Особенности почвообразования коренных пород в северо-западных предгорьях Алтая | Вестн. Том. гос. ун-та. 2008. № 316.

Особенности почвообразования коренных пород в северо-западных предгорьях Алтая

Рассматриваются состав и свойства почв, формирующихся на элюво-делювии различных коренных пород Предалтайской равнины в условиях естественных экосистем. На базе современных представлений определена классификационная принадлежность этих почв. Установлено, что состав коренных пород в значительной степени определяет состав и свойства минеральной части почв, в меньшей степени - состав органической субстанции.

Characteristic properties of soil formation on weathering products of the bedrocks in the north-western foothillsof the .pdf В степных северо-западных предгорьях Алтая на элюво-делювии метаморфических и магматических пород палеозойского возраста формируются специфические почвы. Под различными названиями эти почвенные образования упоминаются некоторыми авторами уже в начале прошлого века [1]. Позднее Б.Ф. Петров [2], кратко характеризуя эти объекты, относил их к горно-степным почвам. Более подробно эти почвы были описаны И.И. Кармано-вым [1] как горные чернозёмы. В отличие от Б.Ф. Петрова, он рассматривает их не только как географическую группу, свойственную горным территориям, но и вкладывает в понятие "горные чернозёмы" генетическое содержание. По мнению И.И. Карманова, в предгорьях Алтая на одной и той же территории развиваются как "горные", так и "негорные" чернозёмы [1], свойства которых значительно отличаются. Согласно представлениям конца прошлого века почвообразование на коренных породах в пределах горных территорий считалось специфическим, а почвы, формирующиеся там, выделялись в особые типы горных почв. На предгорных равнинах это почвообразование рассматривалось как аналог равнинного, чаще всего в рамках зональных типов и подтипов почв, но на правах рода [3]. В частности, на Предалтайской равнине почвы на коренных породах относили к неполноразвитым родам чернозёмов или к дерново-карбонатным почвам [4]. В настоящее время состояние изученности этих почв неудовлетворительное. С одной стороны, их неблагоприятные свойства и неудобные для пахотной обработки местоположения ограничили производственную значимость этих почв, в связи с чем в научном плане им уделялось мало внимания. С другой стороны, существенно изменились представления о генетической сущности почвообразования на коренных породах, что было отражено во втором издании "Классификации и диагностики почв России" [5]. Таким образом, целью представленной работы было определить классификационную принадлежность, изучить свойства и особенности вещественного состава почв, развитых на различных коренных породах в северозападных предгорьях Алтая.Объекты и методы исследованияРаботы проводились на территории Предалтайской равнины в границах Змеиногорского, Локтевского и Курьинского районов Алтайского края. С геоморфологической точки зрения, это волнистая широкоувалистая предгорная равнина, на которой встречаются отдельные сопки или их группы. Распространение этих сопок связано, как правило, с выходом на поверхность коренных пород. Абсолютные отметки высот колеблются от250 м на северо-западе до 400 м на юге, достигая 500 м по вершинам некоторых сопок. Климат этой территории, как и в целом Алтайского края, континентальный. Среднегодовая температура воздуха составляет здесь + 1...