Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-генетический анализ мюллевых ксеромезоморфных почв Северо-Востока Азии

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Эколого-генетический анализ мюллевых ксеромезоморфных почв Северо-Востока Азии"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В. ДОКУЧАЕВА

-л ^ , I На правах рукописи

УДК 631.445.11(571.651)

ЧЕРНЯХОВСКИЙ Дмитрий Александрович

ЭКОЛОГО-ГВНВТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЮЛЛЕВЫХ КСЕРОМЕЗОМОРвНЫХ ПОЧВ СЕВЕРО-ВОСТОКА АЗИИ

специальность 03. 00. 27. - почвоведение

Автореферат • диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в лаборатории эволюции и экологии почв Почвенного института им. В.В. Докучаева РАСХН..

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук Е.М. Наумов

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Б.П. Градусов

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор В.Д. Васильевская

доктор сельскохозяйственных наук В.Д. Тонконогов

Ведущая организация: кафедра почвоведения факультета Агрохимии и Почвоведения сельскохозяйственной Академии им. К.А. Тимирязева

Защита состоится^^^^Й.995 г. в _ часов, на заседании Специализированного совета К 020.25.01 по специальности 03.00.27 -Почвоведение в Почвенном институте им. В.В. Докучаева РАСХН по адресу: 109017, Москва, Пыжевский пер. д. 7.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Почвенного института им. В.В. Докучаева РАСХН.

Автореферат разослан '{( 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

1И>

И.Н. Любимова

ВВЕДЕНИЕ.

Предмет защиты. Экология, свойстеэ и генезис мюллевых ксеромезоморфных почв Северо-Востока Азии.

Актуальность темы. Почвенный покров обширных территорий с холодным семигумидным-семиаридным климатом к настоящему времени во многом остаётся малоизученным, что, в первую очередь, связано со сложностью объекта. 'Многообразие биоклиматических формаций в условиях недостаточного увлажнения накладывается на петрографическую неоднородность, что объективно затрудняет диагностику почв и выявление основных закономерностей почвообразования. До 60-х годов территория Северо-Восточной Азии была для почвоведов, по существу, белым пятном.

До сих пор внинание исследователей занимали, в основном, почвы с яркими проявлениями какого-либо основного процесса почвообразования. При этом почвы, диагностируемые по проявлениям сложных сочетаний различных ЭПП, рассматривались как "переходные", "нетипичные". Это относится и к мюллевым ксеромеэонорфным почвам, формирующимся на бескарбонатных щебнистых и сугли-нисто-щебнистых субстратах и не имеющим признаков оглеения. Эти почвы разнообразны по свойствам, имеют различную микроклиматическую и литологическую приуроченность и весьма слабо изучены.

Наименее изученными оказываются мюллевые почвы экстраконтинентальных ландшафтов, находящиеся на стыке степного и альфегу-мусового почвообразования. В литературе отсутствуют сведения о режимных характеристиках таких почв или они основаны лишь на эмпирических построениях по данным метеостанций. К настоящему времени нет специальных работ, посвященных влиянию состава почвооб-раэующих пород на изменение направления почвообразования в холодных ландшафтах с нормальным увлажнением. Описания аккумулятивно-гумусовых горизонтов не всегда достаточно полно отвечают на вопрос о характере этого горизонта - эта общая проблема в почвоведении весьма актуальна для наиболее хЬлодных мюллевых ксеромезоморфных почв, граничащих с грубогумусовыми.

Мюллевые почвы семигумидных-семиаридных ландшафтов отличаются "нетрадиционными" сочетаниями почвообразующих процессов -то есть интересны, как феномен. С другой стороны, они обладают повыпенной, по сравнению с фоновыми почвами, сенсорностью, то есть изменяют свойства при незначительных изменениях совокупности факторов, что позволяет рассматривать их, как прекрасный объект для изучения общих проблем экологии почв.

Цель работы: выявить специфику экологии и генезиса мюллевых ксеромезоморфных почв Северо-Восточной Азии.

1. Изучение субстантивных, режимных и факторно-генетических свойств и особенностей мюллевых ксеромезоморфных почв Северо-Востока Азии.

2. Выявление таких показателей изучаемых почв, которые или-

- 2 - ' •

более адекватно отражают совокупное действие факторов почвообразования.

3. Группировка почв по этим показателям.

4. Определение эколого-субстантивной ниши изучаемых почв среди основных групп щебнистых почв областей холодного климата.

Научная новизна. Впервые в холодных континентальных районах Северо-Востока Азии описано многообразие, изучена экология и генезис щебнистых почв с мюлль-аккумулятивными горизонтами. Впервые подробно охарактеризован феномен тундро-степных почв - группы типов, находящихся на стыке Са-иллювиального, метаморфического и альфегумусового почвообразования. Сформулирована концепция определяющего фактора, которая обосновывает конвергенцию полиге-нетичных почв в приобретении дерновых признаков. Определено место мюллевых ксеромезоморфных почв Северо-Востока Азии в глобальной общности генетически сопряженных мюллевых почв областей холодного климата.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы в создании общей концепции мюлль-аккумулятивного почвообразования, в создании базовой классификации почв, уточнении региональных классификаций для регионов холодного континентального климата. Новые данные по тундро-степным ландшафтам, являющимся рефугиумами позднего плейстоцена, обосновывают необходимость их выборочной охраны, как памятников природы.

Объекты исследования. Основным объектом исследований являлись мюлль-модерные (кратко - мюллевые) почвы на свободно дренируемых щебнистых субстратах, имеющие переплетенный корнями горизонт накопления гумуса, диагностируемого микроморфологичвски и аналитически как мюлль или мюлль-модер, и не имеющие ясно выраженных признаков накопления наземного органического вещества. Почвы формируются под различными ксеромезофитными травянистыми и кустарничковыми сообществами, лишёнными древесного яруса. К таким почвам в исследуемых районах относятся:

- обширная группа тундро-степньх почв на элкво-делювии кислых бескарбонатных слабометаморфизированных алевролитов и песчаников, а также щебнистой морене кремнистых псаммито-алевро-литов и гранодиоритов,

- альфегумусовые. дерновые на элюво-делювии гранитов,

- грануземы дерновые на суглинисто - щебнистой морене пале-откпных литокристаляокластических андезитовых туфов,

- степные криоаридные. на элюво-делювии кварцевых песчаников.

Нетоды. В работа используются результаты собственных полевых и стационарных наблюдений, норфоописаний разного уровня 56 профилей почв, физико-химических определений и рентгеноструктур-ного анализа (в том числе каменного материала). На базе стационара Абориген ИБПС ДВО РАН (верховья Колымы) в течение бесснежного периода (с мая по сентябрь) 1991г. на различных элементах

рельефа проводились наблюдения за режимом влажности и окислительно-восстановительных потенциалов поверхностных горизонтов мюлль-модерных почв. Одновременно брались пробы на наименьшую и полную влагоемкость, влажность, разрыва капилляров, обменную кислотность и обменный алюминий. Эти, наблюдения велись с промежутком около 15 дней; образцы на влажность брались в 32-х кратной, на наименьшую влагоемкость - в 12- кратной повторности.

Для описания и количественной оценки фактора почвообразую-цих пород использовался метод Градусова (1995), распределяющего различные петрографо-минералогические разряды экосистем по баллам потенциальной экологической изменчивости.

Для решения задачи изучения совокупного действия факторов почвообразования применялись различные методы многомерной математики и их сочетания (в компьютерной обработке), позволяющие выделить ведущие показатели, являющиеся факторами статистических различий. Под факторами статистического различия мы понимаем совокупность конкретных показателей режимных, факторно-генетических и субстантивных свойств самих почв.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международной конференции "Эволюция почв и почвенного покрова в связи с изменениями природной среды" (Пущино, 1992), Ученом Совете Почвенного института им. В.В.Докучаева (1993), совместных заседаниях отделов генезиса, географии и классификации почв, минералогии и микроморфологии почв и экологии и эволюции почв Почвенного института им. В.В.Докучаева (1993, 1995).

Публикации. По теме диссертации опубликована 1 работа, 2 находятся в печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы. Диссертация содержит 139 страниц машинописного текста, включющих 7 таблиц, 14 рисунков и списка литературы, состоящего из 133 наименований, из которых 19 иностранных авторов.

Кроме собственных материалов, в работе используются также: данные Д.И.Бермана (общие сведения об экологии тундро-степных ландшафтов, геоботанические описания, энтомофауна), А.В.Алфимова (значения теплообеспеченности и сведения о снеговом покрове), И.Б.Гришкан (состав и активность микробной биоты), К.Е.Пустовой-това (морфоописания и рапределение по профилю опаловых и карбонатных кутан иллювиирования). Петрографические описания прозрачных шлифов выполнены в Северо-Восточном комплексном научно-исследовательском институте. Нагадан; в Московском Университете при участии С.Н.Седова, О.В.Парфеновой, М.Н.Щербакозой, В.В.Ростовцевой. Активное творческое участие принимали: Н.И.Вв-лоусова, Д.И.Берман, Т.А.Востокова, Д.В.Коненков, Н.Г.Ковалев, К.В.Пустовойтов, С.Н.Седов, И.А.Соколов, В.О.Таргульян, и др. Всем перечисленным друзьям и коллегам, автор выражает глубокую признательность.

