Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СТЕПНЫЕ КРИОАРИДНЫЕ ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "СТЕПНЫЕ КРИОАРИДНЫЕ ПОЧВЫ"

й-ззт

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

И НСТИТУШТОЧ ВОВ ЕДЕН ИЯ И АГРОХИМИИ

ГИТУГ1

, лЛ * Нл лрлалх рукописи

р

<5*. ^ ' ВОЛКОВИНЦЕР

Владимир Исаакович

СТЕПНЫЕ КРИОАРИДНЫЕ ПОЧВЫ

(06.01.03 - почвоведение)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических иаук

Новосибирск-1979

Рабом выполнена в Институте почвоведения к агрохимии Сибирского отделения АН СССР.

Офита явные оппоненты:

- доктор гволого-минералогических наук, профессор МАКЕЕВ О.В.

- доктор сельскохозяйственных наук* старший научный сотрудник СОКОЛОВ И.А.

- доктор биологических, наук, старший научный сотрудник ПАНФИЛОВ В.П.

Ведущее учреадение:

ИНСТИТУТ-ГЕОГРАФИЙ АКАДЕМИИ НАУК СССР

Защита состоится " " 1979 г. на заседа-

нии Специализированного совета S-002.I5.QI по гащите докторских диссертаций ори Институте .почвоведения и вгрохимин СО АН СССР (630099 Новооибирсв-99, Советская, I8, вонференц-зал).

6 диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Институте почвоведения я агрохимии СО АН СССР.

Автореферат равослан " " 1979 г.

Ученый секретарь "чецяг зшромнного совете Д-002.15.01 кандидат биологичс лх наук В.А* Ш£В.

В качестве диссертационной работы представлена одноименная монография, опубликованная в 1978 г. Ее полные исходные библиографические данные: В.И. Волковянцер. Степные криоаридаые почвы. Изд-во "Наука", Сибирское отделение, Новосибирск, 1978. 208 стр. (14,6 учетно-изданельских листа), тираж 1000 экз.

Исследования выполнены в соответствии с планом научно-исследовательских работ Института почвоведения и агрохимии Сибирского отделения АН СССР на основе материалов, полученных автором в период I96I-I975 гг. при изучении лочв крайне холодных аридных ландшафтов Якутии, Забайкалья, Тувы, Алтая и Тянь-Шаня. Привлекается также литературные материалы, характеризующие почвы холодных сухих степей указанных регионов и аналогичные почвы Монголии.

В монографии представлены основные результаты исследований и выводы соискателя, касающиеся специфики степного почвообразования, особенностей геаезиса, состава и свойств, а также вопросов рационального использования и охрены своеобразных степных криоаридных. почв Северо-Восточной Азии и севера Центральной Азии.

Актуальность работы. Осуществляемая в настоящее время обширная общегосударственная программа комплексного освоения Сибири охватывает узловые проблемы использования ее минерально-сырьевых, земельных, лесных и водных ресурсов. Значительное вни мание в ней уделяется вопросам охраны окружающей среды, в той числе почвенного покрова, особенно в районах нового промышленного освоения с суровым климатом. Весьма быстрого и действенного разрешения здесь требует аадача создания и развитии продоволь-ственвой базы.

ЦЯБ^СХА фондлаучмйй литера^

^п-ЯЯЯтп ' ■■i,.

В этой связи особое значение приобретает проблема специфичности почвообразования г мерзлотных и холодных регионах с экстра'контанецталькын климатом. Почвоведами активно начали разрабатываться теоретические аспекты почвенного криогенеза и вопросы классификации мерзлотных и холодных почв. Вполне очевидно назрела необходимость более глубокого познания сущности почвообразования в экстраконтинентальных областях, в частности,холодных аридных степных ландшафтах, как научной основы решения проблему рационального использования и охраны их почвенного покрова.

В пределах азиатской части Советского Союза степные почвы холодных аридных ландшафтов занимает свыше 6,5 млн,га. Из них болае б млн,га приурочено к горным системам юга Сибири,где они играют важную роль в сельскохозяйственном производстве,являясь основой развития кормовой базы для общественного животноводства. На современном этапе значение почвенного покрова этой территории существенно возрастает в связи с созданием ряда крупных территориально-промышленных комплексов (Юхносибирсжий.Восточно-Бурятский, Саяно-Шушенский), а южная часть Забайкалья рассматривается в качестве тылового сельскохозяйственного района западной зоны Байкало-Амурской магистрали.

Задачи и методика исследований. Программа исследований предусматривала выполнение следующих основных задач.

1. Выявить общие закономерности почвообразования, определяющие специфику и характерные черты почв, сформированных в пределах холодных сухостепных территорий Саввро-Вооточной Азии и севера Центральной Азии.

2. Установить особенности влияния длительных отрицательных температур на физико-химические свойства, характер преобразования минеральной массы, и процессы гумусообразования в степных почвах холодных аридных ландшафтов.

3. Провести эколого-генетическое и географяческое сопоставление сухостепных цочв холодных и умеренно теплых аридных территорий Евразии для выявления различий в характере почвообразования.

Для решения указанных задач использовался комплекс методов, применяомых в современном почвоведении:

- сравнительно-географический, предусматривающий устаиов-

ление общих закономерностей строения почвенного покрова и включающий сопряженное изучение почв и экологических факторов их формирования;

- аналитический, включающий всестороннюю ыорфолого-генети-ческую, физико-химическую и химическую характеристику почв и оценку их вещественного состава;

- полустационарный с целью изучения ряда сезонных особенностей почвообразования.

Научная новизна. Впервые сформулирована и выдвинута концепция о генетическом единстве и самобытности сухостепных почв крайне холодных аридных экстраконтинвитальных территорий Северо-Восточной Азии и севера Центральной Азии, развитие которых определяется сочетанием экстремально холодных и аридных условий при господстве криоксерофитного растительного покрова.

Путем сравнительного эколого-географического и генетического анализа установлено, что почвы холодных аридных ландшафтов Северо-Восточной Азии и севера Центральной Азии имеют общие специфические черты генезиса, не свойственные сухостепным почвам территорий с умеренным климатом. На этой основе разработаны теоретические предпосылки для выделения особого генетического почвенного типа - степных криоаридных почв.

Выполненные исследования представляют самостоятельное направление в разработке проблемы почвообразования в аридных экстраконтинентальных областях и научной обосновании хозяйственного использования и охраны степных криоаридных почв.

Защищаемые положения.

1. Экологическая специфика и общность степного почвообразования в географически отдаленных крайне холодных аридных регионах Северо-Восточной Азии М'Сезсрэ Центральной Азии.

2. Обоснование выделения степных криоаридных почв в качестве особого типа почвообразования, свойственного холодным аридным ландшафтам экстра ко вги не н та льных территорий.

Научно-дрцуладное зрение. Материалы исследований реализуются в рамках ресурсно-сырьевой программы "Сибирь" (раздел "Земельные ресурсы Сибири"), выполняемой в связи с интенсивным освоением природных ресурсов и созданием крупных территориально-промышленных комплексов в восточных районах страны.

Донкретпые разработки автора по освоению степных криоаридных почв в виде потаенно-картографических материалов» публикаций по характеристике почвенного покрова, рекомендаций по эффективному применению удобрений, обоснования специальных мелиоративных и агротехнических воздействий внедрены в Горном Алтае, где широко представлены экстремальные по теплу и .увлажнению степные ландшафты*

Материалы работы используются почвенными а э у ч но-ис с л едо ва-тельскими организациями при составлении региональных обзорных почвенных карт и карт почвенно-географического районирования.

Основные теоретические положения о специфике степного почвообразования в холодных аридных ландшафтах экстраконтинентальных территорий могут быть использованы и частично используются в лекционных курсах вузов по почвоведению и географий почв.

Апробация. Исследования научно-теоретического плана, касающиеся вопросов специфики степного почвообразования, генезиса, географии и классификаций степных почв холодных аридных ландшафтов доложены на Первой сибирской конференции почвоведов (Новосибирск, 1962); симпозиуме по почвам Западной Сибири (Новосибирск, 1^67); совещании по гумусу и его роли в почвообразовании (Ленинград, 1973); УХ симпозиуме по биологическим проблемам Севера (Якутск, 1974); Всесоюзной конференции по почвенному криогэнезу (Москва-Пущино, 1975); координационном совещании по классификации почв (Москве, 1976); У делегатском съезде почвоведов СПОР (Минск, 1977) и др.

Работы научно-прикладного плана, рассматривающие вопросы охраны, рационального использования и повышения продуктивности почв, доложены на конференции по химизации сельского хозяйства Алтая. (Барнаул, 1965); конференции по развитию сельского хозяйства Горного Алтая (Горно-Алтайск, 1968); конференции по развитию производительных сил Сибири (Новосибирск, 1970); совещании по земельным ресурсам Сибири (Новосибирск, 1973) и др.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 35. печатных работах, в том числе двух монографиях. Большинство публикаций вышло в центральных изданиях (ж. "Почвоведение",изд-во "Наука", изд-во СО "Наука" и др.).

