Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Пирогенез и зональное таежное континентальное автоморфное почвообразование на северо-востоке Азии (на примере Южной Якутии)

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Пирогенез и зональное таежное континентальное автоморфное почвообразование на северо-востоке Азии (на примере Южной Якутии)"

На правах рукописи

. > # %

Чевычелов Александр Павлович

ПИРОГЕНЕЗ И ЗОНАЛЬНОЕ ТАЕЖНОЕ КОНТИНЕНТАЛЬНОЕ АВТО-МОРФНОЕ ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ АЗИИ

(НА ПРИМЕРЕ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ)

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Новосибирск 1997

Работа выполнена в Якутском институте биологии СО РАН

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В.М.Курачев, доктор биологических наук Ю.И.Ершов, доктор биологических наук ВАКузьмин

Ведущая организация: Томский государственный

университет им. В.В.Куйбышева

Защита состоится " У6 " 1997 г.

На заседании диссертационного совета Д-002.15.01 при Институте почвоведения и агрохимии СО РАН по адресу: 630099, Новосибирск, ул.Советская, 18, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии СО РАН

Автореферат разослан " № " 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук М.И.Дергачёва

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Актуальность темы определяется исключительно важной ролью лесных пожаров в эволюции таежных ландшафтов криолитозоны, а также бурным промышленным развитием исследуемого региона, отмечаемь1м в последние десятилетия.

Программой социально-экономического развития РС (Якутия) предусмотрено дальнейшее формирование Южно-Якутского ТПК и строительство железной дорога Беркакит-Томмот-Якутск (АЯМ), а также развитие Томмотского и Алданского промышленных узлов на базе открытых месторождений железных руд, золота, слюды, полиметаллов и апатита. В этом смысле принципиальное значение имеет законсервированное на стадии детальной разведки Эльгинское месторождение каменных углей, расположенное в Токинской котловине. Данное месторождение к 2013-2015 гг, когда истощатся запасы нерюнгринских углей, предполагается сделать базовым для энергетики всего Дальневосточного региона, а также объектом крупномасштабных экспортных поставок топливного и коксового концентратов.

Рост промышленного потенциала и связанное с ним увеличение населения в этой части Республики сопровождается резкой диспропорцией производства малотранспортабельных продуктов питания (Линникова, 1984). При этом развитие сельскохозяйственного производства здесь сдерживается ограниченностью естественных лугов и пастбищ для кормопроизводства (Рекомендации..., 1982).

Последнее вызывает необходимость выявления площадей целинных почв первоочередного и перспективного освоения (Приемы освоения..., 1986) в данной зоне и углубленного изучения их вещественного состава, свойств и режимов, закономерностей пространственного размещения с целью, разработки рациональных концепций их использования и охраны.

Помимо этого, получение исходной басы данных по вещественному составу почв Южной Якутии и особенностям миграции элементов в них также актуально в связи с мониторингом почв таежных экосистем в условиях растущего антропогенного пресса. Последнее рассматривается как одна из наиболее важных программных задач в области лесного почвоведения на современном этапе (Зонн, Карпачевский, 1987).

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований являлось выявление общих закономерностей формирования свойств

и вещественного состава почв областей активного пирогенеза и оценка влияния пирогенеза на почвообразование в эволюционном, географическом и экологическом аспектах. В ходе данной работы решались следующие задачи:

1. Обосновать природную обусловленность, высокую частоту и широкую масштабность пирогенеза как субфактора мерзлотного таежного континентального почвообразования на Северо-Востоке Азии.

2. Выявить особенности выветривания и автоморфного почвообразования в областях активного пирогенеза.

3. Определить пирогенетическую концепцию таежного гумидного континентального почвообразования на Северо-Востоке Азии.

4. Изучить диагностику пирогенных почв, их возраст и наметить подходы к их классификации.

5. Определить экологическое значение пирогенеза и разработать приемы химической мелиорации пирогенных почв при их интенсивном сельскохозяйственном освоении.

Методология исследований. Общей методической основой данных исследований является метод диалектической логики, определенный великим немецким философом Г.Гегелем, суть которого состоит в развитии познания через движение противоречий. В связи с этим интересно процитировать мысль А.Пуанкаре, показывающую особенности пути поиска нового в фундаментальных науках. А именно, что на определенном этапе развития науки первостепенный интерес имеет не исследование случаев, вписывающихся в каноны данной науки, а установление исключений из них (Методологические..., 1988, с.75).

В этой связи анализ литературы и многолетний опыт наших почвенных исследований в Южной Якутии привел к необходимости выделения ряда противоречий, которые не вписываются в каноны так называемой "статической" концепции почвообразования, когда развитие почвообразующей породы под влиянием почвообразователей в зональный тип почвы рассматривается как непрерывный во времени процесс. К главным из этих противоречий относятся следующие:

1. Увеличение степени выщелоченности и оподзоленности почв днищ впадин, по сравнению с таковыми, окружающих горных хребтов по мере общего уменьшения в этом направлении количества атмосферных осадков и увеличения эвапотранспирации (Коноровский, 1984).

2. Одновременное наличие "нетипичных" сиаллитных подбуров на сапролитах (Таргульян, Куликов, 1969) совместно с нормальными ферсиаллитными подбурами, развитыми на коре выветривания гранитов и подбурами ферсиаллитными остаточно-карбонатными, сформированными на элювии доломитов и известняков (Коноровский, 1984).

3. Маломощность, слабая выветрелость и дифференциация состава мелкозема почв древних денудационных поверхностей выравнивания палеозойского и мезозойского возраста при отсутствии покровного оледенения и относительно высокой скорости биохимического выветривания в регионе.

4. Аккумулятивный тип распределения гумуса и ила в зональных подзолистых почвах.

Анализ этих противоречий зонального почвообразования привел нас к необходимости принять постулат о том, что лесные пожары на протяжении тысячелетий "сопровождали" почвообразование в континентальной части Северо-Востока Азии, оказывая решающее значение на течение почвообразовательных процессов. Последнее позволило определить пирогенетическую концепцию прерывистого полициклического почвообразования, с позиции которой вышеуказанные противоречия хорошо объяснялись.

При обосновании данной концепции нами использовались также и частные методы познания, принятые в почвоведении. Так, в основе был использован комплексный метод исследования (Роде, 1971; Соколов, 1978), а эволюция почв рассматривалась в связи и во взаимодействии со всеми остальными компонентами биогеоценоза (Сукачев, 1972) или элементарного ландшафта (Полынов, 1956).

Признавая огромное влияние лесных пожаров на изменение состава, свойств и режимов автоморфных почв мерзлотной области, мы предложили термин "Пирогенез", понимая под ним совокупность процессов и явлений, возникающих в природных ландшафтах под действием огня (Чевычелов, 1992, с.32). При этом, приступая к изучению пока в самой общей форме влияния пирогенеза на состав, свойства и эволюцию мерзлотных почв, мы полностью разделяем слова основателя Якутской школы почвоведения В.Г.Зольникова (1970, с.47) о том, что каждому процессу, протекающему в почве, в каждом данном случае нужно придавать то значение, которое он занимает в природе.

Именно эта мысль является лейтмотивом всех наших исследований, представленных в данной работе.

Для более объективного освещения роли пирогенеза в эволюции мерзлотных почв нами также был использован целый арсенал общих стандартных методов изучения географического распространения, вещественного состава и свойств зональных почв, в сочетании со специальными методами, принятыми в почвоведении.

Научная новизна. 1. Обоснована природная обусловленность, высокая частота, широкая масштабность пирогенеза и его субфак-ториальное значение для почвообразования в континентальных секторах мерзлотной области бореального пояса Северо-Востока Азии.

2. Предложена пирогенетическая концепция прерывистого полициклического почвообразования, описаны специфические авто-морфные почвы пироциклоземы, развитые в областях активного пирогенеза, определен их возраст, намечены пути классификации последних.

3. К семи типам зональных автоморфных почв Южной Якутии (Петрова, 1971; Коноровский, 1984; Еловская, 1987) добавлено еще три новых самостоятельных типа: горно-луговые, буроземы и буро-таежные, то есть исходный систематический список автоморфных почв Южной Якутии существенно увеличен.

4. Вопреки существующему мнению о восточно-сибирском типе поясности растительного и почвенного покровов Южной Якутии, показано, что в реальности здесь на отдельных высокогорных хребтах выделяется так называемый охотский тип поясности почвенно-растительного покрова, представленный, как минимум, пятью зональными почвенными типами, характерными в большей степени для территорий Дальнего Востока с муссонным климатом.

5. Создано полное представление о зональной почвенной катене на карбонатных породах, где впервые описаны подбуры остаточно-карбонатные, ранее гипотетически на правах рода, выделенные в схеме А.К.Коноровского (1984, с.15).

6. Впервые обоснована роль псевдооподзоливания, как основного элементарного почвенного процесса (ЭПП), отвечающего за дифференциацию вещественного состава профилей остаточно-карбонатных почв.

