Диагностика аллювиальных темногумусовых почв дельты Селенги

10. Ткачук В.Г. Подземные воды Иркутского угленосного бассейна. - М., 1961. - 231 с.

11. Угланов И.Н. Некоторые вопросы образования и развития болот на примере Иркутского лесостепья // Науч. докл. Высш. шк. геолого-географ. наук. - 1958 а. - № 1. - С. 162.

12. Хисматуллин Ш.Д. Засоленные почвы речных долин лесостепных районов Верхнего Приангарья:

автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Иркутск, 1962. - 29 с.

УДК 631.4: 551.4 Э.О. Макушкин

ДИАГНОСТИКА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ТЕМНОГУМУСОВЫХ ПОЧВ ДЕЛЬТЫ СЕЛЕНГИ*

Изучены ландшафтные условия формирования, морфогенетические и физико-химические особенности, биологическая активность аллювиальных темногумусовых почв внутриконтинентальной дельты Селенги. Установлено, что для данных почв профилеообразующими являются процессы квазиглееватости второго (дневного) темногумусового горизонта и глееватости первого темногумусового горизонта на повышениях, глееватости на понижениях, в целом, на наиболее высоких участках дельты, и гумусообразования на фоне криотурбационного влияния длительно сезонно-мерзлотного фактора. Их региональная специфика состоит в отсутствии карбонатности материнской породы, чаще окарбоначенности темногумусового горизонта.

Ключевые слова: дельта, почвы, свойства, морфология.

E.O. Makushkin DIAGNOSTICS OF THE ALLUVIAL DARK-HUMIC SOILS OF THE SELENGA DELTA

Landscape conditions of formation, morfogenetic and physical and chemical peculiarities, biological activity of the alluvial dark-humic soils of midland Selenga delta are studied. It is determined that for the given soils the processes of quasi gley soil of the second (day) dark-humic horizon and gley soil of the first dark-humic horizon on the uplands, gley soil on the lowlands as a whole on the highest delta parts, and humus formation together with cryoturbation influence of long seasonally-frozen factor are profile formative. Their regional specificity is lack of carbonate content in the mother rock, more often carbonation of dark-humic horizon.

Key words: delta, soils, properties, morphology.

Введение

Имеющиеся на данный момент результаты исследований почв дельты Селенги касаются преимущественно геологических и географических закономерностей формирования, геохимических и биогеохимиче-ских особенностей почв Усть-Селенгинской впадины [3, 7, 12, 18, 23—26, 32]. Но их классификационное положение, систематика и диагностические параметры остаются слабо изученными. Имеются фрагментарные сведения по почвам ствола синлитогенного почвообразования [6, 15, 27], идентифицированные чаще по эколого-генетической классификации [11]. Цель работы - диагностика аллювиальных темногумусовых почв ствола синлитогенного почвообразования.

Объекты и методы

В работе рассмотрены материалы, полученные по результатам многолетних исследований, проведенных в 2001-2009 годах в дельте р. Селенги. Эта территория относится к Дельтовому прогибу, который включает центральную, опускающуюся и сейсмически активную часть Усть-Селенгинской депрессии (периферическую, лопастную и притеррасную), и прирусловую часть (валы и молодые острова). Г идрологическая структура дельты представлена многочисленными протоками, мелководными дельтовыми озерами, старицами и др. Литологическое строение дельты р. Селенги неоднородно. Она сложена мощной толщей рыхлых отложений из

* Работа выполнена при финансовой поддержке проекта 5.1.1 «Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами» Отделения биологических наук РАН.

четвертичных песков озерного, озерно-аллювиального и аллювиального происхождений. Привнесение аллювия различного гранулометрического состава происходит в зависимости от поемности и характера поступления вод. Гидрохимический состав вод Селенги гидрокарбонатно-кальциевый, рН - нейтральная и слабощелочная, отмечаются обогащенность углеродом органических соединений, низкая минерализация [4, 7, 28]. Отличительной особенностью Селенгинской дельты от других дельт мира является пресноводность, причиной ее является соединение слабоминерализованных вод р. Селенги и оз. Байкал [7, 25, 28].

