CC BY
17
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.445.8
СПЕЦИФИКА ХОЛОДНОГО ГУМИДНОГО ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА КОМАНДОРСКИХ ОСТРОВАХ
С.А. Шоба, А.В. Иванов
Разносторонне охарактеризованы малоизученные почвы о. Беринга (Командорские о-ва), сформированные на дериватах вулканогенно-осадочных пород и туфов в условиях холодного океанического климата. Доминирующий в почвах острова альфегумусовый процесс отличается значительной спецификой. Высокое содержание несиликатных форм железа, алюминия и агрессивного органического вещества на фоне небольшого годового количества осадков в виде моросящих дождей обусловливают короткий путь миграции альфегумусовых соединений и закреплению их в органо-аккумулятивной части профиля в виде своеобразных агрегатов шаровидной формы. Пространственная неоднородность в распределении дериватов пород, содержащих способные к отбеливанию компоненты (алевролиты, кислое вулканическое стекло), способствует образованию сочетаний-мозаик подбуров и подзолов.
Ключевые слова: островные экосистемы, Командорские о-ва, холодное гумидное почвообразование, подбуры.
Введение
В почвенно-географическом районировании территории России выделяется дальневосточная таежно-лесная область лесных пеплово-вулканических буро-таежных почв и подзолов [3]. На обширном пространстве Дальнего Востока особое место занимают островные экосистемы, в наибольшей степени испытывающие влияние океанического климата (Сахалин, Курильские о-ва). Среди них самые северные позиции занимают Командорские о-ва, расположенные на 55° с.ш. и 166° в.д.
Литературные данные по почвам Сахалина и Курильских о-вов свидетельствуют о формировании здесь специфических почв, обогащенных подвижным органическим веществом фульватного состава, — буроземов гумусово-аккумулятивно-иллювиальных [6, 15]. Характерной особенностью этих почв является сочетание аккумулятивных процессов накопления органического вещества с активными процессами его вымывания и накопления в иллювиальных горизонтах, постепенно затухающих в зоне перехода от островных к прибрежным и континентальным экосистемам [6]. Помимо океанического климата на условия почвообразования в этом регионе оказывают влияние также широта местности и состав почво-образующих пород, среди которых распространены вулканические отложения [5, 8, 13].
Данных о почвах Командорских о-вов немного [7, 11], но и они свидетельствуют о том, что в автоморф-ных условиях тундровых ландшафтов формируются подбуры. Имеются отдельные работы по почвам сопредельных Алеутских о-вов, где их классифицируют как андосоли с отчетливыми признаками сподиковых горизонтов [20]. Недостаточный территориальный охват почвенными исследованиями и ограниченный набор аналитических показателей обусловливают не-
обходимость более широкого изучения географии и генезиса почв Командорских о-вов, особенно с учетом специфики климатических условий, своеобразия и пестроты почвообразующих пород.
Объекты и методы исследования
Были проведены маршрутные почвенно-гео-ботанические исследования разных частей о. Беринга — самого крупного из группы Командор и имеющего коренное население. Они выполнены в рамках программы «Командоры» Молодежного совета МГУ по охране природы. В ходе полевых работ было заложено 25 опорных почвенных разрезов на разных элементах рельефа и по основным типам ландшафтов, что позволило выявить картину структуры почвенного покрова и составить картосхему почв в масштабе 1:125 000, используя при этом картосхему растительности в том же масштабе, составленную ранее [12].
По общепринятым методикам [1, 2] были определены химические, физико-химические свойства, валовой и гранулометрический состав почв. Изучен минералогический состав илистой фракции рентгенодифрактометрическим методом на приборе ДРОН-3. Режим съемки: излучение Си Ka-излучение, фильтрованное Ni, напряжение на трубке 40 кВ, ток на трубке 20 тА, скорость 2 8/мин. Для удаления органических соединений все образцы обрабатывали H2O2. Тонкопесчаную фракцию исследовали иммерсионным методом с помощью микроскопа ПОЛАМ Р-113. Микроморфологические особенности почв изучали в шлифах ненарушенного сложения. Отдельные образцы были подвергнуты углубленному исследованию с помощью растрового электронного микроскопа JSM-35, сопряженного с рентгеновским микроанализатором фирмы «Link».
Условия почвообразования. Командорские о-ва представляют собой надводные фрагменты большого линейно вытянутого хребта. Самый крупный из них — о. Беринга — протягивается в северо-западном направлении примерно на 100 км и имеет площадь 1667 км2. Холодные водные массы Берингова моря и Тихого океана определяют своеобразный прохладный и влажный океанический климат Командорских о-вов, расположенных на границе умеренного и субарктического климатических поясов. Среднемесячная температура воздуха здесь изменяется от —4° в феврале до +10,5° в августе, т.е. характерно ее небольшое колебание в течение года. Безморозный период составляет 127—139 дней. Годовое количество осадков сравнительно невелико — около 470 мм, с преобладанием моросящих дождей (0,1—0,5 мм/сут) на фоне высокой влажности воздуха (до 90%). Часты туманы, особенно в летний период, характерны сильные ветры, периодически ураганной силы (свыше 40 м/с). Высота снежного покрова составляет ~80 см, в отдельных ложбинах и падях достигает 10 м [11, 14].