_ 4 - ' •

Особую благодарность автор выражает Б.М.Наумову и Б.П.Гра-дусову, терпеливо и последовательно осуществлявших научное руководство, без участия которых этот труд не был бы завершен.

ГЛАВА 1. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Исследования проводились на Северо-Востоке Азии: стационарные и полевые - в верховьях Колымы (среднегорья хр. Большой Ан-начаг и правого борта долины р. Берелёх) и полевые - в Центральной Чукотке (Чукотское нагорье, бассейны рек Большая Осиновая и Белая).

В разделах "Рельеф" и "Почвообразующие породы" дается характеристика литолого-геоморфологической основы района исследований (Яно-Чукотская горная страна). Основное внимание уделено описанию двух наиболее важных тектонических структур Северо-Востока - Яно-Колымской мезозойской складчатой области и Охотско-Чукотскому вулканогенному поясу. Первая из них в изучаемых районах слагается структурами осадочных мезозоид (выположен-ные формы низко- среднегорного рельефа), нарушенных гранитными интрузиями системы хребта Черского (альпинотипный среднегорный рельеф) и преобразованных неотектоническими движениями, денудацией, деятельностью ледников и эрозионным врезом. Вторая представлена в районах исследований вулкано-плутоническим комплексом позднемезозойских-кайнозойских гранитоидов и меловых эф-фузивов (выположенные формы низко- среднегорного рельефа), осложненных сочетаниями с кремнистыми осадочными породами субконтинентальных моласс, нарушенными и частично переотложенными поздними оледенениями.

Климатические условия большей части изучаемой территории резко континентальные. Очень холодная зима в долинах и котловинах, где с конца ноября по конец февраля суточные температуры воздуха держатся около -40 . На открытых местах значительно теплее; суточные температуры ниже -35 бывают там редко, хотя с декабря по март могут быть морозы до -55 . В июле лишь в некоторых кестах суточная температура воздуха превышает 15 С. Продолжительность безморозного периода достигает двух месяцев. Преобладает пасмурная и облачная погода. Осадков выпадает мало (120-170 мм. за лето и 300-350 мм. в год) и относительная влажность воздуха после полудня становится меньше 50%. Коэффициент увлажнения по Иванову 0.7-0.8 (июль) характеризует семигумидный-семиаридный характер климата.

Северная часть исследуемого региона (Чукотка) находится на границе с арктической зоной. В связи с этим климат изучаемых районов Чукотки холоднее, а годовое количество осадков меньше, чем в верховьях Колымы.

Наибольшее внимание в разделе уделено описанию факторов (влажность, снеговоЛ покров, абсолютная высота, экспозиция, условия ¿ронажа, сомкнутость растительного покрова, ветер, тем-

пературные инверсии), ответственных за микроклиматическую дифференциацию ландшафтов Субарктики. Подчеркивается, что наибольшие различия в микроклиматах наблюдаются для приземных слоев воздуха и верхних слоев почв. Максимальные амплитуды колебаний температур, усиливающие эффект общей континентальности климата, достигаются на сухих безлесных выделах, то есть в ландшафтах, характерных для изучаемых нами почв.

Растительный покров в верхнеколымском районе изучения представлен преимущественно лиственничными редколесьями. Значительная высота местности и сильно расчленённый горный рельеф обуславливает формирование трех растительных поясов: гольцового (горно-тундрового), подгольцового (переходного) и лесного (гор-но-тайжного). В бассейне р. Осиновая растительность представлена в основном в ландшафтах арктических и горных каменистых пустынь и горных тундр (кустарничхово-лишайниковых, мохово-лишайниковых, моховых) в сочетании с зарослями кустарничков и стелющихся деревьев (кедровый стланик, ольховник).

Фитоценозы редколесий в подгольцовом поясе верховий Колымы весьма неустойчивы и обладают тенденцией к перестройке по тундровому типу даже на высотах ниже 800 м. На полого-округлых увалах с хорошо развитым мелкоэемисто-щебнистым покровом, на месте гарей по кедрово-лишайниковым лиственничным рединам распространяются в виде сомкнутых луговин характерные для горных тундр ксерофитные осочки. Задернованность осочкой на таких участках достигает 40-50 % . Ксерофитные растительные сообщества, индицирующие мюлль-модерные почвы, распространены в условиях континентального климата также и в климаксных ландшафтах. Эти сообщества описывались под разными названиями, отражающими при этом одну и ту же особенность - их степной облик: холодные степи, тундросте-пи, криостепи. В растительном покрове доминируют дерновинные злаки, полыни, ксерофитные осоки, камнеломки, некоторые лишайники. Помимо флористического, существует и отчетливое биогеохимическое сходство со степными фитоценозами: подземная биомасса на порядок превышает надземную, слабокислая реакция опада, его высокая зольность, ведущая роль биофильных элементов и кремния.

В изучаемом районе континентальной Чукотки в составе арктической также оироко . распространена флористически разнородная криоксерофитная растительность: осочково-разнотравно-типчаковые, разнотравно-дриадово-кобреэиевые, раэнотравно-куртннно-дриадовыв сообщества. Следует отметить, что сосуществование ксерофитных травянистых и аркто-альпийских сообществ - характерная черта ксеромезоморфных ландшафтов обоих изучаемых районов.

ГЛАВА 2. СХЕМА КЛАССИ«ИКАЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКА МЮЛЛВВЫХ КСЕРОНВ-ЗОМОРСНЫХ ПОЧВ ВЕРХОВЬЕВ КОЛЫМЫ И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧУКОТКИ.

I. Схема предварительной классификации мюллевых ксероиезо-цорфных почв изучаемых районов.

- 6 - ' •

Совокупность генетически разнородных мюллевых ксеромезо-морфных почв предлагается разделять, в примерной соответствии с классификационной схемой Соколова с соавт. (1982), по следующим таксонам:

Класс: аккумулятивно-гумусовые Са-иллювиальные почвы (ксе-роэемы)

Подкласс: тундро-степные почвы

типы: тундро-степные малогумусные; тундро-степные среднегу-мусные; тундро-степные высокогумусные. Возможно, в каждом из них следует выделять соответствующий подтип тундро-степных иллюви-ально-метаморфических почв. Ожелеэненные тундро-степные почвы -переходная группа между палевыми почвами и ксероземами.

Подкласс: степные криоаридные почвы

типы: степные криоаридные высокогумусные; степные криоаридные дерново-перегнойные; степные криоаридные карбонатные. Ожелеэненные степные криоаридные почвы - переходная группа между палевыми почвами и ксероземами.

Класс: альфегумусовые почвы

Подкласс: дерново-сподоземные почвы

Тип: альфегумусовые дерновые почвы

Класс: грануземы

Тип: грануземы дерновые

II. Характеристика мюллевых ксероиезонорфных почв изучаемых районов.

Основные аналитические характеристики изучаемых почв представлены в табл. 1, 2, 3. Результаты макро- микроморфологических исследований' подробно изложены в тексте диссертации.

1. Степные криоаридные почвы (СКП К В группу СКП мы; вслед за Волковинцером (1979), включаем лишь почвы с обязательным наличием карбонатов в профиле, в том числе в виде кутан ла нижней поверхности щебня. Обобщенное строение профиля: (Ай/АТ)-А-АВгасг(са,в1)-В(са)-ВС(са).

СКП, встречающиеся в районах исследований, занимают исключительно южные склоны, то есть наиболее теплообеспеченные летом и малоснежные зимой позиции. Развиваются под злаково-раэнотрав-ными степными группировками. Это наиболее сухие из рассматриваемых почвы. Для СКП характерны длительные периоды глубокого летнего иссушения, относительно высокие значения рН, увеличивающиеся к низу профиля, фульватно-гуматный состав гумуса, высокая микробиологическая активность. Абсолютно преобладают высокогумусные СКП (СКПв) с содержанием С орг." 10», но встречаются и дерново-перегнойные варианты (СКПп), в которых содержание Сорг достигает 20%. Описаны также карбонатные СКП (СКПса) и ожелеэненные СКП (СКП£е). Таксономическое положение последних неясно; возможно, их следует относить к палевым нейтральным почвам (Соколов, Быстряков, 1980), так как в них появляются отчетливые признаки наземного накопления органического вещества.

tiiiiqa 1 OCIOBHUI II3II0-IIK№CHI IAPÍITÍPICIIII

Fopnon rij6l- рн ri»p. обх. С орг. Гег03 FltP, 1Ш1о1 COCTII,

ii, ci 120 i-гк OCHO!. но м.-д*, Так«, 1II ipoi. in.

