Components of Sub-Taiga of region around Tom soil cover: basic parameters, functioning, systematization .pdf В последние 20-30 лет многие авторы [1-9] в развитие общей теории почвоведения обосновывают необходимость разделения понятий "функционирование" и "почвообразование". Так, В.О. Таргульян считает, что почва может рассматриваться с двух позиций: а) "почва как результат длительного функционирования, как особое биокосное тело, обособившееся от материнской породы в результате длительного инситного взаимодействия атмо-, гидро-, био- и литофакторов со своими собственными педогенными свойствами; б) почва как "сегодняшняя" зона взаимодействия факторов внешней среды, т.е. почва как поверхностная пограничная зона литосферы, в которой сейчас происходит функционирование биокосной системы" [3. С. 1413]. Как известно из общей теории сложных систем и синергетики, все открытые сложные многокомпонентные системы начинают функционировать с момента своего появления и в процессе функционирования в них самооорганизуются внутренние структуры, которые оказываются достаточно устойчивыми при условии, что функционирование системы продолжается. Процессы функционирования (или "жизни" по Роде [10]) начинаются сразу же с момента экспонирования какого-либо твердофазного субстрата под совместным воздействием солнечной радиации, атмо- и гидросферы, макро-, мезо- и микро-биоты. Эта совокупность процессов взаимодействия обозначена [3] как внешнее функционирование почвенной системы, а реакции взаимодействия внутри почвенной системы между всеми ее компонентами (газами, растворами, биотой, твердой фазой) - как внутреннее функционирование почвенной системы.Называя суммарный эффект взаимодействия микропроцессами, А.А. Роде [10] подчеркивал характерную для них цикличность. Вследствие неполной замкнутости и неполной обратимости многих микропроцессов они образуют целый спектр остаточных продуктов. Их накопление внутри почвенной системы лежит в основе почвообразования. В то же время газовые и жидкие продукты функционирования, так же как и почвенная биота, сравнительно быстро обновляются внутри почвенной системы и не могут в ней накапливаться в значительных количествах. Компонентом, способным длительно накапливаться in situ в относительно подвижном субстрате материнской породы, являются твердофазные продукты функционирования (ТПФ) почвенной системы: абиогенные и биогенные, минеральные,органоминеральные и органические. При длительном функционировании почвенной системы (десятки, сотни, тысячи и более лет) при условии, что образующиеся ТПФ достаточно термодинамически устойчивы внутри почвенной системы, микроколичества ТПФ постоянно накапливаются в виде педогенных макропризнаков. Предлагается рассматривать почву как открытую синергетическую самоорганизующуюся систему [2, 3], а всю сумму процессов, протекающих в почвах, разделить на процессы функционирования (жизни) почвенной системы и на собственно процессы почвообразования.Руководствуясь представлениями о соотношении понятий динамика свойств почвы - почвообразовательный процесс, Л.О. Карпачевский [5] подразделил все известные процессы на цикличные, обратимые, необратимые, трендовые (объединяющие как обратимые, так и необратимые) и псевдообратимые. Справедливости ради следует заметить, что в трактовке понятий функционирования и почвообразования существуют разночтения. Так, В.О. Таргульян [3] в качестве одного из обязательных условий для выделения большинства элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП) подчеркивает их необратимость. Исходя из этого, он дает следующее определение ЭПП: Элементарный почвообразовательный процесс можно определить как процесс, составляющий какую-то часть общего процесса почвообразования и обязательно образующий какой-либо твердофазный признак или спектр признаков в почвенной системе, причем признак устойчивый во времени и диагностически значимый для выявления пространственных и временных различий почв [3. С. 1415]. Таким образом, одним из основных признаков процесса почвообразования является его замедление при достижении почвой квазиклимаксного динамически равновесного состояния со средой, в то время как функционирование почвы продолжается, будучи процессом циклическим, тесно связанным со сменой времен года.