Почвы кластерных участков "Озеро Беле" и "Озеро Иткуль" заповедника "Хакасский"

Т.А. Новокрещенных, О.В. Панова

ПОЧВЫ КЛАСТЕРНЫХ УЧАСТКОВ «ОЗЕРО БЕЛЕ» и «ОЗЕРО ИТКУЛЬ» ЗАПОВЕДНИКА «ХАКАССКИЙ»

Рассмотрены основные типы автоморфных и полугидроморфных почв, встречающихся на территории степного пояса заповедника «Хакасский», охарактеризованы их физико-химические свойства; предложено использовать результаты для сравнения целинных почв заповедника с почвами, интенсивно используемыми в сельском хозяйстве, при разработке методов восстановления плодородия почв.

Государственный природный заповедник «Хакасский» относится к особо охраняемым природным территориям, основными задачами которого являются: сохранение в естественном состоянии ландшафтов степного и лесостепного поясов со всеми комплексами растительного и животного мира; изучение процессов естественного восстановления нарушенных степных фитоценозов и разработка методов их искусственного восстановления. Чтобы количественно оценить антропогенные нарушения в экосистемах вообще и почвах в частности, нужно иметь точки отсчета. Такими точками (эталонами) могут служить показатели заповедных экосистем и целинных почв. Сравнение с целинными почвами дает возможность оценить интенсивность и направленность трансформационных процессов, протекающих в почвах под влиянием хозяйственной деятельности человека.

С целью изучения основных свойств целинных почв заповедника были проведены работы по обследованию почвенного покрова, исследованию которого раньше практически не уделялось внимания. В период с 2005 по 2006 г. изучена территория степного пояса заповедника «Хакасский». Объектами исследований послужили кластерные участки «Озеро Беле» и «Озеро Иткуль» общей площадью 10 839 га, расположенные в Ширин-ской озерно-котловинной степи. Климат территории резко континентальный. Рельеф участка «Озеро Беле» холмисто-сопочный с характерным уклоном на юго-восток, с куэстовой формой сопок или в виде конусов -миниатюрные вулканы. Колебания относительных высот рельефа составляют 210 м. Самая высокая точка 586 м над ур. м. (г. Чалпан). Участок «Озеро Иткуль» включает окрестности озера и большую часть его акватории. Рельеф холмисто-сопочный с обширными равнинными долинами. Самая высокая точка - гора Кузьма (671 м), расположена у восточной границы. Вторая по высоте точка - 642 м - находится у северных границ. Берег озера здесь обрывистый, сильно изрезанный различными по размеру, протяженности и глубине размыва оврагами. Почвообразующие породы обоих участков представлены красноцветными, желто-бурыми и бурыми суглинками и глинами, а также озерноаллювиальными отложениями.

На обследуемой территории встречаются практически все фитоценозы степной растительности Хакасии - от песчаных и опустыненных степей до луговых. На участке «Озеро Иткуль» по северным склонам небольшие площади занимают суходольные остепненные луга, а по берегам Спиринских озер - пикульниковые солонцеватые степи и солончаковые луга. По склонам холмов разбросаны небольшие лиственные и березово-лиственничные колки и заросли степных кустарников [1].

Преобладающими почвами на исследуемой территории являются чернозёмы, развитые на северном и восточном берегах озер на выположенных участках склонов сопок. По восточным и северо-восточным берегам по периферии озер в долинной части на озерном аллювии развились аллювиальные и аллювиальнодерновые почвы, а на западных и юго-западных берегах в условиях избыточного увлажнения и постоянной связи с почвенно-грунтовыми водами - луговые и лугово-черноземные почвы. В приозерных понижениях озера Беле развиваются солончаки луговые. Югозападный берег озера Иткуль занят восстанавливающимся лиственничным лесом, под пологом которого сформировались темноцветные лесные почвы. Вершины сопок часто представляют собой слабозадерненные выходы коренных пород, почвы, развитые здесь, выделяются в группу горных слаборазвитых почв.

Для всех почв, составляющих почвенный покров изучаемых участков, можно отметить некоторые общие черты морфологического строения и химического состава. Практически все почвы обогащены карбонатами, вскипание наблюдается с поверхности либо с нижней границы горизонта А^. Это связано с высокой окарбоначенностью материнских пород. Различия в высоте вскипания можно объяснить степенью увлажненности территории, понижение границы вскипания связано с большей степенью про-мытости почвы из-за дополнительного увлажнения периодически поднимающимися грунтовыми водами. Карбонаты распределены по профилю в виде пропитки либо псевдомицелия. Общей чертой строения почв участка также можно назвать каменистости профилей, наблюдающиеся в некоторых типах почв.

