CC BY
695
-СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ —————
УДК 631.4
ПУСТЫННЫЕ ПОЧВЫ: СВОЙСТВА, ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ, КЛАССИФИКАЦИЯ1
© 2012 г. Е.И. Панкова*, М.И. Герасимова**
*Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН Россия, 119017Москва, Пыжевский пер., д. 7. E-mail: р[email protected] **Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова Россия, 119091 Москва, Ленинские горы, д. 1. E-mail: [email protected]
Поступила 17.11.2011
Приведены результаты анализа материалов о свойствах и факторах формирования почв азиатских внетропических пустынь; рассмотрены почвообразовательные процессы и место пустынных почв в международной и национальных почвенных классификациях. Ключевые слова: пустынные почвы, элементарные почвообразовательные процессы, генетические (диагностические) горизонты и признаки.
Задача данной работы - обзор современных представлений о почвообразовательных процессах, свойствах, условиях формирования и классификации серо-бурых и крайне аридных почв внетропических пустынь Средней и Центральной Азии. Основное внимание уделяется морфологическим особенностям почв, текущим элементарным почвообразовательным процессам, хотя, как известно, реликтовые черты широко распространены в почвах пустынь, и их далеко не всегда возможно отделить от черт, сформированных современным почвообразованием. Особенностью классификаций пустынных почв, в отличие от других, является большее внимание к факторам почвообразования (климатическим режимам). В работе рассматриваются: международная коррелятивная система - World Reference Base for Soil Resources (World Reference Base ..., 2006) и национальные почвенные классификации в странах с обширными аридными территориями и/или большим опытом исследования пустынных почв (Китай, США, Россия). Анализ классификационных проблем пустынных почв позволяет представить современное состояние знаний об их генезисе и свойствах.
В задачи работы входит обобщение и сопоставление материалов по свойствам и горизонтообразующим процессам и классификации пустынных почв Средней Азии (Казахстан, Узбекистан, Туркмения) и Центрально Азии (Монголия). Горизонтообразующие процессы рассматриваются на основании монографии по элементарным почвообразовательным процессам 1992 г. с целью выявления нерешенных проблем, касающихся генезиса и классификации пустынных почв.
Объект исследования и климатические условия
По критериям ФАО/ЮНЕСКО (Пустыни, 1986) аридные территории делятся на 4 категории: 1) экстрааридные (количество осадков меньше 100 мм); 2) аридные (100-200 мм); 3) полуаридные (200-400 мм); 4) недостаточного увлажнения (400-800 мм). Аридность климата оценивается также по коэффициенту увлажнения Иванова (КУ, Иванов, 1954), т.е. по соотношению осадков и испаряемости. Показателем для собственно пустынь является
1 Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ, проекты № 10-04 00238а и № 10-04 00394а.
5
КУ <0.12. по Е.В. Лобовой с соавторами (1977) аридные территории делятся на 6 категорий: крайне аридные, сильноаридные, аридные, субаридные, слабоаридные и периодически аридные. К почвам крайнеаридных территорий авторы относят гаммады и примитивные пустынные почвы; к сильно аридным - серо-бурые, такыровидные, песчаные пустынные.
В американской почвенной классификации водный режим «аридик» или «торрик» характеризуется резким дефицитом влаги практически в течение всего года и ее малым расходом, что определяется соотношениями среднемесячных сумм осадков, температур, потенциальной и реальной эвапотранспирации. Водный режим в ареалах рассматриваемых почв сочетается с температурными режимами «термик» и «гипертермик», определяемыми по среднегодовой температуре почвы выше, соответственно, 15°C и 22°С (Soil Taxonomy, 1999).
Объектом нашего
исследования являются почвы крайнеаридных и сильноаридных территорий (Лобова и др., 1977), или почвы аридных и экстрааридных территорий (по определению ФАО/ЮНЕСКО, Пустыни, 1986) Средней и Центральной Азии (фото 1-4, автор И. А. Ямнова). Они соответствуют крайнеаридным и серо-бурым почвам пустынь, а также (по показателям) аридисолям классификации
климатическим некоторым американской и аридосолям китайской почвенной таксономии.
Фото 1. Гамада в Монголии. Photo 1. Mongolian Hamada.
Свойства серо-бурых и крайнеаридных почв
Наиболее подробная характеристика почв внетропических пустынь Азии дана в работах Е.В. Лобовой (1960, 1965). Ею рассмотрены основные свойства трех фациальных подтипов типа серо-бурых почв. 1) типичные Западноазиатских пустынь; 2) малокарбонатные Казахстанских пустынь; 3) аридные Центральноазиатских пустынь (Монгольских и Синьцзянских).
Серо-бурые почвы Западноазиатской фации - Туркмении и Узбекистана. Осадки выпадают ранней весной; растительность солянково-кустарничковая, редкие эфемеры. Основные свойства почв.
1) наличие на поверхности пористой и слоеватой корки;
2) наличие уплотненного оглиненного, слабо ожелезненного горизонта под коркой;
3) малая мощность почвенных горизонтов;
4) малое содержание гумуса и фульватный его состав;
5) накопление вторичных биогенных карбонатов;
6) значительное скопление гипса в почвенном профиле;
7) засоленность и солонцеватость;
8) пожелтение, ожелезненность почв;
9) слабая выветрелость почвообразующих пород.