Обьем работы. Диссертация (монография) состоит из введения, четырех глав, включающие 34 раздела, и заключения* Она икает объем 14,6 учетно-издательскю: листа, содержит 15 иллюстраций е 50 таблиц. Список использованной литературы насчитывает 267 работ. в т.ч. 30 зарубежных источников.

ВВЕДЕНИЕ

So введении изложены общая научная концепция автора, залечи и методы исследований и указаны районы проведения работ. Отмечается необычность природы и почв холодных сухих степей азиатской части России, впервые высказанная участниками почвенно-бо-танических экспедиций Переселенческого управления в I907-I9I5 гг. Обращено внимание, что в дальнейшей почвенный покров этих степей был описан в общих чертах Л.И. Прасоловым (1927), Б.ф. Петровым (1952), Н.Д. Градобоевым (1954), К.П. Горшениным (1955), H.A. Ногиной (1956), К.А. УфимцевоЙ (I960).

Позднее, в 60-70-е годы под руководством и при участии H.A. Ногиной, О.В. Макеева, В.А. Носина, F.B. Ковалева, A.M.lía-мытова и других достаточно подробно разработаны представления о составе и строении почвенного покрова отдельных крупных регионов .»га Сибири, прилегающих территорий ¡ПНР и Центрального Тянь-Шаня, в то» числе о почвенном покрове холодных аридных степных ландяефтов.

Отмечается, что обстоятельными исследованиями H.A. Ногиной (1956, 1964) впервые охарактеризована специфике условий почвообразования и вскрыт ряд генетических особенностей оухостепных почв Забайкалья, ярко подчеркивающих черты их самобытности.

В развитие этих научных положений на основе обобщения всех имеющихся материалов соискателем выдвинута концепция о генетическом единстве и самобытности степных криоарвдных почв, сформированных в пределах доходных аридных территорий Северо-Восточной Азии и севера Центральной Азии и предложено рассматривать их как особый генетический почвенный тип.

ГЛАВА I. 2К0Л0ГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ СТЕПНЫХ ПОЧВ В ХОЛОДНЫХ АРИДНЫХ РАЙОНАХ • СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ И ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ

Особенности орографии и рельефа

Холодные аридные районы Северо-Восточной Азии и севера Центральной Азии располагаются в пределах крупных внутримате-риковых и географически удаленных друг от друга горных сооружений на территории Якутии, Забайкалья, Тувы, Горного Алтая, Центрального Тянь-Шаня и Монгольской Народной Республики.В монографии охарактеризованы структурно-геоморфологические особенности и приведены орографические схемы этих сооружений. Повезено, что особенности геологии, тектоники, денудационных и эрозионных процессов обусловили формирование в пределах данных' горных сооружений различных типов рельефа. Среди них особое значение имеет горно-котловинный тип рельефе, определивший в межгорных котловинах характерные черты климате, растительного покрова, других экологических факторов в способствовавший становлению и развитию в них своеобразных степных ландшафтов,

Почвообраэующие породы и характер выветривания

В разделе показаны особенности вещественного состава иас-сивно-кристалличесвих и плотных осадочных пород и отмечена их тесная генетическая связь с рыхлыми покровными отложениями(преимущественно четвертичного возраста). Показано, что выветривание в холодных аридных условиях сопровождается небольвимн изменениями в химическом составе самих пород и мелкоземе их элювия, это подтверждается почти полным постоянством молекулярных отношений зю2/к2о3 (табл. I). Значительная часть кальция (примерно половина и даже более его валового содержания) находится в виде углесолей. В совокупности эти признаки дают основание отнести формирующуюся в холодных аридных условиях кору выветривания, согласно концепции Б,Б. Пояынова (1934), к обыавеоткованному орто- и параэлювию. Что касается аридных иежгорних котловин и речных долин, то в них отложения представлены меавоэемнс-тым и галечниново-вдбнистым обызвесткованным делювием, пролювием и аллювием.

Таблица I Показатели интенсивности химического выветривания некоторых пород (по соотношению основных компонентов валового химического состава)

Породы и продукты их выветривания

Соотношение основных окислов --,-

З10г/Н,03 З102/А1203|5102/Ре203

порода 5,4 5,9 64,?

мелкозем 5,3 5,8 57,2

порода 4,5 5,0 42,6

мелкозем 4.4 46,0

породе 4,0 4,4 34,2

мелкозем 4,0 4,6 34,4

А иеврито-глинистый сланец

Хлоритизированный лорфирит

Антягоритовый серпентинит

Доминирующе в аккумулятивных ландшафтах две основные группы отложений - делювиальные и аллювиальные - почти повсеместно выполняют роль почвообразующих пород для исследуемых почв. Сопоставление гранулометрического состава и химических свойств мелкозема зтих отложений позволило выявить в них ряд общих черт: высокую скелетность и легкий механический состав с преобладанием в нем средне- и мелкопесчаиой фракций» низкое содервение илистых частиц, малую емкость поглощения, наличие карбонатов, в большинстве случаев отсутствие засоления.

Установлено преобладание гидрослюд и хлоритов в составе глинистого материала отложений, свидетельствующее прежде всего о их слабой гипергенной измененности. Отсутствие преобразований высокодисперсных материалов, дане таких малоустойчивых,как тонкодисперсные триоктаэдрические хлориты, определяется комплексом условий и, прежде всего, слабым сезонным промачиваяием и низкой влажностью, действием в течение большей части года низких температур, наличием постоянной или длительной сезонной мерзлоты.

Экстремальные климатические условия и степное почвообразование

По сочетанию количества поступающего на земную поверхность тепла и влаги холодные аридные степные районы Северо-Восточной

_ 9 -

Азии и севера Центральной Азии, расположенные не территории Якутии, Забайкалья, Тувы, Алтая, Тянь-Шаня и Монголии, выделяется среди других природных регионов земного вара как один из крайних вариантов. Климат здесь экстремально континентальный, отличающийся почти на порядок величин по степени коктинентань-ности от умеренно теплых аридных территорий (табл. 2).

Термические условия холодных аридных степных ландшафтов в отличие от'умеренно теплых районов сухостепнои зоны характеризуются отрицательными среднегодовыми температурами, колеблющимися от -1,5 до -1$,6°С. В районе Верхоянска абсолютный минимум температура опускается до -78°С *и является самым низким в северном полушарии. Сумма положительных температур составляет лишь 1000-2000°, что на 500-1000° меньше, чем для равнинных территорий зоны сухих степей (табл..2). Зима чрезвычайно холодная длительная и малоснежная, лето прок-ладное и сухое. Колебания суточных температур весьма резкие. Устойчивый период с отрицательными температурами воздуха и почвы имеет продолжительность 7-8 мес, а в глубоких'горизовтах почв часто фиксируется многолетняя мерзлота. .Безморозный период в зависимости от местоположения колеблется от 30 до 116 дней, тогда как в зоне умеренно теплых сухих степей этот период находится в пределах 132-165 дней.

Режим увлажнения сравниваемых территорий ярко отражает черты субаридного и аридного климатов. По всем пунктам годовая норма осадков колеблется от НО до 290 им, причем максимум их приходится на летний период и наиболее резко выражен в холодных аридных районах-(табл. 2).

Для сопоставления характера увлажнения в теплый период нч степных территориях с экстремально холодными и умеренно теплыми аридными условиями приводятся среднемесячные коэффициенты увлажнения по Иванову (1948). Характер кривых этих коэффициентов, несмотря на близкие суммарные величины осадков за период вегетации растений, показывает, -что сравниваемые сухостеп-"ные территории относятся к двум резко различным типам увлажнения, по-разному влияющим на почвообразование и процессы гумификации (рис. I).

