Cambisols of the Kuznetsk Alatau, their properties and diversity.pdf Введение Согласно Классификации и диагностике почв России [1, 2] буроземами являются почвы со структурно-метаморфическим горизонтом ВМ, имеющим гомогенную коричневую (бурую) окраску и хорошую агрегацию. Эти почвы имеют слабокислую или кислую реакцию среды, отличаются слабой дифференциацией профиля на горизонты и по гранулометрическому составу. На уровне самостоятельного почвенного типа буроземы (Braunerde) впервые были выделены в Западной Европе в 1905 г. Е. Рамманом [3]. Ареал этих почв вначале ограничивался широколиственными лесами равнинных областей Европы, затем был распространен на горные районы европейской части СССР с умеренно теплым климатом и лесными фитоценозами (Крым, Буроземы Кузнецкого Алатау, их свойства и разнообразие 7 Кавказ) [4, 5], а также на Дальний Восток [6]. Позже появились публикации о формировании бурых лесных почв в горно-таежных районах Урала [7, 8], Западной и Восточной Сибири [9]. Последующие региональные исследования окончательно доказали распространение бурых лесных почв в горном окаймлении Западной Сибири [10-13]. Таким образом, географический ареал проявления буроземообразования, ограничиваемый вначале областями распространения широколиственных лесов, был значительно расширен и стал включать не только равнинные, но и горные территории с континентальным климатом и как лиственными, так и темнохвойными лесами. В международной системе почвенной классификации WRB [14] почвы с бурым недифференцированным профилем относятся к реферативной группе Cambisols с диагностическим горизонтом cambic. Признаками почвообразования в них являются: формирование структуры, приповерхностное побурение исходной окраски, увеличение содержания ила и / или выщелачивание карбонатов [14]. Cambisols рассматриваются как относительно молодые почвы, возраст которых объясняется молодостью субстратов или медленной скоростью почвообразовательных процессов в холодном климате. В глобальном масштабе эти почвы распространены в широком спектре ландшафтов и обладают большим разнообразием свойств. Камбисоли занимают около 17% поверхности суши без учета ледникового покрова [15]. В национальных системах классификации почв аналогами центрального образа Cambisols являются Braunerden и Terrae fuscae (Германия), Sols brans (Франция) и Tenosols (Австралия) [15]. В США подобные почвы ранее назывались Brown soils /Brown forest soils, а теперь переименованы в Inceptisols [16]. За период, прошедший со времени начала исследований буроземов азиатской части России, достигнуты определенные успехи. Однако географические регионы отличаются между собой сильной неравномерностью изученности. Так, за два десятилетия XXI в. много публикаций посвящено буроземам Дальнего Востока [17-25]. Наряду с общими вопросами генезиса и эволюции буроземов [17-20] выявлены некоторые региональные особенности свойств и признаков этих почв [21-23], для ряда территорий показана их полигенетичность [24]. Буроземы отражены и на цифровых региональных почвенных картах [25]. В последнее десятилетие активно исследуются буроземы Восточной Сибири и Забайкалья. В публикациях отмечено распространение буроземов и буроземов грубогумусовых в горно-таежном поясе Прибайкалья [26], Бурятии [27, 28], Забайкалья [29]. Исследуются также буроземы в Уральском регионе, так, установлено распространение различных типов буроземов (буроземов, буроземов грубогумусовых и темногумусовых) на Среднем Урале [30]. Доказано, что на Северном Урале буроземы характерны только для высокотравных типов леса [31]. В горно-таежном поясе Приполярного Урала выделены буроземы элювиированные [32]. Отмечено фрагмен- Б.А Смоленцев, Е.Н. Смоленцева 8 тарное развитие буроземов глеевых в единичных экологических нишах в суровых климатических условиях Полярного Урала [33]. Что касается территории Западной Сибири, то сведения о буроземах за последнее десятилетие XXI в. немногочисленны [34-39] и не всегда содержат характеристики, соответствующие современным требованиям. Вместе с тем изучение буроземов, их свойств, генезиса, разнообразия и закономерностей пространственного распределения, является актуальным в различных регионах мира [40-46]. Буроземы Кузнецкого Алатау, описанные как бурые лесные почвы, впервые диагностировал и изучил Н.