Фото 2. Профиль крайнеаридной почвы на Фото 3. Профиль крайнеаридной почвы
пролювии в бассейне Чарына (Вост. Казахстан). на красноцветных отложениях в
Корка и подкорковый (под)горизонты, слабо Заалтайской Гоби. Справа - трещина,
развитый бурый и гипсовый с обильными бородками заполненная песком. Photo 3. Profile of
на щебне. Photo 2. Profile of an extra-arid soil on an extra-arid soil on red-colored deposits in
proluvium in the Charyn River basin (Eastern the Trans-Altay Gobi. A fissure with sandy
Kazakhstan). Crusty and subcrusty (sub)horizons, infilling on right. weakly developed brown and gypsic horizons with abundant gypsum pendants on rock fragments.
4а 4b
Фото 4. Детали морфологии профиля: везикулярная корка (4a), гипсовые "бородки" на нижней поверхности гальки из этого же разреза (4b). Photo 4. Details of profile morphology: 4a - vesicular crust, 4b - gypsum pendants on the lower face of a rock fragment.
Е.В. Лобова считает серо-бурые почвы Западноазиатских пустынь в наибольшей степени соответствующими представлению о зональном типе пустынных почв, а их дальнейшее подразделение на уровне рода связывает со свойствами почвообразующих пород. Ею выделяются следующие роды: серо-бурые несолонцеватые (типичные); серо-бурые солонцеватые; серо-бурые щебнистые; серо-бурые на лессовых отложениях и серо-бурые с мощным гипсовым горизонтом (Лобова, 1965).
Несколько иная точка зрения была сформулирована Н.В. Кимбергом (1974), считавшим серо-бурые почвы исключительно почвами каменистых пустынь в отличие от песчаных пустынных и такыровидных почв глинистых пустынь. По его наблюдениям, серо-бурые почвы приурочены к подгорным и древнеаллювиальным равнинам, а также к плато с щебнистым элювием. На поверхности обязательно присутствует каменистый материал (Кимберг, 1974), что приводит к появлению дополнительного увлажнения почв за счет конденсационной влаги. Относительно повышенной влажностью характеризуется интенсивно окрашенный, бурый, плотный горизонт с белоглазкой, расположенный ниже подкоркового, в нем протекают процессы выветривания - оглинивания (Кимберг, 1974). Генезис горизонта не вполне ясен; подчеркивается его физическая, а не химическая солонцеватость. По сравнению с корковым, он обеднен кремнием и обогащен железом и алюминием, хотя из-за неоднородности отложений эта особенность почв не всегда ясно проявляется.
Распределение карбонатов в профиле серо-бурых почв свидетельствует о максимальном их содержании в буром горизонте, в котором отмечается появление белоглазки, при этом почвы вскипают от HCl с поверхности и по всему профилю. Если почвы формируются на элювии гранита, то нижние горизонты могут не содержать карбонатов, т.е. окарбоначивание является результатом почвенных процессов. Гипсовый горизонт расположен под бурым горизонтом, количество гипса в нем может варьировать от 0.1-0.3% до 40-50%. Н.В. Кимберг (1974) подчеркивает, что "большие скопления гипса не являются обязательным признаком этих почв". Наличие гипса часто бывает унаследованным свойством.
Очень интересное и точное описание почв каменистых пустынь Средней Азии приводится в работе С. С. Неуструева (1913). Подчеркивается наличие каменистого панциря, коркового, ниже - суглинистого глыбистого горизонта. Гипсовый горизонт может находиться в верхней части профиля, либо встречаться в форме бородок, похожих на соты, на щебне, образующем гравийно-галечниковые слои на глубине около 1 ми ниже. С.С. Неуструев считал гипс реликтовым образованием.
Серо-бурые почвы Казахстанской фации. В статьях Р.М. Насырова и А.А. Соколова (1998) и А.А. Соколова (1998, 2002) дана характеристика серо-бурых почв каменистых пустынь Илийской впадины. Они формируются на наклонных аккумулятивных равнинах, на высотах 500-1200 м н.у.м. Поверхность расчленена сетью мелких сухих водотоков, местами выделяются останцы, сложенные палеоген-неогеновыми глинами. Количество осадков составляет 120-150 мм/год, максимум приходится на поздне-весенне-летний период в отличие от Среднеазиатских пустынь с зимне-весенними осадками; в растительности отсутствуют эфемеры и эфемероиды.
Почвообразующие породы, представлены преимущественно двучленными отложениями: маломощный суглинисто-щебнистый (или галечниковый) слой подстилается более грубым пролювием.
Поверхность почв покрыта каменистым панцирем с темным "пустынным загаром". Под панцирем лежит палево-светло-серый крупнопористый корковый горизонт, мощностью до 8-10 см (по-видимому, авторами дается мощность объединенного коркового и подкоркового горизонтов). Ниже выделяется более глинистый бурый горизонт, мощностью 15-25 см, сменяющийся горизонтом с гипсом. Содержание гумуса в корковых горизонтах составляет
0.6-0.8%, в буром суглинистом горизонте содержание гумуса может возрастать до 1-1.2%, что, вероятно, определяется наличием мелких корешков в наиболее увлажненном (за счет конденсационной влаги) горизонте.