Рельеф острова денудационно-тектонический, большая его часть — складчато-глыбовые горные хребты северо-западного простирания с максимальной отметкой 751 м над ур.м. (гора Стеллера). Сравнительно незначительная часть территории, преимущественно на севере, представлена денудационными, а также террасированными аллювиальными, флювиогляци-альными и пролювиальными равнинами [11].
На характер автоморфного почвообразования и формирование структуры почвенного покрова решающее влияние оказывает состав почвообразующих пород. В основании острова лежат изверженные отложения андезитобазальтового состава и туфогенные породы. Они имеют главным образом базальтовый состав и представляют собой переслаивание вулканомиктовых мелкозернистых песчаников, алевролитов, аргиллитов, конгломератов, лавовых потоков и туфов [5]. Мощность слоев колеблется от нескольких сантиметров до метров. В минералогическом составе пород доминируют средние и основные плагиоклазы со значительным участием цеолитов, вулканического стекла, ромбических и моноклинных пироксенов. Выход на поверхность соответствующих косонаклоненных слоев обеспечивает весьма пестрый состав почвообразующих пород, а в итоге и весьма различный минералогический состав мелкозема почв. Северная часть острова сложена вулканогенными породами палеоген-неогенового возраста, среди которых преобладают туфы и андезитобазальты; в южной его части превалируют осадочные туфовые отложения [5]. Следует отметить, что Командорские о-ва находятся в относительной близости от Камчатского п-ва — зоны активного современного вулканизма, поэтому на их поверхность в течение голоцена поступали небольшие порции пеплового материала, которые вовлекались в почвообразование.
В растительном покрове склонов низкогорий преобладают сочетания из верещатниковых и раз-
нотравно-кустарничковых сообществ. У подножий склонов в распадках и западинах развиты сочетания сообществ кустарничково-разнотравных тундр с фрагментами болотной растительности. На вершинах сопок и верхних частях склонов развиты сочетания растительности несомкнутых верещатниковых тундр [12].
Структура почвенного покрова и морфология почв. Маршрутные исследования с заложением почвенных разрезов позволили составить картосхему рас-
Рис. 1. Фрагмент картосхемы почв о. Беринга. Условные обозначения: 1 — сочетания-мозаики сухоторфяно-грубогумусовых под-буров и сухоторфяно-грубогумусовых подзолов, местами глееватых; 2 — сочетания сухоторфяно-грубогумусовых подбуров слаборазвитых и каменистых участков; 3 — сочетания аллювиальных дерновых и дерново-глеевых почв; 4 — дерновые приморские почвы
пределения основных типов почв и их комбинаций (рис. 1).
Самые высокие позиции с близким залеганием плотных пород заняты сочетаниями в равных пропорциях подбуров слаборазвитых и каменистых участков, лишенных растительности. Они находятся главным образом в средней и южной частях территории острова наверху склонов низкогорий различной крутизны. Ниже преобладают сочетания-мозаики подбуров и подзолов, местами глееватых. Образование оподзоленных разностей почв обусловлено пространственной неоднородностью в распределении дериватов вулканогенно-осадочных пород. Глееватые варианты почв располагаются в ложбинах с лучшими условиями увлажнения, нередко под долго нестаи-вающими снежниками. В сочетаниях-мозаиках на склонах на долю подбуров приходится около 70%, остальное — на подзолы.
Полевые исследования позволили предварительно определить слабодифференцируемые профили почв как сухоторфяно-грубогумусовые подбуры, которые
отсутствуют в классификации почв России [9]; они характеризуются одновременным присутствием в профиле сухоторфяного и грубогумусового горизонтов. Среди доминирующих по площади сухоторфяно-грубогумусовых подбуров встречаются варианты этих почв с признаками осветления в поверхностной минеральной части профиля, которые по мощности осветленного горизонта (от 3 до 10—12 см) могут быть выделены как сухоторфяно-грубогумусовые подзолы. На наиболее возвышенных частях водоразделов и на крутых склонах развиты варианты подбуров с маломощным щебенистым профилем, которые выделены как подбуры слаборазвитые. Мощность органогенного горизонта в подзолах и подбурах варьирует в широких пределах, но чаще составляет 10—20 см.
Северная, более выровненная, часть острова отличается по структуре почвенного покрова и характеру составляющих компонентов. Приподнятые останцо-вые террасовидные поверхности заняты сочетаниями равнинных подбуров и подзолов, отличающихся от низкогорных вариантов большей мощностью мелко-земистого слоя. Пониженные участки, прилегающие к озерам, в равнинной части заняты сочетаниями торфяно-глеевых почв и торфяников.