Первый тип увлажнения (Якутия, Забайкалье, Тува, Алтай, Тянь-Вань и Монголия) свойствен территориям, наиболее ув-

Таблица 2 Сравнительная климатическая характеристика

Метеостанция Годовая Средне- Годо- Сумма Безмороз- [Степень

сумма годовая вая темпе- ный пери- конти-

осадков. темпе- ампли- ратур од, нента ль-

ММ ратура туда возду- дни ности

воздуха, ха

°С 1 >10°

Степные холодные аридные территории Якутия

Верхоянск 147 -15,7 63,3 1112 43 290

Ойцякон 175 -16,6 61,9 1094 30 295

Якутск 202 -10,3 61,9 1520 95 297

3 а б а й кал ь е

Баргузин 267 -2,8 46,0 1507 III 270

Ново-Селен-

гинск 225 -1,4 46,9 1671 Нб 276

Тува

Кызыл 215 53,3 1971 116 296

Чадан 212 -3,5 49,3 1824 115 290

Г 0 р н ы Я А л т а Й

Кот-Агач НО -6.7 45,9 1197 68 287

Курвй 240 -4,8 •44,0 - - 271

Усть-Улаган 292 -4,2 44,0 1170 76 270

Т я н ь - 13 н ь

Ак-Сай 257 -8,0 37,4 - - 287

М о н г ОЛИ я

Улан-Батор 231 -2,1 45,0 1600 - 280

Степные умеренно теплые., аридные территории К у л у н д а

Кулувда 245 +1»3 39,3 2380 132 215

Казахстан Караганда 282 +2,3 35,4 2343 140 212

II о в о л ж ь е Волгоград 299 +7,6 33,9 3348 164 211

лажненньш леток и очень сильно иссуиаемым в зиине-осениий и весенний периоды. Резкие весенние засухи задерживают начало вегетации растений весной и тек самым сокращают и без того короткий вегетационный период. Осенью довольно рано начинаются морозы, и поэтому разложение растительных остатков может происхо -дить только в последующий раннелетний период.

Второй тип увлажнения (Кулунда, Казахстан, Поволжье) присущ территориям, сильно иссушаемым летом и с относительно повышенным увлажнением весной и осень». Ранние весенние осадки не могут глубоко промачивать еще не совсем оттаявший грунт, но, по-видимому, частично усиливают влагозарядку для поздневесенне-го и раннелетнего периодов, тем самым несколько компеисирупт недостаток влаги в это время. Наиболее засушливые - летние месяцы, когда естественная растительность засыхает и только с наступлением осенних дождей происходит-ее более или менее интенсивное разложение.

Гидротермический режим почв и сезонные тазы почвообразования. При анализе характера терцоизоплет, представленных на рис* I, выявляются следующие отличительные особенности температурного режима степных почв холодных аридных ландшафтов, первоначально установленные H.A. Ногиной (1964) для территории Забайкалья.

1. Сильное охлаждение поверхностных горизонтов зимой. Температура их в самые холодные месяцы опускается до -15°, а иногда даже до -35°.

2. Очень глубокое промерзание почвенного профиля, большей частью до 3-4 м.

3. Длительность периода сохранения в почве отрицательных температур (160-210 дней).

4. Широкие значения амплитуды температуры (25-35°) в сезонном цикле на глубине 20 см и резкие перепады температур в осенний и весенний периоды, что создает в гумусовом горизонте почв крайне контрастный температурный режим. :

5. Относительно неглубокое проникновение активных температур (>Ю°С) в почвенную толщу (максимально до 100-120 см, а обычно до 40-60 см).

6. Постоянно ниакие температуры в глубинных горизонтах

почв и неустойчивость температурного режима в средней части профиля.

Наблюдения за динамикой влажности (Ногина, 1964; Мамы-тов и др., 1962; Бузлукова и др., 1964; Рупасова, 1972) в холодных аридных районах показали, что в годы с обычным количеством осадков степные криоаридные почвы в летний период промачиваются до глубины 20-30 см и реже до 70 см. Однако вследствие высоких температур, сильной ветровой деятельности и повышенной транспирации этот слой в летние месяцы сильно иссушается и в верхнем горизонте доступная.для растений влага остается на весьма короткий промежуток времени, а часто ее не бывает совсем. Обычно влажность в гумусовом горизонте достигает величины влажности эавядания и фиксируется практически на этом уровне до ковца вегетационного периода. Влажность нижележащих горизонтов, как правило, остается на протяжении.вегетационного периода невысокой и изменяется в основном в диапазоне; влажность завядэния - максимальная гигроскопичность. Таким образом, изучаемые степные почвы развиваются в условиях ярко выраженного непромывного типа' водного режима.

Рассмотренные особенности гидротермических условий формирования степных криоаридных почв позволяют определить следующие характерные черты сезонных фаз степного почвообразования в годичном цикле.

Весенне-летняя фаза (апрель - I половина июня) отличается коэффициентами увлажнения, свойственными сухим степям и полупустыням, низкими температурами воздуха и почв при их резком колебании. Сопровождается подавленными процессами вегетации растительности и крайне замедленными процессами разложения органического вещества.

Летняя фаза (П половина июня - I половина августа) характеризуется сравнительно высокими температурами при продолжающемся довольно жестко» режиме увлажнения. Сопровождается усилением вегетации растительности и некоторой повышенной, но непродолжительной активностью биологических процессов. Замедленное разложение растительных остатков в сухой весенне-летний период и кратковременность возможного интенсивного разложения их в более влажный период лета создают тенденцию к несколько повышенному накоплению гумуса .в почвах.

- 13 -

ч/ТД/

Рис, I. Климатические условия и температурный режим степных почв. I - холодные аридные территории: а - Якутия; б - Забайкалье; в - Тува; г - Алтай; д - Тянь-Иэнь. П - умеренно теплое аридные территории: е - Дулунда; я - Казахстан; з - Поволжье . I - осадки; 2 - температура воздуха; 3 - коэффициент увлажнения; 4- - период положительной температура почв.

Осенняя фаза (П половина августа - сентябрь) характеризуется снижением температур, резким нарастанием дефицита влажности и сопровождается термической денатурацией новообразованных гумусовых веществ при весьма подавленных (или прекратившихся вообще) процессах разложения растительных остатков.

Зимняя фаза (6-7 мес) - период устойчивых отрицательных температур и почти полного замирания биологических процессов в почвах. Суровость, малоснежность и продолжите ль -ность зимы приводят к глубокому промерзанию почв и медленному их оттаиванию в ранневесенний период. Низкие температуры и мерзлота препятствуют глубокому проникновению в почву корней растений, что и обусловливает формирование гумусового горизонта малой мощности.

Влияние многолетней и длительной сезонной мерзлоты на степное почвообразование. Промерзание и мерзлое состояние почв и грунтов как следствие холодного периода оказывает существенное влияние на почвообразование, сильно замедляя или значительно видоизменяя химические и биохимические процессы превращения и миграции веществ и сильно сокращая активный период почвообразования. Причем, сами.по себе эти явления оказываются качественно специфичными как для аридных районов области вечной мерзлоты, тек и для аридных длительно сезонномерзлохных территорий.

Процессы промерзания-оттаивания в почвенном профиле оказывают однотипное воздействие на почвообразование, поскольку степные почвы*холодных аридных районов сформированы обычно на каменисто-мелкоземистых и легких по механическому составу субстратах. В этом случае промерзание почв происходит быстро; вследствие малой увлажненности количество образующегося льда небольшое; формируется так называемая "сухая", или рыхлая,мерзлота (Уфимцева, 1967; Тэргульян, 1971; Наумов, Градусов, 1974; Соколов, Гаргульян, 1975). Криогенное перераспределение ■ веществ в почвенном профиле не получает сколько-нибудь значимого развития. Вследствие высокой порозности и малой водонасыщеннос-ти подобных почв и пород промерзание и оттаивание не вызывает явлений нриотурбации, солифлюкции, тиксотрошга, гошвукности и др. Основное влияние промерзания и мерзлого состояния сказыва-

ется в физическом раздроблении твердой фазы, в коагуляции и денатурации коллоидно-растворенных и аморфных соединений, что более или менее отчетливо отражается на ряде генетических параметров почв (минералогическом составе, составе и свойствах гумуса и др.).

Биологические факторы почвообразования

Растительность холодных сухих степей. Вследствие ярко выраженной сухости воздуха и почв, низкого температурного режима и наличия постоянной и длительной сезонной мерзлоты в аридных ландшафтах Якутии, Забайкалья, Тувы, Горного Алтая, Тянь-Шаня и Монголии сформировались весьма своеобразные, близкие по видовому составу злакоэо-раэнотравные и злаково-полшшые фитоценозы, относящиеся к биоэкологической группе криоксерофитов и ксерофитов и тяготеющие по своим природным особенностям к степным территориям центральной Азии, По единому мнению геоботаников) эти степи на территории СССР не имеют себе аналогов. .

Низкорослость, приземистость у степных криоксерофитов сочетается с усиленным приповерхностный разрастанием подземных частей, которое приводит к большой загруженности почв корнями. Здесь получены рекордные цифры по общи запасам корневой массы в пределах всей Евразиатской степной области.

Животное население почв. Крайне жесткие гидротермические условия приводит к отбору среди педобионтов форм с коротким жизненным циклом и морфологически и физиологически адаптированных к поверхностному образу жизни. Формы, проникающие глубоко в почву, практически отсутствуют. Е этом состоят резкие различия жизненных форм животного населения зональных каштановых почв и почв холодных сухих степей. Соответственно сказывается и воздействие педобионтов на почвообразование (Стебаев, 1971; Морд-кович, 1977).

