ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2013, № 8, с. 899-910
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.4
НАЧАЛЬНЫЕ СТАДИИ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА ДНИЩЕ ИСКУССТВЕННОГО ПОНИЖЕНИЯ ТРИДЦАТИЛЕТНЕГО ВОЗРАСТА
В УСЛОВИЯХ ПОЛУПУСТЫНИ*
© 2013 г. Т. А. Соколова1, И. И. Толпешта1, М. Л. Сиземская2, М. К. Сапанов2, А. В. Колесников2
1 Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы 2Институт лесоведения РАН, 143030, Московская обл., Одинцовский р-н, с. Успенское, ул. Советская, 21
Поступила в редакцию 09.10.2012 г.
Представлены результаты изучения первичных почв на днище искусственного понижения размером 30 х 40 м и глубиной 3 м. Понижение было вырыто в 1979 г. на территории Джаныбекского стационара и приурочено к участку с преобладанием солонцового комплекса в почвенном покрове. За 30 лет на днище искусственного мезопонижения сформировалась почва с маломощным, но отчетливо дифференцированным профилем, состоящим из подстилки, выщелоченного от карбонатов гумусово-аккумулятивного горизонта W и лежащего под ним гор. С1са с большим количеством рассеянных карбонатов. Суммарная мощность этих горизонтов составляет 7—10 см. По типу строения морфологического профиля его можно отнести к гумусово-аккумулятивному слабощелочному карбонатному, отделу слаборазвитых почв в современной классификации почв России. Почвенно-грунтовая толща до глубины > 80 см содержит небольшое количество легкорастворимых солей преимущественно сульфатного состава, количество обменного № не превышает 1 смоль(экв)/кг. На глубине ~3.8 м находятся пресные грунтовые воды сульфатно-кальциевого состава. Эти характеристики в сочетании с дополнительным увлажнением слабоминерализованными талыми водами обеспечивают благоприятные условия для самопроизвольного поселения и развития травянистой, кустарниковой и древесной растительности на днищах искусственных понижений. Образование почвенного профиля сопровождается обеднением верхнего гор. W илистой фракцией, предположительно, за счет преимущественного выноса минералов смектитовой группы. В верхнем гор. W интенсифицируются процессы трансформационных изменений слоистых алюмосиликатов, которые заключаются в образовании иллитов по смектитам и смектитовым пакетам в составе смешанослой-ных иллит-смектитов и частичной вермикулитизации хлоритов. Использованная при создании выемки технология может быть рекомендована для выращивания древесно-кустарниковых насаждений на почвах солонцового комплекса в глинистой полупустыне за относительно короткий промежуток времени.
Ключевые слова: первичное почвообразование, глинистая полупустыня, днище мезопонижения, дифференциация профиля, глинистые минералы, иллитизация, вермикулитизация.
Б01: 10.7868/80032180X13080091
ВВЕДЕНИЕ
Изучение начальных стадий почвообразования на датированных поверхностях является широко применяемым методологическим подходом, позволяющим получать информацию о скоростях изменения отдельных почвенных свойств во времени на первых этапах развития почвенного профиля [1, 7, 26, 41, 42] и прогнозировать их дальнейшую эволюцию.
В недавней обобщающей работе Абакумова [1] в качестве основных процессов при первичном
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект 13-04-00469.
почвообразовании во всех природных зонах рассматриваются процессы аккумуляции и трансформации органического вещества.
Для условий глинистой полупустыни Северного Прикаспия с преобладанием в почвенном покрове солонцового комплекса исследования развития почв во времени были проведены Геннадиевым [7], но они касались зональных почв или их аналогов и охватывали длительные промежутки времени, измеряемые веками и тысячелетиями.
В данной работе изложены результаты исследования почв, сформировавшихся за 30 лет в условиях глинистой полупустыни на дне искусственного мезопонижения рельефа. Для таких
условий изучение первичного почвообразования на днищах искусственных понижений ранее не проводилось, несмотря на несомненное теоретическое и прикладное значение такого рода исследований. В мезопонижениях естественного или антропогенного происхождения накапливается снег и талые воды, что приводит к повышению запасов продуктивной влаги, выщелачиванию легкорастворимых солей и в ряде случаев — к формированию линзы пресных грунтовых вод. В результате на таких участках создаются благоприятные условия для поселения древесной и кустарниковой растительности, в том числе, плодово-ягодных культур. В полупустыне с засушливым климатом и преобладанием засоленных почв появление таких насаждений приводит к увеличению биологического разнообразия и улучшению условий жизни населения, не вызывая каких-либо серьезных негативных экологических последствий.
УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ФОРМИРУЮЩИХСЯ ПЕРВИЧНЫХ ПОЧВ
Искусственное понижение мезорельефа ("прудокопань") было создано в 1979 г. на территории Джаныбекского стационара Института лесоведения РАН. Природные условия и почвы стационара, типичные для обширного пространства (2.9 млн. га) северной части Прикаспийской низменности, подробно описаны в многочисленных публикациях [3, 5, 28]. В почвенном покрове территории преобладает солонцовый комплекс, представленный солончаковыми солонцами, занимающими повышения микрорельефа, лугово-каштановыми почвами микропонижений (западин) и светло-каштановыми почвами на склонах западин. В естественных мезопонижениях (падинах) преобладают лугово-каштановые почвы [28].
