Автоморфные почвы Среднего и Южного Тимана

Жангуров, Егор Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Автоморфные почвы Среднего и Южного Тимана
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Автоморфные почвы Среднего и Южного Тимана"

005059872

На правах рукописи

ЖАНГУРОВ Егор Васильевич

АВТОМОРФНЫЕ ПОЧВЫ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО ТИМАНА

Специальность 03.02.13 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

16 Р/'П 2013

Москва - 2013

2- г.

005059872

Работа выполнена в отделе почвоведения Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук ¡Тонконогов Валентин Дмитриевич!

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Забоева Ия Васильевна

Официальные оппоненты: доктор географических наук

Горячкин Сергей Викторович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Белобров Виктор Петрович

Ведущая организация: ГНУ НИПТИ АПК РК Россельхозака-

демии (Научно-исследовательский и проектно-технологический институт агропромышленного комплекса Республики Коми)

Защита состоится 30 мая 2013 г. в // час. в актовом зале на заседании диссертационного совета Д.006.053.01 при ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии по адресу: 119017, г. Москва, Пыжевский пер., д. 7, стр. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Почвенного института им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии.

Автореферат разослан « 2 .£> » Онл pg. _2013 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просьба присылать по адресу: 119017, г. Москва, Пыжевский переулок, д. 7, стр.2, Почвенный институт им. В.В. -Докучаева, диссертационный совет.

Факс: (495) 951-50-37, e-mail: lubimova@agro.geonet.ru

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук

^Де^Р"*— Любимова И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С каждым годом на Тимане возрастают масштабы горнодобывающей промышленности (идет разработка крупных месторождений бокситов, титановых руд), возникают проблемы охраны природной среды и мониторинга почвенно-земельных ресурсов. В связи с этим исследование почв и почвенного покрова территории приобретает особое теоретическое и практическое значение.

Тиманский кряж длительное время является объектом изучения геологов, геоботаников, флористов. Однако в почвенном отношении он исследован слабо. Сведения о почвенном покрове этого крупного региона основаны, главным образом, на материалах маршрутных почвенно-географических исследований 1960-1970-х гг., связанных с составлением листов Государственной почвенной карты масштаба 1:1 ООО ООО (Рубцов, 1962; Рубцов, Попов, 1965). Этими работами было выявлено широкое распространение в регионе почв подзолистого типа. Но изученность почвенного покрова региона остается в целом низкой. Наименее исследованы почвы, развитые в возвышенной части Среднего Тимана, с близким подстиланием различными плотными породами.

Цель работы. Работа посвящена изучению автоморфных таежных почв Среднего и Южного Тимана.

Для достижения цели решаются следующие задачи:

1. Охарактеризовать морфологическое и микроморфологическое строение, химические и физико-химические свойства основных типов автоморфных почв Среднего и Южного Тимана на покровных пылеватых и моренных отложениях;

2. Выявить региональную специфику рыхлых мелкоземисто-крупнообломочных образований, формирующихся на выходах коренных пород;

3. Охарактеризовать почвообразование на мелкоземисто-обломоч-ных образованиях, связанных с выходами различных плотных горных пород (магматических, метаморфических, осадочных);

4. Определить классификационное положение исследованных почв в рамках новой «Классификации и диагностики почв России» (2004).

Научная новизна работы. Получен новый фактический материал о почвах слабоизученного региона. Впервые для исследуемого региона на основе макро- и микроморфологического изучения почв на пылеватых суглинистых отложениях выделен криогенно-острук-туренный (криометаморфический) горизонт, ранее описанный в почвах Западной Сибири и в лесотундре Европейской части России.

На плотных породах Тиманского кряжа (магматических, метаморфических, осадочных) установлен особый тип поверхностных маломощных мелкоземисто-обломочных образований, служащий почвообразующей породой и названный нами «псевдоэлювием». Псевдоэлювии построены по типу элювия подстилающих плотных пород, но их мелкозем состоит преимущественно из аллохтонного материала ледникового генезиса, а обломки являются продуктами дезинтеграции подстилающих пород.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты расширяют представление о разнообразии автоморфных таежных почв Среднего и Южного Тимана, их генезисе и географии и могут служить основой для почвенного картографирования изученной территории. Классификационное положение исследованных почв определено исходя из концепции новой «Классификации и диагностике почв России» (КиДПР, 2004). Полученные материалы были использованы при доработке классификации, включая выделение нового типа почв - светлоземов текстурно-дифференцированных в отделе криометаморфических почв, введенного в «Полевой определитель почв России» (2008). Выделение псевдоэлювиев, как особого типа почвообразующих пород, позволяет более адекватно оценить, с одной стороны, роль различных пород в почвообразовании, с другой — скорость и результаты почвообразовательных процессов.

Материалы диссертации могут быть использованы для разработки научных основ охраны почв и почвенного покрова и организации мониторинга в условиях высоких техногенных нагрузок (например, добычи бокситовых руд на Среднем Тимане), а также для разработки методических пособий и подготовки курсов лекций по географии и генезису почв Севера.

Апробация работы. Результаты выполненных исследований докладывались на XIII-XVI молодежных научных конференциях Института биологии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010), Всероссийской конференции «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научный и образовательные аспекты» (Киров, 2006), Международной научной конференции «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007), научно-практической конференции «Изучение, сохранение и использование объектов геологического наследия северных регионов» (Сыктывкар, 2007), International Conference on Cryogenic Resources of Polar Regions (Салехард, 2007), Международной научной конференции «Лесное почвоведение: итоги, проблемы, перспективы» (Сыктывкар, 2007), V-й научно-практической конференции «Экологическое образование и экологическая наука для устойчивого развития» (Архангельск, 2007), Международной конференции по криопедологии «Разнообразие мерзлотных и сезонно-промерзающих почв и их роль в экосистемах» (Улан-Удэ, 2009).

Публикация результатов. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе три статьи в журналах, включенных в список ВАК.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 176 источников (из них 16 на иностранных языках), двух приложений. Работа изложена на 155 страницах, содержит 28 таблиц, 12 рисунков.

Автор выражает искреннюю признательность научным руководителям В.Д. Тонконогову и И.В. Забоевой — за всестороннюю помощь и поддержку в выполнении работы, Е.М. Лаптевой, Г.В. Русановой, Н.И. Белоусовой, Д.Е. Конюшкову, М.И. Герасимовой, М.С. Симаковой за оказанные научные консультации, М.П. Лебедевой-

Верба за помощь в описании почвенных шлифов и их интерпретацию. За всестороннюю помощь в выполнении анализов автор благодарен сотрудникам Института биологии Коми НЦ УрО РАН: инженерам Н.Е. Игнатовой, Т.В. Зоновой, Ю.И. Бобровой, H.A. Васильевой, Г.А. Забоевой, C.B. Бакашкину; И.И. Голубевой (Институт геологии Коми НЦ УрО РАН) за помощь в определении горных пород и петрографические описания.

ГЛАВА 1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Объекты исследований. Район исследований охватывает бассейны верхнего течения рек Вычегда, Вымь, Печорская Пижма в пределах Среднего (северная тайга) и Южного (средняя тайга) Ти-мана (рис. 1). Исследовали автоморфные почвы, формирующиеся на пылеватых покровных и моренных суглинистых отложениях и специфических рыхлых мелкоземисто-крупнообломочных образованиях на выходах различных плотных горных пород: магматических (долеритах), метаморфических (алевролитовых сланцах) и осадочных (известняках). Исследования проводили с 2005 по 2009 г.; подробно описано 35 почвенных профилей, отобрано и проанализировано около 150 образцов из почвенных горизонтов.

1.2. Методы исследований. В работе использованы традиционные сравнительно-географический и профильно-генетический методы. Описания всех почв сопровождалось определением цветов по шкале Манселла (для воздушно-сухих образцов). Генезис и классификационное положение автоморфных почв Тимана рассмотрены исходя из принципов новой «Классификации и диагностики почв России» (КиДПР, 2004) и «Полевого определителя почв России» (2008). В ее основе лежат особенности морфологического строения почв, реализуемые в системе диагностических горизонтов и признаков, отражающих процессы почвообразования.

В лаборатории отдела почвоведения, а также лично автором были выполнены следующие виды анализов: определение гигроскопической влажности, потери при прокалива-

Рис. 1. Расположение изученных объектов.

1. Почвы на пылеватых покровных и моренных суглинках (разрезы 1, 2, 10, 13-20, 25-29);

2. Почвы на псевдоэлювии алевролитовых сланцев (разрезы 3, 3-а, 21, 35, 36);

3. Почвы на псевдоэлювии долери-тов и базальтов (разрезы 6, 7, 8, 9, 22, 24);

4. Почвы на псевдоэлювии известняков (разрезы 21-06, 32-34, 39).