+ 2°С, среднегодовое количество осадков - 400-450 мм [6]. Согласно геологической карте [7], территория сложена морскими карбонатно-терригенными породами (известняками, глинисто-известковыми сланцами, алевролитами) нижнего силура. Присутствуют также магматические породы от кислых эффузивов до гранитов и гранодиоритов, включая контактово-метасома-тические роговики и сланцы. Однако площадь, занятая выходами коренных пород, невелика. Значительная часть местности закрыта с поверхности чехлом рыхлых четвертичных отложений преимущественно субаэраль-ного генезиса (лёссы и делювий). Почвенный покров территории довольно однороден. Преобладающим авто-морфньш типом почв являются чернозёмы (обыкновенные и выщелоченные). Лишь в местах близкого залегания к поверхности коренных пород почвенный покров усложняется за счёт почв, развитых на продуктах выветривания этих пород. Для проведения исследований были выбраны почвы, формирующиеся на элюво-делювии наиболее распространённых коренных пород: лимони-тизированных известняков (разрез 1-12), гранитов (разрез 3-12) и вулканических туфов (разрез 4-12). Эти почвы формируются под естественной растительностью, сохранившейся и в настоящее время, которая представлена разнотравно-ковыльными степями.Определение свойств почв проводилось по общепринятым в почвоведении методам [8]. Так как часть почвенных образцов содержала карбонаты, для определения состава поглощённых катионов во всех образцах был использован метод Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой [9], что позволило получить сопоставимые между собой результаты. Для характеристики гумусного состояния почв была применена система показателей, предложенная Л.А. Гришиной [10]. Диагностика почв проводилась с использованием Классификации и диагностики почв России [5]. Для описания профиля применялась новая номенклатура горизонтов. Основными диагностическими горизонтами были тёмно-гумусовый (AU) и плотная почвообра-зующая порода, на продуктах выветривания которой формируется почвенный профиль (М).Результаты и их обсуждениеВ соответствии с Классификацией и диагностикой почв России [5] исследуемые объекты, за исключени-249ем чернозёма, относятся к отделу органо-акку-мулятивных почв. Профиль почв органо-акку-мулятивного отдела характеризуется одним ясно выраженным органогенным или гумусовым горизонтом, который постепенно сменяется малоизменённой поч-вообразующей породой. Строение профиля описывается формулой А-С. Срединный горизонт В как самостоятельное генетическое образование не выражен. Общая мощность рыхлой толщи превышает 30 см. Все изученные органо-аккумулятивные почвы относятся к типу тёмно-гумусовых. Общим признаком в строении профиля почв этого типа является наличие тёмно-гумусового горизонта AU, определяющего облик всего профиля. Для горизонта характерен тёмно-серый с коричневатым оттенком цвет (индекс цвета сухого образца по шкале Манселла 10 YR 3/1 и 10 YR 3/2), пороши-сто-зернистая копрогенная структура. Мощность этого горизонта в ненарушенных почвах под естественной растительностью варьирует от 45 до 75 см. Средняя часть профиля представляет собой элюво-делювий залегающих ниже плотных пород, в котором могут присутствовать педогенные признаки. В частности, в тёмно-гумусовых почвах, развитых на продуктах выветривания гранитов, мелкозём в подгумусовой толще, в переходной зоне к гранитным породам, имеет признаки оглинивания и педогенной структурной организации в виде уплотнения и образования непрочных комковатых агрегатов, что позволило выделить метаморфизован-ный подтип и обозначить этот горизонт как Ст.