CC BY
80
2007
ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Сер. 3. Вып. 2
ПОЧВОВЕДЕНИЕ УДК 631.4
Н. А. Вихрова, Е. Б. Абакумов, Э. И. Гагарина
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕРОЙ ЛЕСНОЙ И ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВ ЖИГУЛЕВСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
Введение. Почва - один из главных компонентов биогеоценоза и основная среда обитания подавляющего числа видов животных, растительных и других организмов. Сохранение биоразнообразия тесно связано с сохранением разнообразия почв. Заповедные земли необходимо изучать комплексно, как совокупность компонентов экосистем, взаимосвязанных между собой. Жигулевский государственный заповедник и Национальный парк «Самарская Лука» были созданы для защиты уникальной природы Самарской Луки. Почва, по мнению акад. Г. В. Добровольского, - генератор и хранитель биоразнообразия [6]. Почвы Самарской Луки являются хранителем биоразнообразия экосистем Среднего Поволжья, поэтому их изучению необходимо уделять особое внимание.
В природном отношении эта территория изучена хорошо. Она издавна привлекала внимание исследователей своей красотой и уникальностью ландшафтов. В1913 г. В. Н. Сукачев впервые высказал мысль об охране Жигулей. Здесь работали такие известные ученые, как П. С. Паллас (1769), И. И. Лепехин (1769), С. И. Коржинский (1890), Р. В. Риз-положенский (1893), Л. И. Прасолов (1970), С. С. Неуструев (1910), Г. Н. Высоцкий (1909), но их работы носили лишь эпизодический характер. Специальные почвенные исследования комплексными экспедициями стали проводиться после организации в 1927 г. Жигулевского заповедного участка с включением его в состав Средне-Волжского заповедника, переименованного в 1935 г. в Куйбышевский. Заповедник дважды закрывался с 1951 по 1959 и с 1961 по 1965 годы. В 1966 г. его вновь открыли и присвоили ему имя организатора и первого руководителя - проф. И. И. Спрыгина. Специальные почвенные исследования проводились такими учеными, как А. В. Сурчаков (изучение морфологии почв,1934) [30], В. А. Носин (исследование почв Хмелевого участка Жигулевского заповедника,1936) [16], Л. М. Черепнин (почвенно-геоботанические исследования каменистой степи Жигулевского заповедника, 1937) [36], А. М. Майоров и А. А. Успенская (первое почвенное районирование, 1938-1939) [14,35], а первые детальные исследования лсчз Жигулевского заповедника проведены в 1981-1982 годах институтом Волгогипрсз<м. Результатом этих работ явилось составление почвенной карты (М=1:10000) и почвеккого очерка [20]; на основе этих данных было произведено районирование территории Жигулевского заповедника, впоследствии детализированное с выделением подрайонов [37].
Если серые лесные почвы являются зональными для лесостепной зоны, то дерново-подзолистые почвы для нее не характерны, а их выделение еще недостаточно обосновано.
© Н. А. Вихрова, Е. В. Абакумов, Э. И. Гагарина. 2006
поэтому совместное развитие на территории Самарской Луки дерново-подзолистых, серых и темно-серых почв требует более глубокого рассмотрения. Среди проведенных до 2000 г. исследований мало почвенно-генетических и почвенно-географических работ, которые необходимы для понимания свойств почв и процессов их формирования. С 2000 г. началось изучение почв и почвенного покрова Самарской Луки почвоведами Санкт-Пе-тербургского университета. В основу исследований положен сравнительно-географический метод. Получены новые данные о буроземах, рендзинах, серых лесных почвах, но недостаточно ясны причины формирования дерново-подзолистых почв, которые близко соседствуют с серыми почвами. Эта проблема требует дополнительного изучения.
Целью данной работы является сравнение морфогенетических и основных аналитических свойств двух текстурно-дифференцированных почв: серой лесной почвы, наиболее распространенной на территории заповедника, и - дерново-подзолистой (с четко выраженным подзолистым горизонтом).
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1) дать сравнительную характеристику экологических и физико-географических условий их формирования на территории заповедника;
2) провести профильное исследование их морфологического строения и свойств;
3) изучить гранулометрический состав, физико-химические, химические свойства, состав органического вещества;
4) на основе полученных результатов установить классификационную принадлежность сравниваемых почв по новой классификации почв 2004 г.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются представители двух генетических типов текстурно-дифференцированых почв. Разрез №13 - (серая лесная почва) заложен (2002) в горной части Жигулевского заповедника (50 м вверх по склону от квартального столба 34/35) и приурочен к бескарбонатному тяжелосуглинистому делювию карбоновых известняков, а разрез №12 - (дерново-подзолистая почва) заложен (2001) в плакорной части Жигулевского заповедника (70-й квартал) на юрских отложениях легкосуглинистого состава. Обе почвы располагаются под пологом широколиственного леса с преобладанием липы, клена и лещины. Травянистый покров серой лесной почвы представлен снытью, копытнем, папоротником, крапивой, звездчаткой, ясменником (проективное покрытие (ПП)=15-30%), в травостое у разреза дерново-подзолистой почвы преобладают осока, подмаренник, фиалка, сныть (ПП=40%), а в верхнем ярусе встречаются отдельные березы.