«Г-Я лиг. Tnp.,1 » \ SiOj

cmiu rpioapijm ucoiorrircui (p. 10-90)

M 0-5 5.5 10.7 30.5 ¡.7 2.2 1.13 il.7 7.6 IM

i 5-15 S.f 4(.f 30.0 5.i 2.7 1.(9 - 7.7 -

Uier(ci,iil' 15-10 5.3 9.0 12.5 0.7 2.5 l.(( - 8.2 -

ill« Cl,Ii " <0-10 5.« 12.2 25.5 0.9 3.2 1.25 - 8.2 -

l(ci) (0-80 (.4 3.1 13.0 0.) 2.4 1.13 - 8.4 -

IC(ci| 80-110 7.1 l.S (.5 0.7 3.2 0.94 - 9.4 -

пород s = - 0.5 0.8 0.90 14.7 5.2 5.1

cttcitt ipictpiiut itpioto-iipcrioliii II. 12-10)

U/H 0-5 5.5 22.2 72.! 20.4 2.Í 0.87 - - -

i 5-20 5.5 9.( 31.5 4.7 3.1 0.42 - - -

Mic:(ct,ii) 20-Ю (.5 12.2 23.8 (.С 2.9 0.53 - - -

IC(cj) • 60-80 (.0 9.3 18.1 1.5 2.8 0.30 - - -

mno-cTtmi auorTiTciii Ip.HO)

M 0-5 (.7 37.8 3.0 (.8 2.1 1.13 79.f 7.4 9.2

illcrlli) 5-20 (.9 8.8 1.5 1.5 2.3 0.91 10.1 7.9 8.8

IC|ii,ci) 20-15 1.) 7.1 1.5 0.8 2.1 0.5! 80.7 7.( 1.2

крон = - = 0.1 0.( 1.00 82.3 (.9 (.4

rrmo-crmu luiiiuiiHiTiitfhnnu iiisrmciu I ».(-91

il 0-5 (.1 Í.J 21.8 7.1 2.3 0.41 75.2 3.9 14.1

lïicr(hf,li| 5-20 5.5 1.2 11.0 3.» 2.4 O.SS 73.! 4.4 14.0

IC(hf,li,cj| 20-60 5.5 5.2 10.9 1.7 1.2 0.21 74.5 4.3 14.8

trim-cmui ciiinmitm (р.З-HI

11 o-i 5.1 13.1 15.0 11.0 - 0.(3 (4.1 l.S 18.3

i (-25 1.7 17.3 1.5 11.4 3.74 0.(( (3.) 8.9 18.4

Uicilii) 25-35 5.2 7.1 1.1 3.7 2.21 0.32 (3.3 1.9 19.1

ICIli) 35-50 5.2 2.7 (i 1.3 2.33 0.19 (7.4 8.9 11.4

ropoji S Ж _s 0.1 1.37 0.2( (2.9 10.2 18.7

тгмро-стшн iicotormciai (p.9-19)

Uli ■ 0-5 5.7 lt.! 31.) 20.) 1.7 0.S7 !S.O 11.7 20.1

i 5-25 5.2 1(.2 (.1 12.3 2.8 0.77 Si.9 9.8 24.8

Uicr(ii) 25-45 5.< Ii 1.4 5.0 3.4 0.82 S5.3 10.2 25.(

lopoji 3 = - 1.4 l.S 0.47 (2.5 9.9 17.7

тдро-сшш ошегнпп (P.1-19) 3.1 о.зз" (3.9 9.5 19.2

M 1-5 5.3 7.1 2.4 3.5

Micr|ii) 5-11 5.2 i.l 1.5 1.3 3.1 0.19 (5.9 8.1 11.8

lier Iii' 11-31 5.5 (.3 1.1 0.4 3.9 0.14 - -

ta« »il" 11-И 5.1 5.4 2 0.4 VI 1.29 - - -

ICI 11,c>) 31-И 5.7 (.1 2 0.( 3.2 0.51 - - -

«opon 5 = s 1.1 3.9 2.20 ((.1 9.Í 1(.9

llltnil colli IIPIOIII 1 .15-8»

il/À! 0-7 4.9 11.1 5.5 20.3 1.0 1.44 (2.8 5.1 23.4

1 1-20 t.) U.l 1.1 (.5 t.i Ml (9.2 l.i 19.2

1/U llkllf 20-31 (.1 1.5 1.1 3.1 1.7 l.ll (9.( 3.( 19.4

30-31 5.0 5.4 2.5 I.l

lUlf/UI 30-15 5.2 (.1 1.5 2.7 i.i 0.21 (3.5 4.2 24.1

14 ' (5-91 5.« 13.3 22.5 3.5 1.7 0.22 (5.) 4.1 23.1

W" (5-М 5.1 7.! сир 3.» 1.7 l.ll (4.1 3.7 23.1

lopojl С - . г 1.7 1.25 75.5 3.3 12.1

mnm mind (i .5-11 '2.1 1.2

il 1-7 5.4 21.0 11.8 U.l 1.35 51.9 21.4

ill) 7-15 5.1 11.1 14.8 l.S 3.3 l.SI (1.7 I.l 23.(

Uli) 15-25 5.2 5.1 II.1 1.1 2.3 1.92 71.i 4.1 IT.«

кЫ 25-55 5,4 4.7 11.1 1.1 1.9 l.!2 74.1 3.3 13.4

■m |imt; > -n ntiwuoti.

ropisoir Tllil-it CoS( 1 Inepoi Ipaigii ti 1 | 2 1 3|cr«a Inipo] (paiqii II Ii | 1 ] 2 | 3 jerua Cyna ♦paiwi Iipact OCH! Cri/ C»I

cranial i id [ 0-5 loapijiai iicoiorrurciai | 12.1 |13.8| 2.3 |5.J|21.6 >.10-90) ' 4.1 | 4.4| 6.1|3.1|17.7 |39.3 |60.7 |1.2

et U/AI A ABicr(ca,n| BCIci) niai i 0-5 5-20 20-60 60-B0 •oapi 16.6 4.9 1.3 1.7 IUI 14.9 6.8 10.1 6.5 (epioi 1.4 8.7 2.1 13.7 )-nt 5.3 1.2 1.0 5.9 ituoi 21.6 23.7 16.2 26.1 "S.i" 3.3 3.3 7.1 12-9 5.4 20.4 li.l 21.5 ) 4.6 0 1.4 7.5 2.8 4.9 9.6 6.0 15.9 28.6 31.4 42.1 37.5 52.3 47.6 18.2 62.5 47.7 52.4 31.8 1.4 0.8 0.3 0.6

Ad Aller(li) BC|ii,c>| ijo-cr 5-20 20-45 im 1.3 2.2 1.4 iiior 19.8 19.5 15.3 riTcia 1.1 0 0 IP 0 2.3 1.5 5-90) 21.3 21.8 16.8 8.2 17.6 11.7 8.7 0 0 3.4 17.6 13.9 5.2 6.7 2.9 25.4 11.9 28.5 46.6 63.7 45.3 53.4 36.3 56.7 0.8 0.5 0.4

rjupo-cTuiai cptiiirrireiai A4 | 5-5 |11.4 |12.3| 1.1 |4.1 p. 13-89) ■ 18.3 | 4.6 | 7.6| 2.9|1.8|16.9 f35.1 ¡61.9 f1.1

ti AI A/ABier(ti) BC(si) jtgo-ct 8-30 30-61 mal 12.) 7.1 7.6 icsi 12.5 18.4 32.1 rj.je 1.7 0 ii 5.1 4.2 i.6 fcV 24.3 38.7 ) 4.4 10.7 7.9 3.3 6.7 0 4.1 7.9 31.9 4.7 3.2 8.5 16.4 28.5 48.} 38.0 52.7 87.0 62.0 47.1 13.0 1.3 0.9 0.1

taiiim } rtmiOKSimicm coctab kuiouu, i

ropi30ir rijii-18 1-0.2510.25-0.05|0.05-0. lljoj'-i'oisjo.005-1. 001|MCOI|iiii| <0.001

CttNII A4 A ABicr(ca,ii) Kcal rpioapi 0-5 5-15 15-60 C 0-80 <iu i>e 17.9 4.8 8.1 14.3 iiorpTcu 21.3 11.8 16.6 11.8 jlO-90) 4 314 40.8 36.0 7.2 9.9 7.7 7.6 17.7 20.6 20.9 17.0 39.2 19.6 24.7 33.1 52.0 73.) 69.4 60.6 1.7 6.5 5.) i.i

ctiniai Ad/AT 1 Allerlei,») BC(ci) pioapi 0-5 5-20 20-61 60-80 S11 11.5 13.8 oio-seper 29J 28.3 28.8 .Ohl. (p. 31.0 25.6 26.2 ,21°l ■ 5.9 1.9 7.6 10. s 14.6 . 14.0 14.7 . 42.9 37.9 39.1 42.7 41.4 51.5 41.4 41.4 15.2 10.7 11:7 1.1