Диагностически значимой морфологической особенностью, зависящей как от состава и свойств исходной породы, так и от специфики педогенеза, является распределение карбонатов по профилю и форма их выделения. Были обнаружены три основные формы аккумуляции карбонатов (в скобках даны обозначения для каждой из этих форм): в виде псеводмицелия (тс), натёчных образований на нижних поверхностях обломков плотных пород (ic) и диффузно-рассеянные в мелоко-зёме (be) [5]. В результате проведённых исследований было установлено, что в почвах, развитых на продуктах выветривания гранитов (разрез 3-12), происходит педогенная аккумуляция карбонатов, которые залегают на глубине 50 см. В мелкозёме карбонаты аккумулируются в диффузно-рассеянной форме (пропитка), иногда в виде псевдомицелия. На нижних поверхностях крупных слабо выветрелых обломков гранита они образуют натёчные корочки. В почвах, развитых на продуктах выветривания известняков (разрез 1-12), карбонаты равномерно рассеяны по всему профилю, морфологически не выражены и определяются по вскипанию от соляной кислоты. Без сомнения, они унаследованы почвой от материнской породы, что служит основанием для выделения остаточно-карбонатного подтипа тёмно-гумусовых почв. В почвах, развитых на продуктах выветривания вулканических туфов, не содержащих карбонаты (разрез 4-12), также происходит педогенная аккумуляция последних. Диффузно-рассеянные в минеральной массе карбонаты локализуются в нижней части гумусового горизонта на глубине 20 см. Они характерны для типичных подтипов тёмно-гумусовых почв. В соответствии с приведённой выше характеристикой изученные почвы имеют следующее строениепрофиля и классификационную принадлежность: разрез 1-12, тёмно-гумусовая остаточно-карбонатная: AUca - Сса - Мса; разрез 3-12, тёмно-гумусовая мета-морфизованная: AU - Cmic - Cic - М; разрез 4-12, тёмно-гумусовая типичная: AU - AUbc - Cbc - М.Изучение состава и свойств тёмно-гумусовых почв показало различное влияние на них почвообразующей породы (ПП). Так, анализ гранулометрического состава показал, что во всех тёмно-гумусовых почвах присутствует скелетный материал - частицы крупнее 1 мм. В тёмно-гумусовой остаточно-карбонатнои почве его содержание в гумусовом горизонте составляет на различных глубинах 5,3-8,8%, в горизонте Сса - 10,2%. Гранулометрический состав почвы тяжелосуглинистый во всём профиле и среднесуглинистый - в горизонте Сса. В тёмно-гумусовой метаморфизованной почве содержание скелета выше: 14,5-21,0% - в почвенной толще и 25,3% - в ПП. Почвенный профиль имеет среднесуглинистый состав, ПП - легкосуглинистый. Содержание скелетного материала в тёмно-гумусовой типичной почве составляет 13,5-18,5% и 19,0% - в ПП. В первом случае меньшее содержание скелета и более тяжёлый гранулометрический состав связаны с тем, что при выветривании известняков скелет и грубые фракции мелкозёма (песчаные и крупно-алевритовые) в них менее устойчивы, чем в гранитах и туфах, и быстро разлагаются на более мелкие частицы. В гранитах и туфах присутствуют высокоустойчивые к выветриванию частицы кварца, которые и входят в состав скелета, фракций песка и крупной пыли, увеличивая их содержание.Влияние ПП сказывается и в различиях реакции среды почв, о которой можно судить по величине рН. Так, слабощелочная реакция (рН равен 7,3-7,6) во всём профиле характерна для почвы, развитой на продуктах выветривания известняков (см. табл. 1, разрез 1-12). Это обусловлено присутствием в минеральном субстрате литогенного карбоната кальция,' содержание которого увеличивается вниз по профилю от 14-15% в верхних горизонтах до 27,7% в материнской породе. Почвы, формирующиеся на элюво-делювии гранитов и вулканических туфов, имеют слабокислую реакцию (рН 5,7-6,4) в верхней части профиля. С глубиной реакция среды в них подщелачивается и становится слабощелочной (рН 7,5) в горизонте Cic тёмно-гумусовой метаморфической почвы и щелочной (рН 8,3) в горизонте Cbc тёмно-гумусовой типичной. По распределению карбоната кальция профиль последних двух почв делится на две зоны: верхнюю бескарбонатную и нижнюю карбонатную. Концентрация СаСОз в карбонатной зоне достигает 10,7-17,07% (см. табл. 1).