Одно из исчерпывающих представлений о функционировании почвы находим в работах С.Я. Трофимова [4, 5], в которых предлагается называть функционированием почвы в биогеоценозе всю совокупность микропроцессов почвообразования (по А.А. Роде), т.е. совокупность взаимосвязанных процессов перемещения и трансформации вещества и энергии (в том числе187биогенную миграцию), обеспечивающих устойчивое развитие наземных экосистем. В отличие от других авторов он отдает пальму первенства тем процессам, которые протекают за счет трансформации почвенной биотой органических и органоминеральных соединений, называя их биогенно-функциональными (БФП). Главным среди этих процессов является ЭПП метаморфизма органического вещества, а одной из важнейших характеристик сформировавшегося биогеоценоза - снижение интенсивности преобразований твердофазного субстрата, т.е. проявление ЭПП метаморфизма минеральной массы. Это период стабилизации состояния, когда функционирование почв характеризуется сбалансированностью поступления органического вещества и его минерализации. Такой тип функционирования автор обозначил как квазистационарный, отмечая при этом, что в силу разных обстоятельств (например, вследствие антропогенного воздействия) квазистационарное функционирование может смениться либо аккумулятивным, либо регрессивным. Последний тип функционирования характерен, в частности, для зрелых почв, испытывающих активную антропогенную нагрузку. Параметры функционирования могут изменяться в ходе эволюции биогеоценоза. Так, аккумулятивный свойствен первичной сукцессии, стационарный соответствует квазиклимаксу, а регрессивный - вторичной сукцессии (в том числе распашке) [6]. Исходя из сложившихся представлений о соотношении процессов почвообразования и функционирования почв, изложенных выше, попытаемся на примере конкретной территории, расположенной в пределах подтайги Западной Сибири, рассмотреть некоторые аспекты почвообразования и функционирования основных компонентов ее почвенного покрова.Несмотря на то что термин подтайга утвердился еще в первой половине XIX столетия и активно используется в научных публикациях географов и почвоведов для обозначения самостоятельной зоны или подзоны [11, 12], на большинстве государственных карт почвенно-географического районирования такая зона (или подзона) отсутствует, а ее территорию, как правило, относят к северной лесостепи. Но начиная с середины прошлого столетия как сибирские, так и многие европейские исследователи, работавшие на территории Западной Сибири [13-18], описывают ее в своих публикациях, нередко выделяя как равнинную, так и предгорную подтайгу. Изученная территория ограничена с юга Западно-Сибирской железнодорожной магистралью, с севера - нижним течением р. Томи и входит в состав Томь-Яйского междуречья, располагаясь в окраинной части Западно-Сибирской равнины на стыке ее с отрогами Кузнецкого Алатау. Положение территории как регионального экотона предопределило целый ряд особенностей в формировании и компонентном составе почвенного покрова [16-19]. На процессном уровне необходимо подчеркнуть существенную роль (наряду с традиционными - гумусонакоплением, опод-золиванием, оглеением) денудационных процессов как одну из важнейших составляющих педолитогенеза [16-20]. Благодаря высокой дренирующей способности р. Томи и ее притоков, расчлененному рельефу, в компонентном составе почвенного покрова (ПП) преобла-дают автоморфные почвы, часто без признаков оподзо-ленности, а заболоченность и доля гидроморфных компонентов в отличие от таежных территорий резко снижена. Усиление заболоченности наблюдается в центре водораздела Томь-Яя, который на этом отрезке резко смещен к западу. Если в дренируемых местоположениях преобладают серые лесные и дерново-подзолистые (в соответствии с классификацией 1977 г.), то по мере снижения дренированности в почвенном покрове существенную роль приобретают полугидроморфные почвы (серые поверхностно- и грунтово-глееватые, дерново-подзолистые - также с поверхностным и грунтовым оглеением). Характерным признаком большинства автоморфных почв является полное отсутствие или слабое проявление процесса оподзоливания, либо он затрагивает лишь верхние горизонты: в гумусоак-кумулятивной части профиля присутствуют отбеленные минеральные частицы, а кутаны на поверхности педов в горизонте отсутствуют или сосредоточены лишь в капиллярных порах. В то же время данные гранулометрического состава (табл. 1) свидетельствуют о наличии текстурной дифференциации, присущей профилям большинства изученных почв.