Почва представляет собой «зеркало» ландшафта. Именно в этом тонком поверхностном слое коры выветривания проявляется многообразное взаимодействие атмо-, гидро-, лито- и биосферы. Являясь связующим звеном между экзо- и эндогенными факторами почвообразования, почва приобретает информативные свойства, позволяющие проследить эволюцию экосистем [1].
До настоящего времени в Азиатской части России остаются слабо изученными природные и агрогенно измененные песчаные почвы. Направленных исследований по этому вопросу в Западном Забайкалье не проводилось. В литературе имеются фрагментарные материалы по водно-физическим свойствам и гидротермическому режиму, микроморфологическому строению, физико-химическим свойствам песчаных почв [2; 3]. Очень большие разночтения имеются по диагностике и классификации песчаных почв [4].
Цель исследования
Изучить разнообразие песчаных почв и выявить эволюционные тренды педогенеза при их естественном и антропогенном развитии.
Объекты и методы исследования
Объект исследования – почвы песчаных возвышенностей котловин Байкальской рифтовой зоны. Исследования проводились в 2007-2017 гг. в Баргузинской котловине. Протяженность ее с юго-запада на северо-восток свыше 200 км, ширина до 36 км, высота днища от 470 до 600 м над уровнем моря. Она расположена между Баргузинским и Икатским хребтами и представляет собой мощный тектонический прогиб, значительно осложненный сбросовыми явлениями.
Внутреннее поле котловины занято озерно-аллювиальной равниной и песчаными возвышенностями. Последние поднимаются на 30-50–160-180 м выше пойменных участков и простираются у подножья Икатского хребта. В пространственном отношении крупные песчаные массивы сосредоточены в северной и центральной частях котловины, где они разделяются между собой реками Гарга, Аргада и Улан-Бурга, образуя Лесной, Верхний и Нижний куйтуны. В южной части котловины расположен относительно небольшой пространственно фрагментированный с эолово-останцовыми формами Сувинский Куйтун. Формирование мощных песчаных толщ связывают с озерными условиями седиментации при ингрессии вод Байкала в эоплейстоцене и среднем неоплейстоцене, а также с лимно-флювиогляциальными и эоловыми факторами аккумуляции [5; 6]. Возвышенности сложены мощной толщей песчаного материала и состоят из семи эрозионно-аккумулятивных и аккумулятивных террасовых уровней. В мезорельефе проявляются в эоловых грядово-бугристых формах: дюнах, котловинах выдувания и ветровых останцах. Почвообразующими породами этой территории являются в основном продукты выветривания известково-щелочных гранитов баргузинского комплекса Ангаро-Витимского батолита. Пески по минералогическому составу относятся к кварц-полевошпатовым. Содержание породообразующих минералов в них варьирует в очень широком диапазоне: кварца – от 20 до 84%, полевого шпата – от 10 до 68%. Различное их соотношение определяет колебание в содержании SiO2 (60,4-68,9%), R2O3 (17,9-20,3), суммы CaO+MgO (5,4-10,4%), K2O (3,0-4,3%), Na2O (2,7-3,5%) [7].
Растительный покров этой территории представляет своеобразный узел соприкосновения разных в экологическом, физиономическом и генетическом отношении комплексов растительности. По набору эдификаторов, субэдификаторов и в особенности по степени распространения образованных ими фитоценозов контактной зоны они имеют сходство с флорой дауро-монгольских, монгольских, центрально-сибирских и якутских степей [8]. Растительность развеваемых песков Забайкалья выделяются в псаммофитный тип [9]. «Заходу» и сохранению степных участков на широтах 53-55° с.ш. способствовал аридный горно-котловинный эффект и песчаный почвообразующий субстрат.
Климат Баргузинской котловины резко континентальный. Высокие горы Баргузинского хребта «перехватывают» атмосферные осадки, приходящие с запада, а Икатского – тихоокеанские. Среднегодовая температура отрицательная. Количество атмосферных осадков, выпадающих в котловине, низкое, не превышает 300 мм. Характерен выраженный максимум летнего выпадения осадков, сухость зимне-весеннего периода. На основании расчета количества эффективных осадков по модифицированной формуле засушливости Де Мартона климат может классифицироваться от аридного в мае до семиаридного в июне и умеренно аридного – в августе. Наиболее влажным является июль, в котором по показателю эффективности осадков является слегка гумидным [10].
При изучении использовались сравнительно-географические, морфологические, физико-химические, агрохимические методы [11]. Классификационное положение почв приводили по [12].