Все тёмно-гумусовые почвы характеризуются высоким значением суммы обменных катионов, которая в гумусовом горизонте (AU) варьирует от 21,3 до 36,8 мг-экв на 100 г почвы. По составу обменных катионов почвы обладают несомненным сходством. Прежде всего, среди катионов резко преобладает кальций. Доля его варьирует от 84 до 97% от их суммы. При этом максимальные значения (26,0-35,5 мг-экв на 100 г почвы) обнаружены в остаточно-карбонатных тёмно-гумусовых почвах, минимальные (18,7-22,7 мг-экв на 100 г почвы) - в типичных (см. табл. 1). Распределение обменного кальция по профилю почв свиде-250тельствует о его биогенном закреплении в гумусовом горизонте в процессе педогенеза. Содержание обменного магния (Mg24) в изученных почвах и особенности распределения его по профилю в большей степени, чем кальция, зависят от почвообразующей породы. В почве, сформированной на продуктах выветривания известняков (разрез 1-12), содержание Mg2* минимально (0,8-1,1 мг-экв на 100 г почвы), а доля его в составе обменных катионов одинакова как в гумусовом горизонте, так и в ПП - 3%. Продукты выветривания гранитов и вулканических туфов - горизонт С - содержат Mg2* несколько больше (табл. 1, разрез 3-12, 4-12): 1,2-2,2 мг-экв на 100 г почвы и доля его значительно выше 9-16%. Максимальна доля этого катиона в профиле тёмно-гумусовой почвы, сформировавшейся на продуктах выветривания гранитов (11-15%). Обнаружено также присутствие обменных натрия и калия, доля которых едва достигает одного процента от суммы поглощённых катионов.Тёмно-гумусовый горизонт всех изученных почв характеризуется высоким содержанием органического углерода (Сорт) в приповерхностном слое. Здесь оно составляет 3,42-5,02%, или, в пересчёте на гумус, 6,09-8,65% (табл. 1). Распределение гумуса по профилю постепенно убывающее, характерна средняя обогащённость гумуса азотом, а отношение углерода к азоту (C/N) значительно варьирует по профилю от 7 до 19. Тип гумуса в пределах гумусовой толщи преимущественно гуматно-фульватный (Сгк/Сфк 0,5-09), однако в приповерхностном слое он может быть гуматным (разрез 1-12) или фульватно-гуматным (табл. 2, разрез 4-12).Таблица 1арН водной суспензии%N валовой, %C/NОбменные катионыСаСОз, %>,Са2+ | Mg2t | Na+ | Г | Суммамг-экв на 100 г почвыРазрез 1-12. Тёмно-гумусовая остаточно-карбонатная7,33,530,321132,31,10,10,233,714,37,33,890,261535,51,00,10,236,815,17,42,290,151533,40,90,10,134,518,97,51,570,23726,00,80,10,127,023,37,60,35Неопр.-19,30,60,10,120,127,7Разрез3-12. Тёмно-гумусоваяметаморфизованная5,73,500,271323,44,10,10,327,9-5,93,180,271225,33,60,10,229,2-6,22,710,142023,43,00,10,226,7-7,11,590,151124,02,50,10,226,8-7,50,850,091421,41,20,10,122,812,37,50,20Неопр.-20,71,50,10,122,410,7Разрез 4-12. Тёмно-гумусовая типичная6,45,020,331522,73,30,10,626,7-7,03,150,251325,82,10,10,228,2-7,42,480,201224,81,60,10,226,73,27,71,680,141218,72,20,20,221,37,48,10,880,091012,33,50,20,116,115,28,30,30Неопр.-11,22,20,20,113 717,7Гори-Глубина образца, смрН водной суспензии%N валовой, %C/NОбменные катионыСаСОз,зонтСа2+ | Mg2t | Na+ | Г | Сумма%мг-экв на 100 г почвыРазрез 1-12. Тёмно-гумусовая остаточно-карбонатнаяAUca0-107,33,530,321132,31,10,10,233,714,3AUca12-227,33,890,261535,51,00,10,236,815,1AUca28-387,42,290,151533,40,90,10,134,518,9AUca40-507,51,570,23726,00,80,10,127,023,3Сса60-707,60,35Неопр.