По нашим наблюдениям [18] в соответствии с отмеченными особенностями устройства территории существенную роль в почвообразовании и формировании СПП наряду с радиальными играют латеральные процессы, которые и предопределяют господство в ПП денудационно-аккумулятивных структур и каскадных ландшафтно-геохимических систем, формирующихся при активном участии эрозионных и денудационных процессов. В южной части территории на границе между северной лесостепью и подтайгой встречаются выщелоченные черноземы классического облика. Для более северных территорий характерны почвы черноземовидного облика, приуроченные к выпуклым склонам южной, юго-восточной и юго-западной экспозиции, систематическое положение которых не вполне определенно. По комплексу свойств они занимают промежуточное положение между выщелоченными черноземами и темно-серыми почвами, отличаясь от последних (как сказано выше) полным отсутствием признаков оподзоливания. ИА. Соколов [21], отдавая приоритет в распределении почв в экологическом пространстве климату и, прежде всего, увлажненности, выделяет наряду с гумидным и аридным педокосмом еще один педокосм - мир почв сбалансированного увлажнения, который характеризуется неустойчивостью характеристик по большинству параметров. Однако, как отмечает автор, для этого педокосма специфичной является максимальная биологическая продуктивность, т.е. естественное плодородие почв. К числу подобных территорий относятся, в частности, зоны и подзоны, основу почвенного покрова которых составляют серые лесные почвы. В составе СПП по преобладающему в них развитию тех или иных процессов литогенеза, характеру и направленности потоков вещества и энергии могут быть выделены различные спектры СПП [22]. Применительно к подтайте Притомья - это элювиальные водораздельные и склоновые спектры. Среди склоновых спектров наиболее часто встречаются элювиально-делювиальные однонаправленные каскадного типа с преобладанием денудации по всему склону, но часто и с наличием аккумуляции веще-188типа были изучены нами на всем протяжении правобережного отрезка р. Томи в пределах исследованной территории. Естественные биогеоценозы представлены гемибо-реальными лесами. Это смешанные мелколиственно-хорошо развитым травяным ярусом, которые представляют собой географически самостоятельное подразделение, отличающееся от бореальных лесов, где в наземном ярусе обязательно присутствие мхов [17].Гранулометрический состав исследованных почвТаблица 1ГоризонтГлубина, смФракции, %; размер, ммСумма1,0-0,25| 0,25-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,005 | 0,005-0,001| фическая глееватаяAY0-100,211,451,610,017,69,236,863,2AEL12-220,29,852,413,69,214,837,662,4BEL30-400,013,646,410,410,818,840,060,0BM50-600,217,438,88,412,422,843,656,4BMf80-900,10,939,07,69,642,860,040,0BMfgca110-1206,611,028,010,012,831,654,445,6BCfgca135-1457,717,522,413,27,232,052,447,6Cfgca153-1636,410,027,210,411,634,456,443,6Основная особенность коренных БГЦ состоит в отсутствии на поверхности почв подстилки, что является результатом благоприятного гидротермического режима, прежде всего, сбалансированного увлажнения, обеспечивающих высокую активность биологических процессов и, как следствие, накопление органического вещества. Поэтому содержание гумуса в гор. А почв коренных БГЦ в элювиальной позиции в среднем составляет 5-6%, но в отдельных случаях превышает 7%. Мощность гумусового горизонта варьирует в пределах от 30 до 40 см. Кривая распределения гумуса имеет аккумулятивный характер. В случае проявления денудационных процессов, что свойственно большинству компонентов почвенного покрова элювиальных и транзитных позиций ландшафтов подтайги Притомья, содержание гумуса снижается до 3- 4%, сопровождается более резким его падением и одновременным сокращением мощности гумусового горизонта. Нами изучен групповой и фракционный состав гумуса основных компонентов ПП. Дерново-подзолистые почвыне имеют широкого распространения на изученной территории и по большинству