7. Выявлены резервы биофильных элементов (N1, Р, К, Са, Мд, Яе, Си, 2п, Мп, Со, Мо и В) в почвах по степени их доступности для

растений, предложены конкретные приемы химической мелиорации пирогенных почв при их сельскохозяйственном освоении.

Защищаемые положения. 1. Пирогенез является активным широкомасштабным цикличным субфактором почвообразования в континентальных секторах мерзлотной области бореального пояса Северо-Востока Азии.

2. Многообразие типов гумидного автоморфного почвообразования областей активного пирогенеза обусловлено одновременным существованием двух направлений педогенеза, реализующихся по законам климатической конвергенции и литогенной дивергенции. Последнее определяет модальное положение подбуров в почвенном покрове исследуемой территории.

3. Влияние пирогенеза приводит к формированию полициклических синденудационных зональных почв, специфическими особенностями которых являются маломощность профиля, как и отдельных ти-подиагностических горизонтов, слабая выветрелость, отсутствие или незначительная внутрипрофильная дифференциация вещественного состава их мелкозёма.

Научно-прикладное значение. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования углубляют представления о генезисе, географии и свойствах автоморфных почв, одного из самых малоизученных обширных горно-таежных регионов России. Расширяют знания о многообразии зональных почвенных типов в областях активного пирогенеза с контрастными климатическими, геоморфологическими и литогеохимическими условиями почвообразования. Выявляют особенности вещественного состава, свойств и возраста пирогенных почв и, как следствие, определяют пути их наиболее рационального использования и охраны. В этом смысле полученные материалы могут быть использованы в лекционных курсах по географии, генезису и мелиорации почв.

Результаты проведенных исследований использованы при выявлении земельных ресурсов и разработке мелиоративных мероприятий (Приемы освоения..., 1986) в связи с организацией новых совхозов в зоне Якутского сектора БАМ (АЯМ), а также при составлении почвенно-геохимической карты Южной Якутии масштаба 1:500000, переданной ПГО "Якутскгеология".

Результаты работ по исследованию уникальных ландшафтов Токийского Становика и Токинской котловины использованы при биоло-

гическом обосновании необходимости организации заповедника Б.Токо (переданы Госкомприроде PC (Я)), проведении экологической экспертизы возможных вариантов развития Эльгинского каменноугольного месторождения (переданы на стадии ТЭО Головному институту "Сибгипрошахт", г.Новосибирск).

Полученные данные по вещественному составу почв Южной Якутии могут быть использованы как базовые при проведении экологического почвенного мониторинга и разработке мероприятий по охране почв.

Апробация работы. Отдельные положения работы доложены нагдещональной сибирской конференции молодых ученых (Улан-Удэ, 1984), на XI Всесоюзном симпозиуме "Биологические проблемы Севера" (Якутск, 1986), на всесоюзной конференции "Молодежной секции ВОП" (Ташкент, 1990), на всесоюзной конференции "Почвы Дальнего Востока (Владивосток, 1990), на I Международной конференции "Криопедология" (Пущино, 1992), на межлабораторном семинаре Института почвоведения и агрохимии СО РАН (Новосибирск, 1992, 1997), на совместном межлабораторном семинаре Института леса и древесины им. В.Н. Сукачева СО РАН (Красноярск, 1992).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Последний включает 305 источников, в том числе 23 работы иностранных авторов. Общий объем работы 281 страница компьютерного текста (шрифт Times New Roman Cyr 13), она содержит 52 таблицы и 18 рисунков.

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки РСФСР и РС(Якутия), д.с.-х.н., профессору Л.Г.Еловской, д.б.н. А.К.Коноровскому, к.б.н. Д.Р.Шиндлер и другим сотрудникам лаборатории почвоведения ЯИБ СО РАН за постоянную помощь и содействие в процессе сбора и аналитической обработки материала.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Изученность проблемы и объекты исследований

1.1. Изученность проблемы. Систематическое планомерное исследование почв Южной Якутии началось в 1948 году с момента организации почвенной лаборатории в Якутском филиале АН СССР. Результаты этих исследований оформлены в виде статей, тезисов и обобщены в отдельных монографиях сотрудников лаборатории поч-

воведения (Тетерина, Черняк, 1958; Черняк, 1964; Петрова, 1971, 1972; Еловская, Петрова, 1976; Еловская , Коноровский, 1978; Елов-ская и др., 1986; Коноровский, 1976, 1984, 1987, 1990; Коноровский и др., 1984; Коноровский, Чевычелов, 1986; Коноровский и др., 1986; Шиндлер, 1988; Чевычелов, 1989; Шиндлер, Чевычелов, 1992), Эстонской сельскохозяйственной академии (Рейнтам, 1964), Института географии АН СССР (Куликов, 1969; Таргульян, Куликов, 1969), Почвенного института им.В.В.Докучаева (Герасимов, 1963, 1965; Куклин, 1965; Соколов, 1965; Караева, Белоусова, 1970; Белоусова и др., 1973; Белоусова, 1973, 1974 а, б, 1979; Соколова, 1985), Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (Филимонова, 1965,1977) и других.

Практика широкомасштабных и глубоких проблемных почвенных исследований, проведенных в отдельные годы различными авторами и целыми авторскими коллективами в Южной Якутии, выявила специфичность физико-географических условий почвообразования в регионе и связанное с ними своеобразие почвенного покрова и свойств зональных почв. Здесь в аспекте вертикальной почвенной зональности почвенного покрова, наряду с восточно-сибирским, выделяется более сложный охотский тип поясности, в большей мере характерный для территорий Дальнего Востока с муссонным климатом, в обязательном порядке включающий в своем составе почвенную зону буроземов. Накопленный исследователями почвенного покрова Южной Якутии материал, при его критическом рассмотрении выявляет ряд противоречий зонального почвообразования, не получивших своего разрешения до последнего времени.

Наряду с этим, исследованию пирогенных явлений в почвах также посвящено значительное количество публикаций. Отражая общие тенденции этих исследований применительно к почвам немерзлотных регионов, можно заключить, что, как правило, в них происходят следующие изменения:

1. Усиление минерализации органического вещества лесных подстилок и понижение почвенной кислотности вследствие увеличения количества воднорастворимых соединений щелочных земель, поступающих на поверхность почв и в нижние почвенные горизонты (Степанов, 1925; Шихов, Попков, 1931; Фирсова, 1969; Гришин, 1973; Сапожников, 1973; Попова, 1977, 1986 и др.).

2. Неравномерные запасы горючего вещества в лесу, а также

неравномерность горения, в конечном итоге, приводят к формированию синузиальной или парцеллярной (Карпачевский и др., 1971) структуры напочвенного покрова, сохраняющего различие физико-химических свойств, пищевого режима и динамики биологической активности, как правило, в течение 4-х лет. При этом наибольшее количество золы (3,8-9,9 кг/м2) попадает на поверхность почвы в процессе сгорания валежин, где ОВП резко сдвигается в окислительную сторону, а pH в сторону подщелачивания. Таким образом, на месте одного типа сгоревшего леса может образовываться в послепо-жарную стадию восстановления фитоценоза до 3-х возрастных сину-зий, резко различающихся по составу опада, строению и запасам лесных подстилок и свойствам поверхностных горизонтов почв (Горбачев и др., 1982).

3. Трансформация гидротермического режима почв (Тимофеев, 1951; Павловский, 1953; Пьявченко, 1955; Фирсова, 1969 и др.).

4. Изменение пищевого режима, то есть, как правило, увеличение содержания подвижных соединений N, Р и К (Шихов, Полков, 1931; Трутнев, Былинкина, 1951; Фирсова, 1969; Попова, 1977, 1986 и ДР-)-

5. Изменение уровней биологической и ферментативной активности почв, то есть обычно увеличение интенсивности дыхания и количественного состава микрофлоры, а также каталазной и уреазной активности после пожаров слабой и средней интенсивности, не приводящих к резкому уменьшению содержания органического вещества (OB) поверхностных почвенных горизонтов. И, наоборот, снижение показателей биологической активности в случае сильных низовых пожаров, когда выгорает OB почв (Арефьева, 1963; Хренова, 1963; Попова, 1977, 1982, 1986 и др.).

6. Образование специфического бугристо-мелкозападинного (ямочно-бугоркового) микрорельефа по причине послепожарных ветровалов и, как следствие, неравномерности морфологических и физико-химических свойств почв ямок и бугорков (Попова, 1977; Johnson, 1990 и др.).

Отмеченные выше тенденции изменения свойств в послепо-жарный период также характерны и для почв мерзлотной области, однако носят здесь более рельефный характер в связи с наличием многолетней мерзлоты. Последнее выражается, в первую очередь, в изменении почвенного климата и гидрологических характеристик почв.

