Горные почвы занимают обширные пространства на территории Якутии. Общая площадь горных почв составляет 1799,9 тыс. км2, или 58% площади земной поверхности республики [3]. Большая площадь горных почв обусловлена наличием в Якутии ряда горных систем. Хараулахский хребет расположен на севере Якутии вдоль правого берега р. Лены и входит в Верхоянскую горную систему. Длина хребта 350 км, высоты понижаются с юга на север от 1400 до 400 м. Сложен хребет песчаниками, сланцами и известняками. Преобладает горно-тундровая растительность. На острове Тит-Ары в низовьях р. Лены и прилегающей к ней территории Хараулахского хребта находится самый северный массив лесной растительности на Северо-Востоке России [6; 12]. Эта часть хребта относится к охранной зоне федерального государственного природного заповедника «Усть-Ленский», который в 2000 году был включен в список Всемирного природного наследия Юнеско «Дельта Лена». Почвы Хараулахского хребта изучены слабо. На различных его частях фрагментарно были исследованы почвы двух высотных поясов: горно-гольцового [5] и горно-тундрового [4; 10]. В настоящее время, наряду с расширением почвенно-географических исследований слабоизученных территорий Якутии, актуальным вопросом является верификация почвенных разностей региона в соответствии с принципами «Классификации и диагностики почв России» (КиДПР) [8].
В этой связи цель работы – изучить почвы Хараулахского хребта на самой северной границе лиственничных редколесий и дать морфогенетическую характеристику этих почв в системе новой классификации почв России.
Материал и методы исследования
Район исследований находится за Полярным кругом (72° с.ш., 127° в.д.) и по почвенно-географическому районированию входит в горно-тундровую провинцию каменистых россыпей и гольцов, подбуров тундровых и тундровых глеевых торфянисто-перегнойных почв тундровой зоны Евроазиатской полярной почвенно-биоклиматической области [2].
Климат суровый, полярный, с продолжительной холодной зимой и коротким прохладным летом. Среднегодовая температура воздуха (по данным ближайших метеостанций о-ва Столб и п. Тикси) составляет -13,2-13,4 °С, при средней температуре января -33,3-34,0 °С и июля +7,0-8,9 °С. Длительность безморозного периода 45-58 дней. Годовая сумма осадков 212-241 мм. Лето преимущественно холодное, пасмурное и ветреное. В среднем скорость ветра колеблется от 5 до 7 м/сек. Нередко ветер достигает силы шторма (более 15 м/сек). На лето приходится наименьшее число штормовых дней (1-2 в месяц), осенью оно возрастает в 2-2,5 раза.
Основная часть территории занята горно-тундровой растительностью. На северо-западном и юго-западном склоне выше 65-75 м над ур.м. господствуют дриадово-кассиоповые и дриадовые тундры, ниже 65-75 м в подпоясе лесотундры развивается лиственничное редколесье.
Почвообразующие породы представлены песчаниками и сланцами осадочных метаморфических пород и мелкоземом их элюво-делювия. Из-за суровости климата степень выветрелости и трансформации минералов исходных пород невысокая. Многолетняя мерзлота в пределах провинции распространена повсеместно. Однако в зависимости от локальных условий рельефа мерзлота в профиле маломощных горных почв может отсутствовать, так как ее верхняя граница опускается за пределы сильнокаменистого почвенного профиля.
Полевое почвенное обследование проводилось в 2009 г. традиционным методом маршрутов, разрезы закладывались на основных типах элементарных ландшафтов с соответствующими им типами растительности и почв, развитых в интервале абсолютных высот 38–185 м над ур.м. Географические координаты и высота над уровнем моря получены с помощью GPS-приемника. Гранулометрический состав и химические свойства почв определялись по общепринятым в почвоведении методикам [1; 7].
Результаты исследования и обсуждение
На исследованной территории согласно КиДПР преобладающим типом почв являются почвы постлитогенного ствола отделов литоземов и альфегумусовых (подбуры) почв.
Литоземы формируются на верхних частях каменистых склонов под дриадовой и дриадово-кассиоповой горной тундрой, общим диагностическим признаком профиля которых является щебнисто-мелкоземистая минеральная толща мощностью не более 30 см, залегающая на плотной породе (мерзлота находится за пределами профиля). В авторских названиях единичных разрезов подобные почвы ранее определены как мерзлотные горно-тундровые щебнистые [4]. Криогенез выражен в виде вертикальных морозобойных трещин и языковатых границ между горизонтами.
Литозем перегнойно-грубогумусовый (разр. 8-09 от 24.07.2009 г.) развит на верхней части склона юго-западной экспозиции (35-40° ступенчатый уклон) с выходами крупных песчаников (25-30%) под дриадовой тундрой, из кустарников ивы – Salix glauca, S. Tcshuktcshorum, S. reticulata - 185 м над ур. м; 72°00'18” с.ш., 127°09'09'' в.д. Микрорельеф бугристо-трещиноватый, высота бугров 10–15 см, диаметр 40–50 см.