И. Ильиных [10] в границах Красноярского края. В Кемеровской области были выделены два основных ареала бурых лесных почв в пределах Кузнецкого Алатау (КА) [10, 13] и Горной Шории [12]. За последние более чем 40 лет новой информации о бурых лесных почвах КА опубликовано очень мало. Некоторые исследователи новейшего периода [34] считают горно-лесные бурые почвы своеобразным почвенным типом, характерным для хвойных лесов среднегорий Алтае-Саянской горной страны. По оценке этих авторов, на территории Кемеровской области площадь этих почв составляет 199,6 тыс. га, или 2,2% от общей площади ее почвенного покрова [34]. Однако эта работа не содержит новых аналитических данных о свойствах бурых лесных почв, и характеристика их дана на основе представлений, сложившихся в 70-е гг. XX в. Данная работа посвящена изучению буроземов Кузнецкого Алатау на базе современных диагностических принципов субстантивно-генетической классификации почв России, что в силу существующего пробела в изученности генезиса и географии буроземов КА актуально. Материалы и методики исследования Кузнецкий Алатау (КА) - это вытянутый в субмеридиональном направлении северный отрог Алтае-Саянской горной страны (рис. 1, А). В геоморфологическом отношении КА представляет собой совокупность средневысотных носящих глыбовый характер горных массивов, разобщенных сложной системой глубоких речных долин [47]. В основе всех его орографических подразделений лежат тектонические структуры. Климат КА в целом характеризуется как холодный гумидный [34]. Исследования проведены на территории Государственного природного заповедника «Кузнецкий Алатау» (Кемеровская область) в пределах горнолесного и высокогорного высотных поясов, где буроземы занимают 67% площади. Пространственное размещение буроземов на исследованной территории показано на рис. 1, В. Почвообразующими породами для изученных почв являются бурые глины и тяжелые суглинки четвертичного возраста делювиального или делювиально-пролювиального происхождения [13]. 9 Буроземы Кузнецкого Алатау, их свойства и разнообразие Рис. 1. Местоположение объекта исследований - А; В - пространственное размещение буроземов на исследуемой территории: 1 - буроземы типичные и их комбинации с буроземами других типов; 2 - буроземы глееватые; 3 - буроземы грубогумусовые [Fig. 1. Research object location - А; В - Distribution of Cambisols in the study area: 1 - Dystric Endoleptic Cambisols; 2 - Eutric Gleyic Endoleptic Cambisols; 3 - Dystric Folic Endoleptic Cambisols] По химическому составу почвообразующие породы некарбонатные и очень редко слабокарбонатные. Маршрутные исследования и заложение ключевых участков проведены в ходе полевых работ 2014-2016 гг. Для диагностики почв использована классификация почв России [1] и дополнение к ней [2]. Для аналитической характеристики почв выбраны 10 почвенных профилей (табл. 1), в образцах из которых выполнены анализы по общепринятым методам. Основные методы исследования - сравнительно-географический, профильно-генетический и сравнительно-аналитический. Показатели гумусного состояния почв оценивались по Гришиной и Орлову [48]. В результате проведенных исследований выделены 2 типа буроземов и 9 подтипов (табл. 2). Типы диагностированы по характеру поверхностного горизонта: буроземы и буроземы грубогумусовые. Изученные буроземы КА расположены на склонах различной экспозиции и крутизны преимущественно под пихтовыми и кедрово-пихтовыми лесами, а также на границе горнотаежного и субальпийского поясов под пихтовым и кедровым редколесьем. Общая формула профиля буроземов AY-BM-C, что соответствует типичному подтипу (рис. 2, А). Поверхностный горизонт в буроземах - серогумусовый (AY). Он имеет бурую или буровато-серую окраску, мелкокомковатую структуру со значительным количеством копролитов. Мощность горизонта колеблется от 5 до 30 см, иногда по структуре он делится на подгоризонты. При обследовании выявлено 5 подтипов буроземов (табл. 2). Б.А Смоленцев, Е.Н. Смоленцева 10 Характеристика объектов исследования [Characteristics of the research objects] Таблица 1 [Table 1] № разреза Координаты [Profile number and its coordinates] Название почвы [Soil] Абс. высота, м н.у.