Групповой состав гумуса в корковом горизонте фульватный, ниже гуматно-фульватный. Максимум карбонатов отмечается в корковом или подкорковом горизонтах (9-12% СаС03). Емкость обмена достигает 9-10 ммоль экв/100 г; обменный натрий иногда составляет 5-6%. Почвы практически не засолены, в подстилающих породах присутствует гипс (до 0.5%).
Серо-бурые почвы Восточного Казахстана очень близки по свойствам почвам Центральноазиатской фации.
Серо-бурые почвы Центральноазиатской фации. Почвы пустынь Центральной Азии, в отличие от почв Западноазиатских, до середины ХХ века оставались слабо изученными, но в настоящее время исследованы достаточно подробно (Почвенный покров ..., 1978; Евстифеев, Рачковская, 1976; Евстифеев, 1980; Евстифеев и др., 1986).
Для Центральноазиатских пустынь характерны позднелетние осадки на фоне резкоконтинентального климата, очень широкое развитие каменистых отложений, что определяет господство здесь серо-бурых почв каменистых пустынь - гаммад. Серо-бурые пустынные почвы формируются на подгорных равнинах, на двучленных почвообразующих породах, верхняя часть которых (до 20-40 см) обогащена мелкоземом, нижняя часть представлена песчано-дресвяно-щебнистыми отложениями. Доля мелкозема в почвах обычно составляет около 25%. На поверхности почв присутствует каменистый панцирь с «пустынным загаром». Под ним находится палевая уплотненная, пористая корка (мощностью 2-2.5 см); ниже выделяется расслаивающийся, палевый с буроватым оттенком подкорковый горизонт (мощностью до 4-5 см); он сменяется плотным глыбистым бурым горизонтом (мощностью до 15-20 см) с нечетко выраженными карбонатными пятнами. Ниже залегает дресвяно-щебнистый горизонт с отдельными мучнистыми крупными (>3-5 см) пятнами карбонатной пропитки и редкими гнездами шестоватого гипса под камнями; в нижней части горизонта возможны плотные карбонатно-кремневые корки. Гипс может отсутствовать, иногда выделяется в виде гнезд под щебнем, обычно на глубине 30-40 см. На этой же глубине могут находиться пятна мучнистых карбонатов и очень небольшое количество морфологически невыраженных легкорастворимых солей.
Среди серо-бурых почв Монголии преобладают почвы, не содержащие легкорастворимых солей, либо содержащие их в малом количестве (Панкова, 1992).
Крайнеаридные почвы были описаны Ю.Г. Евстифеевым (1977) в наиболее аридных районах пустынь Монголии, где количество годовых осадков не превышает 30-50 мм и бывают абсолютно сухие годы - без дождей. Единственным источником влаги считается конденсационная влага, но количество ее в крайнеаридных пустынях Монголии не учтено. Крайнеаридные пустыни практически лишены растительного покрова, только в сухих руслах временных водотоков, которые рассекают поверхность подгорных равнин, встречаются отдельные экземпляры На1оху1оп аттойвпйтоп.
Почвы крайнеаридных пустынь были изучены нами в Заалтайской Гоби. Они формируются на двух группах пород: двучленных пролювиальных отложениях и мел-палеогеновых пестроцветных засоленных суглинках и глинах, являющихся, по нашему мнению, основным источником легкорастворимых солей в пустынях Монголии.
Крайнеаридные почвы на дресвяно-щебнистом пролювии, характеризуются наличием на поверхности плотного каменистого панциря, «вдавленного» в корковый горизонт. Панцирь черный от пустынного загара, под ним обнажается корка, мощностью до 2 см, разбитая на полигональные отдельности диаметром до 10 см; трещины между отдельностями заполнены песком. Корка плотная, буровато-палевого цвета, суглинистая, с пузырчатыми порами. На нижней стороне корки видны палевые карбонатные пятна - явный результат современной
аккумуляции карбонатов. В корке обнаруживаются легкорастворимые соли и гипс. Подкорковый слой (2-3 см) не всегда четко выражен, сухой, буровато-красноватого цвета и слоевато-чешуйчатого сложения, пылевато-суглинистый, бурно вскипает от 10% HCl. Ниже выделяется красновато-бурый, суглинистый, столбчато-глыбистый, плотный горизонт без карбонатных новообразований, мощностью до 5-7 см, разбитый вертикальными трещинами шириной 3-5 см и глубиной 40-50 см, заполненными невскипающим песком. С глубины 1520 см залегает дресвяно-галечниковый горизонт с включением гнезд мелкокристаллического гипса, сосредоточенного под отдельными крупными камнями. На глубине 40-80 (до 100 см) идет щебнисто-гравелисто-галечниковый пролювий с крупнозернистым песком. На нижней поверхности щебня иногда заметна очень тонкая железисто-карбонатно-кремневая корочка, напоминающая скорлупу. Иногда в профиле выделяется плотный дресвяно-щебнисто-галечниковый слой с песчаным заполнителем, не вскипающим от HCl, глубже встречаются мучнисто-мергелистые пятна, явно несовременные.