параметров существенно отличаются от дерново-подзолистых почв южной тайги. Как нами отмечено ранее [17], текстурная дифференциация обязана, прежде всего, развитию поверхностного и контактного оглеения, что подтверждается их положением в системе ландшафта: появление в компонентном составе СПП водораздельных пространств с повышенной долей полугидроморфньгх компонентов, либо в трансэлювиальных позициях (Р. 5Я-07) со значительным водосбором. Как по общему содержанию гумуса, так и по мощности гумусового горизонта серые лесные и дерново-подзолистые почвы мало отличаются (табл. 2), что, очевидно, связано с близкой по составу и структуре биомассой травостоя и высокой биологической активностью верхней части почвенной толщи. Основные различия наблюдаются в групповом и фракционном составе гумуса (рис. 1). Так, почва Р. 5Я-07 отличается повышенным содержанием гуминовых и фульвокислот первой фракции.189В профилях обеих дерново-подзолистых почв более узкое соотношение Сгк:Сфк, по сравнению с серыми лесными. Но и между дерново-подзолистыми почвами есть заметные различия по этим параметрам.В дерново-подзолистой почве P. 5X-06, сформировавшейся на центральном водоразделе Томь-Яя в более благоприятных гидротермических условиях, содержание фракции ГК-2 выше и имеется их максимум наОсновные физико-химическиеглубине 32-42 см, в то время как в почве Р. 5Я-07 содержание фракции ГК-2 существенно ниже, а ее максимум находится на глубине 55-65 см.Изложенное является лишним подтверждением факта о возможности миграции ГК-2, т.к. указанный максимум совпадает с горизонтами, где наблюдаются утяжеление гранулометрического состава и увеличение степени насыщенности основаниями (табл. 2).Таблица 2 параметры исследованных почвГоризонтГлубина, CMГумус no Тюрину, %РНкщрНслГидролит. кисл-тьZCa+MgСа2+Mg2+Степ, насыщ. основ.С02 карб.С„:Сфкмг. экв/100 г почвы%Р. 5Я-07 Подбел темногумусовый типичныйAU0-107,566,595,434,9919,315,93,479-0,97AU10-186,236,435,204,8116,814,91,978-0,88AUe18-281,885,844,423,947,85,82,066-0,45EL32-420,795,353,704,735,54,41,154-0,43BEL55-650,405,633,764,388,05,92,165-0,53ВТ85-950,305,874,052,8916,112,43,785-0,39ВТ120-1300,306,164,062,8017,113,04,186-ВС160-170-6,174,062,6317,213,14,187-ВС185-195-6,114,012,6316,3П,74,686-P. 5X-06 Подбел темногумусовый глееватыйAU0-106,296,315,565,3030,324,75,685-0,88AUe15-252,445,854,276,3415,110,05,170-0,87AUe32-420,985,193,638,2413,59,14,462-0,91BEL48-580,615,243,518,7022,014,97,172-0,73ВТ65-750,615,543,796,2125,221,43,880-0,36ВТ95-1050,516,494,443,1125,721,34,489-0,36BTfe120-1300,437,165,671,2325,619,66,073--BCfgca140-150-7,74------1,04-Cfgca160-170-7,91------2,13-P. 5-06 Серая метаморфическая типичнаяAY0-107,626,555,623,8033,428,94,590-1,19AY20-302,716,795,532,4223,518,64,991-1,27AEL40-501,166,504,623,0120,314,26,187-0,73BM,60-700,476,614,313,0320,215,54,787-0,67BM,80-900,426,744,542,3322,915,57,491-0,52BM2105-1150,436,724,691,8019,113,95,291--BM2125-1350,386,974,951,4218,014,33,793--BCca150-1607,86------2,89-Cca167-1707,92------2,71-P. 2K-06 Серая метаморфическая глееватаяAY0-105,876,405,246,4828,723,94,882-1,06AEL12-222,785,714,048,6518,514,14,468-1,05BEL30-401,725,363,718,1715,712,43,366_1,19BM50-600,296,033,932,1421,218,03,291-1,14BMf80-900,516,855,334,3831,925,56,488-1,00BMfgca110-1200,427,88------2,10-BCfgca135-145-7,92-----_2,10-Cfgca153-163-7,90------2,17-В серых лесных почвах наряду с явным преобладанием фракции ГК-2 по сравнению с дерново-подзолистыми и более широким отношением Сгк:Сфк. Отчетливо выражен максимум ГК-2 на глубине 30-40 см, также совпадающий с существенным увеличением илистой фракции в нижележащем горизонте и резким увеличением в нем степени насыщенности основаниями. В целом большинство серых лесных почв подтайги характеризуется слабокислой и близкой к нейтральной реакцией среды, высокой степенью насыщенности основаниями, что нами отмечалось неоднократно [17-19]. В отличие от ландшафтов южной и особенно средней тайги, где типоморфным элементом является железо, в подтайте эту роль выпол-няет кальций. Поэтому в большинстве типов и подтипов почв мы наблюдаем как его нисходящую миграцию - выщелачивание в исконном смысле этого слова, - так и восходящую в летний период, в момент максимального иссушения почвы, когда содержание