Образцы отобраны послойно. В мелкоземе определялись: рН водной и солевой вытяжек; обменная и гидролитическая кислотности; гигроскопическая вода; потеря при прокаливании по Аринушкиной; сумма обменных оснований по Капгхену; углерод по Тюрину; гранулометрический состав [22]; групповой и фракционный состав гумуса по схеме Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой [19]; общий азот по методу Кьельдаля [21]; железо по Мера-Джексону [8].
Текстурно-дифференцированные почвы (ТДП) и современное состояние их изученности. Проблемой ТДП занимались многие русские и зарубежные ученые. Текстурно-дифференцированными почвами называются такие почвы, в профиле которых хорошо выражена дифференциация но гранулометрическому составу. Верхние горизонты, как правило, обогащены песчаной фракцией (остаточное накопление), а нижележащие иллювиальные горизонты - илистой фракцией, В этих почвах главными процессами формирования профиля являются лессиваж, разрушение минералов илистой фракции с выносом продуктов разрушения за пределы профиля, элюви-ально-глеевый процесс. В текстурно-дифференцированных почвах должен обязательно присутствовать элювиальный горизонт или горизонт облегченный по гранулометрическому составу и текстурный горизонт ВТ (бурый с ореховато-призмовидной структурой и хорошо выраженными кутанами иллювиирования) [9].
Исследования серых лесных почв проводили такие ученые, как Г. И. Парфенова, Е. А. Ярило-ва (изучили их микроморфологическое строение) (1962) [18], последующие исследования на морфологическом уровне выполнили И. И.Лебедева (1969) [11] и И. С. Урусевская (1987) [34],
оригинальные представления о гумусовом профиле этих почв принадлежат В. В. Пономаревой (1980) [19]. М. И. Герасимова, С. В. Губин и другие, описывали серые лесные и дерново-подзолистые почвы на микроморфологическом уровне (1992) [3]. В. О. Таргульян проводил систематизацию подзолистых горизонтов в почвах Центрального лесного заповедника (1974) [31] с использованием диагностических признаков микростроения иллювиальных горизонтов дерново-подзолис-тых почв. А. И. Ромашкевич и М. И. Герасимова (1982) отмечали характерные черты профиля иллювиирования: растянутость по вертикали, однообразие натеков и их тонкоглинистый характер [5]. Изучались разные подтипы подзолистых почв. Глубокопрофильное иллювиирование тонко-дисперсного вещества в дерново-подзолистых почвах как современный процесс доказывается В. О. Таргульяном (1974) [31], Н. П. Солнцевой и Н. Е. Рубилиной (1987) [29]. М. И. Герасимова на макроуровне провела систематизацию горизонтов ELB , выявив их текстурную связь с условиями увлажнения, на примере участка в Подмосковье. В элювиально-глеевых почвах Прикарпатья (псевдоглеях и псевдоподзолах) механизмы глеевой дифференциации профиля и перераспределение в нем железа приводят к максимальному результату, что позволяет считать их эталоном элювиально-глеевого процесса и диагностировать его признаки [5]. Глееподзолистыми почвами занималась Г. В. Русанова (1981,1987) [26]. Ю. А. Ливеровский (1962) разделил подбелы на луговые и лесные с эволюционной позиции и на основе различий в их свойствах [12].
Дискуссия о путях образования профиля текстурно-дифференцированных почв возникла в начале 20 в. и с тех пор не прекращается. Неясно, какие процессы являются решающими в формировании текстурной дифференциации профиля: разрушение минералов почвообразующей породы кислыми продуктами, возникшими при разложении органического вещества почвы, вынос продуктов разрушения за пределы почвенного профиля или вынос из верхних горизонтов почвы илистых частиц без разрушения. Существует много точек зрения на механизмы образования почв данного отдела.
Ф. Р. Зайдельман отмечает роль глееобразования как глобального фактора формирования почв со светлыми кислыми элювиальными горизонтами. Он рассматривает связь глееобразования с процессами лессиважа. подзолообразования, псевдооглеения и слитогенеза. По его мнению, глееобразование является причиной лессиважа в условиях застойно-промывного режима. Наиболее благоприятные условия лессиважа установлены в глубокоглеевых почвах. В этих почвах накопление ила больше, чем в глееватых, а в глеевых почвах данный процесс почти не проявляется. В дерново-подзолистых почвах на тяжелых породах лессиваж слабый, так как в большинстве случаев у этих почв большая набухаемость, низкая водопроводимость и обилие замкнутых пор [7].
Н. Н. Матинян (2003) занималась изучением почв на ленточных глинах Северо-Запада России, в том числе и текстурно-дифференцированных почв. Автор отмечает зависимость мощности элювиальной толщи от глубины залегания карбонатов. При нарастании степени поверхностного увлажнения увеличивается мощность подстилки, степень ее оторфованности, гумусированность и мощность гумусового горизонта, но уменьшается мощность элювиальной толщи. Основным профилеобразующим процессом автор считает глеевую мобилизацию химических соединений и удаление их из профиля (чему способствуют тяжелый гранулометрический состав почв и слабая их дренированность), а остальные процессы - сопутствующими [13].
