ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 12, с. 1430-1439
БИОГЕОХИМИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
УДК 631.42
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЗАПАСОВ ЭЛЕМЕНТОВ-ОРГАНОГЕНОВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ХВОЙНО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ*
© 2004 г. М. А. Глазовская, П. П. Кречетов, О. В. Черницова
Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы
Поступила в редакцию 11.05.2004 г.
По данным детальных почвенно-биогеоценотических исследований и результатов химических анализов подвижных форм N. Р, К, Са и М^ в дерново-подзолистых почвах Пермского Прикамья выявлены уровни содержания и закономерности радиального и латерального распределения элементов-органогенов в почвенном покрове элементарных водосборов. Показана связь размещения лесных биогеоценозов с уровнями плодородия почв. Рассмотрено значение биогеоценотического круговорота элементов в регулировании использования и сохранения запасов элементов-органогенов в дерново-подзолистых почвах в лесных биогеоценозах.
Научная и научно-организационная деятельность В.А. Ковды как президента Международного Совета научных обществ по проблемам окружающей среды (СКОПЕ) и одного из руководителей международной программы ЮНЕСКО/МАБ -"Человек и биосфера", положили начало систематическим исследованиям биогеохимических циклов макро- и микроэлементов в естественных и антропогенноизмененных ландшафтах различных природных зон и областей. Особенно активно в этих исследованиях участвовали Институт агрохимии и почвоведения АН СССР, Почвенный институт им. В.В. Докучаева АН СССР, Биолого-почвенный и Географический факультеты Московского Государственного Университета, Карельский, Кольский, Западно-Сибирский филиалы АН СССР. Результаты проведенных Московским университетом под общим руководством В.А. Ковды исследований опубликованы в сборнике [7].
Исследования, проводившиеся в рамках программы "Экологические функции почв и почвенного покрова в биосфере и антропосфере" на кафедре геохимии ландшафтов и географии почв МгУ в 1995-2000 гг., были направлены на изучение соотношения процессов почвообразования и формирования морфоструктуры и вещественного состава континентальных рыхлых отложений, выступающих в качестве почвообразующих пород для современных равнинных почв.
Результаты имеющегося опыта изучения глубоких разрезов полноразвитых подзолистых, дерново-подзолистых почв на покровных суглинках
*
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект < 0405-65074).
Восточно-Европейской равнины и проведенные полевые исследования серых лесных почв Владимирского Ополья показали, что наряду с наличием углерода гумусовых веществ в глубоких горизонтах почв повышено содержание подвижных соединений элементов-органогенов - фосфора и калия, в ряде случаев равное или даже превышающее их содержание в верхних гумусовых горизонтах дерново-подзолистых суглинистых почв [4].
Полученные результаты показали необходимость дальнейших исследований закономерностей радиального и латерального распределения подвижных форм элементов-органогенов в почвах и почвенном покрове таежных и таежно-лес-ных ландшафтов с целью выявления факторов и механизмов, контролирующих продуктивность лесных биогеоценозов.
Мы с глубокой благодарностью приняли предложение Н.П. Солнцевой использовать часть ее неопубликованных данных, относящихся к почвам и биогеоценозам фоновых незагрязненных нефтью и пластовыми водами целинных участков хвойно-ши-роколиственных лесов Пермского Прикамья и обработать их для наших целей - изучения закономерностей миграции подвижных форм элементов-органогенов в почвенном покрове хвойно-широколиственных лесов.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Рельеф и почвообразующие породы. Добрянский р-н Пермской обл., где проводились исследования, находится в восточной части Вятско-Камской провинции дерново-подзолистых высокогумусированных почв. Он за-
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЗАПАСОВ 1431 Таблица 1. Валовой химический состав (%) тяжелых покровных суглинков Пермского Прикамья (п = 8)
Глубина, см 8102 М2О3 Т1О2 БеО Бе203 Р2О5 МпО СаО Mg0 К2О №2О 8О3 Потеря при прокаливании
90-150 69.68 12.5 0.81 0.41 4.85 0.11 0.11 0.98 1.53 2.08 1.69 <0.1 4.3
тт 68.7 11.6 0. 7 7 0.25 4. 2 7 0.09 0. 0 9 0. 7 0 1. 3 5 1. 9 9 1. 8 3 3. 9
тах 70.7 13. 5 0. 8 6 0. 5 7 5. 7 2 0. 1 2 0. 1 2 1. 1 9 2. 0-0 2. 2-4 1. 4-4 5. 4
нимает Прикамскую часть возвышенной Преду-ральской равнины, протягивающейся к востоку от меридионального (занятого водохранилищем) отрезка р. Камы, до предгорий Среднего Урала. Абсолютные высоты водораздельной поверхности в Прикамской части равнины лежат в пределах 200-250 м. Долины крупных рек - Камы и ее левобережных притоков - врезаны относительно водораздельных поверхностей на 100-150 м. Привязанная к ним сеть долин малых рек и временных водотоков углублена на 50-80 м. В бортах и днищах глубоких оврагов и речных террас вскрываются лежащие в основании равнины пермские морские и континентальные отложения: известняки, доломиты, мергели, кремнистые красно-цветные песчаники, алевролиты, глины, часто с пропластами гипса.