По долинам рек, расчленяющих низкогорную часть территории острова, развиты сочетания аллювиальных дерновых и гумусово-глеевых почв. На выположенных береговых участках узкой, часто прерывистой полосой, распространены дерновые приморские почвы.
Для характеристики морфологии доминирующих по площади основных типов автоморфных почв в качестве примера приводятся описания разрезов равнинного сухоторфяно-грубогумусового подбура и подзола.
Разрез 102. Заложен в верхней части склона останцового холма в 1 км на северо-восток от с. Никольское; в напочвенном растительном покрове — вороника, осока, зеленые мхи и лишайники; почва — сухоторфяно-грубогумусовый подбур охристый.
Т 0—11 см — влажный, темно-бурый, очень рыхлый; состоит преимущественно из растительных остатков разной степени разложения и рыхлых органогенных агрегатов неправильной формы с вкраплениями отмытых зерен минерального скелета.
АТ 11—25 см — свежий, темно-бурый, рыхлый, полностью агрегированный; преобладают бурые округлые агрегаты размером 0,3—2,0 мм с прочной темно-бурой кутаной; меньшую часть составляют неправильной формы черно-бурые агрегаты целиком из органического вещества; включения растительных остатков различной степени разложенности; отдельные выветрелые обломки туфов, фрагментарно покрытые бурой пленкой.
BHF 25—39 см — свежий, бурый, рыхлый; почвенный материал хорошо агрегирован, округлые агрегаты охристой окраски, размером 0,2—2,0 мм, покрыты колломорфной кутаной; щебень и дресва
туффитов до 3 мм в диаметре, покрыты также бурыми пленками.
BF 39—51 см — светло-бурый, рыхлый, на 70% состоит из обломочного материала туффитов с примесью песчано-пылеватого мелкозема, состоящего из вулканического материала; зерна мелкозема покрыты тонкой бурой пленкой.
ВС 50—70 см — аналогичен вышележащему, но больше обломков туффитов.
С 70—80 см — крупные обломки туффитов с примесью неагрегированного мелкозема.
Разрез 113. Заложен на выположенной терра-совидной поверхности с кочкарной тундрой, 200 м на юго-запад от аэродрома. В растительном покрове — вороника, рододендрон, осока, брусника. Подзол сухоторфяно-грубогумусовый.
Т 0—6 см — свежая бурая сухоторфянистая подстилка, густо сплетенная корнями, в нижней части рыхлая с наличием угловатых агрегатов и примесью белесого мелкозема.
Е 6—12 см — влажный, светло-бурый с белесым оттенком, на 40% состоит из отбеленных зерен алевролитов (0,3—1,5 мм); остальная масса приходится на угловатые рыхлые агрегаты, белесые с поверхности и сцементированные органическими компонентами (с примесью мелкозема); включения растительных остатков различной степени разложенности.
AT/BHF 12—29 см — влажный, темно-бурый, в основном агрегированный; агрегаты неправильной и округлой формы размером 0,2—1,5 мм, непрочные, скрепленные органо-железистым цементом; округлые агрегаты покрыты прочной органо-железистой бурой кутаной.
BHF 29—41 см — бурый, рыхлый, на 70% состоит из обломков алевролитов размером 0,5—2 мм, покрытых прерывистой бурой кутаной.
ВС 41—55 см — в основном аналогичен вышележащему, но меньше прокраска зерен скелета бурыми пленками; в нижней части горизонта сплошной щебень алевролитов и аргиллитов.
Сухоторфяно-грубогумусовые подбуры слаборазвитые связаны с наиболее высокими частями водоразделов и характеризуются системой горизонтов TJ—AT—BHF—ВС, мощностью профиля от 5—7 до 25 см и сильной каменистостью поверхности.
Торфяно-глеевые почвы формируются в заболоченных понижениях северной выровненной части острова, имеют в верхней части профиля торфянистый горизонт мощностью до 60 см, подстилаемый оглеенным песчаным горизонтом.
В аллювиальных дерновых и дерново-глеевых почвах, господствующих в долинах рек, расчленяющих территорию острова, в верхней части профиля находится гумусовый горизонт мощностью соответственно до 20 и 30 см, подстилаемый песком.
Дерновые приморские почвы имеют гумусовый горизонт мощностью до 5—7 см, подстилаемый песком и галькой.
Морфологический анализ подбуров, которые доминируют в основном в средней и южной частях острова, показывает, что в их профиле под корич-невоокрашенным сухоторфяным гор. Т различной мощности (образован остатками мезофильной растительности) формируется переходный грубо-гумусовый гор. АТ, который сменяется системой ржаво- и буроокрашенных иллювиальных гор. BHF, постепенно переходящих в гор. ВС и гор. С. В итоге формируется профиль с системой горизонтов ТТ-АТ-ВОТ-ВС-С.