Морфологический профиль имеет следующее строение: О (0-3/5 см) – АОh (3/5-12/20см) – М. Под поверхностным подстилочным горизонтом залегает перегнойно-грубогумусовый горизонт АОh бурого цвета, представленный органическим материалом разной стадии разложения с небольшой смесью минерального мелкозема, каменистый, камни размером от 2-3 до 10 см составляют до 70% объема. На правой стороне лицевой стенки имеется вертикальная криогенная трещина с неровными линиями, заполненная органическим материалом темно-бурой окраски. Сразу под органогенными горизонтами располагается плотная порода - М. Общее количество органического вещества в горизонте АО составляет около 15% (табл.).
Литозем перегнойно-торфяный (разр. 9-09 от 24.07.2009 г.) сформирован на наиболее ровных (уклон <30%) и менее каменистых (5-10% от площади) участках северо-западного склона под дриадово-кассиоповой тундрой - 121 м над ур. м; 72°00'19” с.ш., 127°08'56'' в.д.
Морфологический профиль состоит из следующих горизонтов: О (0-3/5 см) – Т (3/5-10 см) - Тh (10-14/21см) – М. Отличительным признаком в морфологии данной почвы является наличие торфяного Т и перегнойно-торфяного Тh горизонтов с высоким содержанием органического вещества 31–26%, что следует объяснить менее благоприятными тепловыми ресурсами северо-западного склона и слабой степенью минерализации органического вещества.
Литоземы характеризуются слабой водоудерживающей способностью, низкой теплоемкостью, высокой водопроницаемостью и большим воздухосодержанием. Влага осадков задерживается лишь в верхнем органогенном слое, отличающемся повышенной влагоемкостью. Такая обстановка создает в целом условия для сброса избытка влаги вниз по склону и, следовательно, для преимущественного проявления в почвенно-грунтовой толще аэробного режима, окислительных реакций и свободной нисходящей миграции веществ. Химические свойства этих почв показывают, что процессы почвообразования протекают в слабокислой среде в условиях практически полной насыщенности поглощающего комплекса основаниями.
Физико-химические свойства почв
Горизонт |
Глубина, см |
рН водный |
Гумус, (*ППП) % |
Обменные катионы, мг-экв/100 г почвы |
Степень ненасыщенности основаниями, % |
Содержание частиц, % |
||||
Са2+ |
Мg2+ |
Н+ |
∑ |
<0,001 мм |
<0,01 мм |
|||||
разр. 8-09. Литозем перегнойно-грубогумусовый |
||||||||||
АОh |
3-12(20) |
6,3 |
15,1* |
15,6 |
4,6 |
0,1 |
20,3 |
- |
- |
- |
разр. 9-09. Литозем перегнойно-торфяный |
||||||||||
Т |
3(5)-10 |
6,3 |
31,4* |
35,9 |
6,1 |
0,1 |
42,1 |
- |
- |
- |
Тh |
10-21 |
6,7 |
26,2* |
38,8 |
6,9 |
0 |
45,7 |
- |
- |
- |
разр. 10-09. Подбур грубогумусированный, иллювиально-гумусовый |
||||||||||
Оао |
2(3)-10 |
4,5 |
39,3* |
14,2 |
11,2 |
16,4 |
41,8 |
39 |
- |
- |
ВHF1 |
10-15 |
5,0 |
13,5 |
8,9 |
6,4 |
6,5 |
21,8 |
30 |
7,8 |
16,4 |
ВНF2 |
15-30 |
5,3 |
11,2 |
8,6 |
5,6 |
3,8 |
18,0 |
21 |
5,0 |
20,9 |
разр. 7-09. Подбур перегнойный, иллювиально-гумусовый |
||||||||||
Оh |
3-18 |
5,1 |
21,1* |
15,3 |
8,1 |
5,7 |
21,9 |
20 |
- |
- |
ВHF1 |
16-28 |
5,6 |
7,7 |
10,8 |
4,4 |
2,7 |
16,7 |
15 |
5,0 |
16,4 |
ВНF2 |
28-34 |
6,0 |
7,4 |
9,3 |
5,4 |
1,5 |
16,2 |
9 |
12,7 |
29,5 |
Примечание. Прочерк означает «не определено».
Подбур грубогумусированный, иллювиально-гумусовый (разр. 10-09 от 24.07.2009 г.), развит на нижней половине облесенной части северо-западного склона (уклон 20-25°) лесотундрового подпояса под багульниково-лишайниково-моховой лиственничной рединой – 38 м над ур. м; 72°00'19” с.ш., 127°08'29'' в.д. Средняя высота лиственницы (Larix cajanderi) составляет 1,9 м, максимальная - 2,6 м.