Пдчвеннад микрофлора. Сравнительные данные по микрофлоре степных лочв холодных и умеренно теплых аридных территорий свидетельствуют о формировании в них микробных ассоциаций с достаточно хорошо развитыми многообразными функциями. Однако частая почвенная засуха и резкие перепады температур, фиксируемые в степных криоаридных почвах в течение практически всего летнего

времени, угнетают жизнедеятельность микроорганизмов. В результате суммарная биологическая активность за вегетационный период, характеризуемая степенью разложения клетчатки и накоплением на ткани аминокислот, в этих почвах сравнительно невелика и значительно уступает зональным каштановым почвам (Наплекова, 1974).

Таким образом,однотипность и своеобразие процессов степного почвообразования в холодней аридных районах определяется спецификой следующих экологических факторов:

а) крайне низкими среднегодовыми температурами, постоянной или сезонной мерзлотой, обусловливающими длительный период промерзания почв?

б) «алой годовой нормой осадков, определяющей непроиывной тип водного режима почв;

в) очепь коротким, неблагоприятным для развития растений и биологических процессов вообще вегетационным периодом;

г) преобладанием физического, преимущественно морозного выветривания.

Указанные факторы, коренным образом отличающиеся от факторов формирования зональных каштановых почв, придают особый характер направлению почвообразования в холодных аридных ландшафтах, приводящему'К близкому генетическому родству степных криоаридных почв, общим чертам их строения, состава и свойств, а также сходству основных диагностических параметров.

ШЛ. П. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТЙПНЫХ КРИОАРИДНЫХ почз

Во второй главе в региональном плане дается генетическая характеристика криоаридных почв степных ландшафтов Якутии,Забайкалья, Тувы, Алтая, сыртовых йагорий Центрального Тянь-Шаня и Монгольской Народной Республики. В основу этой характеристики положены главным образом материалы автора и привлечены' опубликованные данные исследователей, работавших в соответствующих регионах.

Рассмотрение генетических особенностей почв в пределах каждого региона проводится на подтиповом уровне, в связи с чем выполнена межрегиональная унификация существующих клас-

сификационных подразделений степных почв холодных аридных территорий.

Б ранках единого типа.степных криоаридных почв выделены подтипы - многогумусных (3,5-5,0% и'более гумуса), среднегумус-ных (2,0-3,5%) и малогумусных (1,5-2,0%) почв.

Обсуждение и систематизация материалов проведены по схеме, предусматривающей освещение вопросов изученности и географического размещения степных криоаридных почв региона, особенностей их морфологического строения, механического и минералогического состава, физических, физико-химических и химических свойств, состава органического вещества. В итоге установлен ряд общих признаков и свойств степных криоаридных почв и дана их диагвос-тика.

Морфологическое строение профиля. Степные вриоаридные почвы имеют сходное строение почвенного профиля, состоящего из гумусового (Ад, А), переходного (АВ, В) и различного происхождения карбонатного (Вх, ВСК) горизонтов, почвообраэующей или подстилающей породы (Сч, С^, Д). В зависимости от мощности и характера отложений в пределах этих горизонтов могут выделяться соответствующие подгоризовты.

Мощность гумусового горизонте обычно не превышает 20-30см и имеет достаточно отчетливо выраженную нижнюю границу. Окраска горизонта преимущественно каштановая различной интенсивности. Часто этот горизонт имеет красноватый оттенок. Макроструктура в верхних горизонтах не выражена. Вся толща горизонта пронизана большим количеством тонких корешков.

Переходный горизонт характеризуется менее интенсивной и неравномерной гумусовой окраской, меньшим содержанием корешков, рыхлым сложением, бесструктурностью.

Карбонатный горизонт отличается яркой аккумуляцией карбонатов кальция и магния, пропитывающих почвенную массу всего горизонта, либо проявляющихся в форме мицелия, пятен, точечных вкраплений, обызвесткованных гнезд и т.п. Горизонт резко выделяется своим белесо-палевым или белесо-бурым цветом.

Почвы, сформированные на мелкоземистых щебнисто-галечни-ковых отложениях,по всему профилю содержат значительное количество каменистых включений,особенно в нижней части. На ниж-

ней поверхности щебня и галечника образуются натечные карбонатные корочки.

Горизонтов скопления гипса и легкорастворимых солей в профиле степных криоаридных почв обычно не обнаруживается.Мощность почвенного профиля, как правило, не превышает 100-150 см.

Механический и минералогический состав. Для мелкозема степных криоаридных почв типичен легкосуглинистый, супесчаный и песчаный механический состав. Такой характер механического состава мелкозема определяется не только исходным составом пород, но и ослабленными процессами выветривания, при которых дезинтеграция частиц происходит главным образом под влиянием физических факторов. Общая закономерность - облегчение механического состава с глубиной. Характерно наличие грубого каменистого материала и резкой смены механического состава в профиле почв за счет неоднородности пород.

Минералогический состав тонкодисперсных продуктов почвообразования характеризуется преобладанием гидрослюд и триокта-здрических хлоритов. Монтмориллонит и каолинит отсутствует. Монтмориллонитовая компонента представлена лишь пакетами в составе смеваннослойных, главным образом слюда-смектитовых образований.

Физические свойства. В степных криоаридных почвах физические свойства определяются преимущественно механическим составом и степенью каменистости профиля. Эти почвы характеризуются высокой пороаностью аэрации(до 45-50%), различной водо- и воздухопроницаемостью, слабой водоудерживаю-щей способностью, малым диапазоном активной влаги(Ногина,1964; Панфилов, 1964; Соколовский, I960; Зайдельман, 1957; Ишигенов, 1977). -

Карбонатный и солевой профили, реакция среды. Выраженность и характер карбонатного профиля в степных криоаридных почвах весьма различны. Начало вскипания в почвах может колебаться от поверхности до глубины.150 см, мощность карбонатного горизонта от 20 до 100см. Форма накопления карбонатов также резко различна: встречаются пятна мучнистых карбонатов диаметром от 1-2 до 60-70 мм (часто

горизонт сплошь пропитав мучнистыми карбонатами), мицеллярные карбонаты, рассеянные, определяющие общую белесоватость горизонта, и натечная форма карбонатов (на нижней поверхности каменистых включений). Мицеллярная форма и точечные вкралления карбонатов отмечаются чаще в легкосуглинистых разновидностях, общая же белесоватость горизонтов Вк или ВСК и малое количество карбонатов характерны для супесчаных почв. Наибольшие количества карбонатов свойственны почвам, развитым на неоднородных по составу отложениях в условиях аккумулятивного рельефа.

Степные криоаридные почвы не содержат в своем профиле ни гипсового горизонта, ни горизонта легкорэстворимых солей.Крайне малое количество солей обусловлено незасоленностью исходных пород, хорошей дренированностью территории и отсутствием влияния грунтовых вод.

Почвообразование в степных почвах холодных аридных территорий протекает в условиях почти нейтральной-, слабощелочной и щелочной среды; рН водной суспензии колеблется от 6,7 в верхних горизонтах до 8,8 в нижних.

Почвенный поглощающий комп -л е к с . Степные криоаридные почвы отличаются низкой емкостью поглочения, что сопряжено с общим незначительным содержанием тонкодисперсных фракций и отсутствием вторичных минералов с высокой поглотительной способностью. В составе поглощенных катионов преобладает кальций (до 70-80% суммы). Соотношения между поглощенными кальцием и магнием обычны для степных почв (чаще всего в горизонте А от 3 до 5 и в горизонтах В и С от I до 3). Степные криоаридные почвы не солонцеваты.Обменного натрия в них содержится не более 0,5-0,8 мг-экв/100 г почвы, что составляет лишь Z-^^■% суммы поглощенных оснований.

Органическое' вещество. Гумусонакои-иение происходит по типу, свойственному степному почвообразованию (группе кальций-гумусовых степных почв). Процесс гумификации в наибольшей степени выражен, по-видимому, в период летних дождей с более или менее интенсивным промачиванием почв, з также максимальных температур. Краткость этого периода определяет слабую степень кондэнсировэнности органических соединений Профильное распределение гумуса и его запасов имеет характер поверхностной концентрации.

Степные криоаридные почвы в зависимости от подтипа содержат от 1,5-2,0 до 5-6% гумуса при мощности гумусового горизонта от 10-15 до 20-30 см. Тип гумуса рунатно-фульвагний, чаше фульватный (Сг^ку Сф к от 0,9 до 0,5 в гумусовом горизонте) при высоком содержании в нем гуминов и большой подвижности гу-миновых кислот. Последние отличаются упрощенностью строения и характеризуются низкой оптической плотностью.

Указанные общие черты строения, состава и свойств почв определяются близкими и весьма специфическими условиями их формирования. Это наряду с выявленными закономерностями преобразования минерального субстрата и особенностями гумусообразования позволяет рассматривать степные криоаридные почвы в качестве особого типа степного почвообразования, единого для экстраконтинентальных территорий Северо-Восточной и Центральной Азии.