Одной из главных особенностей морфологии автоморфных подбуров является наличие в верхней части их профиля специфического грубогумусового гор. АТ. Мезоморфологическое изучение обнаруживает в нем большое количество бурых растительных остатков разной степени разложенности и хорошо оформленных округлых бурых агрегатов размером 0,3-1,5 мм. Указанные агрегаты бывают двух типов: одни имеют рыхлое сложение, состоят из сильнораз-ложенных растительных остатков, в них присутствуют редкие минеральные зерна. В шлифах эти остатки бурые, изотропные, имеют разную степень измель-ченности и компактность упаковки. Электронная микроскопия свидетельствует, что, помимо силь-нотрансформированных (бесформенных) остатков, частью с клеточным строением, на поверхности агрегатов наблюдаются мицелий бактериальных клеток и их колоний, раковины простейших и их обломки в виде многочисленных элипсовидных криосом. Присутствуют также экземпляры диатомовых водорослей, указывающие на увлажненное состояние этого горизонта. Отдельные растительные остатки имеют гладкую поверхность, что говорит о наличии тонких гумусовых колломорфных покровов.
У другого типа агрегатов — отчетливая округлая форма и ярко бурая окраска (рис. 2, а), их поверхность покрыта компактной колломорфной кутаной (рис. 2, б). Электронная микроскопия обнаруживает на ее поверхности обильные трещины дегидратации, что может свидетельствовать о преобладании колломорфных органических и органо-минеральных соединений (рис. 2, в). Кроме того, часто встречаются гифы грибов и клетки бактерий. Следует отметить своеобразное строение этой группы агрегатов в шлифах. Одни из них в центральной части содержат зерна скелета, покрытые с поверхности изотропной кутаной, другие — растительные остатки, также покрытые изотропной кутаной. Оптическая изотропность кутаны, гомогенная бурая окраска косвенно свидетельствуют о ее железисто-гумусовом составе. Данные электронно-зондового анализа указывают на преимущественно алюминиево-железистый состав с небольшой примесью кремнезема (рис. 2, г).
Горизонт BHF подбуров проявляет все микроморфологические черты иллювиального альфегуму-сового горизонта. Для него характерна отчетливая «икряная» микроагрегированность, размеры агрега-
тов 0,2-1,5 мм (рис. 2, д). В их центральной части расположены зерна скелета и очень редко — гуми-фицированные растительные остатки. Железисто-гумусовые кутаны — колломорфные, компактные, с обильными трещинами дегидратации (рис. 2, е). Рентгеновский микроанализ отдельных участков их поверхности показывает преимущественно алюмо-железистый состав.
На поверхности агрегатов встречаются преимущественно гифы грибов, значительно реже микроорганизмы.
Морфологический облик подзолов характеризуется наличием под оторфованной подстилкой осветленного мелкоземистого горизонта, который варьирует по мощности и содержит тонкообломочный отбеленный материал вулканогенно-осадочных пород. Присутствие его отмечается и в профиле подбуров, однако значительного масштаба, обусловливающего эффект осветления, оно достигает локально в силу неоднородного состава дериватов почвообразующих пород. При этом неоднородность в виде отдельных прослоев может быть как пространственной, что объясняет мозаичность в распределении подзолов, так и по профилю почвообразующего наноса, что создает в некоторых случаях инверсию в чередовании горизонтов. Однако в целом по характеру остальных горизонтов морфология и подбуров, и подзолов оказывается близкой. Следует также отметить, что в северной равнинной части острова образование осветленных поверхностных горизонтов может также происходить из-за присутствия слоя кислого вулканического стекла за счет аэрального привноса пеплового материала. Подобная природа образования осветленного горизонта, обусловленная присутствием светлого и относительно недавно выпавшего пепла, в почвах Камчатки встречается очень часто [8]. Это вызывает сомнение в отнесении этих разновидностей к подзолам. В мелкоземе осветленного горизонта подзолов встречаются признаки интенсивного растворения вулканического стекла, полевых шпатов и зерен пироксенов.
Строение иллювиальных горизонтов имеет сходные черты с таковыми в подбурах. Эти сходства обнаруживаются в шлифах почв, а также при электронно-микроскопическом изучении образцов. Иллювиальные горизонты подзолов подтверждают макро- и микроморфологические признаки «классического» альфегумусового горизонта.