влаги в почве достигает влажности завядания. Подтверждает этот факт повсеместно в элювиальных и транзитных позициях наличествующая форма карбонатов - псевдомицелий и глубокое их залегание в коренных БГЦ на плакорах. Таким образом, в коренных сообществах процессы функционирования почв характеризуются, в первую очередь, активной трансформацией органического вещества биотой, следствием чего является поддержание процесса гумусонакоп-190ления на стабильном уровне. Параллельно наблюдается процесс метаморфизма минеральной массы в средней части профиля и денудации - в верхней. Образуется текстурно-дифференцированный профиль без отчетливых признаков оподзоливания. Таков естественный тренд развития. При вмешательстве человека в ход почвообразования мы наблюдаем смену квази-стационарного функционирования на регрессивное [23].Сельскохозяйственное освоение изученной территории началось в первой половине XVII в. [24], усилилось в последние 70 лет, что привело к деградации почвенного покрова: развитию эрозии, дефляции и, как следствие, к потере гумуса и элементов питания, агро-лессиважу и переуплотнению почв. Процессы деградации развиваются неравномерно, что усложняет СПП и затрудняет разработку способов рационального использования почв.Рис. 1. Групповой и фракционный состав гумуса исследованных почв: а - Р. 5Я-07 - подбел темногумусовый типичный; б - P. 5X-06 -подбел темногумусовый глееватый; в - Р. 5-06 - серая метаморфическая типичная; г - P. 2K-06 - серая метаморфическая глееватая;фракции гумусовых кислот: Ш-ГКфр1; И-ГКфр2; 01-ГКфрЗ; Е1-ФКфр1а; Ш - ФКфр 1+2+3; IH - НОКак упоминалось выше, в силу изложенных особенностей функционирования и почвообразования, общего тренда эволюции почв, нецелесообразно отнесениебольшинства рассмотренных компонентов к типам серых или темно-серых оподзоленных. Определение их систематической принадлежности требует дальнейше-191го изучения. В соответствии с современной классифи- образованием ячеистых горизонтов, глинофибр и т.п.кацией [25] в качестве предварительных названий мо- Вследствие активной метаморфизации органическогогут быть предложены: 1) для почв, имеющих гумусо- вещества большая часть опада трансформируется квый AU и отбеленный горизонт EL - подбелы темно- середине лета и в верхней 10-20-сантиметровой толщегумусовые; 2) для почв без явных признаков оподзоли- содержание гумуса в отдельных случаях достигает 7-вания - серые метаморфические; 3) для почв с высоким 8% с резким убыванием книзу.содержанием гумуса и без признаков оподзоливания - Накопления ТПФ в виде кутан также как и форми-темногумусовые, подтип - метаморфизированные. рования свойственных иллювиальному горизонту оре-Подводя итог вышесказанному, необходимо обра- ховатых и призматических агрегатов, не наблюдается,тить внимание на важнейшие особенности процессов несмотря на наличие горизонта, обогащенного илом,почвообразования и функционирования основных ком- что свидетельствует о его метаморфическом генезисе,понентов ПП подтайги Притомья. В первую очередь Почвы, традиционно относившиеся к дерново-подзо-это приоритет процессов латерального перемещения листым, мало характерны для гемибореальных лесовпродуктов почвообразования, что свойственно абсо- подтайги. Как указывалось выше, они появляются в техлютному большинству почв склонов различной кру- позициях ландшафта, где имеется приток влаги извнетизны и экспозиции. На крутых склонах южной, юго- или слабое застойное поверхностное переувлажнение:восточной и юго-западной экспозиции активно проте- на плоских водоразделах или вогнутых склонах скают денудационные процессы и внутрипочвенный большим водосбором. Их текстурная дифференциациясток по латерали, особенно в период весеннего снего- обязана своему появлению также проявлению элюви-таяния, когда промерзшие горизонты выполняют роль ально-глеевого процесса. Предлагаемые изменения вводоупора. В этот момент проявляется сезонное элю- систематическом положении изученных почв обосно-виальное оглеение, вследствие которого литогенная ваны многолетними исследованиями и имеющимсяматрица постоянно теряет некоторое количество ак- фактическим материалам, но требуют дальнейшеготивных фракций и обесцвечивается с последующим углубленного изучения.

Скачать электронную версию публикации