нии, рН водной и солевой суспензий (потенциометрически); обменная и гидролитическая кислотности; гумус по Тюрину (со спектро-фотометрическим окончанием); обменные катионы — вытеснением ]МН4С1 с последующим атомно-абсорбционным определением на Хитачи 180-60 (Воробьева, 1999); содержание оксалаторастворимых форм Ге20, и А1203 (по Тамму) и дитиониторастворимых форм Ре203 (по Мера-Джексону). В аккредитованной экоаналитической лаборатории «Экоаналит» Института биологии Коми НЦ УрО РАН были выполнены: валовой анализ почв - рентгенфлуоресцентным методом (УЫА-ЗЗ); гранулометрический состав - по Качинскому с дис-пергацией и кипячением в присутствии ЫаОН.

Основные элементы микростроения генетических горизонтов для почв на пылеватых покровных суглинках определяли с помощью микроморфологического метода (Парфенова, Ярилова, 1977). Минералогические исследования включали петрографическое изучение шлифов из плотных пород, а также исследование крупных фракций под бинокуляром.

ГЛАВА 2. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ АВТОМОРФНЫХ ПОЧВ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО ТИМАНА

В главе приводится обзор литературы, посвященный изучению почв и почвенного покрова республики Коми (РК) с особым вниманием к Тиманскому кряжу. В истории изучения почв этого региона выделены следующие этапы:

1) начальный (дореволюционный) этап получения первых сведений и выработки представлений о почвенном покрове Севера (Жу-равский, 1909);

2) предвоенный (1920-1930-е гг.) этап первых систематических исследований и обобщений (Маляревский, 1929; Огнев, 1930; Леонтьев, Тазьба, 1930);

3) военный и послевоенный (1941-1960-е гг.) этап маршрутных и стационарных исследований и картографических работ (Иванова, 1944; Забоева, Рубцов, 1952; Забоева, 1958; Рубцов, 1959, 1962, 1964; Рубцов, Попов, 1965);

4) этап преимущественной систематизации и обобщения марш-рутно-географических и стационарно-режимных исследований (19601990-е гг.), составления листов Государственной почвенной карты масштаба 1:1 млн (Забоева, 1965, 1975, 1980, 1994; Русанова, 1983, 1987; Кононенко, 1983; Арчегова, 1985; Казаков, 1985; Втюрин, 1984, 1991; Горячкин, Макеев, 1991; и др.);

5) современный этап углубленного изучения свойств почв, выработки новых представлений об их генезисе и экологии; создание новой классификации почв России (Тонконогов, 1999, 2010; Каверин, 2004; Горячкин, 2010; и др.).

Обзор проведенных исследований показывает, что территория Тиманского кряжа остается относительно слабоизученной. Это связано с ее труднодоступностью и малой пригодностью для сельского-хозяйственного использования. В обобщающих работах по почвам РК и, в частности, Тиманского кряжа не нашли отражения новые типы почв, выделенные на сопредельных территориях или в близ-

ких по факторам почвообразования условиях - альфегумусовые подзолы, подбуры, ржавоземы (буроземы), светлоземы, что делает актуальным более пристальное изучение почв и почвенного покрова этой территории и анализ закономерностей почвообразования в регионе.

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ФАКТОРОВ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

3.1. Рельеф. Тиманский кряж (Тиман) составляет крупную орографическую структуру на северо-востоке европейской части России. Это система сильно эродированных, местами почти сглаженных холмистых возвышенностей, разделенных плоскими понижениями. В геоморфологическом отношении выделяется Северный, Средний и Южный Тиман. Преобладающая их высота 200-250 м, лишь по осевой части кряжа, где выходит на поверхность рифей-ский складчатый фундамент, встречаются отдельные гряды из коренных пород высотой более 300 м над ур. м. В фундаменте Тиман-ского кряжа лежат рифейские кристаллические породы, которые выходят на дневную поверхность в бортах речных долин и на вершинах наиболее крупных орографических поднятий (Четласский Камень, Вымско-Вольская гряда), реже - по склонам увалов.

За четвертичный период Тиман неоднократно покрывался ледниковыми покровами, которые частично сгладили выступы рельефа. Во время днепровского оледенения ледник покрывал всю территорию Тимана и отложил моренный покров значительной мощности (Ламакин, 1948; Варсанофьева, 1962; Яковлев, 1963; и др.). В результате последующих этапов четвертичной истории отложения днепровского горизонта в значительной мере были уничтожены и сохранились лишь в понижениях рельефа коренных пород (Лосева, 1967; 1976). Основная часть четвертичной толщи Тимана, которая развита почти повсеместно, представлена московским ледниковым комплексом. В него входят предледниковые флювиогляциальные отложения, собственно ледниковые (морена), межморенные водно-ледниковые, флювиогляциальные послеледниковые осадки. Лито-логически они представлены как валунными суглинками, так и однородными покровными суглинками без видимой слоистости. В разных районах Тимана мощность отложений московского оледенения составляет от 1.5-2.0 до 50-60 м (Лосева, 1976).

3.2. В качестве почвообразующих пород наибольшее распространение в исследуемом регионе имеют пылеватые покровные суглинки и моренные отложения московского ледникового комплекса. Относительно небольшие площади занимают аллювиальные отложения. При выходе на поверхность различных коренных пород поч-вообразующим субстратом являются своеобразные мелкоземисто-крупнообломочные образования, которым было дано название «псевдоэлювий» (Белоусова, Жангуров, 2012). Состав и генезис этих отложений подробно обсуждаются в главах, посвященных почвообразованию на выходах коренных пород.

3.3. По климатическим показателям исследуемая территория относится к атлантико-континентальной климатической области, ха-

рактеризующейся избыточно-влажным умеренно-континентальным умеренно-холодным климатом. Лето короткое (около 100 дней) и прохладное, зима продолжительная и холодная с устойчивым снеговым покровом. Среднегодовое количество осадков варьирует от 500 до 600 мм, из них на теплый период (V-IX месяцы) приходится около 420 мм и на холодный (X-IV месяцы) - 140-180 мм. По температурному режиму Средний Тиман отличается более холодными условиями. Среднегодовая температура составляет —2 °С, общее число дней в году со среднесуточными отрицательными температурами доходит до 180 и более. Абсолютный температурный минимум достигает -50...-55 °С (Справочник по климату, 1965). По температурному режиму почвы изученного района относятся к очень холодному подтипу сезонно-промерзающего типа, характеризуются коротким периодом активных температур, небольшими тепловыми ресурсами (Димо, 1972; Кононенко, 1986).

3.4. По геоботаническому районированию Нечерноземья европейской части России (1989), район исследований относится к северо- и среднетаежной подзонам Вычегодско-Печорской подпровин-ции Североевропейской таежной провинции. Особенностью лесов Среднего Тимана является широкое распространение в них лиственницы сибирской (Larix sibirica), которая образует наиболее крупные в Республике Коми массивы лиственничных лесов, либо встречается как примесь. На плоскоувалистых возвышенностях Южного Тимана преобладают елово-березовые и елово-пихтовые леса зеле-номошного, реже травянистого типа (Леса Республики..., 1999).

ГЛАВА 4. АВТОМОРФНЫЕ ПОЧВЫ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО ТИМАНА НА ПОКРОВНЫХ ПЫЛЕВАТЫХ И МОРЕННЫХ СУГЛИНКАХ

В пределах Среднего и Южного Тимана в автоморфных условиях на покровных суглинках были исследованы два широко распространенных здесь генетических типа почв, определенных в соответствии с «КиДПР» (2004) и «Полевым определителем...» (2008) как светлоземы иллювиально-железистые текстурно-дифференцированные и палево-подзолистые криометаморфизованные почвы.

4.1. Светлоземы иллювиально-железистые текстурно-дифференцированные. В автоморфных условиях северной и средней тайги Тимана описано восемь разрезов названных почв. Все они расположены в условиях хорошо дренированного рельефа (выпуклые вершины увалов, верхние части склонов). Наиболее характерной растительностью являются сомкнутые чернично-зеленомошные елово-березовые леса, часто с примесью лиственницы сибирской в северной тайге и пихты (Abies sibirica) — в средней.

Почвы характеризуются отчетливой дифференциацией на генетические горизонты. Строение профиля: O-E-BF-CRM-BT-BC (рис. 2-I). Под подстил очно-торфянистым горизонтом О (мощностью до 7 см) формируется подзолистый горизонт Е (5-7 см) — серовато-белесый (5 YR 6/1) легкий суглинок, рыхлый, бесструктурный или с признаками плитчатости. В шлифах отмечаются мелко-пластинчатая микроструктура (рис. 2-1а) и очень низкое содержание гумусово-глинистой плазмы и органического вещества.