При этом, как правило, большинство авторов (Сукачев, 1912; Колосков, 1930; Поздняков, 1961, 1986; Гаврильева, 1969; Полова, 1975, 1982; Евдокименко, 1996; Qurk, Sykes, 1971; Rouse, Mills, 1977 и др.) отмечают, что уничтожение растительного напочвенного покрова способствует повышению ее температуры, понижению уровня многолетней мерзлоты и, как следствие, увеличению влажности почв гарей особенно в надмерзлотных почвенных горизонтах в связи с вытаива-нием влаги, ранее законсервированной в форме сегрегационного льда. Это может приводить в первые послепожарные годы к развитию заболачивания (и даже формированию экосистемы провального озера, со временем эволюционирующей в алас), которое впоследствии (через 3-4 года) устраняется за счет физического испарения и эвапо-транспирации молодых послепожарных фитоценозов. Поэтому отдельные исследователи рекомендуют применение контролируемых палов в качестве улучшения тепловых условий мерзлотных почв.

Целенаправленные сравнительные исследования изменений гидротермического режима и водно-физических свойств мерзлотных лесных почв и почв гарей в Якутии связаны с работами Д.Д.Саввинова (1971, 1976) и В.Г.Короходкиной (1974а, б, 1976), обобщенных в их совместной работе (Тарабукина, Саввинов, 1990).

Таким образом, исследованию пирогенных явлений в лесных ландшафтах и связанных с ними послепожарных изменений свойств почв также посвящено значительное количество публикаций. Однако в них, как правило, исследуются отдельные свойства (признаки) конкретных типов почв в пределах первых лет одного сукцессионного (обычно 50 - 80 - летнего) ряда послепожарных изменений растительного покрова. При этом, при оценке влияния пирогенного фактора на состояние почвенного покрова и изменение свойств почв, зачастую подразумевается его антропогенное происхождение. Попыток обоснования влияния пирогенеза на почвообразование как глобального природного фактора и оценки его влияния в геологическом отрезке времени до последнего момента в известной нам литературе не предпринималось.

1.2. Объекты исследований. Исследования проводились на территории Южной Якутии при выполнении плановых научных тем ГКНТ СМ СССР, координируемых программой "Сибирь". Южная Якутия охватывает территорию верхнего и среднего течения рек Алдана и Амги, бассейны рек Олекмы, Тимптона и Учура. В админи-

стративном отношении она включает Нерюнгринский, Алданский и южную часть Олекминского улусов РС(Якутия). Область исследований примерно может быть ограничена координатами 120°-132° в.д. и 56°-60° с.ш.

Исследователи почвенного покрова Южной Якутии до последнего времени исходили из понятия восточно-сибирского типа поясности почвенного покрова, характерного для данного региона, отчетливым выражением которого является формирование 4х-членно"й катены зональных почв: подбуры - подзолистые - палево-бурые - болотные верховые и переходные, закономерно сменяющих друг друга на территории нагорий, с продвижением вниз по склону от водораздельных поверхностей к бортам, прилегающих к ним речных долин. На карбонатных водоразделах плато, в связи с литогенным замещением бескарбонатных зональных почв на остаточно-карбонатные, почвенная катена имеет вид: дерново-карбонатные типичные (выщелоченные) - дерново-карбонатные оподзоленные (псевдооподзоленные) - перегнойно-карбонатные - болотные низинные. Поэтому не случайно большая часть исследуемой территории по почвенно-географическому районированию СССР (Добровольский, Урусевская, 1984) входит в состав Приалданской горной провинции Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной области, характеризующейся абсолютным господством в почвенном покрове таежных подбуров и горных мерзлотно-таежных (палево-бурых) почв.

Однако наши исследования, проведенные в последние годы в наиболее труднодоступных районах Южной Якутии, на горных наиболее высоких хребтах (Токинский Становик, Алдано-Учурский, хр.Кет-Кап), показали, что в действительности спектр зональных почв, слагающих "бескарбонатную" как и "остаточно-карбонатную катену", здесь значительно шире. Остановимся на краткой, наиболее общей их характеристике, применительно к 10 типам минеральных авто-морфных почв исследуемой территории.

Подбуры преобладают в горной тундре и подгольцовом поясе и формируются в условиях хорошего внутрипочвенного дренажа и окислительного режима миграции веществ, обусловленного маломощностью коры выветривания и высокой щебнистостью почвоэлювия, вследствие интенсивного эрозионного сноса. При этом подбуры типичные (ферсиаллитные) формируются на элювии кристаллических пород (гранито-гнейсы), в то время как подбуры нетипичные

(сиаллитные) - на элювии алевролитов, песчаников и гранитных са-пролитов.

Горно-луговые почвы формируются под субальпийскими разнотравно-злаковыми лугами в подгольцовом поясе, в местах с избыточно проточным увлажнением, на крутых склонах под скалами. Термические условия, в которых формируются данные почвы, несколько мягче, чем в расположенном выше и более продуваемом холодными ветрами гольцовом поясе, где абсолютно господствуют под-буры.

Буроземы, как правило, приурочены к верхней части таежного пояса и формируются на подветренных крутых горных склонах под каменноберезовыми лесами. Данные почвы характеризуются отчетливо выраженным гумусовым профилем и высоким содержанием гумуса во всей минеральной толще. Сам факт проникновения буроземов в мерзлотную область является феноменом и заслуживает пристального внимания и изучения. Очевидно, что данные почвы приурочены к оптимальному для данной местности вертикальному оптимуму гидротермических условий почвообразования, что, прежде всего, приводит к обильному развитию злаков и разнотравья под пологом каменноберезовых лесов.

Буро-таежные почвы, также как и буроземы, формируются в верхней части таежного пояса под темнохвойными лесами из аянской ели. В экологическом плане они представляют вполне логический переход от буроземов к зональным подзолистым почвам. Преобладание в напочвенном покрове данных типов леса зеленых мхов, совокупно с поступлением на поверхность описываемых почв хвои ели, приводит к значительной напряженности биологического круговорота зольных элементов под пологом аянских ельников и образованию грубогумусовых поверхностных органогенных горизонтов.

Дальнейшее сочетание почв в пределах общей катены, выявленной для альпинотипных горных хребтов Южной Якутии, сложенных бескарбонатными почвообразующими породами, аналогично таковому, отмечаемому в пределах нагорий. Здесь на маломощном элювио-делювии гранито-гнейсов, относительно богатом первичными минералами в условиях отсутствия многолетней мерзлоты и свободного внутрипочвенного дренажа, формируются подзолистые альфегуму-

совые почвы. Их развитие протекает под влиянием процессов гуму-сонакопления и альфегумусового - в верхней и ферсиаллитизации - в нижней части профиля. Напротив, подзолистые типичные почвы приурочены, главным образом, к кислой сиаллитной коре выветривания и формируются под влиянием подзолообразования в сочетании с гумусонакоплением.

Процесс сиаллитного внутрипочвенного выветривания в сочетании с накоплением кислого гумуса характерен и для ненасыщенных основаниями мерзлотно-таежных, по современной терминологии палево-бурых почв (Еловская, 1987). Данные почвы, как правило, формируются в условиях затрудненного внутрипочвенного дренажа, связанного с влиянием многолетней мерзлоты, приводящей к криогенному ожелезнению их почвенной толщи в сочетании с процессами надмерзлотного оглеения в почвах геохимически подчиненных ландшафтов, подвергающихся периодическому переувлажнению водами, стекающей надмерзлотной верховодки. В почвах элювиальных ландшафтов криогенное ожелезнение нивелируется влиянием оподзоливания.

Совершенно иначе происходит формирование почв, развитых на карбонатной коре выветривания доломитов и известняков. Здесь на высоких горстах и горных хребтах с абсолютными высотами, как правило, выше 1000 м (хр. Кет-Кап, г Эвота), где выделяются гольцовый и подгольцовый пояса с горными тундрами и разреженными кус-тарничково-лишайниковыми кедровостланиками, формируются под-буры остаточно-карбонатные. Последние характеризуются высокой степенью карбонатности почвенного профиля, идентифицируемой значительным содержанием оксидов кальция, магния и С02 карбонатов в минеральной части профиля и слабым отрывом количества последних от такового, отмечаемого для материнской породы, а также слабощелочной реакцией почвенного раствора и бурным вскипанием, обнаруживающимся сразу же под горизонтом АО. Они по сути представляют собой слабопереработанные почвообразованием карбонатные почвоэлювии в условиях сильного плоскостного эрозионного сноса мелкозема.

Непосредственно под ними, в пределах "карбонатной" почвенной катены, формируются перегнойно-карбонатные выщелоченные почвы, которые развиты в верхней части таежного пояса под лиственничными редколесьями с кедровым (а иногда и пихтовым) стлаником

кустарничково-моховыми. Обильное количество зеленых мхов в напочвенном покрове данных почв указывает на их повышенный ги-дроморфизм, обусловленный поступлением избыточного количества влаги в виде поверхностного и внутригрунтового стока.