м. [Absolute height, m a.s.l] Рельеф, уклон ° [Relief] Фитоценоз [Phytocenosis] 3 54°56'43''N 88°21'48''E Бурозем типичный [Dystric Endoleptic Cam-bisol (Humic, Siltic)] 594 Склон южной экспозиции [South-facing slope], 11° Лес пихтовый разнотравновейниковый [Fir forb and reed forest] 37 54°9'53''N 88°8'27''E Бурозем типичный [Dystric Endoleptic Cam-bisol (Humic, Siltic)] 433 Склон восточной экспозиции [East-facing slope], 5-7° Лес березово-пихтовый разнотравнопапоротниковый [Birch-fir forb and fern forest] 20 54°54'47''N 88°23'54''E Бурозем глинисто-иллювиированный [Dystric Epileptic Cam-bisol (Humic, Siltic)] 858 Склон юго-западной экспозиции [Southwest-facing slope], 17° Лес кедрово-пихтовый мелкотрав-но-вейниковый [Ceder-fir small grass reed forest] 65 54°18'33''N 87°59'55''E Бурозем элюви-ированный [Dystric Endoleptic Cam-bisol (Humic, Siltic)] 518 Вершина хребта [Top of the ridge], 2-3° Лес пихтовый разнотравно-папоротниковый [Fir forb and fern forest] 121 54°22'26''N 88°55'42''E Бурозем глееватый [Eutric Gleyic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)] 871 Ложбина стока на западном склоне, верхняя часть [Run-off hollow on the western slope, the upper part], 2-3° Луг крупнотрав-но-вейниковый [Tall grass reed meadow] 114 54°21'18''N 88°55'31''E Бурозем темнопрофильный [Eutric Endoleptic Cambisol (Profundihumic, Loamic)] 911 Вершина хребта [Top of the ridge], 3-4° Лес пихтовый разреженный крупнотравный [Sparse tall grass fir forest] 101 54°20'46''N 88°23'58''E Бурозем грубогумусовый типичный [Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)] 1216 Склон южной экспозиции [South-facing slope], 10° Луг субальпийский крупнотравный [Subalpine tall grass meadow] 104 54°19'37''N 88°23'58''E Бурозем грубогумусовый глееватый [Dystric Gleyic Folic Epileptic Cambisol (Humic, Siltic)] 1264 Склон южной экспозиции [South-facing slope], 10-11° Луг субальпийский чемеричноразнотравный [Subalpine helle-bore-forb forest] 107 54°18'39''N 88°23'23''E Бурозем грубогумусовый глинисто-ил-лювиированный [Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)] 999 Склон южной экспозиции [South-facing slope], 15° Лес березовопихтовый папоротниковый [Birch-fir fern forest] Буроземы Кузнецкого Алатау, их свойства и разнообразие Окончание табл. 1 [Table 1 (end)] № разреза Координаты [Profile number and its coordinates] Название почвы [Soil] Абс. высота, м н.у.м. [Absolute height, m a.s.l] Рельеф, уклон ° [Relief] Фитоценоз [Phytocenosis] 97 54°19'48"N 88°25'13''E Бурозем грубогумусовый элювиированный [Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Loamic)] 1181 Вершина хребта, ровный участок [Top of the ridge, flat area], 1-2° Луг субальпийский с березовым криволесьем [Subalpine forest with birch krummholz] 11 Результаты исследования и обсуждение Элювиированные буроземы диагностированы по присутствию в нижней части гумусового горизонта осветленного материала в виде минеральных зерен, рассеянных в массе горизонта (белесая / пылеватая присыпка). Буроземы глинисто-иллювиированные выделены по наличию тонких фрагментарных глинистых и гумусово-глинистых пленок иллювиирования (кутан) по граням структурных отдельностей, ходам корней и трещинам. Этот признак свидетельствует о локальном перемещении илистой фракции в почвах. Глееватый подтип буроземов выделен по признакам перераспределения несиликатных оксидов железа в условиях периодического застойного увлажнения, что проявляется в виде сизоватых и охристо-ржавых пятен в средней и нижней частях профиля почвы. Буроземы глееватые (рис. 2, В) встречаются в верхних частях склоновых ложбин стока и на речных террасах под крупнотравно-лабазниковыми, чемеричными или крупнотравно-вейнико-выми влажными лугами. Таблица 2 [Table 2] Таксономическая характеристика буроземов Кузнецкого Алатау [Taxonomic characteristics of the Kuznetsk Alatau Cambisols] Название типа и подтипа почвы [The name of the soil, WRB, 2014] Формула профиля [Profile formula] СТВОЛ ПОСТЛИТОГЕННОГО ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ [Postlithogenic soil formation] Отдел: Структурно-метаморфические почвы [Group: Structural-metamorphic soils] Тип: Буроземы (AY-BM-C) [Type: Cambisols (AY-BM-C)] Буроземы типичные [Dystric Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)] AY-BM-Cm Буроземы элювиированные [Dystric Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)] AY-AYel-BM-C Буроземы глинисто-иллювиированные [Dystric Epileptic Cambisol (Humic, Siltic)] AY-BMi-Cm Буроземы глееватые [Eutric Gleyic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)] AY-(AY) BMg-Cg Буроземы темнопрофильные [Eutric Endoleptic Cambisol (Profundihumic, Loamic)] AYu-BMu-Cu Б.