-19,30,60,10,120,127,7Разрез3-12. Тёмно-гумусоваяметаморфизованнаяAU0-85,73,500,271323,44,10,10,327,9-AU10-205,93,180,271225,33,60,10,229,2-AU30-406,22,710,142023,43,00,10,226,7-AU40-507,11,590,151124,02,50,10,226,8-Cmic60-707,50,850,091421,41,20,10,122,812,3Cic90-1007,50,20Неопр.-20,71,50,10,122,410,7Разрез 4-12. Тёмно-гумусовая типичнаяAU0-56,45,020,331522,73,30,10,626,7-AU7-177,03,150,251325,82,10,10,228,2-AUbc20-307,42,480,201224,81,60,10,226,73,2AUbc34-447,71,680,141218,72,20,20,221,37,4AUCbc55-658,10,880,091012,33,50,20,116,115,2Cbc72-828,30,30Неопр.-11,22,20,20,113 717,7Таблица 2Тип гумусаОбогащённостьСтепень гумифи-Содержание отдельных фракций ГК, % к сумме ГКСодержаниеПочваНО.Тип гумуса (Сге/Сфк)Обогащённость азотомСтепень гумификации (УоГКотСоьц)Содержание отдельных фракций ПС, % к сумме ГКСодержание НО, (% от L-общ)свободныхсвязанных сСапрочно связанныхГуматный(1,6), гуматно-фульватный (0,6-0,8)Высокая, средняяСредняя (20-30)Очень низкое (5-8)Высокое (69-74)Среднее и высокое (18-36)Среднее (45-56)Гуматно-фульватный (0,7-0,9)СредняяСредняя (21-30)Очень низкое (5-16)Высокое (61-81)Среднее и высокое (19-25)Среднее (42-60)Фульватно-гуматный(1,1), гуматно-фульватный (0,5-0,9)СредняяСредняя (20-28)Низкое (27-31)Среднее (40-60)Высокое (25-30)Среднее (42-57)Степень гумификации, определяемая как доля углерода гуминовых кислот (ПС) от общего содержания органического углерода (Общ), и содержание негидролизуемого остатка (НО) средние. По составу гуминовых кислот тёмно-гумусовые почвы обладают значительным сходством. В группе ПС преобладают кислоты, связанные с кальцием.Содержание их варьирует от среднего до высокого (табл. 2). Доля прочно связанных ПС относительно высока (18-36% от суммы). Содержание свободных ПС низкое в почве, развитой на элюво-делювии вулканических туфов и очень низкое - в почвах, развитых на элюво-делювии гранитов и известняков (см. табл. 2). В составе группы ФК251также преобладают кислоты, связанные с кальцием, их доля варьирует от 40 до 70% от суммы ФК. Содержание двух других фракций заметно отличается в различных подтипах тёмно-гумусовых почв и зависит от состава почвообразующей породы. Доля свободных ФК наибольшая в тёмно-гумусовой метаморфизованной (37-51% от суммы ФК), наименьшая (13-28%) - в тёмно-гумусовой остаточно-карбонатной.Особенности валового химического состава обусловлены вещественным составом почвообразующей породы и слабо трансформированы в процессе педогенеза. В тёмно-гумусовых почвах от состава почвообразующих пород зависит содержание окислов кремния, алюминия и железа. Формирующаяся на карбонатных породах тёмно-гумусовая остаточно-карбонатная почва содержит меньшекремния (48-54%) и алюминия (15-16%), чем метаморфи-зованная и типичная (табл. 3). Эти различия в содержании основных окислов хорошо подтверждают и молекулярные отношениями между ними. Наибольшие значения по содержанию Fe203 (6,99-7,99%) обнаружены в тёмно-гумусовой метаморфизованной, развитой на продуктах выветривания гранитов. Горизонт Cmic содержит больше всего валового железа, в этом же горизонте величина молекулярного отношения БЮ^егОз наименьшая, что подтверждает процесс метаморфизации, диагностируемый морфологически. Также зависит от породы и содержание окислов кальция и магния, максимальные количества которых (630 и 4,76% соответственно) приурочены к почве, развитой на элюво-делювии известняков (табл. 3, разрез 1-12), для которых характерно повышенное содержание этих соединений.