Климат района исследований континентальный. Среднегодовая температура воздуха минус 10С, количество осадков варьирует от 290 до 390 мм. Смягчающее влияние акватории Байкала проявляется в амплитудах суточных и годовых температур [5, 24, 32].

Для дельты Селенги характерны три основные группы экосистем и соответствующие им типы растительности: 1) водная растительность мелководных озер и соров дельты; 2) воздушно-водная - периодически затопляемых прибрежных и межозерных участков дельты; 3) наземная - редко затопляемых участков дельты и высоких террас [7, 32].

Объектом исследования явились аллювиальные темногумусовые почвы, сформированные на реликтовых погребенных почвах. При изучении использовались сравнительно-географические, морфологические, физико-химические и биохимические методы [1, 2, 16, 21, 22]. Классификационное положение почв приводится согласно [20, 31].

Результаты и обсуждение

Полевые исследования показали, что неоднородность экологических условий формирует в пределах дельты Селенги различные типы почв, имеющие разные «возрастные» фазы. В почвенно-генетическом аспекте дельтовые почвы являются относительно молодыми, имеющими часто полигенетическое строение. Вариабельность условий почвообразования позволила в пределах небольших отрезков времени в голоцене формироваться почвам, отличающимся по морфологическому строению и свойствам. Поэтому почвы дельты являются очень сложными объектами для генетических интерпретаций и реконструкции условий их формирования и эволюции.

В результате полевых исследований нами было заложено 42 почвенных разреза в дельте и диагностировано их классификационное положение (табл. 1).

Таблица 1

Основные типы почв дельты р. Селенги

Ствол Отдел Тип

Первичного почвообразования Слаборазвитых почв Слоисто-аллювиально-гумусовые, слоистоаллювиальные

Синлитогенного почвообразования Аллювиальных почв Аллювиальные темногумусовые, аллювиальные гумусовые глеевые, аллювиальные торфяно-глеевые, аллювиальные перегнойно-глеевые

В соответствии с целью работы рассмотрим диагностические характеристики аллювиальных темногумусовых почв дельты р. Селенги на примере трех разрезов.

Разрез 2-03. Заложен 10.07.2003 года, 52°М'20" N и 106°28'30" Е; 458 м над уровнем моря, юговосточная повышенная часть (центральная пойма) зрелого острова Сенной на протоке Галутай. Участок располагается ближе к сердцевине дельты, в сторону северо-западного направления. До Байкала примерно 14 км. Злаково-разнотравно-осоковая растительная ассоциация. Высота травостоя в среднем 25-30 см, у злаков - до 50 см. Недалеко по старым руслам проток и на повышении рельефа растет ивняк. Проективное покрытие растениями 100%. Отметим полигональность рельефа в виде чередующихся концентрических кругов, оконтуренных растительностью. Есть образование отдельных бугорков в нанорельефе.

Имеет следующее морфологическое строение профиля (в скобках - нижняя граница горизонта в см): О(1,5) - Аисад@ (16) - [АЩ,д,@,уи] II (29/31) - ^Ссадд,@,уи~] (43/46) - [Аиса,я,д,@] I (73/76) - [Вд,@] (85/88) - [Сд,@~] (100). Тип (подтип): аллювиальная темногумусовая (квазиглееватая) почва на погребенных последовательно темногумусовой (квазиглееватой / глееватой), слоисто-аллювиальной гумусовой (ква-зиглееватой / глееватой) и темногумусовой (квазиглееватой / глееватой) почвах.

Разрез 3-03. Заложен 10.07.2003 года, на острове Сенной, в 30 м на восток от р. 2-03, 457 м над уровнем моря. В днище вытянутого (с севера на юг) ложбинообразного понижения шириной 20 м под осоково-хвощовой ассоциацией с присутствием разнотравья. Высота травостоя 60-70 см. Проективное покрытие 100 %.

Имеет следующее морфологическое строение профиля (в скобках - нижняя граница горизонта в см): O (1,5) - AUg,@ (25) - [AUg,@] II (51) - [WCg,@~] (92) - [AUg,@] I (110). На глубине 110 см мерзлота. Тип (подтип): аллювиальная темногумусовая (глееватая) на погребенных последовательно темногумусовой (глееватой), слоисто-аллювиальной гумусовой (глееватой) и темногумусовой (глееватой) почвах.