2-1. Светлозем иллювиально-железистый

■-и:

горизонт Е (NX)

| •

горизонт BF (N11)

Ч ,,■ • .-"¡.ГЯ •• . * - -ч; -i*v *

горизонт CRM (N11)

■¿¿¡«Ir горизонт ВТ (NX)

isii»-"

2-II. Палево-подзолистая криометаморфи-зованная почва

т .л

tSL.i'-vii

горизонт EL (N11)

V. ::■-<■ -О '

" ' iui^rone горизонт ELf (N11)

горизонт ELfcrm (N11)

* ... горнзонт ВТ (N11)

Рис. 2. Макро- и микроморфологические особенности почв на пылеватых покровных суглинках.

Иллювиально-железистый горизонт BF (7-10 см) - светло-охристый (ржаво-бурый, 7.5 YR 5/6-6/6) средний суглинок с непрочно-комковато-порошистой структурой; размеры структурных отдель-ностей 3-5 мм. В шлифах заметно большое количество железистых новообразований (вероятно, с разной долей участия марганца и гумуса в разных микроформах, (рис. 2-16), что соответствует макро-морфологическому описанию и данным по содержанию оксалато- и дитиониторастворимых форм соединений железа.

В средней части профиля на глубине 20-50 см формируется горизонт со специфической структурной организацией, которую мы связываем с криогенным преобразованием минеральной почвенной массы на месте, т.е. с процессами криогенного метаморфизма. В «КиДПР» (2004) этот горизонт определен как криометаморфичес-кий (CRM). Он имеет тусклую желтовато-бурую окраску (7.5YR 4/ 4-5/4); наблюдается горизонтальная делимость почвенной массы. Непрочные линзовидные агрегаты толщиной до 1 см рассыпаются на комковато-ореховатые или угловато-крупитчатые отдельности с размерами 2-7 мм по горизонтали и 2-3 мм по вертикали. С глубиной размер структурных отдельностей увеличивается до 10-15 мм. В микростроении CRM горизонта наблюдается отчетливая комковатая или угловато-блоковая микроструктура. Наряду с плитчатыми агрегатами в криометаморфических горизонтах отмечаются отчет-

ливые (специфические) округлые агрегаты (рис. 2-1в) с ооидной или кольцевой ориентировкой скелетных зерен и сетчатой ориентацией плазмы. Подобные типы сортировок образуются при периодическом промерзании и оттаивании и избирательной криогенной миграции материала (Жангуров и др., 2011). Специфической особенностью микростроения CRM горизонта является ожелезнение центральной части округлых микроагрегатов с окружением их осветленными пылеватыми инфиллингами. В нижней, наиболее тяжелой, части профиля с глубины 50-60 см формируется текстурный горизонт ВТ. Это коричневато-бурый (10 YR 5/3; 7/4) плотный тяжелый суглинок с многопорядковой призматически-ореховато-плитчатой структурой; по граням структурных отдельностей присутствуют иллювиальные глинистые и пылевато-глинистые кутаны (рис. 2-1г); на верхних гранях крупных призм развиты скелетаны.

Почвы с подобным морфологическим строением формируются как в северной, так и в средней тайге. Промерзание почв обычно начинается в конце октября и заканчивается в начале апреля (Казаков, 1985). Продолжительность периода с отрицательными температурами почвы на глубине 0-20 см варьирует от 200 до 230 дней. Формирование самостоятельного диагностического криометаморфичес-кого горизонта CRM с линзовидно-плитчатой острореберной рассыпчатой структурой мы связываем с криогенным структурным метаморфизмом почвенной массы при промерзании почвы. Одновременное присутствие и криометаморфического, и текстурного горизонтов позволило выделить такие почвы на уровне нового типа, включенного в «Полевой определитель...» 2008 года (Тонконогов, 2010). Светлоземы текстурно-дифференцированные формируются на тяжелых покровных пылеватых суглинках (табл. 1); сверху они облегчены до легких суглинков, что способствует иллювиированию железа, частично — гумуса.

По валовому и гранулометрическому составу четко видна как текстурная, так и альфегумусовая дифференциации профиля свет-лозема(табл. 1, 2). Элювиально-иллювиальная дифференциация оксидов железа также проявляется в распределении его подвижных форм. Количество оксалаторастворимых форм железа в горизонте BF по сравнению с выше лежащим горизонтом Е увеличивается почти в четыре раза (табл. 2).

Светлоземы текстурно-дифференцированные характеризуются высокой кислотностью, низким содержанием поглощенных Са2+ и Mg2+, низкой насыщенностью основаниями и малым содержанием гумуса. Наиболее низкие значения характерны для элювиальных горизонтов, что свидетельствует об интенсивном промывании и слабой нейтрализации кислого органического вещества, мигрирующего по профилю.

4.2. Палево-подзолистые криометаморфизованные почвы распространены преимущественно на Южном Тимане, в южной части средней тайги под березово-еловыми лесами со значительной примесью пихты сибирской с чернично-зеленомошным покровом. Здесь в ав-томорфных условиях на плоских вершинах увалов на тяжелых покровных суглинках и легких глинах нами описаны четыре разреза,

Таблица 1

Гранулометрический состав светпозема иплювиально-железистого текстурно-дифференцированного и палево-подзолистой криометаморфизованный почвы

Горизонт Глубина Потеря от Содержание фракций, %; размер частиц, мм

образца, см обработки 0.05 п НСІ, % 1-0.25 0.250.05 0.050.01 0.010.005 0.0050.001 <0.001 <0.01

Разрез 15-Ж. (63°5Г N. 54°03' Е). Свеглозем илпювиапьно-железисгыйтекстурно-дифференцированный легкосуглинистый на пылеватых тяжелых суглинках Е 5-10 0.9 0 39 35 5 10 11 26

ВР 12-20 0.9 3 23 48 5 9 12 26

СВМ1 20-40 0.9 2 18 52 7 9 12 28

СІЧМ2 40-60 0.7 0 41 31 4 7 17 28

ВТ1 60-80 1.7 0 6 51 8 7 28 43

ВТ2 80-100 0.6 0 21 34 6 9 30 45

ВС 100-110 0.6 0 6 51 5 9 29 43

С 140-150 2.0 0 13 43 6 9 30 45

Разрез 16-Ж. (61°57' N. 54°05'Е). Палево-подзолистая криометаморфизованная легкосуглинистая на покровных пылеватых легких глинах Е1. 7-12 1.6 0 5 66 7 10 12 29

Ей 12-25 0.2 1 10 62 6 12 10 28

Е1Л, сгт 30-40 1.7 1 19 43 6 11 21 38

ВТ1 40-50 1.4 0 15 42 1 9 33 44

ВТ2 60-70 0.6 0 7 42 6 10 35 51

ВТЗ 75-95 1.3 0 28 20 6 11 35 52

ВС 110-120 1.4 1 10 31 8 10 40 58

ВСд 140-150 0.1 1 21 25 9 8 36 53

на моренных глинистых отложениях - один, имеющих типичное строение подзолистых почв.

Строение профиля: О-ЕЬ-ЕЫ-Еи.сгт-ВТ-ВС (рис. 2-П). Под отор-фованной подстилкой О формируется наиболее светлый в профиле элювиальный горизонт ЕЬ мощностью до 5 см - белесый (ЮУИ 8/1) пылеватый легкий суглинок с непрочнолистоватой структурой, который переходит в горизонт ЕЬ£ - белесовато-палевый с отдельными более светлыми палево-охристыми пятнами (ЮУЙ 8/3-7/3) пылеватый легкий суглинок с тонкоплитчатой структурой до 3 мм (рис. 2-Па). В шлифах заметна изотропная гумусово-глинистая плазма; характерно образование округлых плазменно-тонкопылеватых агрегатов, окруженных скелетанами (рис. 2-Пб). Среди новообразований преобладают Ге-гумусовые нодули буровато-коричневого цвета с размерами 0.3-1 мм (рис. 2-Пв). В нижней части элювиальной толщи характерны признаки криогенного оструктуривания в виде маломощного (до 10 см) горизонта ЕЫ,сгт с мелкоореховатой рассыпчатой (угловатой) структурой; на микроуровне отмечены плит-чато-угловатые агрегаты и более крупные (1-2 мм) по сравнению с вышележащим горизонтом нодули. С глубины 40-50 см идет тек-

Таблица 2

Валовой состав и некоторые химические и физико-химические свойства светлоземов иллювиально-железистых текстурно-дифференцированных и палево-подзолистых криометаморфизованных почв