А Смоленцев, Е.Н. Смоленцева Окончание табл. 2 [Table 2 (end)] Название типа и подтипа почвы [The name of the soil, WRB, 2014] Формула профиля [Profile formula] Тип: Буроземы грубогумусовые (AO-BM-C) Буроземы грубогумусовые типичные [Dvstric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Siltic)] AO-BM-C Буроземы грубогумусовые элювиированные [Dystric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Loamic)] AO-AYel- BM-Cm Буроземы грубогумусовые глинисто-иллювиированные [Dvstric Folic Endoleptic Cambisol (Humic, Loamic)] AO-BMi-Cm Буроземы грубогумусовые глееватые [Dvstric Glevic Folic Epileptic Cambisol (Humic, Siltic)] AO-BMg-Cg 12 Буроземы темнопрофильные (рис. 2, C) приурочены к делювиальным суглинкам, содержащим продукты выветривания углеродосодержащих сланцев [47]. Эти породы содержат литогенное органическое вещество, которое неравномерно окрашивает профиль почв, в том числе и структурно-метаморфический горизонт ВМ, в серый цвет, что отличает буроземы темнопрофильные от буроокрашенных подтипов (см. рис. 2, С). Буроземы темнопрофильные, на наш взгляд, представляют особый интерес с научной точки зрения. Если остальные подтипы (глееватые, элювиированные) ранее выделялись на территории КА [10, 13, 34] и на соседних территориях, например в Горной Шории [12], то о темнопрофильном подтипе есть упоминание только в одной работе [35], однако его подробная характеристика, включающая аналитические данные, отсутствует. Буроземы грубогумусовые встречаются на верхней границе горно-лесного пояса под кедровыми и пихтовыми редколесьями, однако основные их площади в КА приурочены к субальпийскому поясу. Поверхностный горизонт представлен грубогумусовым АО. Он имеет темно-бурую окраску (темнее, чем серогумусовый) и высокое содержание органического вещества (20-40%). Иногда грубогумусовый горизонт сочетается с серогумусовым, в этом случае AO является поверхностным, а AY расположен под ним. В составе этого типа было выделено четыре подтипа: типичные, элювиированные, глинисто-иллювиированные, глееватые. В соответствии с критериями разделения на роды и виды [2] все изученные буроземы относятся к роду «ненасыщенные», а также выделены три вида по мощности гумусового горизонта (маломощные, среднемощные и мощные) и один вид по глубине и месту оглеения в профиле (профильно-оглеенный), характерный для глееватого подтипа. Таким образом, разнообразие буроземов изученной территории характеризуют два типа почв, девять подтипов, один род и четыре вида почв. Изученные буроземы имеют слабо- и среднеразвитый профиль с мощностью мелкоземистой толщи 40-75 см. Степень скелетности верхних и срединных горизонтов слабая (до 5%), в почвообразующей породе - средняя (15-20%). В профиле часто присутствуют одиночные камни размером до 20 см. Гранулометрический состав изученных почв менялся как в пределах Буроземы Кузнецкого Алатау, их свойства и разнообразие 13 одного профиля, так и по территории КА в целом. Более тяжелый гранулометрический состав имеют буроземы типичные и темнопрофильные (табл. 3). Содержание илистой фракции невелико, и распределение ее по профилю неравномерное: минимальные значения приурочены к серогумусовому горизонту AY, максимальные - к структурно-метаморфическому горизонту и к почвообразующей породе. Преобладающей фракцией во всех подтипах буроземов является фракция крупной пыли. По соотношению отдельных фракций в горизонтах профиля буроземы делятся на две группы. В одной отмечается преобладание крупной пыли и мелкого песка, в другой - только пылеватых фракций. Максимум содержания фракций ила и физической глины по профилю буроземов приурочен чаще всего к срединному горизонту ВМ. Рис. 2. Профили буроземов: А - бурозем типичный; В - бурозем глееватый; С - бурозем темнопрофильный. Автор фото Б.А. Смоленцев [Fig. 2. Cambisol profiles: A - Dystric Endoleptic Cambisols; B - Eutric Gleyic Endoleptic Cambisols; C - Eutric Endoleptic Cambisol. Photo by Boris A Smolentsev] Таблица 3 [Table 3] Гранулометрический состав буроземов Кузнецкого Алатау [Particle size distribution of the Kuznetsk Alatau Cambisols] Гори зонт [Horizon] Глубина образца, см [Depth, cm] Содержание фракций [Content of fractions], % 1-0,25 0,25 0,05 0,05 0,01 0,01-0,005 0,005 0,001

Скачать электронную версию публикации