Большой вклад в изучение генезиса ТДП внесла работа В. Д. Тонконогова (1988). Он выявляет механизмы формирования, пути эволюции и особенности современного этапа образования глинисто-дифференцированных почв (ГДП) Европейской территории СССР (ETC) как теоретической основы прогноза изменения почв и почвенного покрова в условиях активного антропогенеза и управления процессами антропогенного почвообразования. Автор оценил вклад педогенных механизмов и исходной литологической двучленности пород в формирование этого типа почв; раскрыл генетические особенности современного наложенного почвообразования в профиле ГДП; установил географические закономерности проявления унаследованного и наложенного почвообразования в ГДП в пределах ETC; уточнил представления об основных этапах голоценовой эволюции ГДП на Европейской территории СССР [32].
И. А. Соколов (1983) полагал, что гипотеза лессиважа и кислотного гидролиза не в состоянии объяснить текстурную дифференциацию профиля суглинистых подзолистых почв. Им была
предложена и обоснована гипотеза исходной двучленное™ профиля (текстурно-дифференцированный профиль унаследован от почвообразующих пород, которые исходно были двучленны) 128]. В своем более позднем труде (2004) И. А. Соколов предлагает выделять суглинистые ТДП в класс подбелов и относить к данному классу только почвы, развитые на двучленной породе [27].
Текстурно-дифференцированные почвы на Самарской Луке и в Самарской области слабо изучены. В этой работе выявлены локальные и региональные особенности серых и дерново-подзолистых почв, экологические ниши которых на данной территории граничат между собой; ниже дана их сравнительная характеристика. На Самарской Луке есть переходные формы между серыми и дерново-подзолистыми почвами, проведение границ между ареалами которых является предметом дальнейшего изучения.
Природные условия Самарской Луки. Самарская Лука - крупная излучина Волги в ее среднем течении. Это восточная часть Приволжской возвышенности, которая представляет собой как бы полуостров, омываемый с севера, востока и юга водами Волги, только узкая полоса суши (2 км) у с. Переволоки соединяет территорию Самарской Луки с основной частью Приволжской возвышенности. Общая площадь Луки 155 тыс. га. На территории Самарской Луки располагаются национальный парк «Самарская Лука» и Жигулевский государственный заповедник.
Геология, рельеф и почвообразующие породы Самарской Луки. На фоне спокойного рельефа Русской равнины Жигули с их значительной абсолютной высотой выглядят аномально. Однако такой ландшафт характерен лишь для северной части Самарской Луки. Происхождение Жигулевских гор связано с тектоническим поднятием, которое началось еще в девоне и карбоне, но его максимальное проявление произошло в конце палеогена и в начале неогена. По мнению Г. В. Обедиентовой (1986), максимальное поднятие пришлось на средний плиоцен [17]. Именно в это время и образовалась излучина Волги вокруг поднимающегося участка. Самарская Лука представляет собой остров древних палеозойских пород среди пород мезозойского и кайнозойского возраста, слагающих окружающие территории. В среднем плиоцене высота Жигулевских гор достигала 900 м. В последующие геологические периоды эта территория подвергалась воздействию интенсивных эрозионных процессов, в результате чего были уничтожены не только верхние морские толщи палеогена, но и значительная часть мезозойских пород. В результате на больших площадях обнажились отложения перми и карбона, произошло понижение поверхности, расчленение ее сетью узких каньонообразных долин. Усилившиеся впоследствии процессы карстообразования способствовали затуханию поверхностного размыва. На всей Русской платформе других таких молодых и интенсивных поднятий с подобным наглядным отражением в рельефе трудно найти. Жигули - это тектоническая аномалия Русской платформы. Так как четвертичному оледенению Самарская Лука не подвергалась, горный облик Жигулей сохранился. Именно поэтому, несмотря на небольшую высоту современного рельефа, даже в специальной литературе Жигули часто называют горами. Северная часть Самарской Луки сложена каменноугольными известняками, пермскими известняками и доломитами, мергелистыми породами, глинами, глинистыми песками и песчаниками, перекрывающими известняки на водоразделах. Платообразная часть Самарской Луки сложена палеозойскими, юрскими, третичными и четвертичными отложениями. В развитии рельефа Самарской Луки, кроме эндогенных процессов, огромное значение имели экзогенные геологические процессы элювиального и склонового ряда: выветривание, обвальные, осыпные, оползневые, эрозионные, абразии, карста, что в совокупности способствовало развитию здесь эрозионно-денудационных и карстовых ландшафтов. Склоновые процессы проявлялись чаще и протекали с большей скоростью на крутых склонах и обрывах горного пояса. Их активность тесно связана с периодическим повышенным увлажнением грунтов дождевыми и талыми водами [1, 19].