Глубина РН Са2*+Мд2\ ммоль/100 г V Гумус Валовое содержание, % Ре203, %

Горизонт образца, см н2о НС1 % 3і02 Ре203 АІА СаО МдО о (1

Разрез 15-Ж. Светлозем иллювиально-железистый текстурно-дифференцированный

О 0-5 4.9 4.9 50.6 45 57.2* - - - - - - -

Е 5-10 4.7 4.5 4.6 46 1.21 78.3 1.24 8.99 0.28 0.14 0.16 0.10

ВЯ 12-20 5.0 4.5 0.7 13 1.95 79.7 2.46 10.34 0.29 0.43 0.57 1.19

СКМ1 25-30 5.1 4.6 0.6 13 0.71 79.7 2.38 12.67 0.27 0.46 0.45 1.15

СКМ2 40-60 5.1 4.7 1.6 21 0.45 74.7 1.98 15.92 0.34 0.43 0.21 1.11

ВТ1 60-80 5.0 4.1 7.9 65 0.21 70.1 2.64 18.11 0.37 0.68 0.19 0.89

ВТ2 80-100 5.1 4.2 14.7 85 - 66.9 2.98 20.09 0.43 0.85 0.18 0.91

ВС 100-110 5.3 4.3 17.2 86 - 67.3 2.68 20.26 0.49 0.84 0.17 0.92

С 140-150 5.4 4.1 18.8 91 - 67.9 2.73 19.34 0.56 0.76 0.17 0.95

Разрез 16-Ж. Палево-подзолистая криометаморфизованная

О 0-7 4.2 3.3 16.1 12 84.1* - - - - - - -

ЕЬ 7-12 4.5 3.4 0.7 10 1.67 76.95 2.78 10.62 0.79 0.58 0.16 0.35

Е и 12-25 4.8 3.8 0.5 8 0.92 75.82 3.71 11.36 0.81 0.74 0.28 0.62

Ей, сгт 30-40 4.9 3.7 3.8 36 0.49 71.81 4.71 13.17 0.81 0.97 0.29 0.96

ВТ1 40-50 4.9 3.5 10.2 61 0.36 69.78 5.52 14.59 0.92 1.18 0.21 1.04

ВТ2 60-70 5.1 3.7 18.2 86 0.32 67.34 5.94 14.70 1.12 1.24 0.17 1.11

ВТЗ 75-95 5.5 4.0 23.4 92 - 67.05 5.95 14.78 1.23 1.22 0.16 1.35

ВС 110-120 6.0 4.4 23.6 93 - 67.16 6.17 15.01 1.25 1.33 0.16 1.21

ВСд 140-150 6.2 4.7 22.4 96 - 69.40 5.72 14.78 1.26 1.23 0.19 1.32

Примечание (здесь и далее): V - степень насыщенности основаниями; * - величина потери при прокаливании, %; о - оксала-торастворимые формы Ре203; с1 - дитиониторастворимые формы Ре203; прочерк - не определяли.

стурный горизонт ВТ - бурый (ЮУИ 4/6) плотный тяжелый суглинок (легкая глина) с многопорядковой ореховато-призматически-плитчатой структурой и с многочисленными тонкими глинистыми кутанами (рис. 2-Пг).

Яркие признаки текстурной дифференциации, типичные для подзолистых почв, сочетаются в признаками накладывающихся процессов: альфегумусового, обусловливающего палевую и буровато-палевую окраску горизонтов ЕЬ, ЕЬ1 за счет миграции железо-гумусовых соединений из подстилки, и криогенного оструктуривания (сип). Это сочетание позволяет отнести описываемые почвы к типу подзолистых, подтипу палево-подзолистых криометаморфизованных.

Аналитические данные (табл. 1, 2) подтверждают результаты морфологической диагностики. Почвы сильно дифференцированы по содержанию ила (КД>3). Верхняя часть минерального профиля обеднена Са2+ и Мд2+, что характерно для подзолистых почв. Небольшое накопление оксалаторастворимого (аморфного) железа придает палевую окраску горизонту ЕЫ1. Почвы более кислые (рН<4) в верхних 50 см профиля, чем светлоземы. Содержание гумуса - низкое; распределение гумуса по профилю имеет аккумулятивный характер.

Глава 5. АВТОМОРФНЫЕ ПОЧВЫ СРЕДНЕГО ТИМАНА НА ВЫХОДАХ ПЛОТНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

На территории Среднего Тимана плотные горные породы выходят на дневную поверхность по бортам долин некоторых рек и слагают вершины отдельных возвышенностей с абсолютными высотами 300-350 м. Площадь таких выходов небольшая, что определяет малые контуры и разорванные ареалы формирующихся почв. Климатические условия территорий, расположенных выше 300 м над ур.м., отвечают северной тайге, что усиливается еще и «вершинным эффектом».

На дневной поверхности выходов коренных пород широко развиты маломощные мелкоземисто-обломочные образования, определенные в полевых условиях как элювий по следующим признакам: 1) в профиле находятся обломки коренной горной породы; 2) обломки залегают рыхло, с крупными пустотами; 3) количество и размер обломков увеличивается вниз по профилю; 4) книзу увеличивается их прочность и 5) уменьшается мощность автохтонных пленок выветривания. В результате камеральных исследований мелкоземис-той части почвообразующих пород было установлено, что химический и минералогический состав мелкозема и закономерности его вертикальной дифференциации не соответствуют таковым элювия коренных горных пород, которые подстилают слой рыхлых мелко-земисто-крупнообломочных образований. При полевых описаниях в профиле почв был обнаружен также аллохтонный материал. В силу того, что этот слой несет также ряд ярких макроморфологичес-ких признаков, сходных с элювием плотных пород, эти рыхлые образования были названы псевдоэлювием (Белоусова, Жангуров, 2012).

5.1. Ржавоземы грубогумусированные (рис. 3-1). Почвы с бурым неоподзоленным профилем - ржавоземы - описаны в бассейне верхнего течения р. Вымь на выходах долеритов. Описано пять разрезов. Все они имеют характерный для основных пород бурый профиль без морфологических признаков оподзоливания. Их строение можно выразить формулой: 0(0ао)~АУ-[А¥В]-ВГМ-[ВС]-С.

Горизонт О(Оао) представляет собой маломощное (обычно 2-3 см) наземное накопление слаборазложившихся растительных остатков, иногда включает заметное количество минерального материала нижележащего горизонта (грубогумусированный горизонт Оао), тогда общая мощность увеличивается до 5-6 и даже 8 см. Ясно переходит в горизонт АУ мощностью 5-6 см коричневато-серого цвета (10У11 4/3-5/3; 4/2), мелко-комковатой структуры, с небольшим включением мелких обломков. Переход серогумусового горизонта в железисто-метаморфический - постепенный; иногда можно выделить переходный горизонт АУВ. Железисто-метаморфический горизонт ВГМ мощностью 15-20 см имеет желтовато-бурый (ЮУЫ 6/6-6/8), бурый или коричневато-бурый цвет и комковатую или непрочно комковато-ореховатую структуру. Он содержит около 50% обломков породы размером от мелкого щебня до 20-25 см. Относительное количество обломков и их размеры увеличиваются от верхней границы горизонта к нижней. Переход к породе осуществляется по возрастанию количества обломков до 70-90%; мелкозем при этом практически полностью залегает в виде наилков на верхней стороне камней.

Описанные разрезы (кроме разреза 11-Ж) содержат аллохтонный материал кислого состава в виде гальки или повышенного количества кварца в песчаной фракции. Однако: 1) присутствие грубооб-ломочного аллохтонного материала не нарушает закономерности постепенного нарастания общей обломочности вниз по профилю; 2) присутствие кислого аллохтонного материала в мелкоземе почв

З-Ш. Карбо.шпозем темногуму-совый

Рис. 3. Почвы на псевдоэлювии плотных пород.

3-1. Ржавозем грубогумусированный

З-П. Подзол нллювиальио-гумусово-железнстый

не привело к хроматической дифференциации профилей по подзолистому типу. Мелкоземисто-обломочную почвообразующую породу с такими противоречивыми признаками мы назвали псевдоэлювием (Белоусова, Жангуров, 2012). Таким образом, псевдоэлювии сочетают в себе указанные яркие признаки элювия плотных пород и признаки, резко ему противоречащие. Особое значение имеет то обстоятельство, что и на псевдоэлювии формируется тот же (ожидаемый ) морфологический тип почвы, что на элювии соответствующей породы (Белоусова, Жангуров, 2012). При дальнейшем изложении разрез 11-Ж обозначен как почва на элювии долерита, остальные разрезы — на псевдоэлювии.

Мелкозем ржавоземов имеет среднесуглинистый состав с относительно высоким содержанием илистой фракции (преобладает 1520%) и ее аккумулятивным типом вертикального распределения в разрезе на элювии долерита и равномерным распределением в разрезах на псевдоэлювии (табл. 3).

Таблица 3

Гранулометрический состав автоморфных почв на выходах плотных коренных пород Среднего Тимана

Горизонт Глубина образца, см Содержание фракций, %; размер частиц, мм

>1 1-0.25 0.250.05 0.050.01 0.010.005 0.0050.001 <0.001 <0.01

Разрез 11-Ж. (64° 19' Ы; 51°09' Е).

Ржавозем грубогумусированный на элювии долеритов

АУ 6-8 26 19 21 2 16 16 34

ВРМ1 8-16 16 26 18 7 15 18 40

ВРМ2 20-30 12 20 37 8 11 12 31

ВС 40-50 11 22 39 6 12 10 28

Разрез 24-Ж. (64°2СГ 1М; 51°08' Е). Ржавозем грубогумусированный на псевдоэлювии долеритов.