Крайнеаридные почвы на красноцветных мел-палеогеновых отложениях характеризуются следующим профилем: с поверхности - каменистый панцирь из обломков разных пород с пустынным загаром и невскипающим песком между ними. Под ним выделяется пористая корка, мощностью 2-3 см, переходящая в подкорку (1-2 см) слоевато-чешуйчатой структуры, палево-красноватого цвета с карбонатными палевыми пятнами, а также скоплениями солей и гипса. Ниже залегает плотный горизонт красноватой окраски, глыбистый, с горизонтальным расслоением и вертикальными трещинами, заполненными серым невскипающим песком. Трещины доходят до глубины 40-50 см, ширина их составляет 5-7 см, по стенкам видны солевые выцветы. На глубине 10-30 см находится слой шестоватого гипса, местами с красным оттенком, близким цвету мелкозема. На глубине 3050 см слой гипса сменяется опесчаненным красным суглинком с включениями гальки и дресвы и "бородок" гипса под ними. Глубже идет плотный дресвяно-супесчаный слой с красноцветным глинистым заполнителем, выделяются линзы гипса, пятна мучнистых карбонатов, скопления легкорастворимых солей. Почва определена как крайнеаридная высокогипсоносная засоленная на красноцветных мел-палеогеновых отложениях.
Подобные почвы на рыхлых неоген-палеогеновых породах были описаны Р.М. Насыровым и А. А. Соколовым как «примитивные сверхаридные серо-бурые» в долине реки Или в Восточном Казахстане (Насыров, Соколов, 1998; Соколов, 2002).
Таким образом, обе группы пустынных почв имеют общие черты и отличия, отражающие влияние разной степени аридности климата и источников засоления.
Профиль серо-бурых пустынных почв состоит из каменистого панциря с темным пустынным загаром, белесовато-палевой пузырчатой корки и палевого слоеватого подкоркового горизонта, глыбистого красновато-бурого с пятнами карбонатов; мощность профиля составляет 30-50 см. Содержание гумуса около 1%. Вскипание от HCl отмечается по всему профилю.
Крайнеаридные почвы характеризуются еще меньшей мощностью профиля, который разбит вертикальными трещинами глубиной 40-50 см, заполненными песком. Характерными чертами профиля крайнеаридных почв являются, наряду с присутствием трех перечисленных горизонтов и каменистого панциря, новообразования легкорастворимых солей, гипса и карбонатов в поверхностных почвенных горизонтах.
Почвообразовательные процессы
Кратко перечислим почвообразовательные процессы, соответствующие элементарным почвообразовательным процессам (ЭПП), рассмотренным в одноименной монографии (Элементарные ..., 1992) и их проявления в объектах исследования.
1) Метаморфизм органического вещества: активная минерализация малых количеств поступающих в почву органических остатков, протекающая в условиях крайней засушливости, и приводящая к формированию практически не выраженного гумусового горизонта с фульватным или гуматно-фульватным составом гумуса, количество которого, как правило, около или менее 1%.
2) Процессы поступления вещества на поверхность почвы. Они соответствуют образованию на поверхности каменистого панциря в результате эоловых процессов (выдувания мелкозема), а также "всплывания-выталкивания" камней на поверхность вызванных цикличностью увлажнения и иссушения, промерзания и оттаивания почв. Механизм процесса подробно изучен П.Д. Гуниным (1990), ранее был описан Р. Куком (Cooke, 1970).
3) Процессы переорганизации твердой фазы почвы протекают в верхней части профиля, приводящие к образованию двух (под)горизонтов:
3 а) корки - плотной, белесовато-палевой, ноздреватого сложения вследствие образования замкнутых пузырьковых пор в результате вытеснения влагой сорбированного почвой воздуха при резкой смене увлажнения и иссушения (Горбунов, Бекаревич, 1951; Ромашкевич, Герасимова, 1977; Лебедева (Верба) и др., 2009; Pagliai, Stoops, 2010).
3б) подкоркового белесовато-палевого слоеватого, формирующегося либо циклами промерзания - оттаивания (Лобова, 1960), либо явлениями периодической солонцеватости и осолодения, сопровождающимися выносом тонкодисперсного вещества (Герасимов, Глазовская, 1960; Глазовская, Горбунова, 2003). В монографии по ЭПП (Элементарные ..., 1992) механизм сходного процесса при промерзании почв назван «шлировым оструктуриванием».
4) Метаморфизм минерального вещества на поверхности почвы. Выветривание и биогенная мобилизация марганца и железа, объясняющие наличие "пустынного загара" панциря; были детально изучены М.А. Глазовской (1950, 1958).