Почвообразование на карбонатных породах в пределах средней и нижней части таежного пояса плато также протекает в условиях нейтральной и слабощелочной среды. Здесь процесс внутрипочвенного ферсиаллитного выветривания и гумусонакопления сочетается с влиянием элювиальных профилеобразующих процессов выщелачивания и псевдооподзоливания, приводящих к отчетливой элювиально-иллювиальной дифференциации вещественного состава их почвенных профилей. Широкое разнообразие почвенного покрова карбонатных водоразделов плато связано прежде всего с их абсолютной высотой и формой поверхности, что в конечном счете, определяет мощность мелкоземистой толщи, условия внутрипочвенного дренажа, их покрытие определенным типом растительности, приводящих к развитию конкретного типа почв. При этом отмечается приуроченность псевдоподзолистых (псевдооподзоленных) почв к соснякам. Геохимически подчиненные, полугидроморфные перегнойно-карбонатные типичные почвы плато периодически подвержены влиянию надмерзлотной верховодки гидрокарбонатно-кальциевого состава, стекающей с господствующих водоразделов. В строении их профиля между лесной подстилкой и гумусово-аккумулятивным горизонтом выделяется обособленный темно-серый торфянисто-перегнойный горизонт АИ.

В последнее время на высоких уровнях аллювиальных котловин плато нами выделены палевые выщелоченные почвы (Коноровский, Чевычелов, 1986). Они формируются на лессовидных карбонатных аллювиальных суглинках вследствие котловинного эффекта распределения климатических показателей, т.е. большей криоаридности климата широких долин по сравнению с прилегающими водоразделами. Данный подтип почв образует переход от палевых к палево-бурым почвам и отличается пониженной глубиной вскипания.

Глава II. Физико-географические условия почвообразования в Южной Якутии

2.1. Геологическое строение и рельеф. Южная Якутия включа-

ет следующие геоморфологические области: Лено-Алданское и Приленское плато, Алданское и Олекмо-Чарское нагорья и Становой хребет. Высоты плато колеблются от 400 до 800 м, нагорий - 800-1200 м, Станового хребта - 1500-2400 м. Плато сложено преимущественно осадочными толщами кембрия (доломитами и известняками) и рифея (песчаниками и алевролитами). Становой хребет и нагорья сложены главным образом архейскими кристаллическими породами (гнейсами и гранитами) Алданского щита.

2.2. Климат исследуемой территории резко континентальный, холодный, гумидный. Среднегодовая температура воздуха отрицательная (минус 6-10° С ), безморозный период короткий - 48-97 дней. Количество атмосферных осадков, выпадающих в течение вегетационного периода, изменяется от 260 до 460 мм, составляя 80-90% их среднегодовой нормы, а коэффициент увлажнения (по Иванову) -от 0,8 до 1,9.

По термическим условиям вегетационного периода здесь выделяются два подпояса: холодно-умеренный и холодный, а по условиям увлажнения две зоны - влажная и избыточно-влажная.

2.3. Почвообразующие породы. Почвообразующими породами в Южной Якутии являются, как правило маломощные четвертичные отложения плотных пород, состав и свойства которых в первую очередь обуславливаются составом коренных пород территории. Так, в области Алданского и Олекмо-Чарского нагорий - это супесчано-легкосуглинистые трещиноватые и сильнокаменистые продукты выветривания бескарбонатных кристаллических пород: гранитов, гнейсов, сланцев, кварцитов, амфиболитов, а также юрских пород: песчаников, алевролитов, аргиллитов; в области Лено-Апданского и Приленского плато - это тяжелосуглинисто-глинистые каменистые продукты выветривания доломитов и известняков.

2.4. Растительность. По геоботаническому районированию (Андреев и др., 1987) исследуемая территория входит в Южноякутскую подпровинцию среднетаежной подзоны бореальной области. На территории провинции выделяется (Леса..., 1994) два ле-сорастительных округа - Алданский горный среднетаежный и Учурский горный среднетаежный. Граница округов примерно проходит по широтному отрезку р.Тимптон.

Западная часть подпровинции отличается наиболее производительными лесами и наилучшими агроклиматическими усло-

виями. Преобладают лиственничники из лиственниц сибирской, Гме-лина, Чекановского. Повышена активность осины, березы плосколи-стной, и, особенно, ели сибирской. На хорошо дренируемых почвах в состав лесов входит кедр, а на более высоких уровнях также и пихта.

На территории Учурского горного среднетаежного округа встречаются лиственничники из лиственницы Каяндера, сосняки. Отсутствуют кедр, пихта и ряд сибирских видов травянистых растений, в том числе и черника. Активность ели сибирской здесь также ниже. В верхней части таежного пояса распространены ельники из ели аян-ской.

В пределах данного округа леса из ели аянской и березы каменной формируют на наиболее высоких альпинотипных хребтах (Алдано-Учурский, Становой) сплошную светлохвойно-темнохвойную полосу в верхней части таежного пояса, идентифицируя тем самым охотский тип вертикальной поясности почвенно-растительного покрова.

2.5. Мерзлота и особенности лалеоклиматической обстановки. Зональные почвообразовательные процессы протекают на фоне криолитогенеза. Многолетняя мерзлота (ММ) в регионе не имеет сплошного распространения из-за высокой исходной тектонической трещиноватости и щебнистости почвогрунтов и высокой гумидности климата, что способствует повышению температуры почвогрунтов до 1-2° С за счет теплового потока фильтрующихся вод.

Начало формирования ММ на территории Южной Якутии относят (Южная Якутия, 1975) к раннему плейстоцену. В раннем плейстоцене происходит глубокое изменение теплового режима территории, отразившееся в изменении растительного покрова - смене широколиственных лесов, сначала типично таежными, а позднее лесотундровыми редколесьями. Амплитуда колебаний температурной волны в период оледенений - межледниковий не превышала 2°-3°С, что привело к формированию уже в плейстоцене и голоцене облика современных таежных ландшафтов континентального типа.

Глава III. Природная обусловленность, масштабность и частота влияния пирогенеза

3.1. Климатическая обусловленность пирогенеза. Целиком разделяя мнение исследователей (Уткин, 1965; Щербаков, 1975; Ме-

лехов, 1981; Сафронов, Вакуров, 1981; Спурр, Барнес, 1984; Поздняков, 1986; Бойченко, Исаев, 1996; Ваганов, Арбатская, 1996; Вален-дик, 1996 и др.) на лесные пожары, как на регулярно действующий естественный экологический фактор, мы рассматриваем пирогенез как глобальный субфактор, сопровождающий во времени таежное континентальное почвообразование на протяжении тысячелетий геологической истории земли.

В условиях резко континентального гумидного климата Южной Якутии отчетливо проявляется неравномерность увлажнения в сезонном и многолетнем циклах, что способствует созданию пожароопасных условий в лесных фитоценозах при достижении пожарной "спелости" напочвенных горючих материалов. При этом пожароопасные годы чередуются с частотой - 15-20 лет, пары пожароопасных лет - раз в 33 года, годы с минимальным увлажнением -один раз в столетие.

В климатическом сезонном цикле территории максимум недостатка насыщения водяного пара в июле совпадает по времени с сезонным максимумом грозовых явлений и наибольшей непрерывной продолжительностью гроз следствием чего является проявление сухих гроз, не сопровождаемых выпадением атмосферных осадков. Юг Якутии характеризуется максимальной частотой грозовых явлений, составляющей 15-18 дней в году, вследствие чего основным источником лесных пожаров здесь (в 75% случаев) являются сухие грозы.

3:2. Накопление горючих материалов в составе лесных фи-тоценозов. Биологический круговорот в лесах Южной Якутии характеризуется, как мало- и среднепродуктивный, сильнозатор-моженный, низко- и среднезольный с малой емкостью, что приводит к накоплению значительного количества горючих материалов в виде мощных лесных подстилок, сухостоя и валежа.

В составе напочвенных горючих материалов весьма значима доля мхов и, в особенности, лишайников, способных достигать состояния пожарной "спелости" уже на 2-3 день после очередного дождя. При этом на долю последних и ветоши, относимых по классификации Н.П.Курбатского (1970), к проводникам горения I группы, приходится 37-62% от общей массы напочвенных горючих материалов.

Высокая тектоническая трещиноватость коренных пород территории в сочетании с наличием сети криогенных трещин маломощного почвоэлювия водораздельных поверхностей и их склонов, а

также его значительной каменистостью и щебнистостью, способствуют созданию провальной и ультрапровальной фильтрации в почвах. При этом лесные подстилки и органогенные горизонты автоморфных почв вследствие незначительного времени контакта с атмосферной влагой, как правило, не достигают состояния полной влагоемкости и быстро обсыхают после дождей, достигая состояния пожарной "спелости".

3.3. Масштабность и частота влияния пирогенеза. Среднее ежегодное количество лесных пожаров в Южной Якутии составляет около 200, при этом может удваиваться (455 - в 1985г) и даже утраиваться (699 - в 1986г) в отдельные наиболее пожароопасные годы.

Анализ изменения площадей гарей и возрастной структуры древостоев в регионе говорит о том, что вся исследуемая территория в течение 120-летнего периода, как минимум один раз подвергается действию огня. Древостой сухих местопроизрастаний на исследуемой территории горят с максимальной частотой раз в 10-15 лет, средневлажных местопроизрастаний выгорают 2-3 раза за одно поколение древостоя, т.е. раз в 60-70 лет, в то время, как леса сырых ме-. стопроизрастаний выгорают с интенсивностью один раз в 100-150 лет.