АУ 2-8 - 28 19 17 10 9 17 36

ВП\Л1 8-15 - 12 23 23 12 12 18 42

ВРМ2 15-30 - 15 42 12 3 12 16 31

Разрез 3-Ж. (63°57' N1 52°12' Е). Подзол иллювиально-гумусово-железистый на псевдоэлювии алевролитовых сланцев

Е 8-16 30 27 23 23 9 10 8 27

вня 16-20 57 29 17 23 8 11 12 31

ВС 20-30 72 27 31 10 5 7 20 32

с 30-38 90 22 30 21 3 4 20 27

Разрез 21-Ж. (63°57' N1; 52°12' Е). Подзол иллювиально-гумусово-железистый на псевдоэлювии алевролитовых сланцев

Е 4-16 0 36 28 19 2 9 6 17

ВНР 16-20 7 37 16 21 4 6 16 26

В( 25-40 20 24 16 24 4 9 23 36

ВС 45-60 36 29 18 20 4 6 23 33

С 60-75 70 26 20 20 5 7 22 34

Валовой состав мелкозема ржавоземов на элювии и псевдоэлювии существенно различается (табл. 4). В почве на элювии (разрез 11-Ж) он близок к составу подстилающего долерита, отмечено закономерное обогащение верхней части профиля алюминием и железом и обеднение кальцием и магнием, что типично для тундрово-таежного почвообразования на плотных породах (Таргульян, 1971; Таргульян, Соколов, 1978; Таргульян и др. 1985; Седов и др., 1993). В разрезах на псевдоэлювии валовой состав мелкозема существенно варьирует и не обнаруживает связи с составом долерита, обломки которого в обилии присутствуют в профиле. Мелкозем отличается высоким содержанием кремнезема (от 66-69 до 75-77%), содержит заметно больше К О и меньше Na20, что отражает иной состав полевых шпатов. Профильное распределение оксидов равномерное или отсутствуют направленные изменения.

Таким образом, анализ валового состава подтверждает, что характеризуемые ржавоземы, имеющие близкий морфологический облик, формируются на породах резко отличающегося химико-минералогического состава: на продуктах разрушения средне-основных пород (разрез 11-Ж) и на рыхлом существенно обогащенном кварцем материале, вероятнее всего ледникового происхождения, в остальных разрезах. На основании изложенного можно заключить, что обломки породы в псевдоэлювиях имеют элювиальное (автохтонное) происхождение, а мелкозем - аллохтонное.

Ржавоземы характеризуются высоким содержанием органического вещества (табл. 4) с аккумулятивным характером распределения по профилю. Реакция среды кислая, постепенно уменьшается с глубиной; максимальные значения гидролитической кислотности наблюдаются в подстилочных горизонтах с постепенным снижением вниз по профилю. Содержание обменных оснований составляет 10-15 ммоль/100 г почвы и увеличивается в гор. ВС до 22 ммоль/ 100 г почвы. Степень насыщенности поглощающего комплекса основаниями составляет 50-60%.

5.2. Подзолы иллювиально-гумусово-железистые (рис. 3-II). Подзолы на алевролитовых сланцах исследованы на примере 5 разрезов, заложенных на вершинах и пологих склонах Вымско-Вольской гряды с абсолютными высотами 300-330 м. Сланцы представляют собой плотную породу темно-серого цвета с плитчатой отдельностью. По валовому составу это кислые породы (около 70-75% Si02) с очень низким содержанием СаО (0.30%) и существенным - Fe203 (около 5%). В растительном покрове характерны сильно разреженные чернично-зеленомошные ельники с примесью березы и лиственницы.

В профиле почв под оторфованной подстилкой О (5YR 5/2) мощностью 4-8 см развит подзолистый горизонт Е — серовато-белесый (7.5YR 8/1) супесчано-легкосуглинистый с включениями обломков сланцев. Ниже формируется наиболее яркий в профиле иллювиаль-но-гумусово-железистый горизонт BHF - неоднородной окраски: светло-охристый (10YR 6/6-6/8) с небольшими коричневато-кофейными (5 YR 4/4-5/4) пятнами в нижней части горизонта. Легкий суглинок, щебнистый, содержит обломки сланцев (10-50%). На ниж-

Таблица 4

Валовой состав, химические и физико-химические свойства автоморфных почв на выходах плотных коренных пород Среднего Тимана

Глубина РН Са2*+Мд2*, ммоль/100 г V Гумус Валовое содержание, % Ре203, %

Горизонт образца, см Н20 НС1 % ЭЮ2 Ре203 А(А СаО МдО 0 с]

Разрез 11-Ж. Ржавозем грубогумусированный на элювии долеригов

О 0-4 5.6 4.8 46.6 46 56.1* - - - - - - -

АУ 6-8 5.4 4.1 16.1 56 9.86 55.42 15.12 17.79 3.99 1.30 1.88 2.72

ВРМ1 8-16 5.6 4.1 12.6 63 6.07 55.29 14.92 18.66 3.24 1.29 1.78 2.85

ВРМ2 20-30 5.7 4.2 16.8 71 1.63 54.20 13.28 18.89 6.04 1.54 0.86 1.75

С 40-50 5.8 4.2 22.0 75 1.08 55.39 12.56 19.20 5.21 1.54 0.84 1.66

Обломок долерита - - - - - 56.51 9.69 17.74 8.61 3.52 0.51 0.46

Разрез 24-Ж. Ржавозем грубогумусированный на псевдоэлювии долеритов

О 0-2 5.7 4.9 56.7 57 80.1* - - - - - - -

АУ 2-8 5.1 3.8 11.8 51 11.91 68.60 8.86 13.79 1.94 1.13 1.06 2.57

ВРМ1 8-15 5.5 4.0 11.2 64 4.28 66.09 8.92 14.70 1.76 1.23 1.07 2.10

ВРМ2 15-30 5.5 4.2 14.1 75 1.79 67.93 8.41 16.11 1.93 1.39 0.68 1.52

Обломок долерита - - - - - 57.51 9.90 17.04 7.82 3.12 0.52 0.48

Разрез 3-Ж. Подзол иллювиально-гумусово-железистый на псевдоэлювии алевролитовых сланцев

О 0-8 4.5 3.1 17.6 15 82.1* - - - - - - -

Е 8-16 4.1 2.8 0.2 3 2.77 81.21 1.86 7.36 0.29 0.95 0.30 0.32

ВНР 16-20 4.5 3.7 0.4 4 3.27 77.70 2.75 8.34 0.37 0.98 1.01 1.38

ВС 20-30 4.6 4.1 0.4 3 2.14 75.42 3.39 10.60 0.36 0.99 0.62 1.10

с 30-38 4.7 4.0 0.4 4 2.64 71.61 3.89 12.84 0.39 1.05 0.54 1.13

Алевролит, сланец - - - - - 68.67 5.66 18.71 0.26 1.22 0.14 0.27

Разрез 21-06. Карболитозем темногумусовый на псевдоэлювии известняков

Оао 0-9 6.4 5.9 57.0 77 14.1 72.27 6.40 9.49 3.69 1.30 0.22 1.15

АІІ 9-20 7.1 6.6 48.0 98 6.6 76.70 5.11 10.96 2.63 1.25 0.22 1.52

всСа 20-35 7.9 - - - 0.9 44.98 3.20 5.65 28.91 12.01 0.08 0.55

ней стороне обломков темно-коричневые пленки (-30-40% от площади обломка) с нечеткой размытой границей; под щебнем обычны пустоты. С глубиной (горизонты ВС-С) содержание обломков сланцев резко возрастает до 70-90% (табл. 3).

Гранулометрический состав в целом каменисто-мелкоземистый с высоким содержанием обломков коренных пород. Мелкозем - легко* и среднесуглинистый с элювиальным типом распределения илистой фракции (табл. 3).

Для валового химического состава подзолов характерно низкое содержание СаО и MgO, высокое - Si02. Сопоставление его с составом сланцев выявляет устойчивое обеднение почвенного мелкозема железом и алюминием и относительное накопление кремнезема, что противоречит известным закономерностям холодного гумидного почвообразования (Таргульян, 1971; Таргульян, Соколов, 1978; Бе-лоусова и др., 1985; Седов и др., 1994; и др.). Это несоответствие, вероятнее всего, связано с аллохтонным (ледниковым) генезисом мелкозема. Таким образом, маломощные рыхлые образования, как и в предыдущем случае, являются псевдоэлювием сланцев.

Для валового содержания Fe2Og, а также оксалато- и дитионито-растворимых форм соединений железа характерно элювиально-иллювиальное перераспределение в профиле почв. Вместе с железом накапливается и гумус (табл. 4). Аналитические данные свидетельствуют о наличии иллювиально-гумусового подзолообразования. Профильное распределение валового содержания А1203 коррелирует с распределением илистой фракции, количество которой постепенно увеличивается в нижней части профиля.