Морфологический профиль в целом отвечает представлению о подбурах [11] и имеет следующее строение: О (0-2/3 см) – Оао (2/3-10 см) – ВНF1 (10-15см) – ВНF2 (15-30 см). В профиле присутствуют вертикальные неровные криогенные трещины шириной 1-1,5 см. Наполнение трещин прокрашено гумусовыми веществами более темных тонов. Поверхностные подстилочные горизонты представлены желтовато-бурыми слоями живых и слаборазложившихся лишайников, мхов и хвои лиственницы, густо переплетенных корнями, переход заметный, граница слегка волнистая. Щебнисто-каменистые минеральные горизонты ВНF1 и ВНF2 (мелкозем занимает около 30-40% от объема горизонта) имеют кофейно-бурую и охристо-бурую окраску с признаками иллювиирования соединений гумуса, железа и алюминия, мелкозем порошистый, в нижней части мерзлый (имеются линзы и кристаллы льда), местами плитняк плотных пород.
Гранулометрический состав мелкозема минеральных горизонтов супесчаный и легкосуглинистый со значительным преобладанием фракций мелкого песка и крупной пыли (72-81%), что свидетельствует о преобладании физического выветривания горных пород над ослабленным химическим. Cодержание органического вещества и гумуса высокое по всему профилю (39,3-11,3%), реакция среды кислая (рН 4,5-5,3), поглощающий комплекс не насыщен основаниями. В составе обменных катионов верхнего подстилочно-грубогумусированного горизонта значительная доля приходится на ион водорода (39%), с глубиной доля его участия снижается до 20-30%. Подобное распределение по профилю иона водорода связано с кислым составом органического вещества, образующегося при разложении растительных остатков мохово-хвойных сообществ.
Известно, что на территории Якутии подбуры распространены в горной и равнинной тундре, а также в поясе верхнетаежного лиственничного редколесья с кедровым стлаником и ольховником в кустарниковом ярусе. Подбуры равнинной тундры изучены нами на близлежащем острове Тит-Ары с самыми северными крупными массивами лесной растительности на Северо-Востоке России, где они занимают незначительную площадь (менее 10% от общей площади). Преобладающим типом почв на острове являются мерзлотные тундровые надмерзлотно-глеевые почвы с перегнойно-глеевыми и торфянисто-перегнойно-глеевыми и глееватыми подтипами [9].
Подбур перегнойный, иллювиально-гумусовый (разр. 7-09 от 22.07.2009 г.), формируется на верхней части крутого южного облесенного склона увалов (уклон 35-40°) острова Тит-Ары под багульниково-бруснично-моховой лиственничной рединой, в условиях хорошего дренажа на песчано-супесчаных аллювиальных отложениях - 34 м над ур. м; 71°58'07” с.ш., 127°06'09'' в.д. Средняя высота лиственницы (Larix cajanderi) составляет 2,7 м, максимальная - 5,3 м.
Морфологический профиль состоит из следующих горизонтов: О (0-3/5 см) – Оh (3/5-16/18 см) – ВНF1 (16/18-21/28см) – ВНF2 (21/28-30/34 см). На глубине 34 см льдистая мерзлота. Признаки оглеения отсутствуют.
Сравнение морфологического строения и физико-химических свойств подбуров горной и равнинной лесотундры показало общность типовых характеристик, небольшое различие прослеживается лишь в органогенном и альфегумусовом горизонтах. Это более низкое содержание органического вещества в горизонте Оh (потеря при прокаливании составляет 21%), слабокислая реакция среды и меньшая степень ненасыщенности поглощающего комплекса основаниями иллювиально-железисто-гумусовых горизонтов ВНF1 и ВНF2 перегнойного, иллювиально-гумусового подтипа подбуров равнинной лесотундры (разр. 7-09) по сравнению с грубогумусированным, иллювиально-гумусовым горным (разр. 10-09). Выявленные особенности почв обусловлены экспозиционными и оролитологическими различиями ландшафтов.
Заключение
Проведенные исследования почвенного покрова слабоизученной территории Хараулахского хребта (72° с.ш., 127° в.д) показали, что на каменистых склонах горно-тундрового пояса (выше 65-75 м над ур. м.) преобладают литоземы перегнойно-грубогумусовые и перегнойно-торфяные. Почвы лиственничных редколесий – подбуры встречаются в лесотундровом подпоясе ниже 65-75 м над ур. м. Дифференциация почвенного покрова обусловлена законом высотной поясности, экспозиционными и криогенными различиями.
По отношению к почвам аналогичных условий формирования других регионов России, в профиле подбуров Хараулахского хребта на фоне криогенных процессов (морозобойная трещиноватость, пропитанность подвижным гумусом и др.) выявлено сложное сочетание диагностических признаков разных подтипов, выделенных в КиДПР, что является региональной особенностью мерзлотных почв Якутии. Полученные результаты могут быть использованы при различных почвенно-географических исследованиях близких по природным обстановкам горных территорий континентальных районов Евразии, а также при мониторинге окружающей среды региона.
Работа выполнена в рамках государственного задания по проекту № 0376 – 2014 – 0004. Тема 54.1.2. «Механизмы трансформации и закономерности функционирования почв криолитозоны в условиях глобальных изменений: факторы, современное состояние и прогноз». Направление 54. «Почвы как компонент биосферы (формирование, эволюция, экологические функции)» программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013–2020 годы.