Анализ морфологических описаний случайных выборок автоморфных почв региона показывает, что в 70-80% случаев они несут пирогенные признаки в форме включений черных древесных углей в составе гумусовых или подгумусовых почвенных горизонтов.

Вследствие всего вышеотмеченного комплекса ландшафтно-климатических особенностей Южной Якутии, исследуемую территорию нужно относить к областям активного пирогенеза.

Глава IV. Особенности выветривания и почвообразования в областях активного пирогенеза

4.1. Особенности формирования коры выветривания. Высокая контрастность литогеохимического фона территории Южной Якутии приводит к необходимости выделения здесь трех типов остаточных кор выветривания (КВ), вполне согласующегося с зонально-стадиальной группировкой почвообразующйх пород В.М.Фридланда (1970): 1) ферсиаллитной кислой кристаллических пород; 2) си^л-литной кислой юрских песчаников, алевролитов и гранитных са-

пролитов; 3) ферсиаллитной остаточно-карбонатной доломитов и известняков.

При общем биоклиматически обусловленном сиаллитном зональном направлении внутрипочвенного выветривания и подзолообразовании (оподзоливании) в условиях активного влияния пирогенеза КВ, как правило, не достигают квазиравновесного состояния по отношению к интенсивно протекающему химическому процессу и происходит задержка развития коры выветривания на стадии грубообломочного ферсиаллитного элювия при одновременно широком формировании на исследуемой территории неоподзоленных (подбуры) маломощных зональных типов почв.

4.2. Особенности гумусообразования. Сочетание географических особенностей гумусообразования в регионе приводит к широкому развитию здесь, наряду с подстилкообразованием и гумусонакопле-нием, процессов выщелачивания, лессиважа и оподзоливания и формированию мерзлотных почв, характеризующихся укороченным, как правило, < 50 см, двучленным по микрдформам гумуса, верхним органогенным и нижним - органоминеральным гумусовым профилем.

Почвы региона характеризуются преимущественно грубопере-гнойным, фульватным или гуматно-фульватным гумусом с преобладанием в его составе подвижных фракций и низким содержанием гуминовых кислот, связанных с кальцием и резко убывающим его профильным распределением. Отмечается незначительное депонирование (Ка=1,1-1,3) большей части биогенных элементов в составе гумусово-аккумулятивных горизонтов данных почв, обусловленное широким развитием элювиальных процессов в почвах и постоянным эрозионным обновлением их поверхности вследствие активного влияния пирогенеза.

В условиях влияния пирогенеза, в связи с трансформацией растительного покрова в регионе, происходит, наряду с уничтожением гумусовых или типодиагностических горизонтов, также и смена типа гумуса зональных почв. Это приводит к ожесточению (наложение подзолистого процесса на буроземный), либо смягчению (наложение бу-роземного процесса на подзолистый) условий гумусообразования, то есть проявлению полигенетичности почвообразования.

4.3. Особенности формирования свойств почв и их вещественного состава. Сиаллитные коры выветривания и развитые на них наиболее зрелые зональные подзолистые типичные почвы, имеющие

незначительное распространение в Южной Якутии, приурочены к межгорным впадинам, пологим террасам крупных рек, пенеплени-зированным водоразделам нагорий, где создаются позитивные условия для аккумуляции мелкозема. Хотя и здесь, развиваясь на непрерывно формирующихся отложениях, данные подзолистые почвы несут ряд зонально-провинциальных особенностей почвообразования и характеризуются, как правило, слабой степенью выветрелости почвенного мелкозема и дифференциацией вещественного состава их профилей (табл.1), а также аккумулятивным типом распределения глины, ила и гумуса (табл.2). ,

Таблица 1

Степень дифференциации состава профиля подзолистой типичной почвы Южной Якутии, разрез 7016

Горизонт Глубина, см Плотность почвы, г/см3 Валовые оксиды, % Фракции, %; размер, мм

Si02 А12Оз Fe203 <0,01 | <0,001

А2 6-14 1,14 72,05 16,46 1,06 23,4 16,4

В 17-24 1,19 78,54 14,06 1,61 13,4 ' -9,4

ВС 29-40 1,50 76,12 14,10 1,69 10,6 6,3

Степень дифференциации

В/А2 1,1 0,9 1,6 0,6 0,6

В условиях Южной Якутии, вследствии активного влияния пирогенеза, в процессе эволюции почв их поверхностные горизонты постоянно испытывают влияние подпочвы, которое не прекращается даже на стадии формирования "зрелых" дифференцированных по свойствам и составу автоморфных почв. Это влияние заключается в постоянном включении "свежих" порций почвообразующих пород в зону деятельности почвообразовательных процессов и, в конечном счете, приводит к максимальной меж- и внутризональной литогенной дивергенции почвообразования на исследуемой территории.

При этом новые почвенные горизонты закладываются в теле старых, то есть проявляется синденудационность, а при смене типа гумусообразования, и полигенетичность почвообразования (Соколов, 1993). Вследствие этого происходит формирование сложных, по типу "вложенных субпрофилей" (Тонконогов, 1988) зональных почв. Помимо этого, в условиях гумидного климата, контрастного литогео-

химического фона, горного характера рельефа исследуемой территории и синденудационного почвообразования, в процессе эволюции почв, происходит увеличение степени гетерогенности и гетерохронно-сти почвенного покрова.

Остаточно-карбонатные почвы Южной Якутии не проходят до конца биоклиматически обусловленной эволюционной схемы зонального почвообразования: дерново-карбонатные типичные - дерново-карбонатные выщелоченные - дерново-карбонатные лесси-вированные (псевдооподзоленные) - дерново-карбонатные оподзо-ленные. Наиболее зрелые дифференцированные по составу остаточно-карбонатные почвы в ходе своей эволюции не достигают состояния подзолистых (оподзоленных) почв, что подтверждается анализом свойств и состава их почвенного мелкозема и илистых фракций.

Таблица 2

Статистические параметры (Р=0,95) распределения гумуса, глины и

ила в подзолистых почвах Южной Якутии, %

Горизонт п1 Гумус п2 Глина Ил

А0А1 13 *55,4±5,0 5 17,5±2,8 10,4±1,2

А2 14 3,2±0,5 8 15,2±1,9 9,0±1,8

В 19 2,2±0,4 9 14,6±1,0 7,6±0,7

С 18 0,7±0,1 9 11,6±0,9 5,1±0,5

Примечание: п1 - объем выборки при определении гумуса, п2 - глины и ила. * Значение потери при прокаливании.

На этом основании мы считаем, .что процесс псевдооподзолива-ния (лессивирование + поверхностное оглеение), наряду с гумусона-коплением, является основным, отвечающим за дифференциацию состава и свойств их почвенных профилей. Формирование вещественного состава илистых фракций подзолистых и палево-бурых почв сопровождается устойчивым выносом из них Са, Мд, К, Мп, Со, Си и 1п. Текстурная дифференциация дерново-карбонатных почв не сопровождается разрушением их илистых фракций. Отмечается незначительное накопление элементов в илистой фракции гумусово-аккумулятивных горизонтов исследуемых почв.При этом элементы -биофилы Са, Мд и К не накапливаются в иле по сравнению с почвенным мелкоземом.

Глава V. Вопросы диагностики, классификации и возраста пирогенных почв

5.1. Почвенная диагностика пирогенеза. Почвенная диагностика пирогенеза проявляется в двух формах - явной и скрытой. При явной диагностике в почвенном покрове территории, в трансаккумулятивных фациях ландшафтов, выявляются почвы' с одним, двумя, а иногда и тремя погребенными деградированными послепо-жарными гумусовыми горизонтами с включениями черных древесных углей.

Исследованные педоны (табл.3) характеризуют автоморфные типы почвообразования, формирующиеся на автохтонных отложениях. Об этом, прежде всего, свидетельствует близость молекулярных отношений ЭЮг : ЯгОз, отмечаемых в почвенном профиле и почво-образующей породе, а также в смежных погребенных горизонтах, наряду с близкими значениями содержания оксидов кремния, алюминия и железа в минеральных горизонтах (В, ВС). Слоистость состава почвенных профилей исследованных почв и наличие в них погребенных послепожарных гумусовых горизонтов хорошо просматривается (табл.3) также по ряду других почвенных показателей и, прежде всего, по содержанию гумуса, погребенного органического вещества, валового N и по слоистости их гранулометрического состава.

В элювиальных и транс-элювиальных фациях ландшафтов исследованного региона выделяются почвы с нормальным (так называемым моноциклическим) типом строения профиля, в которых влияние пирогенеза фиксируется в скрытой форме, т.е. в виде ряда микроморфологических особенностей их горизонтов В (ВС) (рис.1), позволяющих утверждать, что они ранее проходили стадию развития гумусовых горизонтов, либо части впоследствии смытых гумусовых профилей первичных почв. К числу данных микроморфологических особенностей этих горизонтов относятся: а) их четкая ми-кроагрегированность, т.е. губчатое микросложение; б) наличие желе-зо-гумусово-глинистых микроагрегатов и включений органического вещества разной степени разложения в составе глинистой плазмы; в) наличие в них тонких биогенных пор (корневых каналов); г) их большая выщелоченность (выветрелость) и лучшая сортировка зерен скелета по сравнению с вышележащими горизонтами.