Результаты исследования и обсуждение
Проведенные многолетние исследования показали, что в изученном районе почвенный покров неоднороден. Даже на небольшом отрезке могут отмечаться различия в морфологическом строении почв. Динамическая обстановка создает большую вариабельность условий почвообразования. Это связано с влиянием разнообразных природных (деятельностью временных водотоков, древними палеозерными ваннами, эоловым морфогенезом, дефляцией и аккумуляцией песков, различным гипсометрическим уровнем песчаных возвышенностей), антропогенных процессов (пахотой, сплошными рубками) и сочетанием вышеуказанных факторов. В то же время следует отметить достаточно четко выраженную закономерность: почвы песчаных массивов находятся на разных стадиях своего развития: от свежего, едва затронутого процессами почвообразования песка, до «климаксовых» полнопрофильных почв. При выявленной разнонаправленности эволюции почв ведущими почвообразовательными процессами являются светло- и серогумусовое накопление органического вещества, аккумуляция карбонатов, палевая метаморфизация и ожелезнение. Проведенные исследования показали, что на песчаных возвышенностях Баргузинской котловины формируются различные типы почв. Разнообразие песчаных почв представлено 3 стволами, 10 отделами, 17 типами почв (табл. 1).
Таблица 1
Основные типы почв песчаных массивов Баргузинской котловины
|
Ствол |
Отдел |
Тип почвы (строение профиля) |
|
Первичный |
Слаборазвитые почвы |
Псаммозем (О– Cˑˑ) |
|
Псаммозем гумусовый (W–Cˑˑ) |
||
|
Слоисто-эоловая (О– Cʹʹʹʹˑˑ) |
||
|
Слоисто-эоловая гумусовая (W–Cʹʹʹʹˑˑ) |
||
|
Синли- тогенный |
Стратоземы |
Стратозем светлогумусовый эолово-аккумулятивный (RJ– Cʹʹʹʹˑˑ) |
|
Стратозем светлогумусовый на погребенной почве (RJael– [AJ]–Cʹʹʹʹˑˑ) |
||
|
Постли-тогенный |
Органо-аккумулятивные почвы |
Серогумусовая (AY– Cʹʹʹʹˑˑ) |
|
Светлогумусовая (AJ– Cʹʹʹʹˑˑ) |
||
|
Щелочно-глинисто-дифференцируемые почвы |
Солонец светлый [SEL–BSN–BCAs,cs–Cca,s] |
|
|
Палево-метаморфические |
Криоаридные [AK–BPL–BCA–Cca], палевая светлогумусовая [AJ–BPL–BCA–Cca] |
|
|
Альфегумусовые |
Дерново-подбур (AY–BF–C] |
|
|
Светлогумусовые аккумулятивно-карбонатные |
Светлогумусовая аккумулятивно-карбонатная (сероземовидная) (AJ–BCA– Cʹʹʹʹˑˑ), каштановая |
|
|
Агроземы |
Агрозем светлогумусовый аккумулятивно-карбонатный (PAJ–BCA– Cʹʹʹʹˑˑ) |
|
|
Агроаброземы |
Агроаброзем светлогумусовый аккумулятивно-карбонатный (PB– BCA–Cʹʹʹʹˑˑ) |
|
|
Аброземы |
Аброзем светлогумусовый аккумулятивно-карбонатный (BCA– Cʹʹʹʹˑˑ) |
Основными почвообразовательными процессами на песчаных массивах являются светло- и серогумусовая аккумуляции органического вещества, окарбоначивание, палевый метаморфизм, стратификация. В урочище Нижний Куйтун встречаются также процессы засоления и осолонцевания. Полнопрофильные «климаксовые» почвы формируются только вне зоны активных ветровых потоков. Преобладающими типами почв являются неполнопрофильные почвы органо-аккумулятивного отдела. При очень сильных ветровых нагрузках происходит либо засыпание и погребение, либо полная дефляция исходных почв. В результате этих процессов формируются почвы отдела стратоземов, а также различные типы почв, относящиеся к агроземам, агроаброземам либо к аброземам. Дефлированные почвы также повсеместно подвергались вспашке, поэтому слаборазвитый гумусовый горизонт (W или AJ) был смешан с почвообразующей породой с образованием агроземов светлых (Р – С). В результате дефляции одних участков поверхности происходит эоловая стратификация других с формированием стратифицированных почв.