Климат Самарской Луки. В Жигулевском заповеднике помимо общей его континентальное™ отмечается значительное развитие местных микроклиматов, обусловленных, прежде всего, сложностью рельефа и оказывающих влияние на процесс образования местных разновидностей почв. Горный рельеф, различные экспозиции склонов создают в целом весьма мозаичную картину микроклиматических условий, особенно температур-но-влажностных. Наблюдаются постоянные различия климатических условий между Приволжской (горной) частью заповедника и возвышенно-волнистым плато, на котором отмечается меньшая длительность безморозного периода и в целом климат более холодный, чем в горной части. Среднегодовое количество осадков на территории Самарской Луки составляет 437 мм, что больше, чем на прилегающих территориях. Коэффициент увлажнения <1. Большая часть осадков выпадает летом и осенью. Мощность снежного покрова в лесу составляет около 66 см, на степных склонах и вершинах - 15 см, где в два раза больше и его плотность [10].
Растительность исследуемой территории. Разнообразие климатических, геоморфологических, литологических условий определяет пестроту растительного покрова Самарской Луки. Ее северная часть относится к зоне широколиственных, подзоне смешанных лесов, а южная - к лесостепной зоне [ 1 ]. Граница между ними проходит южнее Ширяевской долины. Территория Самарской Луки на 55% покрыта лесом. 70% от общей площади лесов Самарской Луки находятся в государственном природном национальном парке и занимают 65.9 тыс. га. В Жигулевском заповеднике лесами покрыто 92% территории, что составляет 25% от обшей площади лесов. Здесь преобладает липа - 51% от общей площади насаждений, осина - 25%, сосна - 9%, дуб - 8%, береза - 5%, клен - 2%, главным образом, это средневозрастные насаждения (37% от покрытой лесом площади) [38]. Специфичным является наличие редчайших в Европе реликтовых сосновых боров на известняках со степной растительностью под пологом леса и каменистых степей с шиханами (останцы среднеплиоценовых гор).
Почвы Самарской Луки. На почвенной карте Жигулевского заповедника (1983) (М 1:10000) выделено 82 разновидности почв, относящихся к .8 типам, 13 подтипам, что свидетельствует о большой пестроте ПП. Преобладающими являются дерново-карбонат-ные (рендзины) и серые лесные почвы, которые занимают около 50% территории. Кроме них, распространены черноземы, бурые лесные, дерново-подзолистые, аллювиальные, лу-говато-черноземные и болотные низинные почвы. На территории заповедника было выделено три почвенных района: 1) северный горный с преобладанием рендзин, 2)возвы-шенное выровненное плато с преобладанием серых лесных почв и 3) пойма Волги и ее острова с современными аллювиальными почвами. Горные почвы занимают 37% общей площади и представлены 4 типами и 37 разновидностями. Среди них распространены рендзины, серые лесные и бурые лесные почвы, долинные черноземы. Нагорно-равнинные почвы в основном представлены теми же типами почв, включая еще дерново-подзолистые и болотные низинные почвы. Серые лесные почвы занимают 38.2 % от общей площади заповедника и распространены как в горной, так и в нагорной его части. Дерново-подзолистые почвы занимают 3% от общей площади Жигулевского заповедника и приурочены к выровненной его части [2,20].
Условия формирования серых и дерново-подзолистых почв на территории Жигулевского заповедника. Серые почвы широко распространены на территории Жигулевского заповедника. Они встречаются как в горной, так и в нагорной части заповедника и формируются преимущественно наэлюво-делювии, подстилаемом известняками. В ходе экспедиции в 2001 г. была обнаружена интразональная для лесостепи дерново-подзолистая почва. Данный тип почв встречается только на плакорных пространствах и приурочен
к выходу на поверхность юрских очень плотных опесчаненных легких суглинков. Серая почва, которую мы исследуем, располагается в горной части заповедника на склоне крутизной 20°. Цель работы - объяснить, в силу каких факторов могла образоваться на территории заповедника дерново-подзолистая почва и какой фактор явился решающим в формировании ее профиля. Серые почвы формируются на богатых породах (рыхлом суглинистом элюво-делювии) на склоне, следовательно, их профили не испытывают периодического переувлажнения благодаря хорошему дренажу. Реакция среды близкая к нейтральной из-за наличия карбонатов в породе. Дерново-подзолистые почвы развиты на более бедных породах по сравнению с серыми лесными. Эти породы, кислая и слитые, хотя и являются легким суглинком по гранулометрическому составу, способствуют развитию в плакорных условиях поверхностного оглеения.
Результаты исследования и их обсуждение. Морфология серой и дерново -подзолистой почв. Серая и дерново-подзолистая почвы имеют дифференцированное строение почвенного профиля, но отличаются рядом существенных морфологических характеристик.
В профиле серой почвы заметных следов оглеения не наблюдается. Элювиально-гумусовый и элювиально-иллювиальный горизонты нечетко выражены, в них практически нет железисто-марганцевых новообразований, наличие которых свидетельствует о периодическом переувлажнении почвы. Влага долго не задерживается в профиле серой почвы. Склоновая позиция и переотложенный делювий, на котором развивается данный тип почв (рыхлый), обеспечивают хороший дренаж.