Изучаемые подзолы отличаются высокой кислотностью по всему профилю, особенно кислыми являются органогенный и подзолистый горизонты (табл. 4). Обменная кислотность в минеральных горизонтах обусловлена алюминием, содержание обменных катионов очень низкое; в органогенных горизонтах происходит биогенная аккумуляция Са2+ и Mg2+.

5.3. Карболитоземы темногумусовые (рис. 3-III). Почвы на карбонатных породах имеют незначительное распространение и не образуют крупных ареалов; встречаются на эродированных склонах речных долин Среднего и Южного Тимана. Карбонатные породы представлены доломитизированными известняками. Они практически не содержат терригенных минеральных примесей, поэтому присутствующий в профиле мелкозем надо расценивать как аллохтон-ный, вероятнее всего, ледникового происхождения. Вся толща поверхностных мелкоземисто-обломочных образований построена по элювиальному типу. По аналогии с описанными выше псевдоэлю-виями алевролитовых сланцев и долеритов они названы псевдоэлювием известняков.

Растительный покров представлен зеленомошно-разнотравными елово-березовыми лесами со значительной примесью лиственницы. Именно на карбонатных породах наиболее часто встречается лиственница; травяно-кустарничковый ярус отличается здесь высоким видовым разнообразием (до 40-50 видов), с общим проективным покрытием 50-60% (иногда до 70%); мохово-лишайниковый

ярус развит слабо. Нами описаны пять разрезов почв на выходах известняков в разных частях горного массива Четласский Камень.

Все изученные профили почв, сформированные на карбонатных породах, отличаются меньшей мощностью, чем выше описанные почвы на сланцах и долеритах — не более 25-35 см. Распределение обломков известняка в профиле почв происходит по элювиальному типу, но нарастание обломочности профиля (увеличение преобладающих размеров обломков и их общего количества) происходит быстрее: мелкий карбонатный щебень и дресва обнаруживаются сразу под подстилкой, на глубине 15-20 см их около 30%, а на глубине 20-35 см каменистая фракция резко преобладает над мелкоземом (табл. 5).

Описанные почвенные разрезы слабо дифференцированы на генетические горизонты. Отчетливо выделяется горизонт (О/Оао) наземного накопления органических остатков (мощностью 5-7 см) и лежащий под ним темногумусовый горизонт АИмощностью 5-10 см, который иногда выражен слабо, как и переходный горизонт AU (разрез 39-Ж), или не выражен совсем (разрез 34-Ж.). Органогенные горизонты залегают на минеральном субстрате, мало затронутом процессами почвообразования — горизонте ВСса. Он отличается от горизонта раздробленных известняков несколько большим количеством бурно вскипающего мелкозема. Слабая проработанность минерального субстрата почвенными процессами дает нам основание отнести описанные почвы к типу карболитоземов темногумусо-вых.

Валовой химический состав карболитоземов (табл. 4) отличается резкой профильной дифференциацией: до глубины 25-30 см содержание Si02составляет 70-75%, ниже - 43-45%. Соответственно скачкообразно меняется содержание оксидов СаО и MgO - в 5-10 раз, а Fe203 и А1203 - примерно в 2 раза, нет переходных по химическому составу горизонтов. Это свидетельствует о резкой литологической границе между ледниковым (аллохтонным) и элювиальным карбонатным (автохтонным) материалом. Сильно выветрелые непрочные карбонатные обломки, присутствующие в каждом почвенном горизонте, служат источником карбонатов кальция для мелкозема. Карбонатные новообразования в виде бородок на нижней стороне щебня свидетельствует о нисходящей миграции карбонатов кальция;

Таблица 5

Результаты сухого просеивания псевдоэлювия карболитоземов

Горизонт Глубина, см

Содержание фракций обломков и мелкозема, %; размер частиц, мм

>10 10-5 5-3 3-1

ВСса ВСса

9-15 15-20 20-35 35-40

20 50

Разрез 21-06. 5 10 15 15

10 10

0 10 15 5

95 70 40 20

на этом фоне отмечается биогенная аккумуляция кальция в гумусовом горизонте.

Наиболее характерные свойства карболитоземов темногумусо-вых - слабокислая реакция верхних горизонтов и щелочная - в нижних, относительно высокое содержание аккумулятивного корневого гумуса (14%). Содержание гумуса в нижних горизонтах почвы незначительно и составляет <1% (табл. 4). Гумус почв имеет фуль-ватно-гуматный состав с постоянным присутствием фракции гуми-новых кислот, связанной с кальцием (Денева, 2007).

ВЫВОДЫ:

1. Впервые на территории Среднего и Южного Тимана на пыле-ватых покровных и моренных суглинках в условиях хорошего поверхностного дренажа выделены и охарактеризованы два генетических типа почв: светлоземы иллювиально-железистые текстурно-дифференцированные и палево-подзолистые криометаморфизован-ные. На основании морфологического, микроморфологического, а также сравнительно-экологического анализов установлены следующие особенности этих почв:

а) для обоих типов почв характерен криогенный метаморфизм минеральной массы почвенного мелкозема, проявляющийся в формировании либо самостоятельного криометаморфического горизонта (светлоземы иллювиально-железистые) либо признаков специфической структурной организации, формирующихся в нижней облегченной части профиля над уплотненным горизонтом ВТ (палево-подзолистые криометаморфизованные почвы);

б) верхняя облегченная часть светлоземов и палево-подзолистых почв организована по типу вложенных профилей с формированием буроватого горизонта ВР или палевого ЕЫ:, характеризующихся разной интенсивностью иллювиальной аккумуляции аморфных форм железа.

2. На выходах различных коренных пород (долериты, алевроли-товые сланцы, известняки) обнаружены специфические поверхностные рыхлые образования, которым было дано название «псевдоэлювий». Псевдоэлювии сходны с элювиями: а) по типу залегания в профиле обломков породы (размер, относительное количество и прочность обломков увеличиваются книзу, с глубиной ослабляются автохтонные и аллохтонные кутаны); б) по морфологическому облику сформированных почв. На основании валового и, частично, минералогического анализов установлен аллохтонный (ледниковый) генезис мелкозема, что позволило уточнить закономерности изменения состава почвенного мелкозема относительно предполагаемой материнской плотной породы.

3. Гранулометрический состав всех изученных типов почв на псевдоэлювии слабо или незакономерно меняется по профилю; физико-химические свойства аналогичны для тех же генетических типов почв на элювиях плотных горных пород; валовой химический состав не обнаруживает обогащения почвенного мелкозема полуторными оксидами относительно состава подстилающей горной породы и присутствующих в профиле ее обломков.

4. На основании принципов «Классификации и диагностики почв России» (2004) выявленные различия по составу и свойствам диагностических горизонтов позволяют отнести изученные почвы с ТДП к разным отделам - светлоземы текстурно-дифференцированные к отделу криометаморфических почв, а палево-подзолистые криоме-таморфизованные почвы к отделу текстурно-дифференцированных почв. На псевдоэлювиях разных коренных пород описаны следующие почвы, характерные для элювиев тех же пород: ржавоземы грубогумусированные - на долеритах с примесью базальтов; альфе-гумусовые подзолы - на алевролитовых сланцах кислого состава; карболитоземы темногумусовые - на известняках.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

В журналах, рекомендованных ВАК:

1. Жангуров Е.В. Автоморфные почвы Среднего и Южного Тима-на / Е.В. Жангуров, В.Д. Тонконогов, И.В. Забоева // Почвоведение. - 2008. - №12. - С. 1413-1422.

2. Жангуров Е.В. Микростроение генетических горизонтов авто-морфных таежных почв Тимана / Е.В. Жангуров, М.П. Лебедева (Верба), И.В. Забоева // Почвоведение. - 2011. - №3. - С. 288-299.

3. Дымов A.A. Морфолого-генетические особенности почв кряжа Енганэпэ / A.A. Дымов, Е.В. Жангуров // Почвоведение. - 2011. -№ 5. - 515-524.

Материалы конференций:

1. Жангуров Е.В. Морфологические свойства автоморфных почв Среднего Тимана / Жангуров Е.В. // Материалы докладов 10-й Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология — наука 21 века». - Пущино, 2006. - С. 228-229.

2. Жангуров Е.В. Сравнительная характеристика автоморфных почв Среднего и Южного Тимана / Жангуров Е.В. // Материалы докладов международной научной конференции «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты.- С.-Пб., 2007. - С. 223-226.

3. Жангуров Е.В. Автоморфные почвы Среднего и Южного Тимана / Жангуров Е.В. // Материалы докладов XIV Всероссийской молодежной научной конференции Института биологии Коми НЦ УрО РАН «Актуальные проблемы биологии и экологии» — Сыктывкар, 2007. - С. 89-93.