5) Метаморфизм минерального вещества и внутрипочвенное ожелезнение in situ в сочетании с периодическим передвижением и накоплением илистой фракции приводит к формированию красновато-бурого уплотненного глыбистого срединного горизонта. Процесс рассматривается как реликтовый (Виноградов и др., 1969; Минашина, 1974), либо как результат длительного современного почвообразования in situ (оглинивания и ожелезнения в интерпретации Е.В. Лобовой (1960; 1965)), или "повторяющегося пульсирующего климатического режима позднего плейстоцена, голоцена и исторического времени" (Глазовская, Горбунова, 2003).
6) Процесс окарбоначивания (карбонатизации). Карбонаты всегда присутствуют в профиле, но их содержание и формы новообразований существенно варьируют.
7) Процессы накопления, миграции и перераспределения гипса и легкорастворимых солей. Гипс может присутствовать в профиле серо-бурых почв в виде горизонта с шестоватым гипсом (до 40-50%), но возможно и отсутствие новообразований гипса, или наличие отдельных бородок под крупными камнями. Солевой горизонт не всегда морфологически выражен, но следы легкорастворимых солей обычно присутствуют в отдельных горизонтах.
Помимо перечисленных процессов, общих для всех пустынных почв, в крайнеаридных почвах протекают процессы, в настоящее время не свойственные серо-бурым почвам. Это -засоление, гипсонакопление и ясно выраженный процесс окарбоначивания коркового и подкоркового (под)горизонтов, а также трещинообразование. Засолению верхних горизонтов способствует наличие в профиле вертикальных трещин, идущих до глубины 40-50 см и заполненных песком. Возникновение трещин объясняется периодическим увлажнением и резким иссушением почвенного профиля. Механизм образования трещин в почвах пустынь
был рассмотрен Элайли (Alaily, 1986) на примере Сахары. Предполагается, что песок, заполняющий трещины, их расширяет и углубляет, поскольку при увлажнении он уплотняется, оседает и таким образом действует как клин, разбивающий почву. Несомненное значение имеют трещины в формировании засоленности крайнеаридных почв. По-видимому, в трещины вместе с эоловым песком, поступают и соли, переносимые ветром. Атмосферные осадки, также содержат некоторое количество солей (Панкова, 1992). Осадки вместе с конденсационной влагой, образующейся в каменистом панцире, стекают в трещины, выполняющие функцию дрен. Соли осадков и эоловой пыли попадают в трещины, а затем путем бокового впитывания проникают с влагой в почвы. При резком иссушении и нагреве поверхности до 60-70°С в корке, и особенно под ней, концентрируются легкорастворимые соли, гипс и карбонаты. Удаление их из верхних почвенных горизонтов невозможно в связи с очень малым количеством осадков и наличием панциря, затрудняющим их выдувание. Таким образом, засоленность крайнеаридных почв мы рассматриваем как результат современного процесса соленакопления. В наиболее влажные периоды (циклы повышенного увлажнения) процесс может сменяться выносом солей из верхних горизонтов, что способствует осолонцеванию, т.е. тренду дифференциации профиля по солонцовому типу (Глазовская, Горбунова, 2003).
Пустынные почвы в международной и национальных почвенных классификациях
При корреляции серо-бурых и крайнеаридных пустынных почв с номенклатурой других классификаций следует учитывать различие в принципах: в зарубежных системах приоритетны свойства почв в форме диагностических горизонтов и диагностических признаков, процессам почвообразования отводятся контролирующие функции, а факторы почвообразования формально не принимаются во внимание. Однако в отношении пустынных почв эти правила не всегда строго соблюдаются.
Название «международная классификация» несколько условно, хотя и достаточно широко принято; имеются в виду «Легенда к карте ФАО» (Soil map, 1974; в дальнейшем «Легенда ФАО») и ее продолжение - «Международная коррелятивная база данных по почвенным ресурсам», более известная по аббревиатуре WRB (World Reference Base ..., 2006). По мнению их создателей, по названиям и по структуре обе системы не являются классификациями, но используются как таковые во всем мире. Среди национальных были выбраны классификации почв США, Китая и России.
Почвы, наиболее близкие к серо-бурым и крайнеаридным, выделены на самом высоком таксономическом уровне в американской и китайской классификациях (Aridisols и Aridosols, соответственно, в Легенде ФАО и на карте ФАО - Yermosols2).
В американской классификации (Soil Taxonomy, 1999) порядок Аридисолей выделен фактически по факторному принципу. К аридисолям относятся почвы, в которых запасы влаги ограничивают существование мезофильной растительности в течение длительного времени, а в период достаточной обеспеченности растений теплом потенциал влаги держится ниже влажности завядания. Эта диагностика аридисолей дополняется присутствием ряда диагностических горизонтов, встречающихся и в других почвах. Климатический подход формализуется как влажностный режим "аридик", определяемый по продолжительности периода с низкой влажностью в теплое время года в "контрольном профиле". Режим "аридик" в комментариях к выделению аридисолей считается причиной, обеспечивающей значительную однородность не только свойств почв, принадлежащих этому порядку, но и вариантов хозяйственного использования почв.
2 Название происходит от испанского yermo - пустыня.
