В современной классификации почв России (Классификация и диагностика ..., 2004) представлен отдел элювиальных почв, у которых элювиальный или подзолистый горизонт сменяется подстилающей породой со слабыми признаками проявления почвообразования. Срединный горизонт (текстурный, альфегумусовый и др.) у этих почв отсутствует. Резкая неоднородность гранулометрического состава почвенного профиля связана с двучленностью отложений, в которых верхний нанос небольшой мощности либо легче подстилающего субстрата, либо, напротив, тяжелее, и подстилается песчаными отложениями. Элювиальные почвы характерны для таежной зоны ЕТР, где формируются на моренных, зандровых, а также озерных равнинах. На Северо-востоке ЕТР двучленные отложения занимают до 25 % территории (Забоева, 1975). По представлениям В.Д. Тонконогова и др. (2004) почвы на двучленных отложениях можно рассматривать как природный «мост», раскрывающий непрерывный и постепенный генетический ряд между текстурно-дифференцированными подзолистыми почвами и альфегумусовыми подзолами, в разной степени совмещая признаки обоих групп.
В среднетаежной подзоне Пермского края почвообразование на двучленных песчаных и супесчаных породах водно-ледникового и древнеаллювиального происхождения, подстилаемых элюво-делювием коренных пород, развито на площади более 13000 км2. Однако на почвенной карте масштаба 1:300000 почвы на двучленных породах не представлены (Филькин и др., 2014), по-видимому, при обследовании они были включены в категорию подзолистых почв или подзолов.
При изучении почвенного покрова берегов Камского водохранилища (Филькин, Еремченко, 2011) впервые были выявлены дерново-элювоземы на двучленных породах.
Цель работы - изучить свойства дерново-элювоземов и на основе ГИС-технологий оценить их распространение по берегам Камского водохранилища.
Материалы и методы исследований
В пределах террас Камского водохранилища были выбраны 2 ключевых участка, на которых заложено 16 почвенных разрезов и полуразрезов; некоторые из них бурили до глубин 3-4 м с целью изучения уровня почвенно-грунтовых вод и характера почвообразующих пород. В почвенных образцах определены рН водное и солевое - потенциометрическим методом, гидролитическая кислотность - по Каппену, сумма оснований - по Каппену - Гильковицу, содержание органического углерода - по Тюрину. Гранулометрический состав определен по Качинскому после разложения проб пирофосфатом натрия. Для оценки распространенности дерново-элювоземов использовали ГИС-технологии.
Результаты и обсуждение
Согласно ряду источников (Печёркин, 1966; Тихонов, 1985), заложенные участки захватили начало тыловой части второй надпойменной террасы Камы (узкая относительно пологая прибрежная часть территории) и восходили на делювиальный шлейф (умеренно крутой склон) третьей террасы. Верхние горизонты четвертичных отложений представлены элюво-делювием пермских опесчаненных глин, покрытых маломощным слоем древнеаллювиальных песчано-супесчаных отложений (светло-бурый нанос мощностью 0,5-0,8 м).
Береговые склоны р. Камы района исследований занимают смешанные (хвойно-мелколиственные) леса; в их верхнем ярусе, как правило, преобладают ель и пихта при заметном участии берёзы и осины; хорошо развит папоротниковый подъярус (щитовник шартрский, фегоптерис связывающий, голокучник трёхраздельный, реже - страусник и др.), а в травостое наблюдается типичный для южнотаёжных лесов комплекс видов: кислица обыкновенная, копытень европейский, майник двулистный, линнея северная, вороний глаз четырёхлистный, звездчатка жестколистная, звездчатка Бунге, хвощи и др.
На террасах в пределах высот 113-119 м сформировались дерново-элювозёмы, у которых верхние горизонты супесчаные, а нижние - глинистые с песчаными прослойками. Обобщённая формула профиля дерново-элювозёмов - АY: 0-10/10 см; EL: 10-70/60 см; Del: 70-95/25 см; D (или Dg): >95 см. Приводим морфологическое описание профиля двух дерново-элювоземов из разных ключевых участков.