«Hipo-e Ad Aller(ll| BC(ii,ci) idiii 0-5 5-20 20-45 aiorrir 25.2 25.8 34.0 'Iii'-5" 15.2 19.8 "la 24. T 15.1 10.3 11.2 t.6 8.7 16.2 14.4 51.5 41.0 53.8 40.T 52.1 38.1 8.2 (.} 1.1

trupo-c Ad ABier Uer|si,ea) BC|ii,ea| •iui 0-8 8-15 15-70 30-70 PM"ri 33.7 41.4 27.5 59.6 tciii (p. 26.4 22.3 27.9 23.3 -91) 18.0 17.4 22.3 8.1 3.3 4.3 4.4 1.5 1.6 . 6.3 9.5 2.9 60.1 63.7 55.4 82.) 30.0 27.9 36.2 12.6 10.0 1.5 8.4 4.5

tiupo-e Ad AIicr|t(,li) IC|hf ,li,C!) •nai 0-5 5-20 20-60 aiuiai 11.2 18.7 23.2 ■o-imioi ¡8.8 28.8 33.0 inilllt 37.0 ■ 26.5 21.3 aiorpjcia 515 6.6 (p.6|91) 12' 4 7.7 40.0 47.5 56.2 52.0 14.4 38.6 8.0 8.0 5.3

tiupo-c Ad A/ABierlti) ECI.il tiiai 0-8 8-30 30-60 acoioru 15.9 18.7 18.0 iciai.lp. 21.0 15.8 "'Ii, 30.9 32.7 5.2 5.4 8.7 5.4 10.2 13.1 34.0 39.7 33.1 54.5 46.5 51.5 11.4 13.7 11.7

rplITJII lAd IAIh) IIABIb) IIBCikl jupioii 0-; 1-15 15-25 25-55 d 'Ii 8.0 31.9 41.5 M • 23.0 9.7 22.8 30.7 27.7 13.8 10.6 6.0 3.7 7.0 2.2 3.2 11.4 18.7 11.0 5.1 27.4 17.7 53.7 72.1 42.8 39.4 23.8 14.2 29.7 42.9 22.4 13.6

1 so itroii tiincioro, cepiciir n ieeiapioiatiii mecn; i Dipo>oc(aTin «itoic*

СКП отличаются отсутствием или весьма слабо выраженными признаками дифференциации профиля по валовому и минералогическому составу мелкозема и илистой фракции. Особенности состава гумуса наиболее распространенных в изучаемых районах высокогу-мусных СКП заключаются в преобладании легкоподвижных гуминовых кислот и фульвокислот фракции 1а. Значительную роль в составе гумуса играют фульвокислоты 2-й фракции. Характерна резкая дифференциация профиля по составу гумуса - в средней части гумус становится фульватным. Таким образом, в высокогумусных и дерново-перегнойных, то есть наиболее холодных и увлажняемых вариантах СКП особ,енио ярко проявляются черты степного и таежного почвообразования - главная особенность, отмечаемая всеми исследователями. Основные почвообразующие процессы: аккумуляция гумуса и формирование дернины (дерновое гумусонакопление), накопление карбонатных и, менее выраженное, опаловых кутан на щебне в нижних горизонтах, рубефикация, крип и биотурбации.

2. Тундро-степные почвы (ТСП). Обобщенный образ ТСП (Черняховский, .1995) - маломощный кислый щебнистый профиль, присутствие оструктуренного криометаморфического горизонта, плотная дернина, высокое содержание гумуса при отношении Сгх/Сфк~1, опаловые и, реже, карбонатные кутаны на нижней стороне щебня. ТСП развиваются на ветроударных сухих участках, полностью лишенных зимой снежного покрова: сглаженных вершинах вытянутых или куполообразных сопок, пологих бровках южных склонов, вершинах бугров криокомплексов, под ксерофитными ассоциациями с обязательным участием осочки. Благодаря автономному или полуавтономному расположение с наличием- близкого дренирующего склона создаётся специфический режим "сбалансированного увлажнения", характеризующийся отсутствием длительных периодов иссушения и переувлажнения при близости средних значений влажности к значениям, соответствующим наименьшей влагоемкости. ТСП весьма толе-рантны (в пределах семигумидной зоны) к теплу й влажности, что позволяет им развиваться в разнообразных ландшафтных обстановках - от первых надпойменных террас до пояса горных тундр.

Большую роль в формировании ТСП играют процессы эолового перемещения пылеватого материала - вынос его приводит к образованию малогумусных форм (ТСПм) с содержанием С орг. 4-8%, аккумуляция - высокогумусных (ТСПв), с содержанием С орг. 8-20%. Предположительно, в условиях относительного динамического равновесия процессов привноса-выноса формируются среднегумусные варианты (ТСПср), с содержанием Сорг 6-13%. Содержание гумуса не является строгим показателем и может варьировать. Источником пылеватого материала являются почвы, располагающиеся в ветроударных позициях. Пылеватый материал выдувается из верхних горизонтов этих почв, но поступает в них снова в результате весьма активных криогенных перемещений из нижележащего криометаморфического горизонта, с глубины порядка 10-15см., который имеет максимальную

влажность. Активные криотурба1ши в этих щебнистых почвах- связаны с задержкой влаги в осенний пёриод по всему профилю в мелкоземе на субпараллельных поверхностях обломков щебня, в особенности, в наиболее насыщенном мелкоземом криометаморфическом горизонте. Образование пылеватого материала в криометаморфическом горизонте связано с процессами криогенного дробления. Под метаморфизмом, в данном случае, понимается диспергация минеральной массы, обязанная морозному выветриванию поверхностных корок элювиальных глыб и полиминеральных зерен, подготовленных интенсивными объемно-градиентными напряжениями. Такой процесс приводит к накоплё-нию в поверхностных горизонтах пылеватых фракций, причем количество образующегося тонкодисперсного материала зависит от содержания его в почвообразующей породе. Трудно объяснить такой процесс эоловым накоплением, так как участки малогумусных ТСП расположены в ветроударных позициях, где вероятность эолового привноса пылеватого материала незначительна, однако именно здесь криометаморфический горизонт., наиболее выражен и количество образующегося алеврита максикальНо. " ----- -

Аналогичный процесс, то есть: криогенное дробление - формирование криометаморфического горизонта - криогенное перемещение материала на поверхность - выдувание - аккумуляция и формирование высокогумусных и дерново-перегнойных вариантов характерен и для степных криоаридных почв, однако наиболее выражен он в тунд-ро-степных почвах. Это связано с тем, что, благодаря особому расположению ТСП в автономных геоморфологических позициях, в этих почвах наиболее увлажнен криометаморфический горизонт (условие криогенного дробления и криотурбаций пылеватого материала) и усилена ветровая эрозия (условие эолового перемещения материала).

Основными процессами, обуславливающими формирование ТСП, следует признать: дерновое- гумусонакопление; накопление илисто-пылеватого мелкозема в виде кутан на верхней поверхности щебня и дифференциацию по размеру частиц в этих кутанах; образование карбонатных (только ТСПм и ТСПср) и опаловых кутан; крио-метаморфизм и коагуляционное оструктуривание; сингенетичные почвообразованию дефляцию и аккумуляцию эолового материала, интенсивные биотурбации в средне- и высокогумусных вариантах

Малогумусные ТСП (ТСПм) - тип почв, несущих черты степных криоаридных и палевых почв. Строение профиля, мощностью "40-50 см. - Ас1-АВшсг(Б1)-ВС(Б1,са). ТСПм - холодные и сухие почвы, с низкой микробиологической активностью, что придает им выраженный "олнготрофный" облик. Общая мощность высокощебнистого сильноненасыщенного профиля ТСПм не превышает 50 см. Гумусо-аккумулятив-ный горизонт выражен в виде маломощной плотной дернины, под которой располагается обогащенный пылеватым материалом криомета-корфнческий горизонт, постепенно переходящий в почвообразующую породу. Карбонатные кутаны в ТСПм встречаются в нижней части или

за пределами профиля и всегда окрашены в бурые тона; опаловые кутаны - по всему профилю, за исключением верхних 5-7 см. Особенности состава гумуса ТСПм по сравнению с СКП, заключаются в явном преобладании подвижных гуминовых кислот над подвижными фульвокислотами, а также весьма высоким содержанием 2-й фракции фульвокислот, обязанным необратимой денатурацией их в зимний период в присутствии кальция в нижней части профиля.

Среди малогумусных ТСП выделяются своеобразные тунд-ро-степные ожелезненные (TCIIfe) на породах с повышенным содержанием несиликатных оксидов железа ("40%), отличающиеся особо выраженной коагуляционной структурой, губчатым микросложением, ненасыщенностью. Некоторые изученные профили TCnfe по свойствам оказываются близки к палевым кислым почвам (Соколов, Быстрякоа, 1980). Строение профиля: O-Ad-ABmcr(si)-Bmcr(si)-BC(si,ca).

Высокогумусные ТСП (ТСПв) по ряду причин выделяются среди остальных. Они наиболее увлажняемые, что связано со сравнительно невысокой щебнистостью профиля (эоловая или иная аккумуляция мелкозема). С этим, а также с некоторыми особенностями состава почвообразующих пород (о которых будет сказано ниже) связаны необычные свойства ТСПв - мощная дернина и выраженный гумусо-акху-мулятивный горизонт, постепенно убывающее профильное распределение гумуса, обилие обменных оснований и высокие значения гидролитической кислотности в верхней части профиля, альфегумусовые и, реже, опаловые кутаны.■ . Строение профиля: Ad/AT-A -ABmcr(si)-BC. По составу гумуса ТСПв близки к ТСПм, отличаясь от них большей долей участия фульвокислот фракции 1а и гуминовых кислот 2-й фракции.

