Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

СВОЙСТВА И РАСПОСТРАНЕНИЕ ДЕРНОВО-ЭЛЮВОЗЕМОВ НА БЕРЕГАХ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Еремченко О.З. 1 Шестаков И.Е. 1 Максимова С.Е. 1
1 ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет Минобрнауки России»
На террасах р. Камы, покрытых маломощными (0,5–0,8 м) древнеаллювиальными слоями песчано-супесчаного гранулометрического состава, под смешанными лесами сформировались дерново-элювоземы. В их профиле под серогумусовым горизонтом залегает хорошо развитый элювиальный горизонт с железистыми ортштейнами. Под элювиальной частью профиля находится глинистая порода, переслаивающаяся средним песком. В местах более мощных отложений песчаного состава под сосновыми лесами образованы псаммозёмы. 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. При подтоплении в дерново-элювоземах отмечена тенденция к снижению кислотности и значительному повышению насыщенности 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 камских террас, на которых встречались двучленные почвы.
ареал распространения
цифровые технологии
подтопление
Водохранилище
свойства
дерново-элювоземы
двучленные породы
террасы р. Камы
1. Забоева И.В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР. – Сыктывкар, 1975. – 344 с.
2. Зайцев А.А. Структурирование расчлененных релефов в морфодинамические потоковые системы для оценки почвенных ресурсов // Материалы научной конференции «Ресурсный потенциал почв – основа продовольственной и экологической безопасности России». – СПб.: Издательский дом С.Петербургского ун-та, 2011. – С. 273-276.
3. Классификация и диагностика почв России. – Смоленск: Ойкумена, 2004. – 342 с.
4. Печёркин И.А. Геодинамика побережий камских водохранилищ. Инженерно-геологические условия. – Ч. I. – Пермь, 1966. – 200 с.
5. Пузаченко М.Ю., Пузаченко Ю.Г. Определение факторов дифференциации почвенного покрова на основе полевой и дистанционной информации // Материалы научной конференции «Ресурсный потенциал почв – основа продовольственной и экологической безопасности России». – СПб.: Издательский дом С.Петербургского ун-та, 2011. – С. 295-298.
6. Самсонова В.П., Мешалкина Ю.Л. Проблемы цифрового картографирования в детальном масштабе на примере типологических угодий Брянского Ополья // Материалы научной конференции «Ресурсный потенциал почв – основа продовольственной и экологической безопасности России». – СПб.: Издательский дом С.Петербургского ун-та, 2011. – С. 298-299.
7. Тихонов В.П. Изменение гидрогеологических условий в зоне подтопления Камских водохранилищ: дисс. … канд. геол.-мин. наук. – Пермь, 1985. – 210 с.
8. Тонконогов В.Д., Каверин Д.А., Забоева И.В. Особенности почв на двучленных отложениях северо-востока европейской России // Почвоведение. – 2004. – № 3. – С. 261-270.
9. Филькин Т.Г., Еремченко О.З. Трансформация морфогенетических признаков почв в зоне подтопления Камским водохранилищем// Вестник Удмуртского университета. – Серия Биология. Науки о земле. – 2011. – № 2. – С. 20-30.
10. Филькин Т.Г., Еремченко О.З., Максимова С.Е., Шестаков И.Е. База геоданных «Почвы. Пермский край» [Электронный ресурс]. – РИНИПИ РАО, 2014. – Свидетельство № 19863.
При картографировании почвенного покрова информация, получаемая в поле о свойствах почв, носит локальный характер, поэтому при невысокой плотности полевых измерений необходима интерполяция данных на основе источников информации с регулярными в пространстве измерениями и сопутствующим масштабом. Одним из доступных источников информации в настоящее время являются цифровые технологии (Зайцев, 2011; Пузаченко, Ю.Г. Пузаченко, 2011; Самсонова, Мешалкина, 2011).

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

  1. 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.
  2. 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.
  3. В условиях подтопления отмечена тенденция к снижению кислотности дерново-элювоземов и заметному повышению насыщенности их основаниями.
  4. 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: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=14816 (дата обращения: 19.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252