ГЛАВА Е). СТЕПНЫЕ КРИОАРИДНЫЕ ПОЧВУ - ОСОБЫЙ ТИП ПОЧВООБРАЗОВАНИЙ

Общие закономерности формирования минерального состава степных кпиоаридных почв

Установлено, что все исследованные почвы имеют близкий минералогический состав. Фракции -с 0,001 мм состоят из следующих глинистых минералов: гидрослюд, хлоритов, смешаннослойных образований с переменной нормой переслаивания пактов слюдистого и смектитозого типа, а также хлорит-смектитовых смешаннослойных образований. Содержание основных минеральных компонентов илистой фракции всех профилей почв колеблется в следующих пределах (%): слюды-гидрослюды - от 40 до 80,.хлориты - от 15 до 35, смешэянослойные образования - 0-40 (табл. 3).

Выявлены следующие общие закономерности формирования глинистого материала степных криоаридвых почв.

I. Минералогический состав тонкодисперсных продуктов почвообразования представлен в основном гидрослюдами и триоктаэд-рическими хлоритами. Монтмориллонит и каолинит отсутствуют.Монт-мориллонитовэя компонента обнаруживается лишь пакетами в слюда-смектитовых образованиях и в количествах, не превышающих 40%, чаще всего не более 25%.

Та блица

Относительное содержание глинистых минералов в.илистой фракции степных криоаридных почв

Разрез Глубина образца, см Гидрослюда Хлорит¡Смешанноедойные минералы (слюда-сиектит, хлорит-|смектит и др.)

Я к у т и я

1-ЯО 0-9 78 19 3

23-52 34 24 42

69-84 66 19 15

7-Я0 0-11 24 55 21

28-40 39 49. 12

69-84 58 42 0

2-ВД 0-Ю 65 13 18

20-40 46 33 21

60-70 41 28 31

Зебайкаль е

10-36 0-5 66 14 20

18-23 82 Тува 18 0

1-Тв 0-12 67 22 II

12-45 70 23 7

45-60 31 22 47

Горный Алтай

9-Ал 0-5 79 17 4

3-15 62 24 14

20-30 63 22 15

16-Ал 0-10 69 24 7

15-25 65 35 0

30-40 68 27 5

291-Аи 0-Ю 61 19 20

20-30 54 21 25

Центральный Т я н ь - Ш а н ь

2-ТШ 0-10 72 21 7

24-41 72 15 13

57-93 6Э 20 II

- 22 -

2. Па профилю почв минералогический состав глинистого материала не изменяется или его излеаения несущественны и вызваны, по-видимому, неоднородным составом почвообразуювдх пород.

. I. В глинистом материале почв много хлоритов, представленных триоктаздрическиыи разностями. Бели хлорит почвообразую-щей породы не изменен, то и в профиле почв не обнаруживается его изменений. '

Согласно имеющимся литературным данным (Горбунов,Градусов, 1966, 1967; Полузеров, Ассинг и др., 1975, 1976; Золотарева, 1969; Кравченко* 1975; и др.), тонкодисперсные фракции степных почв горных и равнинных умеренно теплых аридных территорий наряду. с гидрослюдами и незначительным количеством хлоритов содержат в различных соотношениях минералы монтмориллонитовой и КЭОЛИнитовой групп.

Таким образом, сопоставляемые почвы резко различаются по содержаний отдельных компонентов минералогического состава тон-зодисперсных продуктов почвообразования.

Ближе всего по особенностям глинистого материала к- степным -фиоаридным почвам стоят, по-видимому, мерзлотные (криоземы,су-хомерзлотные) почвы лесотундры и северной тайги холодных континентальных областей на осадочных отложениях, слабоизмененных гипергенными процессами (Наумов, Градусов, Цюрюла, 1974).

Если судить об интенсивности процессов глинообразования в почвах холодных аридных территорий, то можно прийти к заключению, что эти процессы резко заторможены и характеризуют собой лишь ранние стадии выветривания.

Как известно, интенсивность глинообразования зависит от целого ряда условий. Изучавший соответствующие зависимости Бар-аад (ВагБЬ*а, 1955, 1959) показал, что усиленному глинообраэо-ванию способствуют повышенное увлажнение, уменыиенный дренаж, петрографические и физические особенности пород, повышенные температуры, лугово-степной тип растительности.

Степные криоаридные почвы по большинству показателей развиваются в условиях, резко противоположных указанным, и в данном случае, следовательно, может идти речь только о чрезвычайно слабом проявлении процессов глинообразования, В определенной мере это подтверждается и полученными в последнее время эк- 23 -

спериментальными данными по действию криогенных явлений на глинистые минералы (Конищев и др., 1974)*

Б целом глинисто-минералогические показатели степных крио-аридных почв и их почвообразующих пород отражают крайне ограниченные условия.для выветривания алюмосиликатов. Это согласуется с их географическим положением в холодных континентальных и экстраконтинентальных районах среди тундровых и таежных мерзлотных почв. Б общем ряду степных почв они занимают один из крайних (если не самый крайний) флангов по степени измененности минеральной основы, отвечающей наименее'благоприятным условиям выветривания.

Выявленные общие закономерности формирования минерального состава степных криоаридных почв, равно как и специфический характер преобразования их минеральной основы в почвенном профиле и почвообразующих породах наряду с другими особенностями позволяют также говорить о них как об особом, не свойственном другим степным почвам, типе почвообразования.

Особенности гумусообразования и природа гумуса степных криоаридных почв

Запасы фитомассц, гумуса и их соотношение. Обобщенные данные по запасам над- и подземной растительной мессы в условиях сухих степей умеренно теплых и холодных аридных территорий приведены на рис. 2. Для сравнения показаны запасы фитоиассы разнотравно-луговой степи.

Сопоставление в географическом аспекте данных по запасай над- и подземной фнтомассы в холодных сухих степях и в зональных умеренно теплых сухих степях равнинных территорий, показывает их резкие различия.

Продуктивность надземной массы в холодных сухих степях Забайкалья, Горного Алтая, Центрального ТяньЧИаня и Монголии значительно ниже продуктивности сухих степей Кулунды, Казахстана, Поволжья и Русской рэзвины. Запасы надземной массы в первом случае колеблются от 2 до 8 ц/га, достигая в самые влзжвые годы 10-12 ц/га. Во втором случае средние запасы зеленой массы возрастают до 6-20 ц/га, с колебанияви во влажные годы от 10 до 25 ц/га.

Рис,2. Общие запасы надземной и подземной растительной массы.

А - умеренно теплые достаточно влажные разнотравно-луговые

степи на типичных и выщелоченных черноземах; Б - умеренно теплые сухие степи на каштановых почвах; В - холодные сухие степи на степных криоаридных почвах;

а - надземная; б - подземная фитомэсса (живые и мертвые корни).

I - Русская равнина (Базилевич, 1962; Родин,Базилевич,1965); И - Поволжье (Кононова, 1963);

Ш - Каззхстан (Емельянов, 1956; Першина, Яковлева, 1960);

1У - Кулунда (Базилевич, 1962);

У' - Забайкалье (Ногина, 1964);

У1 - Горный Алтай (Волковинцер, 1969);

УП - Центральный ТяньЧДань (Мамытов, 1963);

УШ - Монголия (Мирошниченко, 1966).

Другая картина наблюдается при рассмотрении количественных соотношений запасов корней. Даже в супесчаных маломощных малогумусных почвах холодных степей запасы подземной фитомассы значительно больше, чем в черноземных суглинистых почвах достаточно увлажняемых разнотравно-злаковых луговых степей Русской равнины и каштановых почвах сухих степей равнинных территорий. Из общих запасов корней в степных криоаридных почвах (от 220 до 350 ц/га) значительная часть приходится на долю мертвых.

В целом, если судить'по общйм запасам фитомзссы, холодные сухие степи значительно превосходят запасы умеренно теплых сухих и достаточно увлажняемых степей главным образом за счет корневых систем. Этот казалось бы на первый взгляд парадоксальный факт объясняется, в первую очередь, специфическими климатическими, а также почвенными условиями. С точки зрения ботаников-экологов такое соотношение над- и подземной фитомассы отражает реакцию растений на постоянные неблагоприятные условия среды и выработано самими растениями в процессе их эволюди и. Е с те с тве н-ная растительность вынуждена формировать мощную разветвленную корневую .систему, способную обеспечить ее нормальную жизнедеятельность в любых неблагоприятных условиях и особенно при постоянное дефиците влаги, элементов пищи и крайне контрастном температурном режиме (Горшкова, 1970).