Рис.1. Микрофотографии шлифов палево-бурой типичной почвы р.5э а - гумусово-глинистые микроагрегаты в гор. ВС, х 112, ник.И; б - крупный растительный остаток с экскрементами почвенной фауны в полостях гор. ВС, х 28, ник. II.

5.2. О возрасте и классификации пирогенных почв. Все ав-томорфные почвы Южной Якутии в той или иной степени под-верждены влиянию пирогенеза. По аналогии с многолетней мерзлотой многогранность влияния пирогенеза на почвообразовательный процесс в криолитозоне предполагает его субфакториальное значение. Это, в первую очередь, должно быть определено в классификации пирогенных почв при выделении наиболее крупных (надтиповых) таксонов, в частности надтиповой группы пироциклоземов. В составе данной группы почвы с явными признаками пирогенеза в виде наличия нескольких деградированных (послепожарных) погребенных гумусовых горизонтов нами объединены в класс полипироциклоземов. Виды последних определяются по количеству современных и по-

гребенных гумусовых горизонтов или целых почвенных профилей, как дву-, трех- и четырехчленные. Описание полипироциклозема четырехчленного на территории Центральной Якутии говорит о том, что явление полицикличности почвообразования, как следствие активного влияния пирогенеза, характерно не только для гумидных континентальных областей Северо-Востока Азии, но также и для областей с недостаточным увлажнением в связи с неравномерностью хода осадков в сезонном и многолетнем циклах. Почвы, в которых влияние

Таблица 3

Состав и свойства пироциклозема - бурозема трехчленного, разрез 16-89 ТУ

Г ори- Глубина, Оксиды, % на прокаленную навеску ЭЮг

зонт см ЭЮг АЬОз Ре2Оз СаО МдО Р?203

1 2 3 4 5 6 7 8

А 2-9 68,08 17,70 8,29 2,89 2,96 4,7

В 15-25 61,79 19,73 7,6 2,63 2,52 4,3

А 30-40 61,33 17,77 / 9,96 2,35 2,87 4,4

В 43-51 63,41 17,03 8,37 2,28 2,89 4,8

А 51-57 56,78 20,74 12,33 1,98 2,75 3,4

ВС 60-70 60,13 18,83 10,30 1,71 2,86 4,2

О гранит 63,79 16,26 6,68 4,22 3,03 5,3

Продолжение табл.3

Гумус, Валовой РН Обм. катионы, Фракции, %

' % N. % водн. сол. мг-экв/100г почвы <0,01 мм <0,001 мм

Са мв+2

9 10 11 12 1 13 14 15 16

17,3 0,54 5,1 4,1 13,6 3,4 27,4 13,6

7,5 0,28 5,4 4,2 6,2 2,1 34,0 16,9

14,7* 0,40 5,2 4,1 4,9 1,0 28,6 13,8

3,8 0,10 5,6 4,2 4,3 2,2 15,3 9,3

32,2* 0,90 5,2 4,3 10,1 6,7 20,7 10,3

8,7 0,29 5,7 4,3 9,6 0,9 33,9 17,3

*Погребенное органическое вещество.

пирогенеза фиксируется в скрытой форме в виде вышеперечисленных микроморфологических особенностей их почвенных профилей, мы объединяем в класс монопироциклоземов, указывая прежде всего на то, что в строении их профилей отмечается только один современный гумусовый горизонт при полициклическом характере поч-

вообразования в областях активного пирогенеза.

В соответствии с принципами современной субстантивно-генетической классификации почв (Шишов, Соколов, 1989), в первом приближении, монопироциклозёмы могут быть отнесены к стволу: почвы, в то время как полипироциклозёмы - к стволу: педолиты.

Имеющие подчиненное распространение в почвенном покрове региона, биоклиматически обусловленные подзолистые почвы, в эволюционном плане рассматриваются нами как наиболее зрелые зональные почвы, что, по нашему мнению, отвечает понятию климатической конвергенции зонального почвообразования. В то время как, неоподзоленные маломощные почвоэлювии (подбуры) рассматриваются как промежуточные фазы развития зональных почв во времени, как следствие активного влияния пирогенеза. Последнее в условиях контрастного литогеохимического фона территории приводит к максимальной литогенной дивергенции почвообразования. Возраст маломощных подзолистых почв Южной Якутии менее 2000 лет.

Радиоуглеродный возраст нижнего гумусового горизонта пироциклозема-бурозема трехчленного равен 2075±160 лет. За это время данная почва прошла три цикла зонального почвообразования со средней частотой в 600 лет (табл.4).

Сопоставление радиоуглеродного возраста погребенных после-пожарных гумусовых горизонтов пироциклозема-бурозема с таковыми дерново-подзолистых почв со вторым гумусовым горизонтом Русской равнины и Западной Сибири, сформированных в ксероморфную фазу среднего голоцена, указывает на их меньшую зрелость. Это однозначно говорит о том, что пирогенез является высокочастотным регулярным природным субфактором почвообразования.

Таблица 4

Радиоуглеродный возраст гумусовых горизонтов пироцикло-зема - бурозема трехчленного, разрез 16-89ТУ

Горизонт Глубина, см Возраст, лет Лабораторный номер Датируемый материал

А 2-9 840±260 СОАН-3098 1+И фр.ГК

[А] 30-40 1470±145 СОАН-ЗОЭ9 и

[А] 51-57 2075±160 СОАН-ЗЮО и

Глава VI. Пирогенетическая концепция континентального горно-таежного гумидного автоморфного почвообразования на Северо-Востоке Азии и некоторые дискуссионные вопросы современного географо-генетического почвоведения

До последнего времени представление об особенностях горнотаежного континентального почвообразования на Северо-Востоке Азии, основанное на признании непрерывного развития почво-образующей породы в зональную почву, сформировано без учета активного влияния пирогенеза, т.е. совокупности процессов и явлений, возникающих в природных ландшафтах под действием огня.

Влияние пирогенеза, по нашему мнению, проявляется в уничтожении зональной растительности и формировании сукцессионных стадий ее восстановления через временные формы фитоценозов по параметрам биологического круговорота (емкость и химизм) в системе почва - фитоценоз, существенно отличающихся от их исходного состояния.

При этом наступает перерыв в почвообразовании, которое впоследствии продолжается на новом чехле "свежих" делювиальных отложений, смытых с поверхности водоразделов и покрывающих частично или полностью срезанные поверхностные гумусовые или подгу-мусовые горизонты первичных почв. Таким образом, при отсутствии покровного оледенения здесь формируются автоморфные почвы с полициклическим профилем (полипироциклоземы), заключающие в себе два, а иногда три погребенных деградированных гумусовых горизонта с обильным включением черных древесных углей. Это указывает на то, что за период своего развития, обычно 2-2,5 тыс.лет почвы проходят 2-3 стадии зонального почвообразования. В почвах с моноциклическим профилем (монопироциклоземах) влияние пирогенеза фиксируется в скрытой форме, в виде губчатого микросложения и образования гумусово-глинистых микроагрегатов в составе глинистой плазмы погребенных почвенных горизонтов.

Именно поэтому за короткий период прохождения одного цикла зонального почвообразования (500-700 лет) исходные почвоэлювии, как правило, не принимают облика зональных подзолистых почв, развитых на зрелой сиаллитной коре выветривания. В этом случае обычно подзолообразование останавливается на стадии неоподзо-ленных щебнистых ферсиаллитных почвоэлювиев (подбуры),

Рис.2. Концептуальная схема горно-таёжного гумидного континентального автоморфного почвообразования на Северо-Востоке Азии.

разделенных во времени индивидуальными особенностями природных ландшафтов (рис.2). Поэтому подзолистые почвы нагорий исследуемого региона характеризуются рядом особенностей, таких как слабая выветрелость и дифференциация вещественного состава мелкозема, аккумулятивный тип распределения гумуса, глины и ила.

В то время, как "корни" (остатки) зрелой сиаллитной коры выветривания с развитыми на ней, дифференцированными по элювиально-иллювиальному типу состава мелкозема подзолистыми почвами, отмечаются на плосковогнутых пенепленизированных водоразделах

нагорий и в межгорных впадинах. Но даже и здесь по бортам впадин снос мелкозема определяет незначительную мощность их элювиальных горизонтов, как впрочем, и всей мелкоземистой части почвенного профиля.

Таким образом, по нашему мнению, все автоморфные почвы континентального Северо-Востока Азии, и в особенности мерзлотной области, в той или иной степени подвержены влиянию пирогенеза.

Масштабность, высокая частота и многогранность влияния пирогенеза позволяют рассматривать его как субфактор континентального таежного почвообразования, т.е. совмещающий в себе в неразрывном единстве ряд отдельных почвообразователей. А все особенности автоморфных почв горно-таежных территорий Северо-Востока Азии могут быть объяснены только с позиции концепции прерывистого полициклического почвообразования, основанной на активном влиянии пирогенеза.