Разрез 3-01. Заложен 30.06.2001 года, 52°11'20" N и 106о23' E; 458 м над уровнем моря, примерно в 1,5 км на север от села Степной Дворец. Возвышенный участок центральной поймы протоки Бурятская (до нее 500 м). Это левый край левобережной части дельты Селенги. До залива Сор - Черкалов примерно 7 км, до коренного Байкала - 15 км. Злаково-разнотравно-осоковое сообщество. Высота травостоя примерно 2030 см. Проективное покрытие растениями 80 %.

Для рельефа местности характерна полигональность в виде чередующихся концентрических кругов, оконтуренных растительностью, и бугристость в нанорельефе.

Имеет следующее морфологическое строение профиля (в скобках - нижняя граница горизонта в см): AUca,q,@ (6) - [AUca,q,g,@] II (22) - [WCg,@~] (47) - [AUca,q,g,@] I (60) - [Cg,@] (100) - [CG@] (110). Залегание льдистой мерзлоты колебалось от 71 см в начале июля и до 110 см в середине августа. Тип (подтип): аллювиальная темногумусовая (квазиглееватая) на погребенных последовательно темногумусовой (квазиглееватой / глееватой), слоисто-аллювиальной гумусовой (глееватой) и темногумусовой (квазиглееватой / глееватой) почвах.

Выявлено, что аллювиальные темногумусовые почвы имеют распространение на высоких участках (457-458 м н.у.м.) центральных пойм современной дельты. На наиболее высоких, редко затапливаемых участках дельты выявлены современные аллювиальные темногумусовые (квазиглееватые) почвы (р. 2-03 и 3-01). В понижениях их - аллювиальные темногумусовые (глееватые) почвы (р. 3-03). Названный тип почв, с соответствующими подтипами, сформировался на ряде реликтовых (погребенных) почв. Так, под первым подтипом почв обнаружены (снизу вверх) аллювиальные темногумусовые почвы первого порядка (I) с признаками одновременно квазиглееватости и глееватости. При этом близость грунтовых вод обусловливает оглеение материнской породы (р. 3-01). Под вторым подтипом почв - на понижениях участков, имеющих дренирование из соседних проток или стариц, обнаружены реликтовые аллювиальные темногумусовые глееватые почвы (I). На указанных реликтовых темногумусовых почвах (I) сформировалась в дальнейшем слоистоаллювиальная гумусовая почва первичного ствола почвообразования. Известно, что образование такой почвы вызвано активным осадконакоплением, препятствующим непрерывному почвообразованию [31]. Затем на слаборазвитой почве сформировалась реликтовая аллювиальная темногумусовая почва второго порядка (II), с подтипами квазиглееватые или глееватые, в зависимости от высотного расположения и условий увлажнения. На возвышенном участке центральной поймы протоки Бурятская образование слоистоаллювиальной гумусовой почвы сопровождалось с криотурбационными явлениями, поэтому слоистость выражена слабее, чем на острове Сенной. На реликтовых темногумусовых почвах второго порядка (II) сформировались современные аллювиальные темногумусовые почвы. Можно говорить о цикличности в развитии данных почв в голоцене. Такая последовательность формирования описанных почв согласуется с концепцией преимущественно аллювиального характера происхождения дельты на фоне тектонических явлений Байкальской рифтовой зоны [7, 9, 10]. По вопросу о происхождении погребенных пойменных почв есть несколько точек зрения: изменение климата в голоцене; смена стадий единого почвообразовательного процесса; миграция русла; хозяйственная деятельность человека, приведшая к ускорению эрозии и изменению характера паводкового режима [19].

Отметим, что рассмотренные типы почв в дельте Селенги сформировались в условиях выпотного (эксуда-ционного) и криогенного (длительно сезонно-мерзлотного) типов водного режимов. В последнем случае доминируют превращения веществ от действия физических процессов, а биохимические их изменения совершаются лишь в короткий теплый сезон [13]. Действительно, для данных почв характерны признаки проявления криотур-бационных мерзлотных явлений в горизонтах профилей, а на поверхности почвенного покрова - полигонов в виде концентрических кругов на возвышенных участках. Локальное присутствие в дельте многолетнемерзлотных пород деградационного типа [7, 29, 30] сказывается на почвообразовательном процессе [8, 14].