Несмотря на наличие привнесенного мелкозема, скелетную основу профиля составляет/ так же, как и в малогумусных почвах, крупнощебнистый элювий. Содержание фракций >1мм ~ 60%. Гранулометрический состав высокогумусных ТСП отличает ясное преобладание пылеватоЙ фракции во всем профиле с максимумом в горизонтах А и АВт, а также повышенное ( по-сравнению с малогумусными вариантами) содержание илистой фракции в поверхностных горизонтах. Опаловые кутаны на нижних поверхностях щебня занимают меньшую площадь, чем в профиле малогумусных почв, карбонатные кутаны встречаются редко. ИзреДко встречены железо-гумусовые кутаны.

Содержание С орг. в верхних 10 см. в тундро-степных высокогумусных почвах составляет 13-20% .. Распределение его носит не столь контрастный характер, как в степных криоаридных и тунд-ро-степных малогумусных почвах. Определенное количество гумуса могло поступить в состав мелкозема из сланцев, в которых содержание органического углерода- составляет "1%;

Высокогумусные ТСП имеют высокую микробиологическую активность, сравнимую с таковой в степных криоаридных почвах (Грия-кан, Берман, 1989). Профиль имеет слабокислую реакцию (5-6), высокую емкость катионного обмена (до 50 мг-экв/100г), степень

насыщенности основаниями максимальна в верхней части профиля (до 70%) и постепенно уменьшается с глубиной. Несмотря на перегнойный характер горизонта дернины, он является наименее кислым по сравнению с аналогичными горизонтами других разностей ТСП. Благодаря высокому содержанию органического вещества, в отличие от степных криоаридных и малогумусных ТСП, доля участия обменного А1 в составе обменной кислотности ничтожно мала.

В высокогумусных ТСП имеются признаки слабой дифференциации профиля по А1, а в минералогическом составе илистой фракции признаки частичной трансформации и диспергации слюдистой и хлоритовой составляющей.

Тундро-степные среднегумусные (ТСПср). Строение профиля: АсЗ-А-АВтсг (е! )-ВС(81 )/ВС( Е1 ,са). ТСПср формируются либо в условиях относительного динамичного дефляционно-аккумулятивного равновесия, либо замедленного поступления эолового материала. Признаки таких почв: высокая каменистость, наличие дернины, возможно присутствие скелетного гумусово-аккумулятивного горизонта, постепенно переходящего в криометаморфический, обилие опаловых кутан с возможным присутствием карбонатных, усредненные характеристики по гумусу и ненасыщенности.

Установлены следующие физико-химические свойства ТСПср: кислая реакция (рН ~5), насыщенность основаниями "50%, содержание С орг. в горизонтах А<1 и А - 7-12%. Почвы имеют значительную емкость катионного обмена в верхней части профиля (~30-50 мг-экв/ЮОгп), несмотря на невысокое содержание илистой фракции ("10% ). Это может объясняться спецификой органического вещества - большим количеством разноразмерного и, прежде всего, тонкодисперсного детрита, что характерно для мюллевых'почв Севера.

Тундро-степные иллювиально-метамосФические почвы (ТСП и-м). описанные в верховьях р.. Осиновая - комбинированный термин, в котором за основу взяты дерновые иллювиально-метаморфичегские почвы Западной Чукотки, выделенные Г.М. Быстряковым (1988,-1992). Отличия этих почв, в общем близких к ТСП по строению профиля и физико-химическим свойствам, выражаются в усилении морфологических признаков иллювиирования железа и гумуса в виде кутан на нижней поверхности щебня, отбеливания зерен в нижней части дернового горизонта. Часто это сопровождается усилением признаков иллювиального характера распределения обменного алюминия, охса-латнораствориного Ре, гумуса по профилю, однако эти признаки нельзя назвать диагностическими, так как они слабо выражены. Строение профиля ножет быть выражено следующим образом: А<1-АВшсг (Ь£ ,Б1)-ВС(Ь:С,Б1,са). По-видимому, следует разделять ТСПим по степени гумусированности аналогично ТСП. Классификационное соотношиние ТСП и ТСПим, а также правомерность разделения этих почв на высоком таксономическом уровне остается неясным. Возможно, ТСПим следует выделять на уровне подтипа в каждом типе ТСП.

3. Альфегумусовые дерновые почвы (АЛдП). В районах исследования встречаются в верхней части пояса редколесий и в нижней части пояса горных тундр на сухих бесснежных зимой южных бровках под осочково-дриадовой растительностью. Анализ литературных Данных, а также собственные стационарные наблюдения показали сравнительно невысокое увлажнение АЛдП. Среди рассматриваемых почв профиль АЛдП отличается наиболее высокой дифференциацией - он сочетает в себе признаки мюлль-аккумулятивных и альфегумусовых почв. Так, для АЛдП характерны: хорошо выраженный горизонт дернины, элювиальный и иллювиальный железо-гумусовый горизонты (А<3/АТ-А-А/А2-В(Ь)£- ВС). Профиль кислый, с ясно выраженной тенденцией к накоплению обменных оснований в верхней части. В изученных нами вариантах АЛдП не встречено опаловых и карбонатных кутан. Основные почвообразующие процессы: дерновое гумусонакоп-ление, выщелачивание, морфологически выраженное оподзоливание, накопление А1,Ке, гумуса, ила и пыли в горизонте В, альфегумусо-вая тиальферизация, вымораживание щебня.

4. Гоануземы дерновые (ГРд). Ранее грануземы описаны только в районах холодного гумидного климата на палеотипных основных вулканитах. Наши исследования показали, что почвы с признаками грануземов (конкреционная структура, тяжелый гранулометрический состав, отсутствие оглеения), но с яркими дерновыми признаками (грануземы дерновые, ГРд) могут формироваться на рыхлых дериватах палеотипных андезитовых- туфов и в условиях недостаточного климатического увлажнения. Почвы, похожие на ГРд, но с менее выраженными дерновыми признаками, описаны в холодном гумидном климате Средней Сибири на суглинистых дериватах основных пород с примесью дериватов осадочных пород (Соколов, Градусов, 1981).

Автором грануземы исследовались в единственном разрезе 5-91 на двучлене. Профиль: 1А<1-ХА(Ь)-1ХАВ(Ь)-Х1ВС(11). По многин показателям (оструктуренность, высокое содержание физической глины, иллювииров'ание гумуса в кутанах на щебне, увеличение насыщенности в верхней части профиля) ГРд близки к ТСПв, в связи с чем остается неясной правомерность выделения их на высоком таксономическом уровне. К важнейшим почвообразующим процессам в ГРд следует отнести: дерновое гумусонакопление, иллювиирование гумуса, коагуляционное оструктуривание, вымораживание щебня, био-турбации. К сожалению, отсутствие необходимых данных, еденич-ность сведений не дает возможности выйти за рамки общих рассуждений об этих своеобразных почвах.

ГЛАВА 3. СООТНОШЕНИЕ МЮЛЛЕВЫХ КСЕРОМЕЗОМОРвНЫХ ПОЧВ СЕВЕРО-ВОСТОКА АЗИИ ПО РЕЖИМНЫМ И ЛИТОГЕННО ОБУСЛОВЛЕННЫМ СВОЙСТВАМ.

X. Соотношение почв по режимным свойствам: показателям теп-лообеспеченности и увлажнения.

В разделе представлены результаты наблюдений за реагином увлажнения (отношение влажности (К) к нанменьпой влагоемкости

(НВ}) и окислительно-восстановительных потенциалов поверхностных горизонтов тундро-степных и альфегурусовых дерновых почв. Изучаемые почвы формируются в автономных местоположениях. В качестве контроля был выбран сухой южный послепожарный склон (верхняя часть) со сложный сочетанием подбуррв, палевых и степных криоа-ридных почв. Одновременные наблюдения проводились с представительной выборкой в течений периода с положительной температурой.

Результаты этих наблюдений показали, что период иссушения ТСП почти в 2 раза короче, а степень иссушения не столь глубока, как преобладающих палевых и степных криоаридных почв южного склона. Наблюдения проводились в течение исключительно жаркого и засушливого лета (1991г), что нивелировало различия в увлажнении ксероморфных почв. Среди ТСП почв наименьший период иссушения наблюдался в высокогумусных, наибольший - малогумусных. Принципиальных различий между увлажнением высокогумусных ТСП и альфе-гумусовых дерновых почв не выявлено. Что касается режима ОВП, то максимальные значения 500 шУ) обнаруживали палевые и альфегу-мусовые дерновые почвы, минимальные (~420шУ) - высокогумусные ТСП.