К характерным чертам аридисолей относится частая сохранность палеопочвенных признаков и ограниченное развитие профиля. Диагностическими горизонтами являются солевые (легкорастворимых солей, карбонатный, гипсовый, сцементированный кремнеземом), а также срединные горизонты с повышенным содержанием ила, возможно, унаследованным. Перечисленные горизонты служат основанием для разделения на подпорядки, а выраженность горизонтов, наличие других признаков или горизонтов, в том числе солонцового, используется для выделения почвенных групп на следующем (третьем) таксономическом уровне.
Исходя из диагностических критериев выделения Аридисолей и их дальнейшего подразделения, следует, что они включают весьма широкую группу аридных почв без особого внимания к собственно пустынным. Так, верхний горизонт "охрик" неспецифичен: имеет светлую окраску, низкое содержание гумуса и малую ЕКО, реакция может быть как щелочной, так и кислой. В монографии Дрегне (Dregne, 1976), написанной с позиций американской классификации, в качестве характерных свойств Аридисолей упоминаются солевые и карбонатно-кремневые коры.
Аридосоли в Китайской Таксономии почв (Chinese Soil Taxonomy, 2001), в отличие от американской, выделяются по характерному верхнему горизонту - "аридик"; климатические показатели второстепенны. Китайская система содержит весьма полное географо-генетическое описание свойств пустынных почв. Учитывается присутствие солевых горизонтов, что, как и дальнейшее определение почв по ключу, аналогично подходам американской системы. По морфологическим признакам китайский горизонт "аридик" аналогичен комбинации корки - подкорки серо-бурых и крайнеаридных почв. Кроме морфологических критериев, в китайской системе, как и в американской, в диагностике упоминается одноименный режим влажности.
Горизонт "аридик" относится к группе корковых горизонтов (туда еще входят солевые корки) и охарактеризован весьма полно по нескольким позициям: особенности поверхности, структура и порозность, окраска по шкале А. Г. Манселла (Цветовая ..., 2012), а также отсутствие признаков солевых корок. На поверхности почвы возможны следующие образования: пустынная мостовая с темным загаром на обломках, которые могут иметь также и признаки ветровой корразии; слой перевеваемого песка или гравийно-песчаный покров; полигоны, разделенные трещинами с тонкими темными лишайниково-грибными корочками; голая поверхность с полигонами, разделенными трещинами глубиной 1-4 см и шириной до 1 см, с засыпками песчаных или пылеватых частиц и тонкими глинистыми "шляпками" на полигонах. Характерно сочетание ноздреватой корочки мощностью не менее 0.5 см с чешуйчато-листоватым или тонкоплитчатым слоем мощностью до 10 см; последний может отсутствовать при высоком содержании гипса.
Критерий цвета (Цветовая ..., 2012) используется для разделения почв с корково-подкорковым горизонтом и без него: в первом случае цвет горизонта светлее и ахроматичнее. Более темная окраска и бурые оттенки характерны для менее аридных почв (имеющих влажностный режим переходный от типа "аридик" к другим типам).
Горизонт "аридик" с полным или частичным набором перечисленных свойств сочетается с разными солевыми горизонтами или корами, а также с метаморфическим или глинисто-иллювиальным горизонтам, характерным для палеопочв.
Несколько менее подробная характеристика диагностического горизонта пустынных почв дана в системе WRB (World reference ..., 2006). Горизонт имеет название "йермик", однако он не является причиной выделения пустынных почв как единицы верхнего уровня (реферативной группы) и используется на втором уровне в реферативных группах регосолей, ареносолей, гипсисолей, кальцисолей, солончаков и солонцов и других. Йермиковые подгруппы заменили прежние собственно пустынные почвы - йермосоли и почвы сухого
климата - ксеросоли на карте ФАО, однако имеет смысл упомянуть о них, поскольку исходный вариант карты ФАО с этими почвами широко используется специалистами. По-видимому, эти изменения (от Легенды ФАО к системе WRB) объясняются стремлением более жестко следовать принципу приоритета горизонтов, а не климатического фактора в диагностике и таксономии почв.
Диагностический признак "аридик" WRB характеризуется комплексом свойств: низкое содержание органического вещества, эоловые признаки (окатанность зерен, заполнение поверхностных трещин аллохтонным материалом, аэротурбации - перекрестная слоистость, вентифакты - следы корразии на обломках), светлая окраска и насыщенность основаниями. Признак используется для почв, не имеющих "пустынного" горизонта "йермик", т.е. почв аридных, но не пустынных территорий. В итоге, в системе WRB признаки аридного почвообразования определены объективно - по свойствам почв, весьма полно, но экстраполируются, на наш взгляд, на слишком широкий набор почв, так что собственно пустынные почвы недостаточно ясно вычленяются среди почв аридных территорий.
В классификации почв России (Классификация ..., 2004; Полевой ..., 2008) пустынные почвы отсутствуют по понятным причинам, но имеются подходы к их систематике. Напомним, что основой этой классификации, как и зарубежных, служат свойства почв, выраженные как диагностические элементы двух уровней: диагностические горизонты и генетические признаки; факторы почвообразования или зональное положение почвы при идентификации почвы непосредственно не учитываются.