В современных (дневных) окарбоначенных темногумусовых квазиглееватых горизонтах почв разрезов (р.) 2-03 и 3-01 по шкале Д.С. Орлова и соавт. [17] содержание гумуса среднее. Ниже среднего в дневном темногумусовом глееватом горизонте почвы р. 3-03 (табл. 2). Обогащенность гумуса азотом (C:N) в первых двух случаях по шкале средняя, в глееватой почве - высокая. Тип гумуса (Сгк/Сфк) фульватно-гуматный (1,0-1,5) в аллювиаль-

ных темногумусовых почвах острова Сенной, тогда как в темногумусовой почве р. 3-01 гуматно-фульватный (0,75-1,0). В последнем случае негативную роль играет неконтролируемое использование данного участка под пастбище. Здесь наименьшая величина емкости катионного обмена (ЕКО). Также здесь есть некоторое увеличение пылеватой фракции в гранулометрическом составе дневного горизонта (рис. 1). Реакция водной вытяжки здесь щелочная (выше 8,1). В остальных двух случаях современные почвы имеют слабощелочную реакцию по шкале (7,1—8,0). Необходимо отметить относительно малое содержание основных катионов в материнской породе изученных почв (см. табл. 2). Оно обусловливает низкую минерализацию почвенно-грунтовых вод в дельте, продемонстрированную ранее для относительно низинных участков дельты [28]. Для темногумусовых квазиглее-ватых горизонтов аллювиальной темногумусовой почвы характерно наличие окарбоначенности, обнаруживаемой по вскипанию 10 % HCl, хотя морфологических признаков наличия карбонатов в них нет. Таким образом, наличие карбонатов в темногумусовых горизонтах, отсутствие их чаще в материнской породе являются региональной спецификой данных почв, принадлежащих наиболее высоким участкам дельты. В аллювиальной темногумусовой почве подтипа глееватые нет окарбоначенности как в материнской породе, так и в темногумусовом горизонте. Причины этим явлениям кроются в пресности принимающего водоема - оз. Байкал (отсутствие карбонатов в материнской породе), в наличии эффекта интенсивной солнечной инсоляции при малой облачности в Забайкалье. Оно вызывает испарительный эффект влаги с поверхности почвы и тем самым концентрацию карбонатов в поверхностных слоях почвы. В погребенных темногумусовых квазиглееватых / глееватых горизонтах (р. 2-03 и 3-01) карбонатность почв обусловлена их реликтовостью, т.е. в свое время они формировались в условиях, подобных для современных почв.

Таблица 2

Физико-химические свойства аллювиальных почв темногумусового ряда в дельте р. Селенги