Дерново-элювозём глееватый
АY - серогумусовый, 0-11/11 см; рыхлый, буровато-тёмно-серый; увлажнённый, непрочно-комковатой структуры; корни обильные, переход заметный волнистый.
EL - элювиальный, 11-48/37; светло-бурый со светло-серыми и бурыми пятнами; бесструктурный с намечающейся пластинчатостью, рыхлый, но более плотный, чем верхний; среднее обилие корней, есть рыжие прожилки по ходам корней, встречается галька размером до 2 см и овальные железистые конкреции размером до 2-3 мм, мягкие и тёмные; переход постепенный ровный.
Delg - переходный к подстилающей породе горизонт, 48-68/20 см; сизовато-светло-бурый, сырой, рыхлый, бесструктурный в верхней части и слоистый в нижней части горизонта: чередуются прослойки песка и глины по 2-3 см; живых корней мало, встречается мелкая галька и конкреции; переход ровный заметный.
Dg - горизонт подстилающей породы, глееватый, 68-95/27 см; мозаичной окраски: сизо-рыжий с обширными рыжими зонами; опесчаненные слои чередуются с глинистыми, уплотнённый, липкий, пластичный, близкий к сырому, корней мало; встречается галька и конкреции; переход волнистый заметный.
D1 - подстилающая порода, 135-164/29 см; коричневая с рыжими пятнами, глинистая, бесструктурная, очень липкая и пластичная, увлажнённая, близкая к сырой, конкреций очень мало, есть сизые пятна и ржавые прожилки, корней мало (почти единичные).
D2 - слоистая часть подстилающей породы, >164 см (разрез до 223 см); красновато-коричневая глина переслаивается с жёлтым песком, местами они перемешиваются (в результате образуются рыжие слои опесчаненной глины); отдельные объёмы глинистого материала сизые из-за процессов оглеения, при перемешивании с песком образуются разные варианты желтовато-сизоватой песчано-глинистой массы; горизонт влажный, близкий к сырому; встречается галька (размером до 2-3 см), конкреций не обнаружено, корни практически отсутствуют.
Разрез пробурен до глубины 400 см. Скважина проходит через слоисто-мозаичные подстилающие породы:
- слой 210-275 см почти целиком песчаный, рыже-бурый без признаков оглеения;
- в слое 275-282 см совершается постепенный переход: содержание глины увеличивается, цвет меняется на буро-красно-коричневый с отчётливыми ржавыми прожилками, местами с желтоватыми оттенками; в нижней части этого отрезка - тёмные пятна железистых овальных новообразований;
- слой 282-330 см - пёстрая, в основном глинистая прослойка мозаичной окраски: красно-коричневые пятна чередуются с буровато-сизыми;
- слой 330-375 см - коричневая с рыжим оттенком сильно опесчаненная глина с галькой, порой довольно крупной;
- слой 375-400 см - желтовато- и красновато-рыжий песок с галькой.
Дерново-элювозём
AY - серогумусовый, 0-10/10 см; имеет лесную подстилку мощностью до 1-1,5 см, окраска неоднородная: тёмно-серые и серые тона сочетаются с буроватыми и коричневатыми оттенками; рыхлый, пылевато-мелкокомковатый, комковатость непрочная; влажный, слаболипкий, переход заметный волнистый.
EL - элювиальный, 10-52/43 см; относительно однородный, буровато-палевый с отдельными бурыми и рыжеватыми пятнами, рыхлый, бесструктурный с намечающейся крупной слоистостью; влажный, близкий к сырому; корней мало, слаболипкий; с глубины 20-22 см появляются ортштейны (размером до нескольких см).