Искусственное мезопонижение размером 30 х х 40 м и глубиной 3 м было приурочено, в основном, к участку с комплексным почвенным покровом. Здесь предполагалось создать пруд, заполняемый водой, поступающей из специально прорытого канала, но его искусственно наполнили водой только однажды в 1980 г.
Изначально грунт был малопригодным субстратом для поселения растительности: при врезке прудокопани был снесен весь плодородный почвенный слой и толща мощностью 3 м, а на поверхность выведена материнская порода, лишенная питательных веществ и содержащая некоторое количество токсичных легкорастворимых солей. Однако водный режим днища прудокопани оказался благоприятным для развития здесь древесно-ку-старниковой растительности. Этому способствовала и близость дендрария стационара, включающего коллекцию из 120 видов акклиматизированных деревьев и кустарников. Уже в 1982 г. поверхность днища осваивалась не только тростником (Phrag-
mites australis Trin. ex Steud.), но и некоторыми видами деревьев и кустарников [35]. Появляется самосев лоха остроплодного (Elaeagnus oxycarpa Schlecht.), тополя черного (Populusnigra L.), тополя белого (P. alba L.), ивы каспийской (Salix caspica Pall.) и др. Вместе с тем, нередкое и длительное переувлажнение наиболее пониженных участков вносило коррективы в процесс зарастания днища. Выживали виды, которые переносят длительное затопление, или виды, поселившиеся на более повышенных и, следовательно, менее затапливаемых участках.
Интенсивное зарастание прудокопани началось в 1985—1986 гг. самосевом деревьев и кустарников, семена которых поступали из насаждения, расположенного на расстоянии около 300 м, но большая часть такого самосева в первый или следующий год, как правило, вымокала. В 1993 г. насчитывалось 29 видов древесных и кустарниковых растений. На участке днища наиболее распространенной породой являлся лох остроплодный, образовавший фрагментарный полог высотой 5—6 м, хотя многие экземпляры суховершинили или даже полностью отмирали. Доминирование лоха объясняется его широкой экологической амплитудой и хорошей приспособляемостью к изменяющимся условиям внешней среды [24]. Было выявлено, что природный комплекс днища стал развиваться по типу тугаев — интразональных образований пустынной зоны, представляющих собой сочетания приречных древесно-кустарниковых зарослей с луговыми болотными группировками [22].
Своеобразие существования природно-антро-погенного комплекса днища определяется режимом затопления при значительном колебании уровня грунтовых вод.
К 2011 г. сохранилось около 20 видов, среди которых преобладают тополь белый, лох остроплодный, тополь черный, ива каспийская, на склонах днища — смородина золотая (Ribesaureum Pursh), барбарис обыкновенный (Berberis vulgaris L.), жимолость татарская (Lonicer tatarica L.). Усилил свои позиции тополь белый, сформировавший пологовое разновозрастное клоновое насаждение, занимающее около 50% площади участка. Средняя высота куртин составляет 13 м при высоте материнских деревьев 22 м. Лох и ива занимают по 10% площади, а 30% представлены "окнами" с единичным 1—3-летним самосевом тополя черного и белого.
Напочвенный покров днища представлен сор-нотравно-влажно-луговой растительной ассоциацией с участием вейника наземного (Calamagros-tis epigeios L.), тростника (Phragmites australis Trin. ех Steud), зюзника высокого (Lycopus exaltatus L. fil.). Сохраняется выявленный нами ранее интразо-нальный характер и квазитугайный облик формирующихся биогеоценозов [35].
N
Й 8
я 6
u и
S3 4
3 2 m
о 0 л 0
П
1 2 3 4 5
p1p2p3
_l_L
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Расстояние, м
Рис. 1. Схема расположения разрезов (р1, р2, р3) в прудокопани. Растительные ассоциации: 1 — солянково-белопо-лынная; 2 — типчаково-разнотравно-полынковая; 3 — ивово-лохово-тополевая с зюзниково-вейниковым сорнотрав-но-влажно-луговым разнотравьем; 4 — типчаково-полынковая с полынью белой; 5 — полынково-типчаковая с солянкой лиственичной.
S
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Непосредственными объектами исследования были образцы, взятые по генетическим горизонтам, из трех разрезов, заложенных на плоском днище прудокопани (рис. 1). Почвообразующая порода имеет тяжелосуглинистый гранулометрический состав, неясноглыбистую структуру, палево-бурую окраску, бурно вскипает от HCl, содержит прослои, обогащенные гипсовыми друзами.
Все три исследованных разреза имели одинаковое строение профиля с некоторым варьированием мощностей горизонтов. Это давало возможность рассматривать образцы из одних и тех же горизонтов всех трех разрезов как принадлежащие к одной выборке и проводить статистическую обработку [11]. Образец из гор. C4ca,cs2 отбирали только из одного разреза.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.