Результаты и их обсуждение
Аналитическая характеристика почв. По результатам гранулометрического анализа, проведенного с применением традиционных методов подготовки (по Качинскому), подбуры и подзолы идентифицируются как легкие пески, супеси, реже легкие суглинки с тенденцией к накоплению тонкодисперсных фракций в верхней части профиля почв. Однако при подготовке к анализу методом растирания водной пасты (по Горбунову) содержание песчаных частиц в тех же об-
Рис. 2. Элементы строения и вещественный состав иллювиальных покровов структурных отдельностей почв: а — округлые агрегаты (разр. 111, гор. АТ); б — то же (разр. 111, гор. АТ/BHF); в — округлые агрегаты с трещинами дегидратации (разр. 111, гор. АТ); г — спектры поверхностных пленок округлого агрегата (разр. 111, гор. АТ/BHF); д — агрегат с плотной органо-железистой пленкой (разр. 111, гор. АТ/BHF); е — агрегат с глобулярной пленкой (разр. 5, гор. BHF)
разцах почв резко (примерно в 5 раз) уменьшается при возрастании содержания частиц физической глины в 2—3 раза (табл. 1). Это создает определенную двойственность в оценке результатов гранулометрического анализа. Подобное обстоятельство отмечено ранее для вулканических почв Камчатки [8] и связывается с разрушением при растирании микроагрегатов песчаной размерности, которые представляют собой мелкие обломки туфогенных и вулканогенно-осадочных пород: в процессе растирания эти обломки раскалываются на пылеватые и мелкопесчаные отдельности. В исследуемых почвах аналогичная ситуация получает еще более яркое выражение ввиду микроагрегиро-ванности мелкозема с образованием своеобразной прочной «икряной» структуры. Оценивая реальные водно-физические свойства (водопроницаемость,
плотность), по-видимому, целесообразно принимать во внимание результаты гранулометрического анализа с применением традиционного способа подготовки образцов к анализу.
Химические свойства подбуров и подзолов очень близки (табл. 2). Они имеют кислую реакцию среды, низкое содержание поглощенных оснований, несмотря на относительно богатый минералогический состав (высокое содержание плагиоклазов). Высокая гидролитическая кислотность верхних горизонтов почв обусловлена большим количеством органического вещества в виде подвижного колломорфного гумуса и полуразложившихся растительных остатков. Обращает на себя внимание значительное содержание органического углерода в иллювиальных горизонтах, который представлен подвижными фракциями гумуса.
Таблица 1
Гранулометрический состав почв (по Качинскому)
Горизонт, Потеря от обработки Содержание фракций, %; размер частиц, мм
глубина, см НС1, % 1-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 0,005-0,001 <0,001 <0,01
Подбур, разр. 102
АТ 11-25 11,0 4 37 27 4 9 19 32
ВНР; 25-39 8,1 8 49 31 6 2 4 12
ВНР2 39-51 6,5 20 33 32 5 4 6 15
ВС 51-70 4,3 19 36 32 5 5 2 12
С 70-80 4,0 55 26 15 1 1 2 4
Подзол, разр. 113
Е 6-12 0,9 69* 14 14 44 8 19 4 1 4 9 23
АТ/ ВНР 12-29 8,2 67 8 21 43 5 40 1 1 5 7 9
ВНР 29-41 5,0 82 16 7 57 3 2 1 2 5 8 25
ВС 41-53 5,4 72 10 5 2 2 8 12
* В знаменателе — подготовка образца по методу Горбунова (растирание).
Таблица 2
Химические свойства почв
Горизонт, глубина, см Гумус (по Тюрину), % Азот общий, % рН Поглощенные основания, мг-экв/100 г почвы Гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы Степень насыщенности основаниями, %
водный солевой Са2+ Мв2+
Подбур, разр. 102
АТ 11-25 17,6 не опр. 5,8 4,5 9,3 2,1 не опр. не опр.
ВНР; 25-39 8,1 6,2 5,0 10,3 6,2
ВНР2 39-51 6,3 6,5 5,3 11,3 4,3
ВС 51-70 2,2 6,7 5,8 18,5 13,4
С 70-80 1,7 7,0 6,0 18,5 16,5
Подбур, разр. 111