На основе материалов по пустынным почвам Средней Азии и Казахстана в вариант классификации 2004 г. был введен диагностический корково-подкорковый горизонт ЛХЬ. Его индекс состоит из указания на положение в верхней части профиля (А) и на присутствие коркового (К) и подкоркового (Ь) подгоризонтов. Горизонт ЛХЬ характерен для серо-бурых почв, которых нет в России, но он был введен в классификацию как в открытую систему, тем более, что в качестве генетического признака он присутствует в полупустынных почвах. В бурых аридных почвах Прикаспийской полупустыни морфоны ЛХЬ сочетаются с морфонами Л1 - светлогумусового горизонта, и в варианте 2008 г. статус горизонта снижен до уровня признака ак1. Признак не исключается в солонцах, в светлогумусовых или в антропогенно измененных почвах, что требует дальнейших исследований.
Ксерометаморфический горизонт ВМК, тоже был первоначально предложен для серо-бурых почв, но он выполняет диагностические функции и в полупустынных почвах. Горизонт имеет (красновато)-бурую окраску, повышенную плотность и компактность, «грубую» слабо выраженную угловато-глыбистую структуру, признаки солонцеватости, сегрегационные или пропиточные формы карбонатных новообразований.
Заключение
Анализ материалов по почвам азиатских внетропических пустынь показал, что они обладают вполне определенным общим набором свойств, отражающих проявления ЭПП а также экзогенных процессов. Выраженность характерных свойств - горизонтов - зависит от климатических режимов (фациальные тренды) и модифицируется влиянием пород. Горизонты верхней части профиля - панцирь, корковый и подкорковый - динамичны и связаны с текущими процессами, тогда как срединный горизонт формируется длительное время, сохраняется и, возможно, поддерживается коротко-текущими современными процессами.
Процессы современного пустынного почвообразования в терминах ЭПП могут быть определены как процессы переорганизации твердой фазы в сочетании с процессами поступления/выноса вещества, включающие «всплывание» щебня и вынос мелкозема в
панцире, формирование ноздреватой корки и слоеватой подкорки, трещинообразование, окарбоначивание, засоление и периодическое рассоление по солонцовому типу. Процессы метаморфизма минерального вещества почвы протекают на поверхности как выветривание-омарганцевание-ожелезенение обломков в панцире. Их современный вклад в формировании срединного горизонта остается предметом дискуссии и дальнейших исследований.
К основным процессам и соответствующим свойствам, характерным для серо-бурых пустынных почв, в крайнеаридных почвах добавляется современный почвенный процесс соленакопления в поверхностных горизонтах, особенно ясно проявляющийся в крайнеаридных почвах на незасоленных пролювиальных отложениях.
Пустынные почвы выделяются в разных классификациях по свойствам и климатическим факторам или по их комбинации. Почвенные "пустынные" свойства представлены в разных системах (кроме американской), наиболее полно - в китайской. Свойства горизонтов "аридик" китайской классификации и "йермик" системы WRB практически аналогичны свойствам горизонта ЛХЬ или признака ак1 классификации почв России. По соотношению климатических/субстантивных критериев выделения пустынных почв рассмотренные классификации можно расположить в следующий ряд убывания: американская >> Легенда ФАО > WRB > китайская.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Виноградов А.В., Мамедов Э.Д., Степанов И.Н. 1969. О древних почвах и песках Кызылкумов //
Почвоведение. № 9. С. 33-45. Герасимов И.П., Глазовская М.А. 1960. Основы почвоведения и география почв. М.: Географгиз. 490 с.
Глазовская М.А. 1950. Выветривание горных пород в нивальном поясе Центрального Тянь-Шаня //
Труды Почвенного института им. В.В. Докучаева. Т. XXXIV. С. 28-48. Глазовская М.А. 1958. Выветривание и первичное почвообразование в Антарктиде // Научные
доклады высшей школы. Геолого-географические науки. № 1. С. 63-76. Глазовская М.А., Горбунова И.А. 2003. Полигенетичность почв аридной зоны Средней Азии и
Казахстана // Известия АН СССР. Серия географическая. № 2. С. 36-42. Горбунов Н.И., Бекаревич Н.А. 1951. Взаимодействие почвы, воды и воздуха при орошении //
Хлопководство. № 7. С. 58-65. Гунин П.Д. 1990. Экология процессов опустынивания аридных экосистем. М.: Изд-во ВАСХНиЛ. 355 с.
Евстифеев Ю.Г. 1977. Почвы крайнеаридных территорий МНР // Тезисы докладов делегатов V
Съезду ВОП. Минск. Вып. 4. С. 172-175. Евстифеев Ю.Г. 1980. Крайнеаридные почвы Гоби // Проблемы освоения пустынь. № 2. С. 20-30. Евстифеев Ю.Г., Рачковская Е.И. 1976. К вопросу о взаимосвязи почвенного и растительного покрова южной части МНР // Структура и динамика основных экосистем МНР. Л.: Наука, Ленинградское отделение. С. 125-144.
