см) торфяным горизонтом и отсутствием гумусового горизонта вызвало затруднение в обеих классификациях.
Типичные зональные почвы уверенно диагностируются как в отечественной классификации 1977 г., так и в современной классификации 2004
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Республики Татарстан в рамках научного проекта № 18-44-160002.
Список литературы
1. Григорьян Б.Р., Кулагина В.И. Изменения почвенного покрова островов Куйбышевского водохранилища во времени под влиянием водного режима // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2010. Т. 152, №4. С. 92-101.
2. Иванов Д.В., Григорьян Б.Р., Бойко В.А., Баршева К.В., Марасов А.А. О правовом статусе островов водохранилищ Российской Федерации // Экологическое право. 2007. №3. С. 33-38.
3. Кулагина В.И., Иванов Д.В., Рязанов С.С., Александрова А.Б. Аллювиальные почвы разных стадий эволюции в классификациях 1977 и 2004 гг. (на примере островов Куйбышевского водохранилища) // Российский журнал прикладной экологии. 2018. №3. С. 28-33.
4. Карпачевский Л.О. Динамика свойств почвы. М.:-ГЭОС, 1997. 170 с.
5. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
6. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 224 с.
7. Классификация почв России 1997-2004-2008 гг. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://soils.narod. ru/appendices/library/letter3.html, свободный. (Проверено 26.08.2019).
8. Рязанов С.С., Кулагина В.И., Иванов Д.В., Александрова А.Б. Ландшафтные особенности развития почвенного покрова пойменных островов Куйбышевского водохранилища// Russian journal of ecosystem ecology. 2019. Vol. 4 (2). С.20-30.- DOI 10.21685/2500-0578-2019-2-1
9. Экологические системы островов Куйбышевского водохранилища. Казанский район переменного подпора. Казань: Фэн, 2002. 360 с.
V.I. Kulagina, D.V. Ivanov, S.S. Ryazanov, A.B. Alexandrova. Soil cover of terrace islands of Kuibyshev water reservoir near the Teteevo inhabited locality in the soil classification systems of 1977 and 2004.
The paper deals with soil diagnostics of terrace islands of Kuibyshev reservoir in two domestic classification and diagnostic systems. It was shown that both zonal and alluvial soils were found on islands, which are unflooded areas of the former second floodplain terrace. The evidences of hydromorphic processes in the flooded zonal soils were developed
40
российский журннл прииной экологии
not only in the form of a color spectrum changes, but also in the accumulation of litter, which acquires a peaty or felt character. It has been established that diagnosis of zonal soils located at intermediate stages of evolution causes difficulties in both classifications. However, «Classification and Diagnostics of Soils of the USSR» (1977) allows to reflect the development degree of hydromorphic features in zonal soils more accurately.
Keywords: soils; soil classification; soil diagnostics; islands soil; Kuibyshev reservoir.
Информация об авторах
Кулагина Валентина Ивановна, кандидат биологических наук, зав. лабораторией, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: viksoil@mail.ru.
Иванов Дмитрий Владимирович кандидат биологических наук, зам. директора по научной работе, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: water-rf@mail.ru.
Рязанов Станислав Сергеевич, научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: erydit@yandex.ru.
Александрова Асель Биляловна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Россия, 420087, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: adabl@mail.ru.
Information about the authors
Valentina I. Kulagina, Ph.D. in Biology, Head of Laboratory, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., 420087, Russia, E-mail: viksoil@mail.ru.
Dmitrii V. Ivanov, Ph.D. in Biology, Deputy Director, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: water-rf@mail.ru.
Stanislav S. Ryazanov, Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Russia, 420087, E-mail: erydit@yandex.ru.
Asel B. Alexandrova, Ph.D. in Biology, Senior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: adabl@mail.ru