АТ 5-9 25,5 0,56 4,5 3,4 6,2 4,1 45,2 18
АТ/ВНР 9-24 26,2 0,53 5,1 4,2 6,2 2,1 28,8 22
ВСе 24-33 8,4 0,30 5,0 4,0 4,1 1,0 14,5 26
Се>33 9,4 0,42 5,9 4,7 6,2 1,0 21,4 25
Подзол, разр. 113
Е 6-12 10,8 0,40 4,8 3,6 5,1 2,1 15,3 32
АТ/ВНР 12-29 30,7 0,63 4,9 3,5 9,3 4,1 27,3 33
ВНР 29-41 5,5 0,49 5,2 4,2 5,1 3,1 13,6 38
ВС 41-53 7,4 0,60 5,4 4,4 6,2 1,0 13,3 35
Подзол, разр. 5
АТ 5-10 не опр. не опр. 4,6 4,0 4,9 1,6 28,8 18
Е 10-14 4,7 4,3 8,5 2,8 16,2 41
ВНР 14-20 5,4 4,6 6,4 2,3 13,9 38
ВС 20-37 5,6 4,5 6,7 2,5 13,1 41
Определение группового и фракционного состава органического вещества почв показало, что он — гуматно-фульватный (Сгк/Сфк в верхней и средней частях профиля 0,3—0,4) с четким доминированием фульвокислот агрессивной фракции I, связанной с
полуторными оксидами. Обращает на себя внимание значительное содержание в составе гумусовых кислот гор. ВС фракции II, связанной с кальцием, за счет чего соотношение Сгк/Сфк сужается до 0,9 (табл. 3). Присутствие заметных количеств этой фракции гу-
Таблица 3
Групповой и фракционный состав гумуса, % к Собщ
Горизонт, глубина, см Собщ, % Фракции гуминовых кислот Фракции фульвокислот Негидролизуемый остаток, % к Собщ Сгк/Сфк
I II III сумма !а I II III сумма
Подбур, разр. 111
АТ 5-9 9,94 9,32 2,2 2,8 8,6 13,6 1,1 24,7 0,3 6,1 32,2 54,2 0,4
ВС6 24-33 4,43 4,12 8,6 12,4 6,7 27,7 1,0 22,4 0,4 5,3 29,1 43,2 0,9
Подзол, разр. 110
Е 3-10 10,27 3,0 2,6 9,1 14,7 1,0 25,6 0,3 6,4 33,3 52,0 0,4
ВОТ 10-27 16,60 2,1 3,5 10,4 16,0 1,4 25,4 0,4 7,2 34,4 49,6 0,3
ВС >27 3,68 7,0 12,3 5,8 25,1 0,9 24,1 0,5 6,1 31,6 43,3 0,8
Таблица 4
Валовой химический состав почв, % на прокаленную навеску
Горизонт, глубина, см 8Ю2 А1203 ^2О3 СаО МвО ТЮ2 К2О Ш2О МпО
Подбур, разр. 102
АТ 11-25 58,19 20,67 9,84 4,50 2,48 1,85 1,26 1,03 0,07
ВОТ; 25-39 57,79 21,93 8,83 4,68 2,76 1,60 1,14 1,04 0,11
39-51 58,51 22,30 7,93 4,47 2,60 1,69 1,25 1,03 0,11
ВС 51-70 58,90 21,21 7,61 5,14 3,08 1,71 1,08 1,04 0,08
С 70-80 61,60 18,78 6,87 5,49 3,05 1,55 1,39 1,04 0,06
Подбур, разр. 111
АТ 5-9 62,33 21,78 6,47 2,00 2,32 2,10 1,84 1,02 0,12
АТ/ВОТ 9-24 65,08 18,87 8,01 2,24 1,69 1,14 1,79 1,02 0,13
ВСе 24-33 71,62 15,64 5,10 1,70 1,63 1,25 1,93 1,01 0,09
С >33 62,20 22,16 6,62 1,45 3,48 1,34 1,24 1,01 0,49
Подзол, разр. 113
Е 6-12 80,29 10,23 2,85 2,06 0,92 0,67 1,88 1,02 0,05
АТ/ВОТ 12-29 67,47 16,66 7,95 2,45 1,83 1,17 1,34 1,02 0,07
ВОТ 29-41 66,15 17,39 7,64 3,17 1,93 1,14 1,40 1,02 0,09
ВС 41-45 64,79 19,18 7,66 2,81 1,86 1,11 1,45 1,02 0,08
Подзол, разр. 5
АТ 5-10 58,63 26,62 4,30 3,71 2,20 2,00 1,30 1,03 0,12
Е 10-14 74,84 13,10 3,87 2,28 1,21 1,18 2,43 1,02 0,05
ВОТ 14-20 58,67 24,48 8,37 2,47 2,38 1,16 1,35 1,02 0,06
ВС 20-37 55,46 26,38 8,14 3,79 3,24 0,90 0,88 1,03 0,09
муса характерно для подбуров, формирующихся на почвообразующих породах, содержащих вулканические пепловые продукты.
В валовом химическом составе (табл. 4) сравнительно высоко содержание оксидов кремния (до 60—70%), что связано со значительным участием в формировании мелкозема дериватов вулкагенно-осадочных пород (алевролитов) и туффитов, характеризующихся присутствием большого количества в них кислого вулканического стекла.
Профили подбуров имеют сравнительно равномерное распределение оксидов по профилю, тогда как подзолы обнаруживают заметное обогащение гор. Е
оксидом кремния при соответственном уменьшении содержания оксидов алюминия и железа. Однако эти различия обусловлены, по-видимому, в большей мере не столько разрушением минеральной основы, сколько высоким содержанием в этих горизонтах обломочного материала алевролитов и кислого вулканического стекла.