Del - элювиированная часть подстилающего горизонта, 52-70/18 см; красновато-бурые и бурые прослойки и фрагменты чередуются с палевыми; уплотненный, бесструктурный, влажный, близкий к сырому, корни единичные; ортштейны отсутствуют; переход заметный ровный.
D1 - поверхностный слой подстилающей породы, 70-150 см (полуразрез до 104 см, добурен до 2 м); красновато-бурый, местами с рыжеватым оттенком; книзу бурые и красноватые тона усиливаются, с глубиной окраска темнеет; глинистый с опесчаненными прослойками; структура не очень четко выраженная, плитчатая, плитки распадаются на более мелкие ореховатовидные отдельности, но горизонтальная делимость явно преобладает; уплотнённый, близкий к плотному; влажный, близкий к сырому, липкий, с единичными корнями; местами плитки покрывает металлический блеск, встречаются редко мелкие (менее 1 мм) и мягкие железистые конкреции.D2 - слоистая порода, >150 см; окраска охристо-бурая или рыже-бурая, рыжий тон, по сравнению с вышележащим слоем, усиливается; глинисто-опесчаненные слои чередуются с высокопластичными глинистыми слоями, в которых повышена плотность, липкость, влажность.
В зоне подтопления водохранилищем на высотах 108-113 м под хвойно-мелколиственными лесами и луговыми травостоями с доминированием злаков (костёр безостый, ежа сборная, овсяница луговая, щучка дернистая и др.) дерново-элювозёмы отличались признаками глееватости уже в элювиальном горизонте (ELg). В некоторых разрезах элювиальный горизонт при сохранении плитчатой структуры местами приобретал сизую окраску с многочисленными ржавыми прожилками и ржавыми пятнами.
На нижних участках подтопленных берегов при уровне грунтовых вод менее 1 м под осоково-разнотравно-злаковыми лугами (доминируют хвощ приречный, купырь лесной, осоки чёрная, заячья и пузырчатая, сабельник болотный, костёр безостый, овсяница луговая, вейники сероватый и наземный, мятлик луговой, щучка дернистая) обнаружены дерново-элювоземы глеевые. У этих сильно подтопленных почв буро-серый рыхлый комковатый серогумусовый горизонт AY мощностью 6-7 см несет признаки оглеения. Срединный супесчаный горизонт EL мощностью около 50 см подвергся интенсивному оглеению, в нем доминирует сизая, или тёмно-сизая окраска с многочисленными рыжими и ржаво-рыжими пятнами и точками.Все дерново-элювоземы независимо от степени оглеения имели сходный гранулометрический состав профиля. Серогумусовые горизонты - супесчаные, элювиальные - супесь или связный песок; пробы из подстилающей породы (Dg и D) из-за перемешивания слоистых глин с песчаными прослойками показали легкосуглинистый состав с высокой долей фракции среднего песка.
Дерново-элювоземы характеризуются сильнокислой реакцией почвенного раствора и высокой обменной, в том числе гидролитической кислотностью. В подстилающей породе рН снижалась на 1,0-0,5 единиц по сравнению с верхней частью профиля, гидролитическая кислотность - в несколько раз. Содержание гумуса в серогумусовом горизонте находилось в пределах 4-6 % и становилось менее 1 % в элювиальном горизонте (таблица).
Емкость катионного обмена в серогумусовых горизонтах низкая (12-16 мг-экв/100 г), еще более снижена в элювиальном горизонте. В верхней элювиированной части породы она возрастала до 15 мг-экв/100 г. Степень насыщенности основаниями в среднем составляла всего 14 % в гумусовом горизонте и 7-10 % в элювиальном.