Следующая особенность степных криоаридных почв - поверхностная концентрация корневых систем в почвенном профиле.Имею-. щиеся данные свидетельствуют о том, что в верхнем слое(20-30сы) почв концентрируется 7Q-905& их общих запасов (Ногина* 1964¡Мирошниченко, 1966; Волковинцер, .1969; Горшкова., 1970; Ишигенов, 1977; и др.). Каштановые почвы равнинных территорий отличаются более равномерным распределением корней по почвенному профилю (Емельянов, 1956; Першина, Яковлева, I960; Бнзилевич, 1962; и др.).

Что касается общих запасов гумуса.в метровом слое,то степные криоаридные почвы существенно уступают каштановым почвам равнинных сухих степей, что свидетельствует о разной степени интенсивности гумусонакопления в тех и других почвах. Так, в каштановых почвах запасы гумуса колеблются от 120 т/га в свет-

ло-каштановых почвах до 300 т/гв в темво-каштановых (Тюрин, 1949; Трофименко, 1956, 1966; Першина, Яковлева, i960; Кононова, 1963; а др.). В степных криоаридных почвах эти запасы не 'превышают 70-80 т/га в малогумусных и 150-160 т/га в мно-гогумусных подтипах (Носин, 1963; Ногина, 1964;Мамытов, 1963; Волковинцер, 1969; и др.)*

Все эти черты придают характерные особенности процессам гумусообразования, которые рассматриваются на примере степных криоаридных почв Горного Алтая, где широко представлены экстремально холодные аридные степные ландшафты. Запасы надземной части растений, корней и гумуса для.каждого из подтипов степных криоаридных почв различны (табл. 4). Наибольшими запасами фитомассы. характеризуются многогумусные почвы (надземная масса 0,7, корневая 32 т/га), формирующиеся под полынно-ковыльно-тицчаковыми ассоциациями, и наименьшими - малогумус-ные (надземная масса 0,2, корневая 21 т/га), формирующиеся под изреженными ковыльно-полынными ассоциациями.

Таблица 4

Запасы и отношения надземной и корневой массы я гумуса в степных криоаридных почвах

I

Запасы, т/га

Отношения

почва, район |гуиус * ! надземная масса корневая масса общая корни/ гумус/ био- 1надзен|корнн масса|ная } [масса гумус/ растительная масса

Малогумусяая, Чуйская степь 65,8 0,2 21,3 21,5 106,5 3,1 3,0 .

Зредвегумусная, Курайская степь 79,8 0,4 23,3 23,7 58,2 3,4 3,3

Многогумусная, Курайская с^епь!40,0 0,7 32,0 32,7 45,7 4,4 4,3

Отношение запасов гумуса к запасам корней характеризует в известной степени интенсивность гумификации растительных остатков (Воаобуев, 1963; Пономарева, 1964). Это отношение последовательно увеличивается от 3.,1 в малогумусных почвах до 4,4 в многогумусвых. Не придавая ему абсолютного значения, по-

скольку занес гумуса определяется- и новообразованием я разложением гумусовых веществ, отметим, что интенсивность гумификация растительных остатков в изучаемых почвах очень низкая.

В рассматриваемых почвах корневая масса резко преобладает над надземной. Для малогумусных степных криоаридных почв отновение корни/надаемная масса равно 106, для среднегумусных-58, для многогумусных - 45 (табл. 4). Между тем, для всех подтипов зональных каштановых почв этот показатель обычно не пре-вываат 15-20 единиц.

В этой же таблице видно, что отновение гумус/растительная масса по абсолютным величинам почЪи повторяет отношение гумус/ /корни. Отсюда следует, что независимо от подтипа почв обогаце-вие их органическим веаеством осуществляется главным образом за счет корневых систем, а надземная часть играет подчиненную роль.

Для более полного суждения об особенностях гумусообразо-вання в связи с условиями формирования почв выяснена'возможная биологическая активность в рассматриваемом ряду подтипов криоаридных почв, С этой целью использован предложенный U.U. Кононовой (1963) метод возможной биологической интенсивности, основанный на зависимости биологической активности почв от коэффициента увлажнения и температуры почвы. Оказалось, что в степных криоаридных почвах период, определяемый слабой степенью биологической интенсивности, весьма короток (1,5-2 мае). Этот период с максимальным коэффициентом увлажнения 0,4-0,6 и положительной температурой почвы 10-20° приходится на вторую половину июня, июль и первую половину августа.

Таким образом, если судить по гидротермическим условиям, то имеются все основания предполагать, что линь с конца, нюня я до первой половины августа биологические.процессы в - почвах могут протекать более или менее интенсивно. Все остальное время года они в болыей или меньшей степени угнетены. Остатки растятальвой массы гумифицируются медленно и процесс гумификация в обцеи выражен крайне слабо. Все ахо определяет в конечном счете особый ход сезонных фаз почвообразования в годичном цикла,

Состав и природа гумуда, По данным, характеризующим состав гумуса степных криоаридных почв, можно отметить, что

большая часть гумуса в них представлена фулъвокисдотэми, составляющими 18-50^ общего углерода почвы (табл. 5). Содержание гуминовнх кислот значительно уступает количеству фульвокиспот и колеблется от 4 до 3456. В каштановых почвах умеренно теплых и теплых аридных территорий наблюдается иное соотношение.Здесь в составе органического вещества почв абсолютно преобладают фракции гуминовых киолот - от 15 до 40/6, на.долю фульвокиспот приходится 14-25£ общего углерода почвы (см. табл. 5).

Следовательно, степным нриоаридным почвам присущ качественно иной состав гумуса по сравнению с зональным типом каштановых почв. В первом случае тип гумусе гуматно-фульватный и иногда даже резко фульватаый (Сг к / Сф>1и преимущественно 0,4-0,9); во втором - устойчиво гуматный (Сг>куСф4КЛ* 1-2,0).

Такую особенность .качественного состава органического вещества степных криоаридных почв мы связываем с характером условий почвообразования и, в частности, с гидротермическим режимом (Волковинцер, 1969, 1973). В условиях чрезвычайно'короткого и биологически малоактивного летнего периода в степных криоаридных почвах создаются-реальные предпосылки для преимущественного образования более мобильных и упрощенных по структуре гумусовых веществ типа фульвокислот и также несовершенных по структуре гуминовых кислот.

Значительная часть новообразованных гуминовых кислот под воздействием высушивания и промораживания необратимо связывается с минеральной частью почв в форме гуминов (Тюрин, Гуткина, 1940; Вильяме, 1949; Найденова, 1951). Этот процесс в степных криоаридных почвах проявляется весьма' интенсивно и особенно на карбонатном фоне в присутствии большого количества кальция. Сами гуминовые кислоты обладают высокой подвижностью, обусловленной отсутствием в составе минеральной части почв равбухвю-щих минералов .типа монтмориллонита. Д.В, Ханом (1946* 1960) экспериментально покаваио, что эти кислот- обычно прочно связываются с минералами монтмориялониховой группы и образуют устойчивые соединения.

Таким образом, новообразованные гуминовые кислоты большей частью трансформируются в необратимые формы - гумины, а оставшиеся более устойчивые соединения этих кислот по количеству су-

Сравнительные данные по составу гумуса степных почв холодных и теплых аридных территорий*

Глубина образца, СИ Гумус Общий Гуыинс-орг. {вые углерод кислоты (с) ! Фульво-кислоты Сг к Автор сф.к.| 1

5» 1% от общего [орг.углерода

I 2 ! 3 ! 4 ! 5 ^ 6 1 7

Степные криоэридные почвы

Якут и я

0-9 7,7 4,4 26,8 27,6 0,9 Наумов, 1963

0-10 2,9 1.7 23,1 49,6 0,5 Волковинцер, 1974

0-11 2,7 1.6 34,5 46,8 0,7

0-8 2,5 1.5 32,0 48,6 0,6

0-12 2,3 1,3 27,2 50,3 0,5

0-9 1,7 1,0 32,3 36,5 0,9

0-9 0,9 0,5 24,2 59,6 0,4

3 а 1 б а й к а л ь е

0-5 6,4 4,2 12,2 28,7 0,6 Колосов, 1976.