Толща плейстоценовых отложений Преду-ральской равнины представлена водно-ледниковыми супесями, пылеватыми лёссовидными суглинками, перемежающимися с озерно-леднико-выми опесчаненными глинами, и вдоль древних речных долин - флювиогляциальными, хорошо отсортированными песками. Их формирование связывают с периодами таяния днепровского и валдайского ледников. В период таяния льдов калининской фазы валдайского оледенения (5070 тыс. лет назад) образовались "полово-ледниковые" покровные суглинки, одевающие плащом поверхность водораздельных равнин Предуралья [4].
Покровные делювиально-пролювиальные суглинки характеризуются преобладанием как в легкой, так и в тяжелой фракциях устойчивых к процессам выветривания минералов.
В табл. 1 приводится среднее валовое содержание химических элементов в тяжелых покровных суглинках в гор. В3 и В4 дерново-подзолистых почв района исследования в интервале глубин 90150 см.
Отклонения от среднего содержания (п = 8) невелики. Обращает на себя внимание относительно высокое содержание магния по отношению к кальцию и натрия по отношению к калию, что не противоречит данным минералогических анали-
зов илистой фракции, выделенной из покровных суглинков Приуралья (республика Коми), в которой преобладают иллит и смешанослойный монт-мориллонит-вермикулитовый минералы [3]. Со значительным содержанием ила и с его минералогическим составом связана, как будет показано ниже, высокая емкость поглощения катионов.
Для дерново-подзолистых почв водораздельных равнин Прикамья покровные суглинки являются почвообразующими породами. В районе наших исследований суглинки бескарбонатны, но имеют высокую емкость поглощения и насыщены кальцием и магнием. Их мощность в этом районе превышает 2.5-3.0 м. Согласно данным гранулометрических анализов, они относятся к тяжелым крупнопылеватым суглинкам. Содержание крупной пыли весьма постоянно и в среднем составляет 44.1% (п = 7) с максимальными отклонениями от среднего 0.1-1.6%.
Предполагают, что в позднюю осташковскую стадию наступания валдайского оледенения покровные суглинки были вовлечены в процессы криогенеза, что сопровождалось образованием полигонально-блочного микрорельефа [4, 13]. Возможно, что именно в этот период произошла криогенная диспергация значительной части входивших в состав покровных отложений песчаных частиц до размеров крупной пыли (0.05-0.01 мм) -фракции, наиболее устойчивой к дальнейшему криогенному дроблению [5].
Существенным отличием покровных суглинков Пермского Прикамья от суглинков центральных регионов Восточно-Европейской равнины является высокое содержание и преобладание в составе физической глины илистой фракции (3342%). С этим связана их высокая поглотительная способность и хорошая оструктуренность.
Климатические условия, растительный покров и современный гидротермический режим почв. Впозд-нем плейстоцене и голоцене по палинологическим, фаунистическим и археологическим данным [6] ландшафты и соответственно почвы Преду-ральской равнины неоднократно испытывали изменения климата и растительного покрова. Однако в
Таблица 2. Радиальная термическая дифференциация суглинистой дерново-подзолистой почвы Пермского Прикамья
№ термогоризонта Глубина, см Сумма среднемесячных температур Продолжительность периодов, месяцы с температурами Среднемесячные температуры Термогоризонты
>0° >10° >0° >10° max min амплитуда
I 0-20 70 37 8 4 17 -1.5 18.5 Поверхностно-почвенный промерзающий, сезонно-термоконтрастный
II 20-80 92 54 9 4 15 -0.7 15.7 Внутрипочвенный, слабо кратковременно-промерзающий, сезонно-термоконтрастный, наиболее теплообеспеченный
III 80-160 71 24 12 3 13 1.3 12.0 Глубокопочвенный непромерзающий, сезонно-охлаждающийся, термоумеренно-контрастный
IV 160-320 76 10 12 2 10 3.5 6.5 Глубокопочвенно-грунтовый, непромерзающий, сезонно-слабо прогревающийся и слабо охлаждающийся, термо-слабоконтрастный
течение всего этого времени (около 20 000 лет) климат оставался влажным, и господствовала лесная растительность с участием в ее составе хвойных пород: ели, сосны, пихты, а в числе лиственных -березы, ольхи, липы.
В настоящее время Предуральская равнина занята смешанными елово-пихтовыми лесами с широким участием березы и липы; в напочвенном покрове преобладают кисличные, кислично-па-поротниковые и разнотравно-злаково-папорот-никовые ассоциации. В микропонижениях рельефа много липы, увеличивается участие березы, появляется осина, а в травяном ярусе - неморальное широкотравье.
Климат Предуральской равнины, как и всей Вятско-Камской почвенной области, отличается от расположенных западнее агроклиматических областей подзоны дерново-подзолистых почв. Зимы в Предуралье более суровые, безморозный период менее продолжителен. Сумма температур >10°C значительно меньше, чем в Белорусской, Прибалтийской и Среднерусской областях. Годовое количество осадков и испаряемость с запада на восток несколько уменьшаются, соответственно коэффициент увлаж
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.