В дерново-подзолистой почве четко выделяется элювиальный горизонт (EL) довольно большой мощности (12 см). В нем отмечаются железисто-марганцевые пятна. Сизая окраска по ходам корней и ржавые пятна в нижних горизонтах свидетельствуют об условиях затрудненного дренажа, обусловленного очень плотными юрскими отложениями, служащими водоупором, и выровненным рельефом. При периодическом переувлажнении происходит застой влаги в верхних слоях почвы, развивается поверхностный элюви-ально-глеевый процесс. Когда происходит иссушение профиля, вода перераспределяется к участкам иссушения (порам, ходам червей, корней, т. е. где есть воздух), увлекая за собой подвижные формы железа. В ходе этого процесса образуются железисто-марганцевые конкреции, а места, откуда произошел вынос подвижных форм железа, приобретают светлую окраску. При растрескивании породы влага может мигрировать, увлекая вниз подвижные фракции гумусовых кислот, илистые частицы; растворимые в почвенном растворе соединения выносятся из верхних горизонтов, осветляя их благодаря промачива-нию всей толщи почвы (лессиваж). Этот процесс в разной степени выражен в обеих почвах.
В нижних горизонтах обоих типов почв наблюдаются гумусово-глинистые кутаны, что свидетельствует об участии процессов кислотного гидролиза и лессиважа в формировании профилей серой лесной и дерново-подзолистой почв.
Гумусовые горизонты данных почв имеют серую окраску и плохо оструктурены из-за слабо выраженного процесса гумусовой аккумуляции.
Гранулометрический состав серой и дерново-подзолистой почв. В серой почве горизонт AY - легкосуглинистый, горизонты AEL и BEL - среднесуглинистые, горизонты ВТ и ВС - легкоглинистые. В дерново-подзолистой почве горизонт AY - легкосуглинистый, горизонты AEL, EL, BEL, ВС1 - среднесуглинистые, горизонт ВС2 - легкосуглинистый, ВТ - тяжелосуглинистый. Серая почва среднесуглинистая, а дерново-подзолистая -легкосуглинистая. К верхним горизонтам обеих почв приурочено максимальное содержание фракции крупного песка. Наблюдается неоднородность в распределении фракции среднего и мелкого песка, что свидетельствует о литологической двучленности пород,
на которых сформировались данные почвы. Серая почва образовалась на легкоглинистом делювии карбоновых пород, а дерново-подзолистая почва на легкосуглинистых юрских отложениях (результаты анализа гранулометрического состава свидетельствуют о более выраженной неоднородности делювия карбоновых пород, чем юрских отложений). В профилях обеих почв преобладают фракции среднего и мелкого песка и крупной пыли, а фракция скелета (>1мм) отсутствует. Как в серой, так и в дерново-подзолистой почвах наблюдается иллювиальный максимум в распределении илистой фракции, но в серой почве ее содержание выше, что может быть обусловлено тяжелосуглинистой почвообра-зующей породой. В обеих почвах наблюдается отчетливая элювиально-иллювиальная дифференциация почвенного профиля по илу, но в серой почве она выражена сильнее, о чем свидетельствуют КД (коэффициент дифференциации) по илу, который в серой почве равен 4.0% , а в дерново-подзолистой - 2.8% (табл. 1). '
Таблица 1. Гранулометрический состав мелкозема изученных почв
Горизонт Глубина, Фракции, мм; их содержание, %
0.005-
см 1-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.001 <0.001 <0.01
Серая почва
АУ 1-12 3.2 20.6 49.6 10.1 17.4 2.3 29.8
АЕЬ 12-29 0.4 14.8 50.9 8.1 20.1 6.1 34.3
ВЕЬ 29-52 0.09 22.1 41.2 11.8 15.6 9,3 36.7
ВТ 52-86 0.08 34.5 10.3 7.3 16.8 31.1 55.2
ВС 86-115 0.05 5.2 42.8 7.5 14.4 30.1 52.0
Дерново-подзолистая почва
АУ 2-18 4.9 31.7 40.9 8.3 15.6 3.5 27.4
АЕЬ 18-30 1.8 30.6 34.6 3.4 27.8 3.6 34.8
ЕЬ 30-42 1.0 25.5 43.4 5.3 19.8 6.0 31.1
ВЕЬ 42-56 0.4 25.9 36.4 5.5 22.4 9.7 37.6
ВТ 56-83 0.9 37.1 22.6 6.7 16.6 17.0 40.3
ВС1 83-115 1.0 54.9 13.6 2.9 15.5 13.1 31.5
ВС2 115-125 1.4 62.3 15.0 2.0 15.5 5.2 22.7
Кислотно-основные свойства серой и дерново-подзолистой почв. Серая почва характеризуется нейтральной реакцией среды в верхних и нижних горизонтах и слабокислой - в элювиальной толще (влияние породы и растительного покрова, богатых щелочноземельными катионами). В дерново-подзолистой почве реакция среды по всему профилю кислая, кроме гумусового горизонта, где она нейтральная (кислая юрская порода не может противостоять развитию кислотного гидролиза). В серой почве величины обильной кислотности (ОК) и гидролитической кислотности (ГК) уменьшаются вниз по профилю, а в дерново-подзолистой - возрастают. Но в обеих почвах данные типы кислотности максимальны в гумусовых горизонтах. В дерново-подзолистой почве значения ОК и ГК по всему профилю намного выше, чем у серой лесной почвы (табл. 2).