Автоморфные почвы исследуемой территории представлены черноземами обыкновенными и южными, каштановыми и темно-каштановыми почвами, а также горными и темноцветными лесными почвами.

Чернозёмам заповедника присущи своеобразные черты, обусловленные спецификой местных природных условий. Наиболее характерными особенностями чернозёмов являются пониженные запасы органического вещества, укороченность гумусового профиля, слабая оструктуренность, высокое положение в почвенном профиле горизонта аккумуляции карбонатов.

Южные черноземы являются легкосуглинистыми крупнопылевато-песчаными разновидностями и среднесуглинистыми песчано-крупнопылеватыми разновидностями. Черноземы обыкновенные представлены тяжелосуглинистыми иловато-крупнопылеватыми. Преобладающими фракциями являются пылеватые, илистые и песчаные. Гумуса в южных черноземах содержится 7,85-7,87%. Мощность гумусовых горизон-

тов колеблется от 26 до 35 см, что является характерным для этого подтипа. С глубиной наблюдается резкое падение гумуса, что связано с влиянием почвообразующей красноцветной породы. В материнской породе количество гумуса снижается до 0,19%. Чернозёмы, развитые на красноцветных породах, менее гумусиро-ваны и имеют меньшую мощность гумусового горизонта, чем чернозёмы на других породах [2]. Исследованные южные и обыкновенные черноземы относятся к малогумусным и среднегумусным маломощным и мощным. Общей закономерностью поведения карбонатов в черноземах является невысокое содержание в верхнем гумусовом горизонте, затем резкое возрастание их на границе карбонатно-аккумулятивного горизонта и вновь относительно равномерное распределение в карбонатной толще.

В южных черноземах, сформированных на красноцветных девонских отложениях, профиль карбонатов имеет два максимума: один отмечается в нижней части горизонта АВК, другой показывает наличие горизонта карбонатного иллювия. Максимальное накопление углекислого кальция в южных черноземах приурочено к горизонту В2к (9,23-9,42%). В обыкновенных черноземах появление карбонатов приурочено к горизонту АВк, в котором их содержание составляет 4,42%. С глубиной происходит резкое увеличение карбонатов к горизонту ВСк до 11,55%. В черноземах сумма поглощенных оснований в гумусовой части колеблется в пределах 32,6441,80 мг-экв./100 г почвы. В составе почвенно-поглощающего комплекса всех почв преобладает Са2+. Наблюдается относительное увеличение содержания магния с глубиной (до 10,12 мг • экв./100 г почвы), что является провинциальной особенностью данных почв. Черноземы обладают высоким содержанием элементов питания. Легкогидролизуемого азота в гумусовых горизонтах вышеуказанных почв содержится от 6,15 до 8,45 мг/100 г почвы, по содержанию подвижных форм азота черноземы являются среднеобеспеченными и высокообеспеченными. По обеспеченности подвижным фосфором черноземы относятся к мало- и среднеобеспеченным. Величина доступного фосфора в южных черноземах колеблется от 4,79 до 8,65 мг/100 г почвы, вниз по профилю почв идет плавное снижение данной величины. В обыкновенных черноземах отмечается заметная аккумуляция фосфора до 8,8415,43 мг/100 г почвы.

Темно-каштановые почвы имеют тяжелоглинистый мелкопесчано-крупнопылеватый гранулометрический состав. Величина гумуса составляет 5,12% в гумусовоаккумулятивном горизонте с последующим падением гумуса до 0,5% на глубине 150-160 см. Темнокаштановые почвы относятся к мощным. Содержание СО2 карбонатов в верхних горизонтах колеблется в пределах 3,7-5,6%. В связи с карбонатностью профиля реакция среды почвенного профиля колеблется от нейтральной до слабощелочной в верхних горизонтах, наиболее богатых гумусом и обедненных карбонатами, до явно щелочной в средней и нижней частях профиля с высоким содержанием карбонатов. Емкость поглощения составляет 30,12-35,46 мг-экв./100 г почвы. Кальций значительно преобладает над магнием.