Горизонт Глубина, см рНводн Гу-мус N С/N Сгк Сфк Обменные катионы

Са+2 Mg+2 Nа+

% мг.экв/100 г почвы

Р. 2-03

А11са,я,@ 1,5-16 8,0 6,36 0,432 8,6 1,42 36,0* * 6,6

[AUq,g,@,yu] II 16- 29/31 7,7 7,10 0,651 6,3 1,03 41,1 5,4 4,8

[WCca,q,g,@,yu~] 29/31- 43 8,1 1,22 0,102 7,1 1,52 18,0* * 4,0

[A№a,q,g,@]I 43- 73/76 7,9 4,77 0,273 10,3 1,59 36,0* * 5,0

[Bg,@] 73/76- 85/88 7,0 1,98 0,353 32,9 1,02 16,6 7,5 3,6

[Сд,@~] 88-100 7,1 0,43 0,152 1,7 - 6,3 4,9 2,6

Р. 3-03

AUg,@ 1,5-25 7,7 4,35 0,491 5,2 1,17 30,0* * 5,2

[AUg,@]II 25-51 7,9 3,76 0,382 5,7 1,51 28,0* * 4,8

[WCg,@~] 51-92 6,3 0,50 0,091 3,2 - 5,7 1,9 3,2

[AUg,@]I 92-110 6,2 3,22 0,394 4,8 0,84 13,6 7,2 3,4

Р. 3-01

AUca,q,@ 0-6 8,2 6,21 0,352 10,2 0,78 26,0* * *

[AUca,q,g,@]II 6-22 8,0 2,82 0,183 8,9 0,84 18,0* * *

[WCg,@~] 22-47 8,1 1,33 0,091 7,1 - 26,4 17,6 -

[AUca,q,g,@] I 47-60 7,5 2,34 0,172 7,9 0,59 14,4 9,6 -

[Cg,@] 60-100 7,3 0,81 0,084 9,5 0,72 13,8 3,4 -

[CG,@] 100-110 6,7 1,32 0,092 1,7 0,72 10,2 3,4 -

Примечания: * ЕКО (мг.экв/100 г почвы); - - показатели не определялись.

%

%

1 оризонт, *2

темногум., р. 2-03

50 100

150 <% (&>

Ъ о 50 100

ч

<$>

и°)

о~

15е>

О Ы

О

о

Ш

4,° 4,°

0 2

о

— о ° °0 о о

Л О

О о

0 ^

1 .0° °

темногум., р. 3-01

темногум., р. 3-03

ВКЛЕИТЬ!!!!

Рис. 1. Гранулометрический состав аллювиальных темногумусовых почв синлитогенного

почвообразования дельты р. Селенги

Биологическая активность почв. Степень разложения клетчатки в изученных почвах в слое 0-50 см зависела от их гранулометрического состава. Так, в супесчаной почве р. 3-01 она была минимальная, статистически достоверно (р<0,001) отличаясь от таковых в легкосуглинистых почвах двух других разрезов (рис. 2). По шкале Д.Г. Звягинцева [16] в первом случае интенсивность разложения клетчатки слабая, во втором и третьем

- средняя.

см

Номер разреза

Рис. 2.. Степень разложения клетчатки в аллювиальных темногумусовых почвах дельты р. Селенги за соответствующие вегетационные периоды их изучения

Заключение

Общим для рассмотренного типа почв является наличие дневного темногумусового квазиглееватого (окарбоначенного) горизонта AU на участках высоких центральных пойм дельты и отсутствие чаще всего карбонатов в материнской породе C~~. Это означает не полное соответствие формуле Аи-С(Са)~~ согласно новой классификации почв России [31], или формуле AU-C~~ согласно [20]. Такое отличие данного типа (подтипа) почвы можно отнести к региональной специфике. В целом выявлена цикличность в формировании почв изученного типа в голоцене, что специфично аллювиальным почвам. Характер аллювиальности отразился на гранулометрическом составе изученных почв, варьирующем от супесчаного до суглинистого, по мере постепенного снижения скорости течения р. Селенги. Гранулометрический состав данных почв определил их биологическую активность. Супесчаная почва р. 3-01, обладая и меньшей полевой влажностью (24 % в верхнем 0-22 см слое и 18 % в слое 22-47 см) сравнительно с суглинистыми почвами, у которых полевая влажность преимущественно 40-50 % (вниз до 50 см) имела меньшую биологическую активность, выявленную по степени разрушения клетчатки.

Литература

1. Агрофизические методы исследования почв. - М.: Наука, 1960. - 259 с.

2. Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975. - 656 с.

3. Аккумуляция веществ на геохимических барьерах в дельте Селенги / А.Б. Гынинова [и др.] // Геогра-

фия и природные ресурсы. - 2007. - № 2. - С. 65-69.

4. Байкал: атлас / Федеральная служба геодезии и картографии России. - М.: Изд-во Роскартография,

1993. - 160 с.

5. Богоявленский Б.А. Динамика формирования дельты р. Селенги и залива Провал // Атлас "Байкал”. -М.: Изд-во ГУК, 1993. - С. 46-47.

6. Гынинова А.Б., Корсунов В.М. Почвенный покров Селенгинского дельтового района Прибайкалья // Почвоведение. - 2006. - № 3. - С. 273-281.