Обменные свойства серой и дерново-подзолистой почвы. Характер распределения величин показателей обменных свойств (емкости катионного обмена - ЕКО. степени, насыщенности основаниями - V) в профиле серой и дерново-подзолистой пом в ;гмеет вид аккумулятивно-элювиально-иллювиальной кривой [23]. По сравнению с серой
почвой, дерново-подзолистая почва не насыщена основаниями, характеризуется низкой ЕКО и меньшей величиной гигроскомической влаги (ГВ). Профиль серой почвы более обогащен щелочно-земельными катионами, гумусом и илистыми частицами, чем дерново-подзолистой, а, следовательно, обладает большей поглотительной способностью (см. табл. 2).
Таблица 2. Физико-химическая характеристика мелкозема почв
Горизонт Глубина, см рНню рНкс! OK, мг-экв./ 100 г гк, мг-экв./ 100 г мг-экв./ 100 г ЕКО, мг-экв./ 100 г V, % 0)бщ.> % Гумус, % ГВ,%
Серая почва
О 0-1 6.2 5.8 9.5 20.4 - - - 21.8* - 12
AY 1-12 6.9 6.4 0.3 1.5 48.8 50.3 97.0 6.2 10.6 5
AEL 12-29 5.7 4.4 0.2 2.1 21.3 23.4 91.0 0.7 1.2 1.8
BEL 29-52 5.7 4.5 0.2 1.9 21.2 23.1 91.7 0.4 0.6 2.0
ВТ 52-86 6.0 4.4 0.2 1.6 33.4 35.0 95.4 0.3 0.5 4.9
ВС 86-115 6.7 4.9 0.1 1.2 35.4 36.6 96.7 0.3 0.5 6.4
Дерново-подзолистая почва
АО 0-2 5.9 5.8 3.0 13.3 - - - 84.3* _ 9.9
AY 2-18 4.6 4.4 0.2 3.4 17.8 21.2 83.9 4.3 7.4 4.0
AEL 18-30 4.6 4.1 0.3 2.5 6.4 8.9 71.9 1.3 2.2 1.5
EL 30-42 4.4 3.9 0.4 2.3 4.5 6.8 66.1 0.5 0.9 1.7
BEL 42-56 4.2 3.6 1.0 2,2 4.9 7.1 69.0 0.1 0.2 1.9
ВТ 56-83 4.1 3.5 2.5 3.5 6.6 10.1 65.3 0.1 0.2 2.5
ВС1 83-115 3.9 3.4 2.7 3.6 3.6 7.2 50.0 0.1 0.2 2.6
ВС2 115-125 4.1 3.5 1.7 2.5 3.3 5.8 56.8 0.1 0.2 1.0
Примечание.* - углерод определен по потере при прокаливании, 5 - сумма обменных оснований (остальные обозначения см. в тексте).
Фракционно-групповой состав гумуса серой лесной и дерново-подзолистой почв. Содержание органического углерода резко снижается вниз по профилю как в серой, так и в дерново-подзолистой почвах. Максимальное количество гумуса накапливается в верхних горизонтах. Часть из него мигрирует вниз по профилю с нисходящим током влаги, закрепляясь в иллювиальных горизонтах в виде гумусовых кутан (органо-минеральные комплексы) или вымываясь за пределы профиля. Дерново-подзолистая почва отличается более низким содержанием гумуса по сравнению с серой почвой.
В серой почве горизонты АО, AEL характеризуются фульватно-гуматным типом гумуса, AY, ВС - гуматно-фульватным. BEL и ВТ - гуматным. В дерново-подзолистой почве горизонт AY характеризуется гуматно-фульватным типом гумуса, AEL и EL - фульватно-гуматным. В целом в серой почве тип гумуса более гуматный, чем в дерново-подзолистой почве. В серой почве содержание негидролизуемого остатка (НО) среднее в горизонте AY, в AEL и BEL - низкое, но выше, чем в дерново-подзолистой почве. В обоих типах почв минимальное содержание ГК всех фракций приурочено к гумусовому горизонту, что свидетельствует, во-первых, об интенсивном образовании фульвокислот в верхних горизонтах, а во-вторых, о выраженной миграционной способности ГК. Как в серой, так и в дерново-подзолистой почве среди ГК преобладает ГК2. В данных почвах содержание ГК2 в верхних горизонтах ниже, чем в более глубоких, так как эта фракция связана с ионом Ca, а верхние горизонты выщелочены сильнее. По всему профилю серой почвы наблюдается небольшое количество агрессивной фракции ФК1а. В дерново-подзолистой почве ее содержание выше. Недостаток зольных элементов в самой дерново-подзолистой почве и в
органических остатках замедляет минерализацию последних микроорганизмами, вследствие чего образуются кислые подвижные гумусовые вещества, лишь небольшая часть которых закрепляется в почве, поэтому в гумусово-аккумулятивном горизонте данного типа почв не накапливается больших количеств гумуса. Максимальное содержание фракции ФК1 в обоих типах почв наблюдается в горизонте АЕЬ, что свидетельствует о возможном выветривании их минеральной части. Степень гумификации органического вещества больше в серой почве, чем в дерново-подзолистой. В серой почве коэффициент цветности ниже, чем в дерново-подзолистой почве, что свидетельствует о большей зрелости гуминовых кислот в профиле серой почвы (табл. 3).