Наиболее гумусированными среди изученных почв являются горные слаборазвитые очень маломощные

тучные почвы. При мощности 0-7 см горизонт накопления гумуса содержит гумуса - 12,29%. На высокую гумусированность маломощных почв межгорных котловин указывал Б.И. Кочуров [3], объясняя это явление сочетанием дернового почвообразовательного процесса со степным. По содержанию гумуса данные почвы относятся к тучным маломощным. Гранулометрический состав горной почвы изменяется постепенно от легкосуглинистого до тяжелосуглинистого. Преобладающими фракциями являются пылеватые. Содержание частиц размером 0,05-0,01 колеблется от 31,84 до 35,24%, максимальное их значение наблюдается в горизонте ВСк, где составляет 38,03%. В горной почве отмечается значительная аккумуляция карбонатов до 4,68-19,30% в гумусовых горизонтах (А^ + АВк), далее к материнской породе происходит резкое снижение до 1,42%. Горизонт максимального накопления карбонатов приурочен к глубине проникновения главных масс корневых систем. О.В. Юрлова [4] высказала предположение, что генезис карбонатных горизонтов связан с циркуляцией раствора бикарбоната кальция в профиле и подъемом капиллярно-подвешенной воды в засушливое время года. Бикарбонат кальция попадает с восходящими токами в корнеобитаемую зону с повышенным расходом влаги за счет потребления её растениями, и его концентрация повышается. Вместе с температурным фактором это приводит к переходу бикарбоната в нерастворимую форму и накоплению больших количеств углекислой извести. Емкость поглощения в гумусово-аккумулятивном горизонте горных почв достигает 47,38 мг-экв./100 г почвы.

Темноцветные лесные почвы, сформированные под лиственным лесом на юго-западном берегу озера Ит-куль, представлены разнообразными вариантами: по мощности гумусового горизонта, выщелоченности, карбонатности и мелкоземистости профиля. Среди данных почв преобладают песчаные разновидности, с преобладанием фракции среднего песка по всему профилю (61,2-91,3%). Темноцветные почвы исключительно богаты перегноем. Содержание гумуса в горизонте А составляет 7,44-14,62%, а в горизонте АВ - от 3,64 до 6,48%, данные почвы относятся к тучным, а по мощности гумусового горизонта - к маломощным. Углекислого кальция содержится до 12-16% на глубине 20-40 см, с последующим уменьшением к породе. Емкость поглощения темноцветных почв составляет 3440 мг-экв./100 г почвы. Кальций значительно преобладает над магнием, достигая 28-30 мг-экв./100 г почвы. В процессе разложения растительных остатков под пологом лиственничного леса в почвенный раствор поступает большое количество кальция из-за его большого содержания в хвое в виде окиси кальция, что незамедлительно сказывается на почвообразовании, благоприятствуя проявлению дернового процесса. Этому же способствует отличие лиственничных лесов более мощным и богатым по составу травянистым покровом [5]. Максимальное количество легко гидролизуемого азота содержится в верхних горизонтах, что обусловлено аккумулирующей деятельностью травянистых растений и значительным содержанием его в органической части почвы. Темноцветная лесная почва содержит легкогидролизуемого азота 7,58 мг/100 г почвы в

горизонте А^, с последующим резким падением до 1,27 мг/100 г почвы. По обеспеченности подвижным фосфором данные почвы относятся к высокообеспеченным; так, фосфора в гумусовых горизонтах темноцветных почв содержится 7,58-8, 67 мг/100 г почвы.

Полугидроморфные почвы исследуемых участков представлены черноземно-луговыми, солончаками луговыми и аллювиальными дерновыми насыщенными слоистыми почвами. Гранулометрический состав аллювиальных дерновых насыщенных слоистых почв характеризуется неоднородностью состава по почвенному профилю и изменяется от супесчаного до легкосуглинистого. Такая неоднородность связана с постепенным или периодическим омолаживанием профиля в результате отложения на его поверхности свежего минерального материала, что определяет слоистость почвенной толщи. Преобладающими фракциями в аллювиальных почвах являются песчаные; так, содержание крупного песка достигает 40,62% в гумусовых горизонтах почв. Аллювиальные дерновые насыщенные слоистые почвы имеют значительную разницу в уровне накопления и характере распределения карбонатов по почвенному профилю. Граница вскипания в этих почвах не одинакова, появление карбонатов отмечается либо с поверхности и составляет 2,33%, или с глубины 14 см (0,56%). В целом для аллювиальных дерновых насыщенных слоистых почв характерно постепенное снижение карбонатов до горизонта ВСк. По содержанию гумуса аллювиальные дерновые насыщенные слоистые почвы относятся к малогумусным маломощным, так как величина гумуса в верхнем горизонте составляет 5,21-6,42%, а мощность гумусового горизонта колеблется от 13 до 30 см. Сумма поглощенных оснований в данных почвах в верхних горизонтах изменяется от 18,18 до 24,48 мг-экв./100 г почвы. Поглощенного Са2+ содержится 13,13-19,38 мг-экв./ 100 г почвы. Количество магния в верхних горизонтах данных почв составляет 5,05-5,10 мг-экв./100 г почвы, вниз по почвенному профилю происходит постепенное снижение до горизонта ВСк. В аллювиальных дерновых насыщенных слоистых почвах количество легкогидролизуемого азота составляет 3,08-5,60 мг/100 г почвы, с довольно резким падением с глубиной. По количеству подвижного азота рассматриваемые почвы относятся к среднеобеспеченным и малообеспеченным. В аллюви-