При слабых ветрах распространены 2 модели педогенеза, при которых имеют место сдвижение и наложение педогенных слоев: аккумулятивно-осадочный стратифицированный (постепенный «рост» почвы вверх, погребение, переработка и наследование) и денудационный (постепенное выдвигание почвы в породу). Между этими крайними проявлениями существует большое количество промежуточных вариаций. В то же время выражена достаточно четкая закономерность: почвы песчаных массивов находятся на разных ступенях своего развития: от свежего едва затронутого процессами почвообразования песка до «климаксовых» почв. Естественная система сложения горизонтов лучше всего сохранилась в эолово-стратифицированных почвах, где в результате вертикального роста мощности гумусового горизонта вспашка не нарушила или только слабо затронула его верхнюю, ныне погребенную часть. Почвы верхних частей гряд, а особенно вершин дюн, сильно дефлированы вплоть до полного уничтожения почвенных слоев с образованием язв эрозии.
Более подробно рассмотрим особенности формирования почв самого северного песчаного массива Лесной Куйтун. Он расположен в северной части котловины, имеет протяженность 50 км в длину и 20 км в ширину. С юга и с севера ограничен реками Гарга и Хахархай. В восточной части песчаный массив смыкается с передовой грядой Икатского хребта. В поперечном направлении выражены 3 глубинных разлома, в которых локализуются временные водотоки. Современный рельеф является результатом эолового морфо- и седиментогенеза. По данным радарной съемки отчетливо видна разнонаправленность ветровых потоков: в юго-западной оконечности выражены следы деятельности ветров северо-восточного направления, а в северо-восточной – юго-восточного. В результате озерно-флювиогляциальной седиментации песков и последующего их эолового переотложения господствующими ветровыми потоками различных направлений сформировалась слабонаклонная форма рельефа в поперечном разрезе и слегка выпуклая – в продольном. Аккумуляция песков происходит как с центральной части котловины, так и с северной. Ветровые потоки обусловили литологическую неоднородность песчаных отложений, характер слоистости, наличие погребенных горизонтов и др. Растительность – лесная, образованная комплексом южно-сибирских формаций. Доминируют сосновые подтаежно-лесостепные леса со следующими группами типов леса: сосняки разнотравные остепненные, сосняки спирейно-разнотравные, сосняки мертвопокровные и редкотравные, сосняки рододендроновые бруснично-разнотравные.
В результате деятельности временных водотоков происходит перенос и переотложение песков на подчиненные позиции. При значительной интенсивности линейной эрозии формируются слоистые почвы. При активной ветровой деятельности в профиле почв отражаются также процессы эоловой седиментации. Привнос песка нарушает ход почвообразовательного процесса: способствует «омоложению» профиля, погребению гумусового горизонта, слоистости. В процессе рубок леса и при сопутствующей им трелевке леса происходит механическое уничтожение поверхностных органогенных горизонтов, а при пожарах – их полное или частичное выгорание. Немаловажную роль в произрастании растительности и формировании почв играет и высотный градиент. Самый низкий гипсометрический уровень на изученном урочище занимает узкая полоса надпойменных террас со степной растительностью и контактная переходная зона степи и леса, занятая редкостойными остепненными сосняками. Преобладающий тип почв – палевые светлогумусовые. На высотах 550-600 м произрастают редкотравные и мертвопокровные сосняки. Основной фон почвенного покрова представлен неполнопрофильными почвами: псаммоземами, псаммоземами гумусовыми и светло- и серогумусовыми почвами. На высотах 600-750 и более метров напочвенный покров представлен травяно-кустарничковым ярусом из брусники, рододендрона даурского; мохово-лишайниковый покров редкий и состоит из ритидиума и кладонии. Основу почвенного покрова составляют серогумусовые ожелезненные почвы и дерново-подбуры. Установленные высотно-поясные закономерности распределения почв часто претерпевают значительные изменения из-за разнообразных природных и антропогенных процессов.
Ниже рассмотрим более подробно физико-химические свойства серо- и светлогумусовых почв Лесного Куйтуна. В составе гранулометрических фракций изученных почв преобладают песчаные фракции (табл. 2). Различия отмечаются по соотношению частиц 1-0,25 и 0,25-0,05 мм. Крупнопылеватой и тонкодисперсной фракции физической глины содержится очень мало. По профилю почв распределение частиц относительно равномерное.
Исходно карбонатный субстрат подвергается воздействию опада лесной растительности. На более высоких гипсометрических уровнях (650-750 м) произрастают сосняки рододендроново-кладониевые с типично таежными видами. По значению рН отчетливо виден подкисляющий эффект лесного опада (табл. 3).