Таблица 3. Фракционно-групповой гумуса исследованных почв
Гори- собш.» % е4/е6 ГК1 ГК2 ГКЗ 1ГК ФК1а ФК1 ФК2 ФКЗ 1ФК НО о/сфс
зонт %0Т Собщ.
Серая почва
АУ 6.2 3.2 5.3 3.9 7.9 17.1 1.1 2.7 10.8 4.0 18.5 46.1 0.92
АЕЬ 0.7 2.5 20.0 22.8 18.6 61.4 2.8 41.4 7.1 2.8 54.3 20.0 1.13
ВЕЬ 0.4 3.0 11.6 23.3 21.6 56.6 3.3 1.6 6.6 25.0 36.6 21.6 1.52
Дерново-подзолистая почва
АУ 4.32 5.9 13.4 5.5 8.8 27.8 3.7 18.5 1.6 8.6 32.4 39.8 0.86
АЕЬ 0.30 5.1 13.8 18.5 9.2 41.5 3.1 25.4 1.5 10.8 40.8 17.6 1.01
ЕЬ 0.55 5.6 10.9 20.0 7.3 38.2 12.7 0 9.1 0 34.5 27.3 1.10
Дерново-подзолистые почвы Жигулевского заповедника более богаты гумусом и более насыщены основаниями, чем почвы данного типа, расположенные в таежной зоне. Это связано со специфическими условиями их образования в заповеднике, описанными выше. Для лесостепной зоны дерново-подзолистые почвы в целом являются интразональными. На Самарской Луке в серых почвах отсутствие или слабое проявление сезонного анаэробиоза и лучший тепловой режим усиливают разложение богатой основаниями и азотом отмирающей растительности, в результате образуются более сложные гумусовые вещества с большим содержанием гуминовых кислот. Значительная часть этих кислот нейтрализуются основаниями опада, поэтому процессы разрушения почвенных минералов выражены слабее, чем в дерново-подзолистой почве.
Классифицикационное положение ТДП. До недавнего времени в отечественном почвоведении активно использовалась факторно-генетическая классификация и диагностика почв СССР (1977). В связи с этим в более ранних работах дерново-подзолистые почвы Самарской Луки нередко относили к типу серых лесных (подтипу светло-серых). На основе полученных результатов установлена классификационная принадлежность сравниваемых почв по новой классификации и диагностике почв 2004 г.
Названия сравниваемых почв по новой классификации 2004 г.:
1) серая типичная среднесуглинистая на бескарбонатном тяжелосуглинистом делювии, подстилаемом карбонатными породами;
2) дерново-подзолистая типичная среднесуглинистая на юрских опесчаненных легких суглинках.
Выводы. 1. Серые и темно-серые почвы распространены как в горной, так и в нагорной части Самарской Луки под широколиственными лесами и приурочены к четвертичным рыхлым отложениям (элюво-делювии коренных пород). 2. Дерново-подзолистые почвы развиваются под широколиственными лесами с примесью мелколиственных пород и
преобладанием осоки в травостое только в нагорной части Самарской Луки на древних юрских морских отложениях различного гранулометрического состава. 3. Исследуемые почвы различаются как по основным морфологическим признакам, так и по физико-химическим свойствам. 4. Серые почвы более богаты гумусом, их органическое вещество хараткеризуется большей степенью гумификации, повышенной долей гумусовых кислот, связанных с минеральной частью почвы. 5. Решающее влияние на формирование почв на территории Самарской Луки оказывают почвообразующие породы (их фильтрационные свойства, обусловленные сложением и гранулометрическим составом; литогенные свойства, связанные с содержанием карбонатов, нестойких к выветриванию минералов и т. п.), а также рельеф, определяющий степень дренированности территории.
Summary
Vikhrova N. A., Abakumov Е. V., Gagarina Е. I. Comparative characteristics of gray forest and dernovo-podzolic soils in the Jiguli reserve.
The genetic pecularitites of gray forest and dernovo-podzolic soils in the Jiguli state reserve, Samarskaya Luka (Samara region) are considered. Natural conditions of soil formation, morphological and chemical characteristics and organic matter composition of soils are discussed. As a result the background for dernovo-podzolic soil areal separate investigation is grounded due to its genetic and lithological specificity.