С позиции всесторонней оценки влияния пирогенеза на почвообразование необходимо внести отдельные коррективы в ряд дискуссионных вопросов современного географо-генетического почвоведения.

О месте и роли пирогенеза среди экзогенных геоморфологических процессов. Работами Г.Ф.Копосова (1983), А.И.Ромашкевич (1988) и И.А.Соколова (1993) существенно расширено представление об экзогенных почвенных процессах, определяющих основные особенности почв горных территорий.

Но даже в столь детальной классификации данных процессов (Колосов, 1983), предложенной для гор Прибайкалья, не отражено влияние пирогенеза.

В этом смысле пирогенез должен рассматриваться как ведущий, регулярно повторяющийся фактор в общей иерархии экзогенных рельефообразующих процессов, в особенности в горно-таежных регионах мерзлотной области, приводящий к значительному влиянию на почвообразование в гумидных континентальных секторах Северо-Востока Азии.

О генетической сущности и ареале подбуров в.связи с влиянием пирогенеза. Представление о генетической сущности и географических закономерностях распространения подбуров было обобщено в известной работе В.О.Таргульяна (1971).

Говоря о процессе обломочной ферсиаллитизации в подбурах,

нужно иметь в виду, что в условиях равнинных территорий тундры и северной тайги, он является следствием, в первую очередь, низких темпов биохимического выветривания и незначительного эрозионного сноса, в то время как в условиях горно-таежных территорий "дистрофный" облик подбуров, развитых на маломощной ферсиаллитной коре выветривания, есть следствие, главным образом, опережающего сноса мелкозема почвоэлювия в условиях активного влияния пирогенеза и относительно высоких темпов биохимического выветривания.

По этой причине, по нашему мнению, нельзя объединять в одну группу почв подбуры равнинных территорий тундры и северной тайги с подбурами горных территории, так как они представляют генетически различные типы почвообразования.

Поэтому мы предлагаем рассматривать подбуры горные, не как зональный тип почв холодных гумидных областей, а как определенную фазу развития зональной почвы во времени, в том числе и "обезглавленные" подзолистые почвы, в которых срезана верхняя часть почвенного профиля вплоть до горизонта В. Исследуемые подбуры по сути представляют собой слабопереработанные почвообразованием исходные почвоэлювии, то есть "элювиоземы" (Гаджиев, Курачев и др., 1992). Только этим можно объяснить случаи одновременного нахождения на исследуемой территории как подбуров типичных (ферсиаллитных),так и нетипичных (сиаллитных), совместно с подбурами остаточно-карбонатными. Первые представляют, по нашему мнению, неразвитые (или деградированные) подзолистые альфегумусовые почвы на ферсиаллитной коре выветривания гранитов, вторые - срезанные зональные подзолистые типичные почвы, сформированные на сиаллитной коре выветривания.

Таким образом, в эволюционной схеме формирования подбуров областей активного влияния пирогенеза нужно предполагать две ветви их возможного развития: 1) прямая постепенная эволюция под влиянием смены биоклиматических факторов природной среды; 2) обратная деградационная трансформация зональных почв.

О самобытности почв таежно-мерзлотной области и господствующем типе почв горной тайги Забайкалья. В свете вышесказанного, по нашему мнению, нет оснований противопоставлять подзолистые альфегумусовые почвы подбурам - мерзлотно-таежным по-верхностно-ожелезненным по Н.А.Ногиной (1989), так как они есть

звенья одной цепи зонального почвообразования, разделенные во времени индивидуальными особенностями горных ландшафтов. При этом, постоянному "омоложению" подвергаются как мерзлотные, так и длительно-сезонно'мерзлотные почвы. А процессы криогенного оже-лезнения, обломочной ферсиаллитизации и альфегумусового оподзо-ливания, отражаясь в той или иной степени в составе и строении почвенных профилей, протекают на фоне послепожарных эрозионных циклов поверхностного смыва мелкозема.

В этом смысле, полевая диагностика морфологически неоподзо-ленных почв с бурым профилем весьма затруднительна и до последнего времени (Коноровский, 1984; Еловская, 1987) в условиях горной тайги Якутии решалась преимущественно в подзональном аспекте.

Та же трудность возникает в определении пространственного соотношения подзолистых альфегумусовых почв и подбуров на основе признаков сопровождающих их растительных ассоциаций, т.к. справедливо отмечают И.А.Соколов и В.О.Таргульян (1976, с.22) "без закладки разреза невозможно однозначно предсказать тип профиля".

Одно в этом смысле можно предполагать ясно, что в условиях активного влияния пирогенеза это соотношение сдвигается однозначно в сторону образования подбуров.

Это положение фактически подтверждается при анализе структур почвенного покрова верхне- и среднетаежных подзон, сопредельных с исследуемой, горных провинций (Мажитова, 1985; Цыбжитов, 1991).

Глава VII. Экологическое значение пирогенеза и оптимизация плодородия почв гумидной зоны Якутии

7.1. Экологическое значение пирогенеза. На современном этапе смены парадигм в лесопользовании (Уткин, 1995) требует всесторонней экологической оценки в глобальном и региональном аспектах процесс изменения углеродного цикла в лесных экосистемах в связи с влиянием пирогенеза.

В областях активного влияния пирогенеза отмечается трансформация лесного покрова. В общем плане это сводится к смене темнохвойных (еловых и кедровых) формаций на светлохвойные (лиственничные и сосновые).

Пирогенез имеет деградационное экологическое значение для почвенного покрова горно-таежных гумидных ландшафтов криолитозо-

ны, так как приводит к утрате двух главных биосферных функций почв: средообразующей и репродукционной (Соколов, 1993). При этом происходит снижение плодородия почв посредством уменьшения мощности их мелкозёмистого профиля, содержания органического вещества и мелкодисперсных фракций почвенного мелкозёма, а также увеличения их степени щебнистости и каменистости.

7.2. Оптимизация плодородия почв гумидной зоны Якутии.

При сельскохозяйственном освоении почв Южной Якутии, как области активного влияния пирогенеза, может быть рекомендована система "очагового долинно-котловинного земледелия". Здесь в широких расширениях речных долин и в межгорных впадинах, где проявляется эффект-"термоаридной котловинности" (Коноровский, 1990), нами выделено около 140 тыс.га полнопрофильных, малощебнистых и малокаменистых зональных почв, пригодных для сельскохозяйственного освоения (Почвенные ресурсы..., 1989).

Выделение резервов минерального питания (по Н.И.Горбунову) в четырех типах исследованных фоновых минеральных почв, наряду с анализом их свойств, позволяет расположить их по мере возрастания уровня потенциального плодородия в ряд: подзолистые - палево-бурые - перегнойно-карбонатные - дерново-карбонатные.

При этом, кислые подзолистые и палево-бурые почвы, как правило, обеднены доступными формами большей части элементов: Ы, Р, К, Са, Мд, Си, 2п, В и Мо, в то время как дерново- и перегнойно-карбонатные - N. Р, Си, Zn и Мо, что предполагает пополнение их запасов за счет применения минеральных и органических удобрений и отдельных (известь, цеолит, вермикулит) мелиорантов.

Основные выводы

1. Субфакториальное значение пирогенеза предполагает трансформацию растительного покрова, приводящую к смене типов гумусообразования, что в конечном итоге, приводит к полигенетичности почвообразования. Кроме того, в ходе по-слепожарных циклов развития процессов денудации (сноса - переотложения) почво-элювия, происходит нивелирование поверхности элементов рельефа, а также обновление состава почвоэлювия. При этом, наступает перерыв в почвообразовании, которое впоследствии продолжается на новом чехле "свежих" порций почвообра-зующих пород, смытых с вершин водоразделов и переотложенных на их склонах. В ходе деградации и опускания уровня многолетней мерзлоты в профиле мерзлотных почв, происходят глубокие изменения почвенного климата.

2. Широкая масштабность и высокая частота влияния пирогенеза на данной территории обусловлена неравномерностью увлажнения в условиях резко континентального климата в сезонном и многолетнем циклах. Это предопределяет высокую

пожароопасность лесов в маловодные годы и ускоренную водную эрозию (смыв) почв, в том числе и явления "залпового сноса" мелкозема в периоды ливневых дождей в многоводные годы.

3. При отсутствии покровного оледенения здесь формируются автоморфные почвы с полициклическим (полипироциклоземы) профилем, заключающие в себе два, а иногда три погребенных гумусовых горизонта с обильным включением черных древесных углей. Это указывает на то, что за период своего развития, обычно 2-2,5 тыс.лет почвы проходят 2-3 стадии зонального почвообразования. В почвах с моноциклическим профилем (монопироциклоземах) влияние пирогенеза фиксируется в скрытой форме, в виде губчатого микросложения и образования гумусово-глинистых микроагрегатов в составе глинистой плазмы погребенных почвенных горизонтов.