Физико-химические свойства дерново-элювоземов
|
Почва |
Горизонт |
Гумус, % |
рН вод |
рН сол |
Н |
S |
|
Дерново-элювозем |
AY |
5,11±0,79 |
4,39±0,15 |
3,56±0,15 |
14,3±0,83 |
2,43±1,01 |
|
EL1 |
0,73±0,12 |
4,64±0,02 |
4,01±0,10 |
7,8±0,82 |
0,83±0,55 |
|
|
EL2 |
0,32±0,14 |
4,96±0,07 |
4,16±0,02 |
5,3±1,00 |
0,43±0,25 |
|
|
Дерново-элювозем при подтоплении |
AYg |
3,16±0,66 |
5,23±0,14 |
4,33±0,15 |
8,25±1,88 |
4,95±0,44 |
|
ЕLg |
0,80±0,22 |
5,35±0,12 |
4,27±0,06 |
4,7±0,68 |
2,27±0,49 |
|
|
ЕLg |
0,36±0,07 |
5,39±0,10 |
4,29±0,16 |
3,75±0,38 |
4,15±1,37 |
Примечание. Н - гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г, S - сумма оснований, мг-экв/100 г.
В подтопленных дерново-элювоземах по сравнению с неподтопленными почвами наблюдалось снижение всех форм кислотности (табл.), по-видимому, этому способствуют водозастойный режим и оглеение. В некоторых разрезах кислотность заметно снижалась даже в верхней части горизонта Dg. Соответственно возросла и степень насыщенности основаниями - до 32-37 % в верхней части профиля и до 52 % в нижней части элювиального горизонта.
Для оценки распространенности дерново-элювоземов была составлена цифровая модель рельефа берегов Камского водохранилища с размером пикселя 200*200 м. Ее строили по данным топографических карт масштаба 1:100000; входными данными служили точки высот, изолинии высот, водотоки (реки), водоемы (водохранилища, озера), локальные понижения. С помощью инструмента «Калькулятор растра» на модели были выделены участки от уреза воды до абсолютной отметки 119 м. Ранее проведенные полевые исследования (Филькин, Еремченко, 2011) установили, что в пределах этих же участков кроме дерново-элювоземов встречаются псаммозёмы на песках под сосновыми борами. Была оцифрована карта лесов Пермской области масштаба 1:500000. На выделенных участках исключены контуры сосновых лесов на общей площади 211,5 км2. Оставшаяся территория общей площадью 141,2 км2 отнесена к ареалу возможного распространения дерново-элювоземов на террасах Камского водохранилища.
Выводы
- На террасах р. Камы, покрытых маломощными слоями (0,5-0,8 м) песчано-супесчаного гранулометрического состава, под смешанными лесами сформировались дерново-элювоземы. В профиле этих почв под серогумусовым горизонтом залегает хорошо развитый элювиальный горизонт с обильно встречающимися железистыми ортштейнами. Под элювиальной частью профиля залегает глинистая порода, переслаивающаяся средним песком. В местах более мощных отложений песчаного состава под сосновыми лесами образованы псаммоземы.
- Дерново-элювоземы имеют гумусовый профиль лесного типа с резким падением количества гумуса в элювиальном горизонте. Почвы сильнокислые, с низкой емкостью поглощения и слабой насыщенностью основаниями.
- В условиях подтопления отмечена тенденция к снижению кислотности дерново-элювоземов и заметному повышению насыщенности их основаниями.
- На основе цифровых технологий установлен возможный ареал распространения дерново-элювоземов на берегах Камского водохранилища площадью около 140 км2. В основе выявления ареала положены абсолютные отметки высот в пределах камских террас, на которых встречались двучленные почвы.
Рецензенты:
Наумов В.А., д.г.-м.н., директор Естественнонаучного института при ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» Минобрнауки России, г. Пермь.
Бузмаков С.А., д.г.н., профессор, заведующий кафедрой биогеоценологии и охраны природы, ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» Минобрнауки России, г. Пермь.
Библиографическая ссылка
Еремченко О.З., Шестаков И.Е., Максимова С.Е. СВОЙСТВА И РАСПОСТРАНЕНИЕ ДЕРНОВО-ЭЛЮВОЗЕМОВ НА БЕРЕГАХ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=14816 (дата обращения: 19.04.2025).