альных дерновых насыщенных слоистых почвах количество доступного фосфора изменяется от 1,56 до 5,61 мг/100 г почвы. Малое содержание подвижного фосфора И.И. Ельников [6] объясняет специфическими условиями почвообразования. Не последняя роль здесь принадлежит характерному для территории Хакасии периодическому иссушению почв, которое сильно ухудшает усвоение корнями растений доступного фосфора.

Происхождение черноземно-луговых почв обязано луговой растительности, хорошо развитой благодаря повышенному грунтовому или внутрипочвенному увлажнению. Они распространены под разнотравнозлаковыми или злаково-осоково-разнотравными лугами. Морфологическое строение профиля сходно со строением черноземов, отличаясь от них повышенной гумусированностью и наличием глубинной глеевато-сти. Последнее обусловлено повышенным поверхностным или грунтовым увлажнением. Черноземнолуговые почвы по гранулометрическому составу являются среднесуглинистыми, реже тяжелосуглинистыми иловато-крупнопылеватыми. Преобладающими фракциями являются илистая и фракции крупной пыли, с некоторым участием среднепылеватой. Максимум карбонатов приурочен к глубине 20-40 см (21-23%). По содержанию гумуса черноземно-луговые почвы относятся к средне- и высокогумусным (6,25-9,28% соответственно), с равномерным распределением данной величины по профилю почв. В данных почвах сумма обменных оснований достигает 24-29 мг-экв./100 г почвы, максимум кальция наблюдается в нижнем втором глеевом горизонте (20 мг-экв./100 г почвы). По обеспеченности элементами питания черноземнолуговые почвы являются среднеобеспеченными и высокообеспеченными.

Большинство исследуемых почв заповедника, за исключением аллювиальных дерновых насыщенных почв, имеют достаточно высокое содержание гумуса, обеспечены элементами питания и обладают значительным потенциальным плодородием. В целом как автоморфные, так и полугидроморфные целинные почвы обследованной территории могут служить эталонами для своих аналогов, измененных хозяйственной деятельностью человека, для оценки ущерба, наносимого почвам и экосистемам, с последующей разработкой методов их восстановления.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анкипович Е.С. Распространение редких и исчезающих видов растений на участках заповедника «Хакасский» // Заповедник Хакасский. Аба-

кан: Журналист, 2000. С. 26-39.

2. Танзыбаев М.Г. Почвы Хакасии. Новосибирск: Наука, 1993. 256 с.

3. Кочуров Б.И. Южные черноземы Минусинской котловины // Изв. Сиб. отд-ния АН СССР. Сер. Биол. науки. 1984. Вып. 3, № 18. С. 3-16.

4. Юрлова О.В. Некоторые особенности почвообразования в тувинских степных котловинах // Почвоведение. 1959. № 7. С. 53-60.

5. Градобоев Н.Д. Почвы лиственничных лесов Сибири // Труды по лесному хозяйству. Новосибирск: Западно-Сибирский филиал Академии

наук СССР, Западно-Сибирское отделение ВНИТОЛЕС, 1955. Вып. 2. С. 45-54.

6. Ельников И.И. Восточные почвенно-агрохимические районы Западной и Среднесибирской холодных фаций // Агрохимическая характери-

стика почв СССР. М.: Наука, 1976. С. 97-98.

Статья поступила в редакцию журнала 18 декабря 2006 г., принята к печати 25 декабря 2006 г.