7. Дельта реки Селенги - естественный биофильтр и индикатор состояния озера Байкал / отв. ред. А.К. Тулохонов, А.М. Плюснин. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. - 314 с.

8. Дугаров В.И. Гидротермический режим мерзлотных почв Западного Забайкалья, их мелиорация и сельскохозяйственное использование: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - М., 1989. - 40 с.

9. Иметхенов А.Б. Поздний кайнозой юго-восточного побережья оз. Байкал: автореф. дис. ... канд. геол.-минер. наук. - Иркутск, 1982. - 18 с.

10. Иметхенов А.Б. Позднекайнозойские отложения побережья оз. Байкал. - Новосибирск: Наука, 1987. -148 с.

11. Классификация и диагностика почв СССР. - М.: Колос, 1977. - 223 с.

12. Кузьмин В.А. Опыт почвенно-географических исследований на территории Байкальской Сибири // География и природные ресурсы. - 2007. - № 3. - С. 197-205.

13. Маймусов Д.Ф. Основы учения о почвах. - Смоленск: Смоленское областное кн. изд-во "Смядынь”,

2007. - 284 с.

14. Макеев О.В. Почвы мерзлотных регионов биосферы, их функционирование и использование. - Пущи-но, 1990. - 44 с.

15. Макушкин Э.О., Сорокин Н.Д., Корсунов В.М. Состояние микробных сообществ почв в различных условиях их поемности в дельте Селенги. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2007. - 160 с.

16. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. -303 с.

17. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. - 2004. - № 8. - С. 918-926.

18. Петрович П.И. Низинные торфяные почвы Бурятии (генезис и сельскохозяйственное использование).

- Улан-Удэ: Бурят. кн. изд-во, 1974. - 139 с.

19. Плеханова Л.Н., Демкин В.А., Зданович Г.Б. Эволюция почв речных долин степного Зауралья во второй половине голоцена. - М.: Наука, 2007. - 236 с.

20. Полевой определитель почв России. - М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. - 182 с.

21. Розанов Б.Г. Морфология почв: учеб. пособие для вузов по спец. "Почвоведение и агрохимия”. - М.: Изд-во МГУ, 1983. - 320 с.

22. Розанов Б.Г. Морфология почв: учеб. для высшей школы. - М.: Академ. проект, 2004. - 432 с.

23. Тайсаев Г.Т. Геологические ландшафты и экология дельты Селенги // Проблемы географии Байкаль-

ского региона. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1997. - С. 11-17.

24. Трофимова И.Е. Структура мезоклиматов Усть-Селенгинской котловины // География и природные ресурсы. - 2005. - № 2. - С. 46-52.

25. Тулохонов А.К. О геоморфологической индикации режима новейших тектонических движений // ДАН. -

2008. - Т. 423. - № 4. - С. 511-515.

26. Шайбонов Б.Б., Гармаев А. Особенности функционирования геосистем дельты р. Селенги // Селенга -река без границ: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Улан-Удэ, 2002. - С. 80-81.

27. Шахматова Е.Ю. Процессы и продукты почвообразования в гидроморфных пойменных почвах дельты р. Селенги: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Улан-Удэ, 2004. - 22 с.

28. Шахматова Е.Ю., Макушкин Э.О., Корсунов В.М. Особенности химического состава почвенногрунтовых вод пойменных почв дельты Селенги (Байкальский регион) // Почвоведение. - 2009. - № 6.

- С. 674-679.

29. Шестернев Д.М., Татауров С.Б. Воздействие криогенных факторов на трансформацию вещества дельты реки Селенги // Основные факторы и закономерности формирования дельт и их роль в функционировании водно-болотных экосистем в различных ландшафтных зонах: мат-лы междунар. конф., 25-30 сент. 2005 г. - Улан-Удэ, 2005а. - С. 127-130.

30. Шестернев Д.М., Татауров С.Б. О результатах исследований геокриологических условий территории дельты реки Селенга // Там же. - С. 166-168.

31. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедев И.М. Классификация и диагностика почв России. - Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.

32. Экология растительности дельты реки Селенги. - Новосибирск: Наука, 1981. - 274 с.