Пользуясь результатами собственных наблюдений и литературными материалами, представим ниши основных групп мюллевых почв в поле факторов теплообеспеченности и увлажнения (рис.1). На схеме видно, что все исследуемые почвы зацимают узкое экологическое пространство в пределах £ Т*С (сумма положительных температур) "1200-2200 С и У7/НВ~70-140% и объединяются по климатический параметрам в три достаточно обособленные ассоциации: 1. (СКП + СКП£е); 2. (ТСПм + ТСПср + ТСПим + А^дП); 3- (ТСПв + ГРд). Ассоциация степных почв наиболее рез^о отделена от двух других, поскольку СКП - склоновые почвы с длительным периодом иссушения; по своей экологии они близки к палевым нейтральным.

II. Литогенно обусловленные особенности и соотношения

Почв,

Положение каждой выделенной нами группы в ряду мюллевых почв и главные факторы статистического различия определялись при помощи различных методов многомерной математики, давно применяемых для решения подобных задач в почвоведении. Методом главных компонент (с ротацией) с параллельно проводимым кластированием анализировались следующие характеристики (в скобках указана выборка): рН, содержание органического углерода, сумма обменных оснований, гидролитическая кислотность, содержание ¥е,_03 в окса-латной и днтионитной вытяжках (60); гранулометрический состав мелкозема (48); минералогический состав илистой фракции и прото-лочки каменного материала (28), валовой химический состав мелкозема н протолочки каменного материала (54).

Главными факторами различий явились при этом (по степени убывания значимости): валовое содержание БЮ^ ; А110};Ге,0}; содержание Гв4Одв оксалатной и дитионитной вытяжках (рис.2). Учи-

-15-

putyHOI 1. СООТНОШЕНИЕ ПОЧВ ПО УСПОМЯИ ШПООЕЕСПЕЧШОСТ» « УВПАЖИЕИКЯ.

суш|

Т>0'С1 «Л I СШе

!

2000

1000

тел»«

ТСЛср ТСП»

rPin теш

-minocTk,

30 si 6Û 10 si ib lió lio lio 133 lio lio i » m«mnt

шгошост!

СКП -степные гршрщш; CKOf« -crennw« хряоридныв ошшеяш; ТСПв— -гущрл-сши«« >аяогу>усяы«; ТСЛср -тущро-сшш среднагуаусимс ; ТСПв--гущро-сшт шссксгукусш; ТСП»-« -гуидро-сплш алшяшно-нп-■орфкчеекк»; ГР* -rpmyjw) дермовы«; АПдП -т|егу»усош ц«рнош.

рисунок 2. СООТНОШЕНИЕ ПОЧВ (IÍ ШОГЕННИ ШДКТЕРЮШ.

VI, 12, «3 - mcntpci« шш, i I, мотнтстимо 1,2,1 ntmi тмш-t!i. Hl ост opj>*ig» - лрощш or otas* iirmryiн ш!*ш1 minimi шшшц. SiO^Hîl - гшш шшш» » «i со<ст|иш ттср*, Crpim - усшнас hpkjkiioi. Нити гэч» - n it, uo m pic.t.

тывая высокую степень каменистости изучаемых почв, а следовательно, и высокую зависимость их от фактора почвообразующих пород, указанные параметры наиболее адекватно отражают литогенные различия почв. В тексте диссертации подробно рассмотрены эти различия, сводка которых дается в подглаве III.

III. Эколого-субсантивное соотношение нюллевых ксеромезо-морФных почв Северо-Востока Азии.

Для выяснения роли состава почвообразующих пород в определении дренажных свойств различных щебнистых почв мы провели анализ корреляционных связей между показателями гранулометрического состава и положительными составляющими главных компонент SPA -содержанием валового и несиликатного железа и валового алюминия. Оказалось, что суммарной составляющей с некоторым допущением можно считать содержание физической глины (4-й вектор на рис. 2). Действительно, содержание полуторных окислов и содержание тонкодисперсного материала взаимосвязаны опосредовано, поскольку и то и другое зависит от соотношения кварца, в основном составляющего песчаную фракцию и триоктаэдрических слюд и хлорит-вермикулита, слагающих фракцию тонкой пыли и ила.

На рис.2, отражающем расположение мюллевых почв в поле изменения основных показателей состава пород и мелкозема, можно выделить 3 крупные ассоциации, весьма схожие с теми, которые выделены по режимным показателям:

1. Степные криоаридные и тундро-степные малогумусные почвы на древних осадочных кварцевых псаммито-алевролитах, частично ожелезненных в стадию эпигенетических изменений, не содержащих материал, подверженный гипогенной проработке, с небольшим количеством тонкодисперсного материала, состоящего из преобладающей гидрослюды, каолинита и сиешаннослойного хлорит-вермикулита,

2. Альфегумусовые дерновые,, тундро-степные нллювиально-ме-таморфичекие и тундро-степные среднегумусные на древних орогови-кованных кремнистых маложелезистых осадочных породах, лейкокра-товых гранитах и гранодиоритах, биотитизированных, с высоким или средним содержанием иллита и различным количеством плагиоклазов, хлорит-вермикулита и (реже) хлорит-смектита,

3. Грануземы дерновые и тундро-степные высокогумусные почвы на высокослюдистых малокремнистых породах, ожелезненных в стадию эпигенетических изменений: древних метаморфизированных осадочных породах и щебнистой морене с материалом гидротермально пропили-тизированного андезктового туфа, с высоким содержанием тонкодисперсных минералов - гидрослюд (дитриоктаэдрических), смешан-нослойных хлорит-вермикулита и хлорит-смектита.

К выделенным ассоциациям следует добавить группу степных криоарндных ожелезненных и тундро-степных ожелезненных почв, близкую по свойствам к палевым почвам и связанную с высокожеле-зистымя эпигенетически измененными псаммито-алевролитами.

Иэ анализа соотношения почв в поле факторов статистического

- 17 -

различия выявляются следующие закономерности:

1. Главными факторами, обуславливающими различия изучаемых мюллевых почв, являются характер увлажнения и почвообразующих пород, поскольку именно вектор увлажнения сонаправлен первым главным компонентам в пространстве факторного анализа, зависящим от состава почвообразующей породы, а именно - от соотношения легковыветривающихся триоктаэдрических слюд и устойчивого к выветриванию кварца. Это соотношение определяет количество физической глины и щебня, а следовательно, и различные дренажные свойства изучаемых щебнистых почв.

2. Разнообразие почв усиливается при переходе к более изменчивому, хлорит-гидрослюдистому разряду.

3. Обнаруживается общность некоторых свойств низкоувлажняе-мых почв кварцевого разряда (СКП+ТСПм):

а) по причине низкой увлажненности для рассматриваемых почв характерно: накопление карбонатных и опаловых кутан на нижней поверхности щебня; отсутствие заметных признаков дифференциации профиля по валовому химическому составу мелкозема и минералогическому составу илистой фракции;

б) по причине >низкой изменчивости минералогической ассоциации в почвах отмечаются: весьма слабые проявления трансформационных изменений минералов илистой фракции; увеличение ненасыщенности в верхней части профиля (следствие низкой хатионообменной способности почв кварцевого разряда).

4. Общность некоторых свойств высоко- среднекремнистых иа-ложелезистых среднеувлажняемых почв хлорит-гидрослюдистого разряда (ТСПи-м+ТСПср+АЛдП), выражающихся в усилении признаков ил-лювиирования (карбонатов, гумуса, обменного алюминия, оксалатно-растворимого Ре), вплоть до морфологически выраженного проявления альфегумусовых признаков. Условиями для проявления альфегу-мусовых признаков в мюллевых почвах со свободным внутренним дренажем являются: наличие светлых минералов и слюд-гидрослюд в крупных фракциях, низкое содержание железа и высокое содержание алюминия в относительно легко выветривающихся тонкодисперсных минералах, нормальное (избыточное?) увлажнение.

5. Общность некоторых свойств малокремнистых высокоувлажня-емых высокожелезистых суглинисто-щебнистых почв хлорит-гидрослюдистого разряда (ТСПв+ГРд): отсутствие каких-либо карбонатных новообразований и снижение количества опаловых; более растянутый гумусовый профиль; оструктуренность; высокая емкость обмена и высокое содержание обидных оснований в верхней части профиля; дифференциация по валовому химическому составу мелкозема и минералогическому составу илистой фракции.

ГЛАВА 5. СООТНОШЕНИЕ МЮЛЛЕВЫХ И ГРУБОГУМУСОВЫХ ПОЧВ ПО ГРУППОВОМУ И 4РАКЦИОННОМУ СОСТАВУ ГУМУСА.

1В зад мое вязь хар а ктеристик состава гунуса с осн о в и мм и

аналитическими характеристиками мелкозема._Результаты проведенного корреляционного анализа показали наличие положительной зависимости при достаточно высоком уровне значимости лишь двух показателей - общего содержания органического углерода (Собщ) и валового содержания важнейшего комплексообразователя - А1цРз. Отрицательная корреляция отмечена- с сопряженным признаком - валовым содержанием Б10г. Это дает основание объяснять более низкое в целом содержание Собщ в СКП по сравнению с ТСП приуроченностью первых к высококварцевым почвообразующим породам.