0-1С 3,5 2,0 20,0 24,4 0,8 Панкова, 1961

0-5 2,9 1,7 3,2 6,3 0,5 Волковинцер,1975

0-13 2;9 1,7 18,0 28,7 0,6 Ногина, 1964

0-10 1.9 1.1 21,8 27,3 0,8 — " —

т у в а-

0-10 5,6 3,2 33,0 29,1 1.1' Юрлова, 1959

0-15 2,2 1.3 34,7 30,2 1Д

Г о р в ы й \ А л т а й

0-5 ?,з 1.9 16,8 24,2 0,7 Волковинцер,1969

0-8 1*5 0.9 Х4,4 20,0 ■ '0,7

Цен т р а л в н ы й Гянь-Щань

0-20 2,3 1,3 II .5 19,8 0,6 Иемытов, 1963

Окончание табл. 5

I ! 2 1 3 1 * 1 5 6 7

М 0 н г 0 л и я

о-ю 3,9 2,3 19,7 23,9 0,8 Гэрьдхуу, 1974

0-10 2,7 Г,5 19,6 23,9 0,8

0-5 2,2 1,3 31,0 35,0 0,9 Пэнкова, 1974

0-10 2,0 1*1 24,0 45,0 0,6

0-10 1,0, 0,5 27,0 30,0 0,9

Каштановые почвы

К 2 Г Л у н д а

0-19 2,4 1,4 40,4 19,7 2,0 Ильин, 1967

0-17 2,0 1,1 35,7 19,8 1.8

0-15 1,2 0,7 35,3 22,7 1,6

К а з а х с т 8.а

0-10 3,5 2,1 21,2 24,5 1.2 Дурасов, 1966

0-10 3,4 2,0 28,1 17^9 1,6 Емельянов, 1963

0-10 2,6 1,5 19,5 16,5 1.2

0-5 1,3 0,7 зо; з 21,6 I.* Евстяфеев, 1966

П 0 в о л ж ь е

0-15 3,1 1,8 35,5 19,8 1,6 Кононова, 1963

0-20 3,6 2,1 2?,0 24,6 1,1 Глотова, 1956

0-20 2,* 1,4 26,8 20,7 1,3

П Р едка в к а з ь е

0-ю 4,0 2,3 27,3 20,5 1*5 Трофименко, 1968

0-10 3,4 2,0 25,7 '22,о' 1.2

0-10 2,0 1,2 26,5 22,3 1,2

К а в к а з

0-20 3,5 2,0 23,3 16,8 М Алиев, 1964

0-20 2,8 1,6 15,6 14,4 1Д — И—

* Данные приведены только для верхних горизонтов преимущественно целинных почв.

щзственно уступают органическим соединениям типа фульвокисло!, чем и определяется фульввтный тип гумусе степных криоаридных почв.

Отмеченные специфические особенности преобразования минерального субстрата, гумусонакопления и трансформации органического вещества определяют наиболее характерные черты формирования степных почв в холодных аридных регионах Северо-Восточной Азии и севера Центральной Азии. Процессы выветривания здесь практически ограничиваются физической дезинтеграцией пород; глинообразование резко заторможено. Слабая напряженность биологических и биохимических процессов в почвах приводит к формированию укороченного гумусового профиля, общим незначительным запасам гумуса и фульватному типу органического вещества.

Все это принципиально отличает степные почвы холодных аридных территорий от зональных каштановых почв и позволяет рассматривать их как особый тип эксграконтинентального холодного аридного почвообразования. Такое рассмотрение , согласно современным представлениям о типе почвообразования,соответствует следующей цепной схеме:

Гидротермические условия, породы, рельеф

Типы фито-зоо-микробных сочетаний

Типы процессов превращения органических веществ

Типы процессов превращения минеральной основы

Типы почвообразования

Материалы монографии отражают специфику и своеобразие каждого из звеньев указанной схемы при ведущей роли крайне жесткого гидротермического режима и криогенных явлений.

Предложено название типа - степные крио аридные почвы, - которое, по мнению автора, достаточно полно отражает основное направление почвообразования и вместе с тем подчеркивает особое влияние длительного промерзания и в целом чрезвычайно холодных аридных условий на формирование и свойства сухостепных почв. Необходимость такого выделения диктуется и тем, что степные криоаридаые почвы представляют в холодных аридных регионах основной фонд земель оень-

скохозяйственного назначения.и, естественно, требуют особого подхода при их использовании. В отличие от зерновой специализации хозяйств умеренно теплых сухостепных территорий, хозяйства степных холодных аридных районов традиционно животноводческие с резко ограниченными возможностями земледелия и рзс-тениеводства.

ГЛАВА 1У. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ПОЧВ

Задачи развития животноводства холодных аридных территорий азиатской части СССР, особенно Сибири, диктуют необходимость проведения мероприятий по улучшению кормовой базы,которая должна опережать потребности растущего поголовья скота. Расчеты экономистов показывают, что для обеспечения намеченного уровня производства продукции животноводства в этих районах на ближайшее будущее сбор кормов должен быть увеличен по крайней мере втрое.

Ориентация хозяйств холодных аридных регионов на увеличение производства животноводческой продукции, специфика почвен-зо-климатических условий и крайне ограниченные возможности земледелия а растениеводства предъявляют определенные требования к использованию земельного фонда. С этих позиций следует рассмотреть три основных вопроса; во-первых, возможность и целесообразность дополнительного освоения и вовлечения в активный сельскохозяйственный оборот новых земель; во-вторых, наиболее рациональную для данных условий агротехнологию, учитывающую ■ значительную податливость почв ветровой эрозии; в-третьих, необходимость улучшения и повышения продуктивности естественных пастбищ.

В составе почвенного покрова степных холодных аридных регионов азиатской части СССР удельный вес почв, вовлекаемых в активный сельскохозяйственный оборот, невелик, что связано с наличием ряда неблагоприятных для механизированной обработки факторов и свойств почв (условия рельефа, близкое залегание к дневной поверхности галечниковых и щебнистых отложений, значительная каменистость верхних горизонтов и др.). Наиболее пригодные для земледелия полноразвитые степные криоаридные . почвы

занимают относительно небольшие площади. Все эти особенности наряду с повышенной эрозионной опасностью территорий указывают на ограниченные возможности сельскохозяйственного освоения новых земель. Вопросы увеличения площади земель пахотного фонда в каждом конкретном случае требуют всесторонней и тщательной проработки. В промышленно развивающихся районах горных территорий юга Сибири (Тувинская АССР и Хакасская АО, Бурятская АССР, Читинская область) в связи с острой потребности; расширения продовольственной базы возникает необходимость дополнительного освоения новых земеЛь для производства овощей, картофеля и кормовых культур. В первую очередь для этих целей следует осваивать полноразвитые легкосуглинистые и супесчаные почвы, формирующиеся в пределах котловин и речных долин на террасах и пологих шлейфах.

Правильное использование находящихся в настоящее время в обработке и вновь осваиваемых степных криоаридных почв должно базироваться на системе агротехнологии, предусматривающей всю специфику почвенно-климатических условий. В такую систему с учетом практического опыта научных Сельскохозяйственных и производственных организаций необходимо включить следующие основные элементы:

а) противоэроэионную обработку почв;

б) дифференцированную обработку полей, учитывающую различную глубину залегания галечникового и щебнистого ,слоя и количественное соотношение мелкозема и скелета в верхних горизонтах почв;

в) противоэрозионные севообороты с полосным размещением культур;

г) улучшение термического режима почв с целью повышения теплообеспеченности культивируемых растений и общей биологической активности почв;

д) строго регулируемое орошение с использованием дождевальных установок типа "Фрегат", "Волжанке";

е) применение органических и минеральных удобрений,ориентированное на повышение азотно-фосфорного литания растений.

Чрезвычайно остро в рпйонах с холодных аридным климатом ощущается потребность в скороспелых сортах культур. В равной мере необходимы сельскохозяйственные орудия и машины, приспо-

собленные для работы в горных условиях на каменистых почвах. Эти вопросы требуют скорейшего разрешения, так пак существенно сдерживают здесь развитие земледелия н растениеводства.

Степные криоаридные почвы, развитые на крутых шлейфах и склонах, широко используются в качестве естественных пастбищ. Идя этих же делей, помимо пахотных и обрабатываемых кормовых угодий, используются значительные площади почв межгорных котловин и. речных долин. Бессистемный неумеренный выпас скота приводит к замене ценного травостоя малоценным, а во многих случаях (вытаптывание, образование скотобойных троп и др.) -к обнажению почвенного покрова и развитию эрозии*

В числе основных мер по улучшению и повышению продуктивности пастбищных угодий и защите почв от пастбищной эрозии следует указать такие, как организация загонной системы использования выпасов, лосев трав и удаление с поверхности почв камней, применение органических и минеральных удобрений,часто здвое повышающих урожай естественного травостоя, создание долговременных орошаемых культурвых пастбищ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Г.. На территории Северо-Восточной Азии и севера Центральной Азии, включающей степные районы Яно-Колымской складчатой системы и Центрально-Якутской депрессии, горных систем юга Сибири и Монгольской Народной Республики, высоких нагорий Центрального Тянь-Шаня,развиты своеобразные оухостепные почвы"каш-а н обидного" облика, граничащие непосредственно с почвами та-зжных, тундровых и горяо-луговы* ландшафтов и занимающие только в пределах СССР свыте.б,5 млн.га. В связи с различными подходами к толкованию генезиса этих почв классификационное положение их до последнего времени оставалось неопределенным.