В химическом составе всех автоморфных почв наблюдается обогащенность профиля оксалатнорас-творимыми оксидами железа, алюминия и кремния (табл. 5). Особо надо отметить высокое содержание оксидов алюминия при сравнении с аналогичными почвами материка, что может быть объяснено выве-
Таблица 5
Состав оксалатной вытяжки (по Тамму)
Горизонт, глубина, см Рв20э Л1203 8Ю2 Рв20э А1203 8Ю2
% на абсолютно сухую почву % к валовому составу абсолютно сухой почвы
Подбур, разр. 102
АТ 11-25 1,8 4,6 1,3 18,3 22,3 2,2
ВНР; 25-39 1,9 5,0 1,8 21,5 22,8 3,1
ВНР2 39-51 1,8 6,1 2,5 22,7 27,4 4,3
ВС 51-70 1,3 2,9 1,3 17,1 13,7 2,2
С 70-80 0,8 1,9 0,9 11,6 10,1 1,5
Подбур, разр. 111
АТ 5-9 4,1 4,4 0,4 24,8 20,2 0,8
АТ/ВНР 9-24 2,5 4,2 0,6 31,2 22,3 0,9
ВСе 24-33 2,0 2,6 0,7 39,2 16,6 0,9
С >33 6,4 7,2 1,2 38,5 32,5 2,2
Подзол, разр. 113
Е 6-12 0,8 0,7 0,2 28,0 6,8 0,2
АТ/ВНР 12-29 1,9 2,3 0,2 23,9 13,8 0,3
ВНР 29-41 2,1 2,5 0,3 27,5 14,4 0,5
ВС 41-53 2,0 2,5 0,5 26,1 13,0 0,8
Подзол, разр. 5
АТ 5-10 2,3 6,3 1,1 16,0 23,7 2,3
Е 10-14 0,4 0,8 0,3 10,3 6,1 0,4
ВНР 14-20 2,1 9,0 3,1 25,0 36,8 5,3
ВС 20-37 2,1 5,3 2,3 25,8 20,1 4,1
триванием преобладающих полевых шпатов и вулканического стекла в минеральном субстрате.
Проведенное ранее изучение минералогического состава крупной фракции почв показало преобладание среди легких минералов средних и основных плагиоклазов, вулканического стекла и цеолитов. В составе тяжелых минералов доминируют ромбические и моноклинные пироксены [4]. Спецификой минералогического состава крупных фракций является присутствие в них в качестве общего фона дериватов туфогенных и вулканогенно-осадочных пород, главным образом, алевролитов и аргиллитов. Растровая электронная микроскопия сколов обломков пород туфогенного генезиса показала, что они имеют тонкодисперсный состав слагающих компонентов. В них отчетливо выделяются зерна плагиоклазов размером 10-50 мкм таблитчато-прямоугольной формы и более мелкие (до 10 мкм) зерна вулканического стекла, при этом значительная часть материала представлена тонкопылеватыми и глинистыми компонентами агре-гационного облика, исполняющими роль цемента в составе этих пород.
В составе илистой фракции на фоне преобладания рентгеноаморфных соединений в кристаллической фазе обнаруживаются смешанослойные минералы и монтмориллонит, видимо, унаследованные от постмагматически преобразованных пород основного
состава, как это отмечается и для материковых под-буров [13, 15].
Заключение
Почвы о. Беринга, расположенного на стыке умеренного и субарктического климатических поясов, формируются в условиях прохладного влажного океанического климата при господстве тундровой растительности и на минералогически богатых поч-вообразующих породах вулканогенного генезиса. В структуре почвенного покрова прослеживается отчетливое дифференцирующее влияние литоло-го-геоморфологического фактора, когда наиболее равнинные участки территории и депрессии заняты торфяниками и гидроморфными вариантами почв. Преобладающие автоморфные позиции заняты сочетаниями подбур-подзол. Следует отметить также влияние биоклиматических особенностей острова, действующих на почвообразование: относительно небольшое количество осадков с преобладанием малоинтенсивных моросящих дождей, низкая испаряемость и незначительное колебание температур; слабое промерзание в зимний период создает благоприятные условия для постоянного увлажнения почвенного профиля. Эти особенности обусловливают протекание альфегумусового почвообразования с формированием преимущественно своеобразных по морфолого-аналитическим характеристикам сухотор-фяно-грубогумусовых подбуров. В почвах создаются условия для продуцирования большого количества подвижных органических соединений, участвующих в трансформации минерального субстрата. Условия увлажнения создают короткий путь миграции сформированных подвижных соединений (оксиды железа, алюминия, кремния, органические кислоты и органо-минеральные комплексы) по профилю и накопление их уже в грубогумусовом гор. АТ, который сочетает в себе признаки органо-аккумулятивного и органо-иллювиального горизонтов. Спецификой подбуров и подзолов является не только высокое содержание по всему профилю органического углерода, но и несиликатных оксидов железа, алюминия и кремния, что формирует ярко выраженные иллювиальные альфегумусовые (сподиковые) горизонты [8]. Можно предположить, что в этих горизонтах с высоким содержанием аллофаноидов и подвижного органического вещества синтез более «окристаллизованных» минеральных компонентов типа имоголита затруднен в связи с их большим количеством, в отличие от подобных почв более умеренных по климатическим условиям территорий [17-19].
Природа осветленного (подзолистого) горизонта подзолов обусловлена главным образом составом содержащегося в нем мелкозема. Чаще всего — это дериваты вулканогенно-осадочных пород, содержащие способные к отбеливанию минеральные компоненты. Кроме того, это можно объяснить наличием в верхней части профиля отложений свежего пеплового мате-
риала из кислого вулканического стекла, что часто наблюдается в почвах Камчатки [8, 13]. Поэтому в данном случае осветленный горизонт представляет собой самостоятельную литогенную прослойку, а не продукт современного почвообразования.