Евстифеев Ю.Г., Якунин Г.И., Панкова Е.И. 1986. Почвенный покров и диагностика почв // Пустыни
Заалтайской Гоби. М.: Наука. С. 53-80. Иванов Н.Н. 1954. Об определении величин испаряемости // Известия Всесоюзного географического
общества. Т. 86. № 2. С. 189-196. Кимберг Н.В. 1974. Почвы пустынной зоны Узбекской ССР. Ташкент: Филиал АН Узб. ССР. 297 с. Классификация и диагностика почв России. 2004. Смоленск: Ойкумена. 343 с.
Лебедева (Верба) М.П., Голованов Д.Л., Иноземцев С.А. 2009. Микростроение пустынных почв
Монголии // Почвоведение. № 1. С. 1294-1307. Лобова ЕВ. 1960. Почвы пустынной зоны СССР. М.: Изд-во АН СССР. 364 с.
Лобова Е.В. 1965. Классификация пустынных почв суббореального пояса // География и
классификация почв Азии. М.: Наука. С. 11-38. Лобова Е.В., Островский И.М., Хабаров А.В. 1977. Об определении засушливости аридных областей
мира // Проблемы освоения пустынь. № 4. С. 37-40. Минашина Н.Г. 1974. Орошаемые почвы пустыни и их мелиорация. М.: Колос. 365 с. Насыров Р.М., Соколов А.А. 1998. Почвенный покров и почвы предгорных каменистых пустынь
Илийской впадины // Вестник КазГУ. Серия географическая. № 6. С. 28-32. Неуструев С. С. 1913. О почвах каменистых пустынь Туркестана // Почвоведение. № 1. С. 1-21. Панкова Е.И. 1992. Генезис засоления почв пустынь. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН. 136 с.
Полевой определитель почв России. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева. 2008. 150 с. Почвенный покров основных природных зон Монголии. 1978. М.: Наука. 275 с. Пустыни. 1986. М.: Мысль. 317 с.
Ромашкевич А.И., Герасимова М.И. 1977. Главные аспекты микроморфологии аридных почв //
Аридные почвы, их генезис, геохимия, использование. М.: Наука. С. 239-253. Соколов А.А. 1998. К генезису и систематике серо-бурых пустынных почв // Состояние и
рациональное использование почв Республики Казахстан. Алмааты: Тетис. С. 64-65. Соколов А.А. 2002. О типе бурых пустынных почв // Проблемы генезиса, плодородия, мелиорации,
экологии почв, оценка земельных ресурсов. Алмааты: Тетис. С. 31-32. Цветовая система Манселла. 2012. http://ru.wikipedia.org/wiki Элементарные почвообразовательные процессы. 1992. М.: Наука. 181 с.
Alaily F. 1986. Cracks in sandy soils of the extreme arid part of the Sahara // Soil Sciences. Hamburg.
Vol. 3. P. 1023-1024. Chinese Soil Taxonomy. 2001. Ed.: Li Ferg. Beijing-New York. Science Press. 203 р. Cooke R.F. Stone pavements in deserts // Annals of the Association of American Geographers. 1970. P. 560577.
Dregne H.E. 1976. Soils of Arid Regions // Developments in Soil Science, 6. Amsterdam - Oxford - New
York: Elsevier Publisher. 237 р. Pagliai M., Stoops G. 2010. Physical and biological surface crusts and seals // Interpretation of micromorphological features of soils and regoliths / Eds.: G. Stoops, V. Marcelino and F. Mees. Elsevier. P. 419-440.
Soil map of the World 1:5 M. 1974. FAO-UNESCO. Volume I. Legend. UNESCO, Paris.
Soil Taxonomy. 1999. A basic system of soil classification for making and interpreting soils surveys. 2nd
Edition. Agric. Handbook 436. Washington, DC, NRCS UN Dep. Agric. 869 р. World Reference Base for Soil Resources. Version 2006. FAO/IUSS/ISRIC. Rome. 128 р. Русская версия: Мировая коррелятивная база почвенных ресурсов: основа для международной классификации корреляции почв. 2007. М.: КМК. 279 с.
3
DESERT SOILS: PROPERTIES, PEDOGENIC PROCESSES, CLASSIFICATION3
© 2012. Ye.I. Pankova*, M.I. Gerasimova**
*V.V. Dokuchaev Soil Science Institute of the Russian Academy of Agricultural sciences Russia, 119017Moscow, Pyzhevskiipereulok, 7. E-mail: [email protected] **Faculty of Geography Moscow Lomonosov State university Russia, 119091 Moscow, Leninskie Gory, 1. E-mail: [email protected]
An overview of basic and recent information on the properties and soil-forming agents of desert loamy and loamy-stony soils typical for the Asian intertropical deserts is presented. It served as a background for analyzing the pedogenic processes inherent to desert environment within the framework of "elementary pedogenic processes" concept. The diagnostic criteria and taxonomic position of these desert soils in the currently used international (WRB) and three national classification systems (American, Chinese, and Russian) have been compared.
Keywords: desert soils, elementary pedogenic processes, genetic (diagnostic) horizons and properties.
3The work was supported by the Russian Foundation for Basic Research, projects №№10-04 00238а and 10-04 00394а.
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2012, том 18, № 2 (51)