4. За короткий период прохождения одного цикла зонального почвообразования (500-700 лет) исходные почвоэлювии, как правило, не принимают облика зрелых зональных подзолистых почв, развитых на сиаллитной коре выветривания. В этом случае обычно подзолообразование останавливается на стадии неоподзоленных щебнистых ферсиаллитных почвоэлювиев (подбуры). Подзолистые почвы нагорий исследуемого региона характеризуются рядом особенностей таких как слабая вы-ветрелость и дифференциация вещественного состава мелкозема, аккумулятивный тип распределения гумуса, глины и ила. В то время, как "корни" (остатки) зрелой сиаллитной коры выветривания с развитыми на ней, дифференцированными по элювиально-иллювиальному типу состава мелкозема подзолистыми почвами, отмечаются на плосковогнутых пенепленизированных водоразделах нагорий и в межгорных впадинах. Но даже и здесь по бортам впадин снос мелкозема определяет незначительную мощность их элювиальных горизонтов, как впрочем, и всей мелкоземистой части почвенного профиля.

5. При частичной послепожарной деградации типодиагностических горизонтов, новые почвенные горизонты закладываются в теле старых, то есть проявляется син-денудационность, а при смене типа гумуса, и полигенетичность почвообразования, вследствие чего происходит формирование сложных вложенных субпрофилей зональных почв. Помимо этого, в условиях гумидного климата, контрастного литогео-химического фона, горного характера рельефа исследуемой территории и синдену-дационного почвообразования, в процессе эволюции почв, происходит увеличение степени гетерогенности и гетерохронности почвенного покрова, определяющее модальное положение подбуров в почвенном покрове.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Монографии

1. Почвенные ресурсы сельскохозяйственного назначения (Восточная Сибирь и Дальний Восток) // Коллектив авторов. Р.В.Ковалев, отв. ред.- Новосибирск: Наука, 1989. -208с.

2. Шиндлер Д.Р., Чевычелов А.П. Микроэлементы в почвах Южной Якутии.-Новосибирск: Наука, 1992. - 104с.

Практические рекомендации

3. Коноровский А.К., Чевычелов А.П., Шиндлер Д.Р. Приемы освоения площадей Якутского сектора БАМ. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1986. - 28с.

Статьи и информационные материалы

4. Шиндлер Д.Р., Чевычелов А.П. Микроэлементы в торфяных почвах Южной Якутии // Бюлл. НТИ. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1983. - С.28-30.

5. Чевычелов А.П., Шиндлер Д.Р. Миграция микроэлементов в автономных горных ландшафтах Южной Якутии II Вклад молодых биологов Сибири в решение Продовольственной программы и охраны окружающей среды: Тез.докп. - Улан-Удэ: БФ АН СССР, 1984.-С.7.

6. Коноровский А.К., Чевычелов А.П., Шиндлер Д Р. Круговорот элементов в

таежных ландшафтах Южной Якутии // Мерзлотные почвы Якутии и их использование. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1984. - С.48-60.

7. Коноровский А.К., Чевычелов А.П. Мерзлотные палевые выщелоченные почвы Южной Якутии // Почвы и лес: Тез. докл. XI Всесоюз. симпозиума "Биологические проблемы Севера". - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1986. - С.18.

8. Чевычелов А.П., Селезнев A.A. О применении биогеохимических методов поиска полезных ископаемых в Южной Якутии //Там же. - С.36-37.

9. Чевычелов А.П. Антропогенное воздействие на поступление элементов в ландшафты Южно-Якутского ТПК// Там же. - С.108-109.

10. Еловская Л.Г., Чевычелов А.П., Шиндлер Д.Р. Содержание и распределение микроэлементов в почвах Южной Якутии II Почвоведение. - 1986. - N 10.-С.36-43.

11. Чевычелов А.П. Географические закономерности формирования химического состава почв в зоне Амуро-Якутской железнодорожной магистрали II Применение современных методов исследования в географии: Тез.докл. X конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока. - Иркутск: СО АН СССР, 1987. -С.104-105.

12. Чевычелов А.П. К оценке гумусового состояния почв Южной Якутии // Охрана окружающей среды: Тез.докл. VII республиканской научн.-практ. конф. молодых ученых. - Якутск: 1988. - С.51-52.

13. Чевычелов А.П. Особенности гумусового состояния почв Южной Якутии // Химия почв: Тез.докл.\/111 Всесоюз. съезда почвоведов. - Новосибирск: СО АН СССР, 1989. -С.96.

14. Шиндлер Д.Р., Чевычелов А.П. Особенности биогенной миграции элементов в лесных почвах Южной Якутии // Генезис, география и классификация почв: Там же. - С.188.

15. Чевычелов А.П. Бурые горно-лесные почвы Южной Якутии // Почвы Дальнего Востока и других регионов СССР: теоретические основы повышения их продуктивности, эффективности использования и охраны: Материалы конф. - Владивосток: ДВО АН СССР, 1990. - С.44-47.

16. Чевычелов А.П., Шиндлер Д.Р., Коноровский А.К. Педогеохимические условия применения мелиорантов и удобрений в Южной Якутии //Там же. - С. 126-127.

17. Шиндлер Д.Р., Чевычелов А.П. Молибден в почвах Южной Якутии II Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине: Тез. докл. XI Всесоюз. конф. - Самарканд: АН СССР, 1990. - С.248-249.

18. Чевычелов А.П. Поглощение микроэлементов эпигейными лишайниками Южной Якутии // Изв. СО АН СССР. - 1990. - Вып.2. - С.39-44.

19. Чевычелов А.П., Коноровский А.К., Зигерт X. О генетической сущности ос-таточно-карбонатных почв Южной Якутии // Почвоведение. -1990. - N 3. - С.5-16.

20. Чевычелов А.П. Пожары и особенности горного автономного почвообразования II Экологические проблемы в почвоведении и земледелии: Тез. докл. Всесоюз. школы - конф. молодых ученых. - Курск, 1990 . - С.95-96.

21. Шиндлер Д.Р., Чевычелов А.П. Бор в почвах Южной Якутии // Почвоведение. - 1991а.-N 3. - С.122-125.

22. Шиндлер Д.Р., Чевычелов А.П. Содержание и эффективность меди на основных типах почв Южной Якутии II Генезис и мелиорация почв Якутии. - Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 19916. -С.83-91.

23. Чевычелов А.П., Шиндлер Д.Р., Коноровский А.К. Особенности гумусо-образования в Южной Якутии // Там же, - С.9-20.

24. Чевычелов А.П. Пожары и особенности континентального почвообразования II Эрозионные процессы и меры борьбы с эрозией почв: Тез. докл. Все-союз.конф. - Душанбе, 1991. - С.76.

25. Волотовский К.А., Чевычелов А.П. Каменноберезовые леса Якутии II Ботан. журн. -1991. - Т76, N 6. - С.39-47.

26. Волотовский К.А., Чевычелов А.П. Высокогорные луга Южной Якутии II Сиб. биолог, журн. - 1992. - Вып.2. - С.46-54.

27. Чевычелов А.П. Влияние пирогенеза на эволюцию мерзлотных почв // Криогенные почвы: влияние криогенеза на процессы и особенности почвообразования: Тез. докл. I Международной конф. "Криопедология". - Пущицо: РАН, 1992. -С.32.

28. Чевычелов А.П., Шиндлер Д.Р., Коноровский А.К. Перегнойно-карбонатные почвы Южной Якутии и возможности их рационального использования II Почвы субарктики: генезис и рациональное использование. - Владивосток: ДВО РАН, 1992. -

29. Чевычелов А.П., Коноровский А.К. Сравнительное изучение различных форм хонгурина как многоцелевого мелиоранта // Перспективы применения цео-литовых пород месторождения Хонгуруу. - Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1993. - С.43-47.

30. Чевычелов А.П., Коноровский А.К., Шиндлер Д.Р. Опыт использования различных форм хонгурина при химической мелиорации почв II Там же. - С.47-53.

31. Чевычелов А.П. Опыт использования хонгурина для создания насыпных грунтов II Там же. - С.54-57.

32. Чевычелов А.П. Особенности структуры почвенного покрова в областях активного пирогенеза II Структура почвенного покрова: Материалы симп. - Москва, 1993. - С.208-210.

33. Чевычелов А.П. Антропогенное изменение почв Южно-Якутского ТПК II Антропогенное изменение почв Севера в индустриально развитых регионах: Тез. докл. Российской конф. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1995. - С.40.

34. Chevychelov А. P. Jhe experience of makind use of the Yarut zeolites during melioration of soils and creation of poured grounds // Sofia Zeolite Meeting'95. International Symposium and Exhibition on Natural Zeolites. - Sofia, 1995. - P. 101.

35. Чевычелов А.П. Пирогенез и континентальное почвообразование на Северо-Востоке Азии: Тез. Докл. II съезда общества почвоведов. - Санкт-Петербург, 1996. -С. 147-148.

36. Чевычелов А.П. Пирогенез и горно-таежное континентальное гумидное ав-томорфное почвообразование на Северо-Востоке Азии (на примере Южной Якутии). -Новосибирск: СО РАН, 1997. - 34 с.

С.93-105.