Литература
i. Алехин В. В. Основы ботанической географии. М.; Л.,1936.2. Гагарина Э. И., Абакумов Е. В., Шелемина А. #,, Миронович А. С. Почвы Жигулевского заповедника // Бюллетень. 2003. № 13. С. 27-87. 3. Герасимова М. И., Губин С. В., Шоба С. А. Микроморфология почв природных зон СССР. Пущино, 1992.4. Герасимова М. И., РомашкевичА. Я. Микроморфологические особенности элювиально-поверхностного глеевого процесса // Микроморфологическая диагностика почв и почвообразующих процессов. М., 1983. 5. Герасимова М. И. О микростроении суглинистых глеевых горизонтов // Геохимия ландшафтов и география почв. М., 1982. 6. Добровольский Г. В. Значение почв и сохранение биоразнообразия // Почвоведение. 1996. №6. С. 89-91.
7. Зайдельман Ф. Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М., 1998.
8. Зонн С. В. Железо в почвах. Академия наук СССР. М., 1982. 9. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004.10. Кудинов К. А. Локальные особенности климата в районе Жигулевского заповедника по данным метеорологических наблюдений за 25 лет (1974-1988) // Бюл. «Самарская Лука». №11. Самара, 2001. С. 67-99. 11. Лебедева И. И. О природе элювиального горизонта светло-серых лесных почв на моренных суглинках // Почвоведение. 1969. №2. С. 3-12.12. Ливеровский Ю. А., Росликова В. И. О генезисе некоторых луговых почв Приморья // Почвоведение. 1962. №8. С. 36-46.13. Матинян Н. Н. Почвообразование на ленточных глинах озерно-ледниковых равнин Северо-Запада России. СПб., 2003.14. Майоров А. М. Почвы Бахило-вой части Жигулевского заповедника (рукопись). 1927. 15. Методическое пособие для чтения результатов химических анализов почв. М., 1979.16. Носин В. А., БезсоновА. И. Почвы Хмелевого участка Жигулевского заповедника (рукопись). 1936. 17. Обедиентова Г. В. Происхождение природы Жигулей // Известия всесоюзного географического общества. 1986. Т. 118. Вып. 1. С. 38-51.18. Парфенова Е. И., Ярилова Е. А. Минералогические исследования в почвоведении. М., 1962.19. Пономарева В. В., Плотникова Т. А. Гумус и почвообразование: методы и результаты изучения. Л., 1980. 20. Почвы Жигулевского Государственного заповедника им. И. И. Спрыгина// РСФСР. Объединение Росземпроект. Волжский Государственный проектный институт по землеустройству Волгогипрозем. Куйбышев, 1983. 21. Растворова О. Г., Андреев Д. П., Федорова Н. Н., Касаткина Г. А., Гагарина Э. И. Химический анализ почв. СПб., 1995. 22. Растворова О. Г. Физика почв. Л., 1983.23. Розанов Б. Г. Морфология почв: Учебник для высшей школы. М., 2004. 24. РомашкевичА. И., ГерасимоваМ. И. Микроморфология и диагностика почвообразования. М., 1982.25. Русанова Г. В. Микроморфология глееподзолистых почв северо-таежных лесов
Европейского северо-востока // Почвоведение. 1981. №5. С. 28-38.26. Русанова Г. В. Микроморфология таежных почв. М., 1987.27. Соколов И. А. Современные проблемы генетического почвоведения. Новосибирск, 2004.28. Соколов И. А. К проблеме генезиса почв с текстурно-дифференцированным профилем // Почвоведение. 1983. №5. С. 129-143. 29. Солнцева Н. П., Рубилина Н. Е. Морфологический анализ почв, трансформированных при угледобыче // Почвоведение. 1987. №2. С. 105-118. 30. СурчаковА. В. Почвы Самарской Луки (рукопись). 1939. 31. ТаргульянВ. О., Соколова Т. А., Бирина Н. Е. Организация, состав и генезис дерново-палево-подзолистой почвы на покровных суглинках. М., 1974.32. Тонконогов В. Д. Глинисто-дифференцированные почвы Европейской территории Союза. М., 1988. 33. Урусевская И. С. Влияние почвообразующих пород на дифференциацию почвенного покрова северной части Приволжской возвышенности // Почвоведение. 1992. №8. С. 22-37. 34. Урусевская И. С., Соколова Т. А., Шоба С. А. Морфологические и генетические особенности профиля светло-серой лесной почвы на покровных суглинках // Почвоведение. 1987. №4. С. 5-16. 35. Успенская А. А. Почвы Жигулевского участка Куйбышевского государственного заповедника (рукопись). 1939. 36. Черпнин Л. М. Растительность каменистой степи Жигулевских гор. М., 1941.37. Чап Т. Ф., Холина М. Г., Соколова Ю. К. Структура почвенного покрова Жигулевского заповедника // Динамика, структура почв и современные почвенные процессы. М., 1987. 38. Шабалин И. М. Леса Самарской Луки // Бюл. «Самарская Лука». №3. Самара, 1992.
Статья принята к печати 18 декабря 2006 г.
E-mail: [email protected]