2. Соотношение мюллевых и гру6огумусовых почв по группово-

НУ_И_Фракционному составу гумуса в пространстве метода главных

конпонент. Исследовались показатели состава гумуса наиболее представительных для изучаемых районов почв: палевых, подбуров, тундро-степных и степных криоаридных почв. Основная часть показателей приведена для органо-аккумулятивных горизонтов, в большинстве случаев представленных горизонтом дернины.' Сведенные в одну точку характеристики (центроиды) обозначены на схеме МГК (рис.3.1) цифрами. Полученное пространство МГК можно условно разделить на 4 части, при этом левая половина схемы будет занята грубогумусными почвами, правая - мюллевыми, верхняя - слабокислыми и нейтральными почвами семиаридных, нижняя - кислыми почвами семигумидных ландшафтов.

Наблюдаемая общность мюллевых почв имеет, по сравнению с грубогумусными, большие величины отношений углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот (Сгк/Сфк), большее содержание 1 и 3 фракций ГК, 2-й фракции *К, но меньшее содержание агрессивных фракций СК. Примем указанный набор векторов характеристик за суммарный положительно направленный вектор характеристики дернового процесса. В таком случае почвами с наиболее выраженными признаками дернового процесса на рис.3.1 окажутся степные криоа-ридные карбонатные и тундро-степные высокогумусные почвы. Палевые почвы о*делены в.пространстве МГК от общности мюллевых почв, несмотря на часто встречающиеся морфологические признаки дернового процесса, что дает основание предполагать в таких почвах отсутствие гумуса мулль, прочно связанного с минеральной основой н рассматривать эти почвы, как переходные между мюллевыми и гру-богумусовымн.

3. Особенности гумусного состояния и соотношение основных групп нюлль-модерных почв по составу гумуса. Гумусное состояние изучаемых почв характеризуется: резко убывающим по профилю содержанием гумуса; высоким содержанием в верхней части профиля фухьватио-гуматного гумуса средней степени гумификации, с высо-кжи содержанием свободных и прочно связаных гуминовых кислот и тип содержанием ГК, связанных с Са.

В пространстве дискрнкинантного анализа степень удаленности точек, разброс, оправдывает выбранный нами способ кластирования. В* рже.3.2 центрокды степных криоаридных высокогумусных (СКПв),

- 19 -

окгт 3.1 ломзагел» гтсиого состояния молен» и груигшсош ПОЧВ I лрострднстве НТК

СГ(/С|1 (51) СпЗ 139) Сг«1 (17) С*2 (31) с»|1 |-И) »1'»-« .!....:... .2....:.... 3....:....*....:.... 5....:....в.... —).. .7:____а____.... .9.

ржсукок 1.2 ПОКАЗАТЕЛИ ГШШГО СОСТОЯНИЯ ШЛЕШ ПОИ В ПРОСТРАНСТВЕ ЩМРИШАКТНОГО АНАЛИЗА.

1

3

5

• 2 1

1 , 1 1 1

Цв«гм«[« (овсшики I - тгрр-стш мспогтет; 2 - пцро-стмш срцчгтчсш; 3 -

гги;о-сшш кнргтсш; 4 - сшйи 1рю1ри«»1 мркшгам; ! - сшин «ршрпш шсоюгшмш: I -фиш мшдцш 1(р»о10-я1}(г»о»*»1; 1 - шиш; 1 - поцвтро<; ! - адгиопно-цмнст 1си. Осгиьш обишиш п и, чго к рис.г.

степных криоаридных дерново-перегнойных (СКПдп), тундро-степных средне- и высокогумусных (ТСПср и ТСПв) почв группируются в левом нижнем углу.

По иному характеризуется гунусное состояние наиболее "эвт-рофных", степных криоаридных карбонатных (СКПса) и наиболее "олиготрофных", тундро-степных малогумусных почв (ТСПм). Действительно, низкое содержание гумуса в СКПса отражает высокую степень разложения органического вещества. Низкое содержание свободных ГК, высокое содержание ГК, связанных с Са и, в среднем, более низкое содержание прочно связанных ГК, в сочетании с наличием карбонатов в нижней части профиля резко выделяют СКПса среди других рассматриваемых мюллевых, в том числе степных криоаридных почв, приближая их в классификационном отношении к дерновым кальций-гумусовым почвам. В пространстве дискриминантного анализа центроид СКПса занимает верхний левый угол.

Характерные показатели группового и фракционного состава гумуса ТСПм - высокое содержание фракции 1а вк, 1-й фракции ГК, ничтожное содержание прочносвязанных гуминовых кислот, гумат-но-фульватный тип гумуса. В пространстве дискриминантного анализа ТСПм занимают правую часть схемы. Такое сочетание основных показателей состава гумуса и обособленность в пространстве дискриминантного анализа не позволяет однозначно относить тунд-ро-степные малогумусные почвы ни к одному из известных крупных таксономических категорий, однако приближает их к семейству кислых дерновых (схема Глазовской, 1972) и 4 наиболее "холодным" вариантам ксероземов - тундро-степным хсероэемам (схема Соколова с соавт., 1982).

ГЛАВА 6. ЭКОЛОГО-СУБСТАНТИВНАЯ НИША МЮЛЛЬ-МОДЕРНЫХ ПОЧВ СЕВЕРО-ВОСТОКА АЗИИ.

. Для определения места кюллевых почв эксграконтннентальных ландшафтов Северо-Востока Азии среди основных групп щебнистых почв областей холодного и умеренно холодного климата мы воспользовались такой совокупностью показателей, которая одновременно характеризовала как минеральную, так и органическую составляющие почвы, достаточно адекватно отражала субстантивные, режимные и факторные свойства почв, а также позволяла четко различать эти почвы. Количество характеристик, однако, должно было быть минимальным, а сами они - максимально стандартны и доступны. Наиболее удачными характеристиками, в той или иной степени отвечающими этим требованиям, явились: суммарное содержание углерода ГК, •К, Сгк/Сфк, валовое содержание ЭЮ^, , Ре103 . При этом

использовались как собственные, так и литературные материалы; соотносились показатели для верхних органогенных горизонтах 43 разрезов.

Полученная по результатам факторного ротационного анализа картина (рис.4) дает представление о 3-х крупных ассоциациях

- 21 -

рисунок 4. ЛЮЛОГО-ШСТШИШИ ИЩА ШИШ* ПОЧВ СШР0-80СТ0К» АЗИИ

coiipjme iiioivi Si0j(-55l »IjOjlHI F^OjC«! Cri/Cil (-221; Cn (-2!)

»1=35.3

«ouv: I) гущин О стгундш шшмпшн il смкгумдщи-енириищ »crpitoiriniiriitmii imuitroi. ПОШ1ИН1 iccomiu««: I - il ggronciiffu il ipiciim ngtoiai, litucin iMiryiycoiiri II тумро-сппш сшнгу-«усин, («исаюггаусянс ашшлмо-шшвиисш, no r.lM»erp«roiy), сргимгто-ибиисгм; 2 - il ros«o-«;ro-lui, бгроКкн. icicnciíyc» ryiyccmi, uronciirPï 61 ! il niiiiui 4hic«i"»i, гучоо-сгтм нстогуаус««!, nitre« 3 il mpno-iyroiM, гомо-лодюистт, irPCHiw i| ноют, kikiii mblirjijcpim il спои igioigii'm, гучро-сшш «moryiycm, (4»(i>i т1тотя»|, оог|»оги»и leíiucmt. шинщ icicikiouopImi «они iiertii»-гтигтного i»nri: СИЛ - сиги« «рмищкн; ТСГ.и - туидро-сплим »iiorjiyc»««; ICIltp - тушро-сплищ cjtim-ryiycmn; ГСП в - тушо-crmyi i»eorory»ycm. oetiiuii обоннни м u. >> ¡-

почв, каждая из которых представлена почвами разных в климатическом отношении районов - гумидных, семигумидных континентальных и экстраконтинентальных семигумидных-семиаридных (верховья Колымы, . Западная Чукотка, север Средней Сибири, низовья Лены, Кавказ, Алтай, Саяны). Для того, чтобы осуществить более подробное разбиение этих, весьма эклектичных, почвенных ассоциаций, которое даст представление о специфике почв в каждом регионе, необходимо привлечение большого числа данных . о режимных свойствах почв. Такие данные в литературе, как правило, отсутствуют. В дальнейшем работа в этом направлении будет продолжена.