Особого внимания заслуживает природа «икряной» структуры иллювиальных горизонтов почв. Сходная структура вообще характерна для многих почв таежно-лесной зоны — буроземов, подбуров и подзолов [15, 16], а особенно для вулканических почв (андосоли), однако на Командорских о-вах это явление представлено очень ярко: структурные отдельности имеют близкие размеры, эллипсовидную и шаровидную формы. В основе каждой отдельности находится зерно минерала или обломок породы,
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970.
2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М., 1973.
3. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв. М., 2004.
4. Иванов А.В., Иванов В.В., Шоба С.А. Минералогия почв острова Беринга (Командорские острова) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2002. № 2.
5. Иващенко Р.У., Козакова Э.Н., Сергеев К.И. и др. Геология Командорских островов. Владивосток, 1964.
6. Ивлев А.М. Почвы Сахалина. М., 1965.
7. Исаченкова Л.Б. Предварительная геохимическая характеристика ландшафтов Командорских островов // Природные ресурсы Командорских островов. Вып. 2. М., 1991.
8. Карпачевский Л.О., Алябина И.О., Захарихина Л.В. и др. Почвы Камчатки. М., 2009.
9. Классификация и диагностика почв России. М., 2004.
10. Мировая коррелятивная база почвенных ресурсов: основа для международной классификации и корреляции почв. М., 2007.
11. ПономареваЕ.О., ИсаченковаЛ.Б. Общая физико-географическая характеристика Командорских островов // Природные ресурсы Командорских островов. Вып. 2. М., 1991.
реже — фрагмент растительного остатка. Все они покрыты колломорфной кутаной, объем которой часто значительно превышает таковой вмещающего минерального зерна. Возникает вопрос, каким образом формировались подобного рода иллювиальные горизонты, если изначально они состояли только из обломочного минерального субстрата? Вероятно, происходило постепенное растворение наиболее неустойчивых и тонкодисперсных минеральных компонентов, вынос продуктов растворения за пределы профиля, высвобождение полуторных оксидов осаждения и их частичный биогенный круговорот. Можно предположить, что подобные тренды почвообразования могут иметь место и в других островных экосистемах данного региона.
12. Пономарева Е.О., Яницкая Т.О. Растительный покров Командорских островов // Природные ресурсы Командорских островов. Вып. 2. М., 1991.
13. Соколов И.А. Вулканизм и почвообразование. М.,
1973.
14. Справочник по климату СССР. Вып. 27. Ч. 2—5. Л., 1966-1969.
15. Сурина Н.И., Таргульян В.О., Шоба С.А. Микроморфология и химизм гумусово-аккумулятивного и иллю-виально-гумусового процессов в буроземах Дальнего Востока // Почвоведение. 1985. № 6.
16. Шоба С.А. Морфогенез почв таежно-лесной зоны. М., 2007.
17. Conick F. de Major mechanisms in formation of spodic horizons // Geoderma. 1980. Vol. 24. N 2.
18. Farmer V.C. Significance of the presence of allophane and imogolite in podzol Bf horizons for podzolization mechanizm: A review // Soil Sci. Plant Nutr. 1982. Vol. 28. N 4.
19. McKeague J.A, Ross G.J., Gamble D.S. Properties, criteria of classification and genesis of podzolic soils in Canada. Quaternary soils: 3rd. York Quat. Symp. Toronto, 1976.
20. Ping C.L., Shoji S, Ito T. Properties and Classification of Three Volcanic Ash-derived Pedons from Aleutian Islands and Alaska Peninsula, Alaska // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1988. Vol. 52.
Поступила в редакцию 12.05.2011
SPECIFICITY OF COLD HUMIDITY SOIL FORMATIONS ON KOMANDOR ARCHIPELAGO
S.A. Shoba A.V. Ivanov
We characterized poorly studied soils of Bering Island (Komandor Archipelago) formed in the regoliths of volcanogenic sedimentary rocks and tuffs under the conditions of cold oceanic climate. The Al-Fe-humus pedogenetic process that is typical for most soils of the study area has certain specific features. High content of free iron and aluminum components, aggressive organic matter under the conditions of small annual precipitation in the form of drizzle results in a short transport of Al-Fe-humus compounds and their fixation in the organic-rich topsoil in the form of spherical aggregates. Spatial heterogeneity in the distribution of acid volcanic glass and aleurolites that may be bleached in the course of leaching results in the formation of a mosaic of podzols and podburs.
Key words: island ecosystems, the Komandor Archipelago, cold humid soil formation, podburs.
Сведения об авторах.
Шоба Сергей Алексеевич, чл.-корр. РАН, профессор, зав. каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, декан; тел.: 8 (495) 939-35-23. Иванов Антон Валерьевич, канд. биол. наук, науч. сотр. каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова; тел.: 8 (495) 939-36-52.