Валовой химический состав тёмно-гумусовых почв Предалтайской равниныТаблица 3ГоризонтГлубина образца, смП.п.п., %Si02А120зFe203Ti02CaO*MgOMnOK20Na20SiQ2 A1203SiQ2 Fe20,% на прокалённую бескарбонатную почвуРазрез 1-12. Тёмно-гумусовая остаточно-карбонатнаяAUca0-1019,5754,9716,956,220,704,293,610,272,571,395,523,6AUca12-2218,5954,5416,776,140,664,634,150,282,471,415,523,7AUca27-М)18,7351,9116,006,150,646,004,370,312,411,335,522,5AUca40-5018,7248,8915,916,150,646,304,760,252,491,385,221,2Сса60-7018,0545,5315,386,100,607,105,420,222,591,225,019,9Разрез 3-12. Темно-гумусовая метаморфизованнаяAU0-811,4664,1116,946,990,703,152,280,232,012,076,424,5AU10-209,6563,7617,506,850,723,102,240,232,002,146,224,8AU30-407,3363,4317,067,760,703,152,350,241,971,906,321,8AU40-506,8463,2716,887,940,763,012,940,251,891,606,421,3Cmic60-7010,1655,1517,128,240,762,574,570,261,521,545,517,9Cic90-1009,6254,6517,947,730,833,944,460,330,841,595,218,9Разрез 4-12. Тёмно-гумусовая типичнаяAU0-518,1764,2417,556,590,712,192,660,242,841,166,226,0AU7-1712,0463,6219,226,580,682,043,020,232,561,215,625,8AUbc20-3311,3261,3118,096,750,682,593,180,202,512,055,824,2AUbc34-4411,4559,6417,786,760,682,963,550,202,471,765,723,5AUCbc55-6512,6255,6418,066,860,682,783,790,182,411,715,221,7Cbc72-8213,5452,7818,526,930,682,315,410,152,521,494,820,3На основании проведённых исследований установлено, что почвы, развитые на элюво-делювии коренных пород, не имеют срединного горизонта В, состоят только из гуму-сово-аккумулятивного горизонта и, согласно современным представлениям, не являются чернозёмами, а относятся к типу тёмно-гумусовых почв органо-аккумулятивного отдела. Влияние почвообразующих пород сказывается на различиях реакции среды почв разных подтипов, на содержа-нии и распределении по профилю карбоната кальция, отчасти - на гранулометрическом составе. Особенности валового химического состава почв также зависят от вещественного состава исходного материала - элюво-делювия коренных пород - и слабо трансформированы в процессе педогенеза. На количественные параметры аккумуляции гумуса и на его свойства состав почвообразующих пород имеет слабовыраженное влияние.

Ключевые слова

Авторы

Список пуст

Ссылки

Карманов И.И. Почвы чернозёмной зоны засушливой, умеренно-засушливой и луговой степи предгорных равнин, предгорий и низкогорий Алтая // Почвы Алтайского края. М.: Изд-во АН СССР, 1959. С. 139-175.
Петров Б.Ф. Почвы Алтае-Саянской области. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 247 с.
Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 224 с.
Хмелёв В.А. Лёссовые чернозёмы Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1989. 202 с.
Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
Почвы Алтайского края. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 382 с.
Горяинова О.П., Смеловская М.М., Стефанович Е.Н. Геологическая карта СССР масштаба 1:200 000, серия Алтайская, лист М-44-У. Объяснительная записка. М.: Изд-во лит. по геологии и охране недр, 1959. 62 с.
Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 487 с.
Воробьёва Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во МГУ, 1998. 325 с.
Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. М.: Изд-во МГУ, 1986. 244 с.
 Особенности почвообразования коренных пород в северо-западных предгорьях Алтая             | Вестн. Том. гос. ун-та. 2008. № 316.

Особенности почвообразования коренных пород в северо-западных предгорьях Алтая | Вестн. Том. гос. ун-та. 2008. № 316.

Полнотекстовая версия