4. Жангуров Е.В. Типы профилей автоморфных почв Тимана / Жангуров Е.В., Тонконогов В.Д. // Лесное почвоведение: итоги, проблемы, перспективы. Материалы докладов Международной научной конференции (Сыктывкар, Россия, 4-11 сентября 2007 г.). -Сыктывкар, 2007. - С. 29-30.

5. Жангуров Е.В. Автоморфные почвы северной части Среднего Тимана (комплексный заказник «Пижемский») / Жангуров Е.В. // Изучение, сохранение и использование объектов геологического

наследия северных регионов (Республика Коми): Материалы научно-практической конференции. - Сыктывкар, 2007. - С. 67-69.

6. Zhangurov E.V. Automorphic soils with specific cryometamorphic horizon in the Timan ridge site / Zhangurov E.V., Tonkonogov V.D. / / International conference. CRYOGENIC RESOURCES OF POLAR REGIONS. (Salehard, Russia, 17-21 June). Proceedings. Vol. II. P. 7476.

7. Жангуров E.B. Сравнительно-генетическая характеристика ав-томорфных почв Среднего Тимана (на элюво-делювии коренных пород). / Жангуров Е.В., Каверин Д.А. // Материалы докладов 1-ой Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере». Т. III. - Сыктывкар, 2008. - С. 82-84.

8. Жангуров Е.В. Генезис и классификационное положение авто-морфных почв Среднего и Южного Тимана / Жангуров Е.В., Тонконогов В.Д.// Материалы V Съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева. - Ростов-на-Дону, 2008. - С. 241.

9. Жангуров Е.В. Свойства, генезис и классификация автоморф-ных почв Тимана с текстурно-дифференцированным профилем / Жангуров Е.В., Лебедева (Верба) М.П., Забоева И.В. // Материалы Voii Международной конференции по криопедологии: разнообразие мерзлотных и сезонно-промерзающих почв и их роль в экосистемах. - Улан-Удэ, 2009. - С. 212-213.

10. Белоусова Н.И. Псевдоэлювий как почвообразуюгцая порода / Белоусова Н.И., Жангуров Е.В. // Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской): матер, докл. всерос. науч. конф. - Москва, 2012. - С. 58-60.

Лицензия № 19-32 от 26.11.96 г. КР 0033 от 03.03.97 г.

Тираж 100

Заказ 09(13)

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д.28

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Жангуров, Егор Васильевич, Москва

04201357144

Российская академия наук Уральское отделение Коми научный центр Институт биологии

На прабах рукописи

Жангуров Егор Васильевич

АВТОМОРФНЫЕ ПОЧВЫ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО ТИМАНА

03.02.13. - почвоведение

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

В.Д. Тонконогов

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

И.В. Забоева

Москва 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................3

Глава 1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ...........................................7

1.1 Объекты исследований........................................................................................7

1.2 Методы исследований.........................................................................................7

Глава 2. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ АВТОМОРФНЫХ

ПОЧВ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО ТИМАНА...........................................................9

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ФАКТОРОВ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ.............22

3.1. Геологическое строение и рельеф..................................................................22

3.2. Почвообразующие породы...............................................................................27

3.3. Климатические условия....................................................................................32

3.4. Растительность...................................................................................................36

Глава 4. АВТОМОРФНЫЕ ПОЧВЫ НА ПЫЛЕВАТЫХ И МОРЕННЫХ СУГЛИНКАХ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО ТИМАНА............................................40

4.1. Светлоземы иллювиально-железистые текстурно-дифференцированные ..41

4.2. Палево-подзолистые криометаморфизованные почвы..................................65

Глава 5. АВТОМОРФНЫЕ ПОЧВЫ НА СУГЛИНИСТО-ЩЕБНИСТЫХ ДЕРИВАТАХ КОРЕННЫХ ПОРОД СРЕДНЕГО ТИМАНА..............................83

5.1. Ржавоземы грубогумусированные..................................................................84

5.2. Подзолы иллювиально-гумусово-железистые............................................103

5.3 Карболитоземы темногумусовые....................................................................120

ВЫВОДЫ................................................................................................................134

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................................136

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................................152

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. С каждым годом на Тимане возрастают масштабы горнодобывающей промышленности (продолжается разработка крупных месторождения бокситов, титановых руд), возникают проблемы охраны природной среды и мониторинга почвенно-земельных ресурсов. В связи с этим исследование почв и почвенного покрова территории приобретает особое теоретическое и практическое значение.

Тиманский кряж длительное время является объектом изучения геологов, геоботаников, флористов. Однако в почвенном отношении он исследован слабо. Сведения о почвенном покрове этого крупного региона основаны, главным образом, на материалах маршрутных почвенно-географических исследований 1960-1970-х г.г., связанных с составлением листов Государственной почвенной карты масштаба 1:1000000 (Рубцов, 1962; Рубцов, Попов, 1965). Этими работами было выявлено широкое распространение в регионе почв подзолистого типа. Но изученность почвенного покрова региона остается в целом низкой. Особенно слабо исследованы почвы, развитые в наиболее возвышенной части Среднего Тимана, с близким подстиланием различными плотными породами.

Изучение почв таких слабо исследованных регионов, как Тиманский кряж позволяет уточнить региональные и общие географические закономерности распространения почв, уточнить факторы формирования и ареалы недавно открытых типов почв, дать фактическую основу для работ по мониторингу и охране почв.

Цель работы. Работа посвящена изучению автоморфных таежных почв Среднего и Южного Тимана.

Для достижения цели решаются следующие задачи:

1. Охарактеризовать морфологическое и микроморфологическое строение, химические и физико-химические свойства основных типов

автоморфных почв Среднего и Южного Тнмана на покровных пылеватых и моренных отложениях;

3. Охарактеризовать почвообразование на мелкоземисто-обломочных образованиях, связанных с выходами различных плотных горных пород (магматических, метаморфических, осадочных);

Научная новизна работы. Получен новый фактический материал о почвах слабоизученного региона. Впервые для исследуемого региона на основе макро- и микроморфологического изучения почв на пылеватых суглинистых отложениях выделен криогеннооструктуренный (криометаморфический) горизонт, ранее описанный в почвах Западной Сибири и в лесотундре Европейской части России.

На примере плотных пород Тиманского кряжа (магматических, метаморфических, осадочных) установлен особый тип поверхностных маломощных мелкоземисто-обломочных образований, служащий почвообразующей породой и названный нами «псевдоэлювием». Псевдоэлювии морфологически построены по типу элювия подстилающих плотных пород, но мелкоземная их часть сложена преимущественно аллохтонным материалом ледникового генезиса, обломочная является продуктом дезинтеграции подстилающих пород.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты расширяют представление о генезисе и географии автоморфных таежных почв Среднего и Южного Тимана и могут служить основой для почвенного картографирования и районирования изученной территории. Классификационное положение и номенклатура исследованных почв оценена, следуя концепции новой «Классификации и диагностике почв России» (2004).

Полученные материалы были использованы при доработке классификации, включая выделение нового типа почв - светлоземов текстурно-дифференцированных в отделе криометаморфических почв, введенного в «Полевой определитель почв России» (2008). Выделение псевдоэлювиев, как особого типа почвообразующих пород, позволяет более адекватно оценить, с одной стороны, роль различных пород в почвообразовании, с другой - скорость и результаты почвообразовательных процессов.

Апробация работы. Результаты выполненных исследований докладывались на XIII-XVI молодежных научных конференциях Института биологии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, 2006; 2007; 2008; 2009; 2010), Всероссийской конференции «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научный и образовательные аспекты» (Киров, 2006), Международной научной конференции «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007), научно-практической конференции «Изучение, сохранение и использование объектов геологического наследия северных регионов» (Сыктывкар, 2007), International Conference on Cryogenic Resources of Polar Regions (Салехард, 2007), Международной научной конференции «Лесное почвоведение: итоги, проблемы, перспективы» (Сыктывкар, 2007), V-ой научно-практической конференции «Экологическое образование и экологическая наука для устойчивого развития» (Архангельск, 2007), Международной конференции по криопедологии «Разнообразие мерзлотных и сезонно-промерзающих почв и их роль в экосистемах» (Улан-Удэ, 2009).

Публикация результатов. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в т.ч. 3 статьи в журнале «Почвоведение».

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 155 источников (из них 16 на иностранных языках), 2 приложений. Работа изложена на 165 страницах, содержит 28 таблиц, 12 рисунков.