Таблица 2
Гранулометрический состав почв урочища Лесной Куйтун
|
Гори-зонт |
Глубина, см |
Размер частиц, мм; содержание фракций, % |
|||||||
|
1-0,25 |
0,25-0,05 |
0,05-0,01 |
0,01-0,005 |
0,005-0,001 |
<0,001 |
<0,01 |
|||
|
ТЛК-1-11. Серогумусовая ожелезненная почва |
|||||||||
|
AY |
0–6(15) |
40 |
45 |
9 |
1 |
2 |
3 |
6 |
|
|
Cf |
6(15)–32(35) |
55 |
40 |
3 |
1 |
0 |
1 |
2 |
|
|
2C¨"" |
32(35)–77(80) |
52 |
44 |
1 |
1 |
0 |
2 |
3 |
|
|
ТЛК-2-10. Светлогумусовая почва (N54°35'15,4", Е 110°50'46,8'', высота – 564 м над ур.м.) |
|||||||||
|
AJ |
0–6(7) |
12 |
70 |
11 |
2 |
3 |
3 |
7 |
|
|
C¨"" |
6(7)–35(46) |
14 |
66 |
12 |
0 |
4 |
4 |
8 |
|
|
2C¨"" |
35(46)–64(78) |
14 |
76 |
6 |
1 |
1 |
1 |
4 |
|
|
3Cca¨"" |
64(78)–125 |
14 |
85 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Поверхностный горизонт характеризуется серогумусовой аккумуляцией органического вещества. На более низких гипсометрических позициях (550-650 м) под разреженными редкотравными сосновыми лесами формируются светлогумусовые почвы. Они являются преобладающим типом почв контактной зоны леса и степи и несут заметные признаки степного почвообразования, проявляющегося в интегральном показателе – рН (табл. 3).
Таблица 3
Некоторые физико-химические свойства почв урочища Лесной Куйтун
|
Горизонт |
Глубина, см |
рН |
СО2 |
Гумус |
N |
ЕКО, мг-экв./100 г почвы |
|
% |
||||||
|
ТЛК-1-11. Серогумусовая ожелезненная почва |
||||||
|
AY |
0–6(15) |
4,8 |
Не обн. |
1,82 |
0,46 |
5,5 |
|
Cf |
6(15)–32(35) |
5,9 |
-//- |
0,22 |
0,11 |
4,8 |
|
2C¨"" |
32(35)–77(80) |
5,8 |
-//- |
0,09 |
0,06 |
11,0 |
|
ТЛК-2-10. Светлогумусовая почва (N54°35'15,4", Е 110°50'46,8'', высота – 564 м над ур.м.) |
||||||
|
AJ |
0–6(7) |
7,0 |
не обн. |
1,32 |
0,07 |
6,2 |
|
C¨"" |
6(7)–35(46) |
7,3 |
-//- |
0,34 |
0,03 |
7,0 |
|
2C¨"" |
35(46)–64(78) |
7,3 |
-//- |
0,19 |
0,01 |
7,5 |
|
3Cca¨"" |
64(78)–125 |
8,0 |
0,56 |
0,12 |
0,005 |
6,9 |
Заключение
Результаты исследований показали, что почвенный покров песчаных возвышенностей неоднороден. Это связано с влиянием разнообразных природных и антропогенных процессов. Выявлено разнообразие песчаных почв Баргузинской котловины, включающее почвы первичного, синлитогенного и постлитогенного стволов, отделы: слаборазвитый, стратоземов, органо-аккумулятивный, щелочно-глинисто-дифференцируемый, палево-метаморфический, альфегумусовый, светлогумусовый аккумулятивно-карбонатный, агроземов, агроаброземов и аброземов. Общей особенностью формирования почв песчаных массивов урочищ Лесного, Верхнего и Нижнего куйтунов является четко выраженная закономерность сочетания почв разных стадий развития. Педогенез песчаных массивов в условиях экстраконтинентального климата представлен денудационной и аккумулятивно-осадочной моделями.
Экспедиционные исследования выполнены при финансовой поддержке в рамках Комплексной программы фундаментальных исследований СО РАН (II.2) «Экосистемы песчаных массивов Прибайкалья и Забайкалья: разнообразие, инвентаризация и закономерности пространственного распределения», № АААА–А16–116020310278–5; ФАНО 0337–2015–0001, аналитические и картографические работы за счет средств бюджета по теме «Эволюция, функционирование и эколого-биогеохимическая роль почв Байкальского региона в условиях аридизации и опустынивания, разработка методов управления их продуктивными процессами»; № АААА–А17–117011810038–7; ФАНО 0337–2016–0005.