1. Почвы 1-Й ассоциации районов холодного климата, в основном субарктические, развивающиеся на довольно узкой категории почвообразующих пород, соответствующую хлорит-гидрослюдистому (хлорит-гидрослюдистому карбонатному) разряду литогенной основы. В 1-ю ассоциацию входят дерново-криоземные и альфегумусовые дерновые почвы семигумидного климата, тундро-степные (иллювиаль-но-метаморфические?) почвы и, возможно, своеобразные арктические варианты степных криоаридных почв экстраконтинентальных семигу-мидных-семиаридных районов. В гумидных регионах .(или гумидных ландшафтах) им соответствуют ортоподбуры. Относительно высокая увлажненность, низкая теплообеспеченность и относительно высокий уровень изменчивости петрографо-минералогических разрядов литогенной основы сочетается в почвах этой группы с высоким содержанием специфических гумусовых веществ, гуматно-фульватным типом гумуса, часто высокой степенью гумификации. Эта особенность, по-видимому связана с невысокими темпами накопления органического вещества в суровых условиях субарктики и относительно высокой скоростью гумификации. Основной вектор 2-й главной компоненты соответствует усилению признаков гидроморфиэма.

2. Почвы 2-й ассоциации, как видно из рис.4, отличаются повышенным содержанием А1ХС^ и Ре^О^, что может быть связано с различными причинами - средним или основным составом почвообразую-цей породы, присутствием железистых хлоритов.и слюд или ожелез-нением пород в стадию эпигенетических изменений. Данная ассоциация представлена бурыми лесными почвами умеренно-холодных и ли-топодбурами холодных гумидных ландшафтов, возможно, побурами, дерновыми и горно-дуговыми почвами семигумидного и гумидного климата, подбурами и палевыми ненасыщенными и тундро-степнымн ■ысокогумусными почвами семиаридного-семигумидного климата. По-жыженнаж увлажненность, относительно высокая теплообеспеченность, средняя изменчивость характерного хлорит-гидрослюдистого (возможно, низкая иллит-каолинитового) разряда почв 2-й ассоциации сочетаются в них со слабой степенью гумификации и накоплением неспецифичесхих гумусовых веществ, »актором, лимитирующим гумификацию органического вещества, является повышенная увлажненность, связанная с обилием тонкодисперсного материала. Основной •ехтор 1-й главной компоненты соответствует усилению признаков

накопления железа в форме аморфных гидроксндов железа и алюминия в форме относительно устойчивых минералов.

3. Почвы 3-й ассоциации аналогичны по составу почвообразую-щих пород почвам 1-й ассоциации, но соответствуют более теплым и сухим ландшафтам. Так, семигумидно-семиаридный высококварцевый сектор этой группы занимают степные криоаридные, тундро-степные малогумусные, палевые нейтральные почвы, то есть имеющие "степо-идный" облик. Почвы семигумидных и гумидных районов представлены чрезвычайно разнообразно - . буроземы, горно-подзолистые, горно-луговые, дерновые альфегумусовые (по Ковалеву, 1987), альфе-гумусовые дерновые. Лимитирующий гумификацию фактор увлажненности в этих почвах ослаблен из за меньшего содержания тонкодисперсных минералов, в том числе коллоидальной размерности. Для этих почв характерно интенсивное накопление органического вещества неспецифической природы, а также несколько большая доля участия гуминовых кислот.

Как видно из рис.4, мюллевые криоксероморфные почвы Северо-Востока Азии входят во всв1 представленные ассоциации, что свидетельствует о разнообразии природных условий региона их распространения. Несмотря на это, ясно определились маловероятные для мюлль-модерного ксеромеэоморфного почвообразования сочетания факторов. Это почти вся правая часть рис.4, соответствующая фульватным почвам максимального и среднего увлажнения на средних, основных или ожелезненных породах. Вероятно, эта область должна быть занята дерновыми глееземами в верхней части и грубогумусовыми буроземами, палевыми ненасыщенными и, возможно, грануземами дерновыми в нижней.

ВЫВОДЫ -

1. В семигумидных-семиаридных районах холодного континентального климата Северо-Востока Азии распространены генетически разнообразные мюллевые ксеромезоморфные почвы, имеющие ясно диагностируемые признаки дернового процесса. Выделяются следующие варианты, соответствующие таксономической категории не ниже типа с сочетаниями характерных элементарных почвообразующих процессов:

- степные криоаридные - иллювиирование и аккумуляция карбонатов;

- тундро-степные - иллювиирование и аккумуляция аморфного кремнезема, хриометаморфизм и эрозионные процессы;

- альфегумусовые даерновые - альфегумусовый процесс и иллювиирование Те, А1 и гумуса.

- грануземы дерновые - коагуляционное оструктуривание.

2. Наиболее характерными среди мюллевых ксеромезоморфных почв изучаемого региона являются тундро-степные почвы. Генетические особенности тундро-степных почв - эоловое накопление и

вынос пылеватого материала, новообразование аморфного кремнезема, сухое промерзание, характерное метаморфическое преобразование минеральной массы, коагуляционное оструктуривание, слабые трансформационные изменения глинистых минералов, сводящиеся к вермикулитиэации слюд и хлоритов, сохранение в почвах некоторых реликтовых особенностей древних хор выветривания, как правило, позволяют рассматривать щебнистый профиль этих почв, как модель ортоэлювия холодного континентального семигумидного-семиаридного климата.

3. Преимущественный вынос пылеватого материала и связанная с этим общая, ксероморфность ландшафта ветроударных автономных позиций определяет щебнистый ненасыщенный укороченный профиль тундро-степных налогумусных почв, ярко выраженные опаловые кутаны на щебне, гуматно-фульватный состав гумуса, низкую емкость катионного обмена и низкую биологическую активность. В ветровой тени благодаря аккумуляции тонкодисперсного хлорит-гидрослюдистого материала формируются суглинисто-щебнистые высокогу-мусные мезоморфные тундро-степные почвы. Для них характерна слабая выраженность опаловых новообразований, высокая емкость катионного обмена, высокая биологическая активность. Переходные варианты - среднегумусные тундро-степные почвы, развиваются в лан-шафтах относительного динамического равновесия эоловых процессов.

4. Специфика гидротермического режима тундро-степных и аль-фегумусовых дерновых почв (и, возможно, грануземов дерновых) заключается в сбалансированности поступления и расхода влаги, препятствующей возникновению длительных периодов иссушения и переувлажнения, а также появлению льдистой мерзлоты. Такой режим создается благодаря расположению этих почв на выпуклых элементах рельефа.

5. Специфика гидротермического режима степных криоаридных почв, брагодаря их расположению на южных склонах, заключается в анонально высокой для изучаемого региона теплообеспеченности и длительности периодов глубокого иссушения.

6. Лнтогенный фактор, наряду с характером увлажнения, является ведущим в формировании изучаемых почв, при этом фактору теплообеспеченности отводится второстепенная роль. Это связано с тем, что разнообразие изучаемых мюллевых почв максимально в условиях низкой тепдообеспеченности, нормальной увлажненности и изменчивости петрографо-минералогического разряда (тундро-степные высокогумусные, среднегумусные, иллювиально-метаморфические, альфегумусовые дерновые, грануэемы дерновые) и минимально в условиях низкой увлажненности н низкой реакционной способности минералов (тундро-степные малогумусные и степные криоаридные высокогумусные).

7. Условиями для проявления альфегумусовых признаков в мюллевых почвах со свободным дренажем холодных областей являются:

наличие светлых минералов и слюд-гидрослюд в крупных фракциях, низкое содержание железа и высокое содержание алюминия в легко выветривающихся тонкодисперсных минералах, нормальное (избыточное?) увлажнение.

8. Специфика экологии мюллевых ксеромезоморфных почв холодных континентальных областей заключается в разнообразии сочетаний факторов, обеспечивающих высокую степень гумификации. При этом необходимым является соблюдение хотя бы одного из следующих условий: сбалансированного режима увлажнения или повышенной теп-лообеспеченности или повышенной способности минеральной части почв, зависящей от состава почвообразующего материала, к изменениям в процессе функционирования экосистем. Несмотря на существенные различия в наборе характерных почвообразующих процессов, формирующиеся под влиянием различных сочетаний факторов, почвы имеют общий признак - накопление органики в виде гумуса мюлль или мюлль-модер.

9. Перечисленные в п.1 типы и группы типов почв входят в глобальную общность экологически и генетически сопряженных мюллевых ксеромезоморфных почв. Благодаря разнообразию биоклиматических формаций Северо-Востока Азии, ниша мюллевых почв здесь чрезвычайно широка. Маловероятно найти такие мюллевые ксеромезо-морфные почвы, которые сочетали бы высокую увлажненность, основной или средний состав или эпигенетическое ожелезнение почвообразующих пород, а также фульватный тип гумуса.

По теме диссертации опубликованы или находятся в печати следующие работы:

1) Черняховский Д.А. Эколого-генетический анализ тунд-ро-степных почв Северо-Востока Сибири // Почвоведение, 1995, N5, стр. 541-550.

2) Черняховский Д.А., Наумов K.M., Градусов Б.П. Эколо-го-субстантивный анализ мюллевых ксеромезоморфных почв Северо-Востока Азии // Почвоведение, 1996, N8. (в печати)

3) Черняховский Д.А.' Факторный анализ мюллевых почв Северо-Восточной Азии // Тез. II Bcepoci съезда почвоведов. С-Перер-бург, 1996. (в печати)

Подписано > печать тш Формат Зд*л1 H-fH

Усл. печ. л. V.J"

Тираж //5*

Типографий Росселъхомкадемпи