2. Однотипность и большое своеобразие процессов степного почвообразования в экстраконтинентальных холодных аридных ландшафтах определяется спецификой следующих экологических факторов:

а) крэйн'е низкими среднегодовыми температурами, постоянной или сезонной мерзлотой, обусловливающими длительный период промерзания почв;

б) малой годовой нормой осадков, определяющей непромывно!; водный реяим почв;

в) очень коротким, неблагоприятным для развития растений и биологических процессов вообще вегетационным периодом;

г) экстремальной сезонной и суточной контрастностью термического режима при постоянном дефиците влаги, определяющей преимущественное развитие физического выветривания, денатурацию и коагуляцию органических и минеральных веществ.

Указанные факторы придают особое направление почвообразованию, приводящему к близкому генетическому родству формирующихся здесь степных криоаридных почв.

3. Процессы глинообразования в почвообразующих породах л почвах холодных аридных степных ландшафтов резко заторможены и степень изменения их минеральной основы незначительна. Вследствие этого минералогическому составу тонкодисперсных продуктов почвообразования свойственно преобладание гидрослюд и триокта-эдрических хлоритов и- отсутствие минералов монтмориллонитовой и каолинитовой групп.

Степные криоаридные почвы отличаются низкой емкостью поглощения, что сопряжено с общим незначительным содержанием тонкодисперсных фракций,и отсутствием вторичных минералов с высокой поглотительной способностью. Засоление и солонцеватость большинству этих почв не свойственны. Почвообразование протекает в условиях почти.нейтральной, слабощелочной и щелочной среды, вызванной наличием карбонатов, проявляющихся в различных формах (чаще мучнистой).

5, Комплекс неблагоприятных для биологических процессов факторов обусловливает формирование в степных криоаридных почвах маломощного гумусового горизонта, низхое содержание, общие небольшие запасы и фульватный тип органического.вещества.

6. Сравнительный эколого-географический и генетический анализ сухостепных почв холодных аридных ландшафтов, распространенных на территории СевероЧЮсточной Азии и севера Центральной Азии, показал, что они приурочены к однотипным геоморфологическим элементам рельефе, формируются в сопряженных биоклиматических условиях (экстремально холодных по термическому режиму,субаридных и аридных по увлажнению) и имеют общие специфические черты генезиса,не свойственные сухостепных зональным каштановым почвам.

7. Впервые сформулирована и выдвинут концепция о генетическом единстве и самобытности степных криоаридкых почв экстраконтинентальных территорий и разработаны теоретические предпосылки для выделения их в качестве самостоятельного генетического почвенного типа*

8. С учетом специфики почвенно-клииатических условий, животноводческой специализации хозяйств и резко ограниченных возможностей земледелия и растениеводства в крайне холодных аридных степных регионах азиатской части СССР разработаны научные основы рационального использования и охраны их почвенного покрова.

СПИСОК РАБОТ ПО' ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. К характеристике почвенного покрова степных котловин юго-восточного Алтая. - В кн;: Тезисы докладов к конференции почвоведов Сибири и Дальнего Востока.Горно-Алтайск, 1962, с.98-99.

2. О закономерностях гумусообразования и природе гумуса каштановых почв^ Горного Алтая. - В кн.: Труды конференции почвоведов Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 1964, с. 327-340.

3. Особенности почвообразования в степных котловинах »го-восточного Алтая. - в кн.: Генезис почв Западной Сибири. «.»"Наука1;

1964, с. 17-29.

4. Агрохимическая характеристика каштановых почв Горного Алтая.-В кн.: Вопросы химизации сельского хозяйства Алтая. Барнаул,

1965, с. 23-25.

Карта почвенно-географического районирования юго-восточной части Западной Сибири, - Гидрометеоиздат, 1965 (в соавторстве).

6. Почвенно-географическое районирование Горно-Алтайской автономной области. - В кн.: Генетические особенности почв Обь-Иртышского междуречья и Горного Алтая. Новосибирск, "Наука",1966, с. 7-18 (в соавторстве).

7. О характере географического размещения каатэновых почв в пределах Горного Алтая и основных чертах их эволюции. - Тем же, с. 19-24.

8. Горный Алтай. - В кн.: Путеводитель почвенной экскурсии по За-

ладной Сибири. Новосибирск, "Науке", 196?, с, 53-12ь (в соавторстве).

9. Агрохимическая характеристика почв земледельческих районов Горно-Алтайской автономной области. - В кн.: Агрохимическая характеристика почв СССР. Западная Сибирь. Ы., "Наука",1968, с. 93-117 (в соавторстве).

10. Почвенный покров Горно-Алтайской автономной области и пут(< его .рационального использования. - В кн.: Вопросы развитие сельского хозяйства Горного Алтая. Горно-Алтайск, 1968.

с. 15-28 (в соавторстве).

11. Почвы сухих котловин и речных долин Горного Алтая. - Там ае с. 59-69.

12. Структура почвенного покрова и схема классификации почв Горно-Алтайской автономной области. - В кн.: Доклады сибирских почвоведов. Новосибирск, 1968, с. 7-15 (в соавторстве).

13. 0 почвообразовании в степных котловинах юга Сибири. - "Почвоведение", 1969, & 8, с. 3-11.

14. Почвы Горного Алтая и пути их рационального использования. -В кн.: Природа.и природные ресурсы Горного Алтая.Горно-Ал-

. тайск,.1971, с. 86-98 (в соавторстве).

15. Земельные ресурсы герных систем юга Сибири и вопросы их рационального использования. - В кн.: Охрана горных ландшафтов Сибири. Новосибирск, "Наука", 1973, с. 39-43 (в соавторстве).

16. Научные основы использования почв земледельческих районов . Горного Алтая. - Там же, с. 44-52 (в соавторстве),

17. Почвы Горно-Алтайской автономной области. - Новосибирск, "Наука", 1973. 350 с. (в соавторстве).

18. О флоре почвенных водорослей степей Якутии. - В кн.: Труды Ин-тэ биологии ЯФ 00 АН СССР, Якутск, 1973, о. 33-39

(в соавторстве).

19. Особенности гумусообразования в степних почвах зкстраконта-нентальных районов Сибири. - В вн.:. Гумус и его роль в почвообразовании и плодородии. Л., 1973, с. 39-40.

20. Сухостепные почвы Яяо-Оймяконсхого нагорья. - "Почвоведение", 1974, » 4, с. 11-19.

21. Основные черты почвенного покрова и качественный состав земельного фонда Сибири.- В кн.: Земельные ресурс«.Сибири.Новосибирск, "Науке", 1974, с.4-13 (в соавторстве).

22. Почвенный покров Алтае-Саянской горной области .и его использование, - Там же, с,72-80 (в соавторстве).

23. Некоторые особенности сухостепных почв северных и центральных районов Якутии, - В кн.: Материалы У1 симпозиума "Биологические проблемы. Севера". Вып. 6. Якутск,1974, с.17-19,

24. Основные черты почвообразования и особенности почв ЗападноСибирской равнины и ее.горного юго-восточного окаймления* -3 кн.: Доклады сибирских почвоведов к X Международному конгрессу, почвоведов. Новосибирск, "Наука", 1974, с. 36-53

(в соавторстве),

25. О составе глинистых минералов степных почв некоторых экстраконтинентальных районов азиатской части СССР. -"Почвоведениеу 1975, № 8, с. 130-138 (в соавторстве).

26. Специфика степного почвообразования в экстремальных климатических условиях. - В кн.: Почвенный криогенез.и мелиорация мерзлотных и холодных почв. 11,, "Наука", 1975, с. 31-94.

27. Климатические особенности стенного почвообразования в экстраконтинентальных районах азиатской части СССР. - В кн.:Вопросы географии и генезиса почв Сибири. Новосибирск, "Наука",1976, е.. 77-86.

28. К вопросу о классификации почв Западной Сибири.- В кн.: Тезисы докладов.координационного совета по классификации почв.

1976, с. 8-9 (в соавторстве).

29. Некоторые аспекты классификации почв Западной Сибири.-.В кн.: Исследование почв Сибири. Новосибирск, "Наука", 197?,с.5-18 (в соавторстве).

30. Почвообразующие породы и характер выветривания в холодных аридных районах азиатской часта СССР. - Там же, с. 29-44.

31. Сухостепные почвы мехгорных котловин и речных долин Тувы и Забайкалья. - Там же, с. 45-61.

32. О различиях гумусообраэовазия в степных почвах холодных и умеренно теплых аридных террйторий Евразии, - В кн.: Проблема сибирского почвоведения, Новосибирск, "Наука", 1977,

с. II7-129.

33. Экология и основные черты генезиса степных почв холодных аридных регионов СССР. - В кн.: Тезисы докладов У делегат- -скоро съезда почвоведов СССР, Вып. 4, Минск,1977, с.126-128.

34. Почвепно-климатическая характеристика земледельческой территории Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, "Наука1'; 1978. 40 с. (в соавторстве).

35. Степные криоеридные почвы. Новосибирск, "Наука", 1976. 208 с. Представлена к защите.