Автор выражает искреннюю признательность научным руководителям В.Д. Тонконогову и И.В. Забоевой - за всестороннюю помощь и поддержку в выполнении работы, Е.М. Лаптевой, Г.В. Русановой, Н.И. Белоусовой, Д.Е. Конюшкову, М.С. Симаковой, М.И. Герасимовой за оказанные научные консультации, М.П. Лебедевой-Верба за помощь в описании почвенных шлифов и их интерпретации. За всестороннюю помощь в выполнении анализов автор благодарен сотрудникам Института биологии Коми НЦ УрО РАН: инженерам Н.Е. Игнатовой, Т.В. Зоновой, Ю.И. Бобровой, H.A. Васильевой, Г.А. Забоевой, C.B. Бакашкину; И.И. Голубевой (Институт геологии Коми НЦ УрО РАН) за помощь в определении горных пород и петрографические описания.

ГЛАВА 1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Объекты исследований.

Район исследований охватывает бассейны верхнего течения рек Вычегда, Вымь, Печорская Пижма в пределах Среднего (северная тайга) и Южного (средняя тайга) Тимана (рис. 1). Исследовали автоморфные почвы, формирующиеся на пылеватых покровных и моренных суглинистых отложениях и специфических рыхлых мелкоземисто-крупнообломочных образованиях на выходах различных плотных горных пород: магматических (долеритах), метаморфических (алевролитовых сланцах) и осадочных (известняках). Исследования проводили с 2005 по 2009 г.г.; подробно описано 35 почвенных профилей, отобрано и проанализировано около 150 образцов из почвенных горизонтов. В ландшафтном отношении для исследуемого района характерно сочетание пологоувалистого и крупнохолмистого рельефа с грядово-холмистыми низкогорными формами, что обусловлено литолого-геоморфологическими причинами. Все это определяет разнообразие генетических типов почв в регионе.

1.2. Методы исследований.

В работе использованы традиционные сравнительно-географический и профильно-генетический методы. Описания всех почв сопровождалось определением цветов по шкале Манселла (для воздушно-сухих образцов). Генезис и классификационное положение автоморфных почв Тимана рассмотрены исходя из принципов новой «Классификации и диагностики почв России» (КиДПР, 2004) и «Полевого определителя почв России» (2008). В ее основе лежат особенности морфологического строения почв, реализуемые в системе диагностических горизонтов и признаков, отражающих процессы почвообразования. Маршрутные почвенные исследования были проведены совместно с В.Д. Тонконоговым.

Рис. 1. Расположение изученных объектов.

1. Почвы на пылеватых покровных и моренных суглинках (разрезы 1,2, 10, 13-20, 25-29);

2. Почвы на псевдоэлювии алевролитовых сланцев (разрезы 3, 3-а, 21,35, 36);

3. Почвы на псевдоэлювии долеритов и базальтов (разрезы 6, 7, 8, 9, 22, 24);

4. Почвы на псевдоэлювии известняков (разрезы 21-06, 32-34,

39).

В лаборатории отдела почвоведения, а также лично автором были выполнены следующие виды анализов: определение гигроскопической влажности, потери при прокаливании, рН водной и солевой суспензий (потенциометрически); обменная и гидролитическая кислотности; гумус по

Тюрину (со спектрофотометрическим окончанием); обменные катионы -вытеснением NH4CI с последующим атомно-абсорбционным определением на Хитачи 180-60 (Воробьева, 1999); содержание оксалаторастворимых форм Fe203 и А12Оз (по Тамму) и дитиониторастворимых форм Fe203 (по Мера-Джексону). В аккредитованной экоаналитической лаборатории «Экоаналит» Института биологии Коми НЦ УрО РАН были выполнены: валовой анализ почв - рентгенфлуоресцентным методом (VRA-33); гранулометрический состав - по Качинскому с диспергацией и кипячением в присутствии NaOH.

ГЛАВА 2.

СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ АВТОМОРФНЫХ ПОЧВ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО ТИ МАНА

В истории изучения почв и почвенного покрова района исследования, как и всей Республики Коми в целом, достаточно четко выделяются следующие крупные этапы:

1) начальный (дореволюционный) этап получения первых сведений и выработки представлений о почвенном покрове Севера (Журавский, 1909);

2) предвоенный (1920-1930-е г.г.) этап первых систематических исследований и обобщений (Маляревский, 1929; Огнев, 1930; Леонтьев, Тазьба, 1930);

3) военный и послевоенный (1941-1960-е г.г.) этап маршрутных и стационарных исследований и картографических работ (Иванова, 1944; Забоева, Рубцов, 1952; Забоева, 1958; Рубцов, 1959, 1962, 1964; Рубцов, Попов, 1965);

4) этап преимущественной систематизации и обобщения маршрутно-гео-графических и стационарно-режимных исследований (1960-1990-е г.г.), составления листов Государственной почвенной карты масштаба 1:1 млн (Забоева, 1965, 1975, 1989; Русанова, 1983, 1987; Кононенко, 1986; Арчегова, 1985; Казаков, 1985; Втюрин, 1984, 1991; Горячкин, Макеев, 1991; и др.);

(1). К первому (дореволюционному) этапу относится работа A.B. Журавского (1909). В ней содержатся первые сведения о почвенном покрове Печорского края в связи с изучением развития сельскохозяйственных растений в условиях Севера на Усть-Цилемской опытной станции. В работе дано морфологическое описание северных почв и впервые приведена характеристика их агрохимических свойств в целях общей оценки земельных фондов (Состояние изученности..., 1997).

(2). Первые систематические исследования природных ресурсов Европейского Севера и особенностей их хозяйственного освоения началось в советский период с организации крупных комплексных экспедиций по выявлению и учету природных производительных сил Коми края (Маляревский, 1929; Огнев, 1930; Леонтьев, Тазьба, 1932). Несмотря на огромную значимость этих работ как первопроходческих, в целом они отличаются относительно малыми размерами обследованной территории. Для южной части Тимана изучение почвенного покрова, совместно с геоботаническими исследованиями, проводились преимущественно в приречной полосе p.p. Ухта и Ижма (Маляревский, 1929), в верховьях р. Вычегда с притоками Черь Вычегодская и Кенжан (Леонтьев, Тазьба, 1932), в бассейне верховьев р. Вычегда на возвышенности Джеджим Парма (Огнев,

1930). Все авторы выделяли подзолистые почвы (под названием «нормальные подзолистые почвы») как единый генетический тип на суглинистых и песчаных субстратах. Самую обстоятельную характеристику подзолистых почв находим в работе Г.Н. Огнева (1930). Он не только описал основной тип, но и подразделил его на подтипы по мощности подзолистого горизонта на слабо-, средне- и сильноподзолистые и дал лесохозяйственную оценку почвенно-земельных ресурсов южной части Тимана. Рассматривая почвы наиболее высоких увалов возвышенности Джеджим Парма (с абсолютными высотам более 300 м), автор указывает на уменьшение мощности суглинистого плаща покровных отложений и формирование почв на элюво-делювии коренных пород.

В результате почвенно-ботанических работ Маляревским (1929) и Леонтьевым (1930) были составлены почвенные карты для некоторых колхозов. Характеристика почвенного покрова основывалась на морфологических описаниях; результаты химических анализов немногочисленны и не дают четкого представления о свойствах почв.

(3). Военный и послевоенный период. Важнейшим достижением этого периода является создание в 1944 г. Базы АН СССР, благодаря чему почвенные исследования в республике стали систематическими. Но начало им было положено еще в военные годы, когда были проведены почвенные исследования 10 км полосы вдоль строящейся Печорской железной дороги Котлас-Воркута (1941-1944 г.г.) в целях выявления перспективных участков для создания новых сельскохозяйственных баз. Исследования выполнялись O.A. Полынцевой, К.П. Богатыревым, Н.П. Беловым, H.A. Ногиной под общим руководством E.H. Ивановой (Иванова, 1944).

В результате этих работ составлены почвенные карты 10 км полосы вдоль железнодорожной трассы и дана генетическая характеристика зональных почв обширной территории Коми АССР, охватывающей природные ландшафты от среднетаежных лесов до южной тундры. В значительной степени

результатом исследований явилась разработка концепции зонального почвообразования, согласно которой в каждой зоне (подзоне) образуется свой зональный тип почвы. На суглинистых почвообразующих породах в подзоне северной тайги формируются глееподзолистые почвы, в средней - типичные подзолистые, в южной - дерново-подзолистые. Это представление лежит в основе практически всех последующих работ послевоенного периода по почвам и почвенному покрову Коми АССР (Забоева, Рубцов, 1952; Забоева, 1958, 1975; Рубцов, 1959, 1962, 1964; Рубцов, Попов, 1965 и др.). С зональной концепцией в почвоведении и значением различных факторов почвообразования в формировании почв, по-видимому, связано широкое распространение ландшафтно-описательной номенклатуры почв. Пр

Информация о работе

Жангуров, Егор Васильевич
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва, 2013
ВАК 03.02.13

Диссертация

Автоморфные почвы Среднего и Южного Тимана - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Автоморфные почвы Среднего и Южного Тимана ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Автоморфные почвы Среднего и Южного Тимана"

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Жангуров, Егор Васильевич, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Автоморфные почвы Среднего и Южного Тимана
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение