Генетические особенности и классификационные критерии разделения аридных почв территории России

АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2006, том 12, № 29

=————— СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ -

УДК 375.16:631.44

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ РАЗДЕЛЕНИЯ АРИДНЫХ ПОЧВ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

© 2006 г. И.А. Горбунова, Т.А. Пузанова

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, географический факультет 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы, 1, Россия

Бурые пустынно-степные почвы, как самостоятельный генетический тип, выделенный В.В. Докучаевым в 1886 году и названные бурыми солонцовыми, всеобщего признания в почвоведении не получили. Некоторые исследователи объединяли бурые пустынно-степные почвы с каштановыми в тип «почв сухих степей, пустынные или каштановые и бурые» (Сибирцев, 1901; Захаров, 1938), другие четко разделяли пустынно-степные каштановые и пустынно-степные бурые почвы (Коссович, 1904, Глинка, 1931). А.И. Бессонов (1926) предлагал разделить зону бурых почв на две части по 48° северной широты и, северную часть объединить с каштановой зоной, а южную - с сероземной. Позднее И.П. Герасимов (1939) предложил бурые полупустынные почвы отнести к сероземам, а каштановые почвы выделять в пределах черноземно-каштанового типа. Таким образом, зона бурых пустынно-степных почв то исчезала на почвенных картах совсем, то появлялась вновь. В последнее время вновь высказываются сомнения в целесообразности выделения Бу почв на типовом уровне и в новой «Классификации почв России» (Классификация..., 1997) выделен отдел «малогумусовых аккумулятивно-карбонатных почв», в котором рассматривается лишь один тип - «бурые аридные», объединяющий бурые пустынно-степные и светло-каштановые почвы.

В разработанной новой классификации характеристике аридных почв уделено недостаточно внимания, возможно, вследствие их небольших ареалов распространения на территории России: аридные почвы представлены светло-каштановыми и бурыми пустынно-степными почвами, занимающими западную часть Прикаспийской низменности. Действительно, в морфологии Кс и Бу почв достаточно много общего и диагностика их, особенно в зоне контакта, крайне затруднительна и не лишена субъективности: в условиях комплексности почвенного покрова и существующей хозяйственной деятельности достаточно трудно определить какие-либо четкие критерии, определяющие тот или иной тип (подтип) почв. Таким образом, несмотря на достаточно детальную изученность ландшафтов Прикаспийской низменности светло-каштановые и бурые пустынно-степные почвы остаются предметом разногласий и нуждаются в тщательном исследовании для определения степени их самостоятельности в пределах типа, уточнении ареалов распространения и положения в комплексах.

Генетические особенности зональных почв Западного Прикаспия

Для выявления характерных классификационных признаков бурых пустынно-степных и светло -каштановых почв нами были исследованы особенности почвенного покрова в пределах различных по тополитологическим условиям и возрасту континентального развития территорий западной части Прикаспийской низменности: а) позднехвалынской морской аккумулятивной суглинистой Черноземельской низменности, с абсолютными отметками территории -10 - -16 метров и возрастом континентального развития 9-10 тысяч лет; б) раннехвалынской морской аккумулятивной суглинистой Сарпинской равнине с абсолютными отметками территории +5 - +7 метров и возрастом континентального развития около 15-16 тысяч лет; в) территории, приуроченной к отметкам около 0 метров и характеризующейся как зона древней берегового контакта суши (раннехвалынской низменности) и моря (позднехвалынского бассейна), с возрастом континентального развития около 11-12 тысяч лет. Вопрос о возрасте

континентального этапа исследованных равнин является до сих пор дискуссионным. Наиболее детально уровень и возраст трансгрессивных и регрессивных фаз Каспийского моря за последние 14000 лет были представлены в монографии «Изменение режима Каспийского моря и бессточных водоемов в палеовремени» (Варущенко и др., 1986) и при определении возраста континентального развития территории, соответствующим абсолютным отметкам участков, мы руководствовались предложенными расчетами этой группы авторов.

В целом, западная часть Прикаспийской низменности представляет собой молодую аккумулятивную морскую равнину, понижающуюся от подножий возвышенности Ергени к побережью Каспийского моря с высот +48 - +50 до -26 - -28 абс.м. Доминирующая роль в формировании геолого-геоморфологических особенностей данной территории, как известно, принадлежит трансгрессиям и регрессиям Каспийского моря. Большая часть почвообразующих пород представлена отложениями раннехвалынской и позднехвалынской трансгрессий Каспийского бассейна. Береговая линия раннехвалынской трансгрессивной фазы достигала подножий Ергеней: +48 - +50 метров над уровнем моря (Леонтьев, 1976; Порошина, 1989). В северной части Западного Прикаспия толща раннехвалынских морских осадков, варьирующая в пределах 10-20 метров, разнородна по своему составу: наиболее распространены песчаные и песчано-алевролитовые отложения. Второй тип отложений, фрагментарно перекрывающий первый - горизонтальные тонкослоистые, плитчатые шоколадные глины (Марков и др., 1965). Во время последовавшей за раннехвалынской трансгрессией енотаевской регрессии, уровень моря

установился на отметках, возможно, даже более низких, чем современные (Геоморфология, 1958). Енотаевская регрессия в конце плейстоцена сменилась менее длительной и мощной трансгрессией Каспия - позднехвалынской. Максимальные отметки древней береговой линии этой трансгрессии, по мнению большинства исследователей, фиксируются на абсолютных высотах -2 - +5 метров. Литологический состав позднехвалынских отложений неоднороден: для водораздельных поверхностей характерны мелкозернистые супеси и легкие суглинки, мощностью до 5 метров, для лиманообразных понижений - глинистые отложения.

Грунтовые воды, в условиях аридного климата и малой атмосферной увлажненности, являются существенной причиной преобразования почвенного и растительного покрова. Наиболее общей закономерностью распространения, залегания и минерализации грунтовых вод исследованного региона, является их зональность, проявляющаяся в смене вод преимущественно хлоридного засоления южных участков Черноземельской низменности на хлоридно-сульфатные и сульфатные - для северных участков Сарпинской низменности. Существует две основных гипотезы перехода хлоридно-магниевых грунтовых вод в сульфатно-натриевые. Первая гипотеза предполагает обменную реакцию адсорбции между засоленными глинами, содержащими поглощенный натрий и инфильтрационными водами, содержащими сульфат кальция и магния. Следует отметить, что сульфаты натрия и хлориды кальция и магния — соли-антагонисты: гипс накапливается в жидкой, а впоследствии и в твердой фазе только после изъятия хлоридов магния и кальция из почвенно-грунтовых вод (Силин-Бекчурин, 1952; Славный и др., 1970). Другие исследователи считают, что меньшая минерализация и преимущественно сульфатно-натриевый состав фунтовых вод северных районов Прикаспийской низменности объясняется тем, что эта территория длительное время подвергалась опресняющему воздействию поверхностных вод (Доскач, 1979). Картина зонального изменения химического состава грунтовых вод осложняется микрозональностью, степень проявления которой зависит от механического состава почвообразующих пород и их засоленности, выраженности мезо- и микрорельефа, наличия подтока глубоких вод через соляные структуры (Горяйнов, Данилевич, 1964; Федю ков, 1969). Механический состав и условия формирования Черноземельской и Сарпинской низменностей определили и отличия в характерных элементах мезорельефа: для позднехвалынской низменности характерны эоловые формы образования -барханы, гряды, бугры, а для раннехвалынской — эрозионные ложбины.

Другой особенностью строения поверхности территории участков является наличие микрорельефа различной степени выраженности, представляющего собой чередование микроповышений высотой 10-30 см и диаметром до 5 метров и блюдцеообразных, ложбинообразных западин глубиной до 20-30 см и диаметром 3-5 метров. Зональные почвы

исследованных участков как раннехвалынской, так и позднехвалынской низменностей не образуют однородных массивов, а входят в комплексы, выступая в качестве одного из компонентов почвенного покрова наряду с солонцами, луговато-бурыми пустынно-степными (каштановыми) почвами, солончаками и приурочены, как правило, к достаточно ровным поверхностям, микросклонам. Отличительной особенностью исследованных территорий является факт различия в выраженности микрорельефа: территория раннехвалынской низменности отличается развитым ложбинообразным микрорельефом, позднехвалынская -слаборазвитым мелко-бугристо-западинным. Большинство исследователей склонны считать комплексность почвенно-растительного покрова временным явлением: по мере рассоления и рассолонцевания почв развитие комплексов приведет к образованию однородного почвенного покрова, состоящего из зональных почвенных разностей (Герасимов, 1951; Иванова, Левина, 1952; Иванова, Фридланд, 1954), либо из луговатых разностей - темноцветных почв западин (Новиков, 1936; Усов, 1940).

Формально границу между светло-каштановыми и бурыми полупустынными почвами проводят по уменьшению содержания гумуса в верхнем горизонте до 1.5%, по меньшей мощности гумусового горизонта и по более высокому залеганию карбонатного и гипсового горизонта в Бу (Классификация..., 1977). Предполагается, что в растительном покрове граница обусловлена сменой злаково-полынных ассоциаций на полынные (Фридланд, 1964).

Согласно проведенным исследованиям выявления доминирующих трендов почвообразовательного процесса в пределах ключевых участков Сарпинской и Черноземельской низменностей, сходство светло-каштановых и бурых пустынно-степных почв Западного Прикаспия проявляется в маломощности почвенного профиля, слабой выраженности процесса гумусонакопления, остаточной засоленности почвообразующих пород и общей малой интенсивности процессов почвообразования и выветривания. Сопоставление морфологических характеристик Бу и Кс определило существенную разницу в мощности гумусовой прокраски (8-12 см для Бу и 30 см для Кс), сопоставимый уровень залегания карбонатного (на глубинах 20-30 см) и солевого (40-50 см) горизонтов. В морфологических описаниях и дальнейшем анализе цвета горизонтов по шкале Манселла определены существенные различия в цветовой гамме рассматриваемых почвенных разностей: Бу почвы имеют большую осветленность и характерную бурую окраску. Морфологически выделена белесоватость гумусово-аккумулятивного горизонта, признаки слоеватости и чешуйчатости в структуре.

Наличие этих признаков некоторыми авторами трактуется как широкая осолоделость Кс и, частично, Бу почв (Прасолов, Антипов-Каратаев, 1937; Фридланд, 1964; Болышев, 1972). На процесс осолодения, по мнению некоторых авторов, указывает факт наличия свободной кремне кислоты в горизонте А1, повышенное содержание гидроокисей железа и алюминия в иллювиальных горизонтах (Болышев, 1972), малое количество обменного натрия в верхних горизонтах с выраженной морфологической солонцеватостью и повышенное содержание натрия в нижних горизонтах почв, т.е. признаки глубинной солонцеватости (Фридланд, 1964).

Разреженность растительного покрова на фоне высоких летних температур и резкого колебания количества осадков по сезонам года, предопределяют короткий весенний цикл образования и разложения гумусовых веществ. Содержание гумуса в верхних горизонтах Бу почв варьирует в пределах 0.8-1.2%, Кс - 1.0-1.8%.

Важной особенностью исследованных Бу и Кс почв является наличие текстурного горизонта. Согласно данным гранулометрического анализа, доминирующими фракциями для зональных исследованных почв являются фракции крупной пыли (30-60%) и ила (5-23%). Характер распределения илистой фракции и физической глины в целом отражает текстурную дифференциацию верхних горизонтов почв. Так, содержание ила в горизонте А1 не солонцеватых зональных почв варьирует от 2 до 8%, а в Bt - 13-16%, а разница в содержании физической глины между горизонтами доходит до 20%.

Значения рН рассматриваемых почвенных разностей определяют устойчивую щелочную реакцию для Бу и от нейтральной к слабощелочной для Кс. При сходных средних величинах содержания С02 карбонатов в полуметровой толще (6.4-6.5%), усредненные величины S04 гипса

различны: для Бу почв - 0.2% и Кс — 0.7%. Соответственно, меняется и характер распределения гипса по профилю: от достаточно равномерного с минимальной вариабельностью в нижней части профиля для Бу почв до выраженного максимума на глубинах 50-80 см для Кс почв. Подобные различия обусловлены ранее отмеченной зональностью химизма засоления для территории Западного Прикаспия.

Данные водной вытяжки также определяют пространственные различия в степени и характере засоления исследованных почв: для Бу почв характерно остаточно сульфатно-хлоридное и хлоридное в пределах всего профиля, а для Кс - преимущественно гидрокарбонатно-сульфатное. В целом, светло-каштановые почвы характеризуются большей выщелоченностью от водорастворимых солей. В катионном составе почвенных растворов обращает на себя внимание повышенное содержание в почвах участков позднехвалынской низменности магния, а раннехвалынской - натрия. Существенным различием в степени засоления для Бу и 1С является глубина залегания горизонта с величиной плотного остатка более 0.3%: для бурых пустынно-степных почв она составляет около 10-20 см, а для светло-каштановых почв — 90-100 см.

Классификационные критерии выделения и индексация генетических горизонтов бурых пустынно-степных и светло-каштановых почв

В «Классификации почв России» (1997) в типе бурых аридных почв выделено 5 подтипов: типичные, солонцеватые, засоленные, криптоглеевые, поверхностно-турбированные. Как видим, при выделении подтипов использованы разные основания; каждый из названных подтипов может быть криптоглеевым или поверхностно-турбированным; солонцеватые и засоленные почвы могут быть автоморфными (на засоленных породах) и полугидроморфными. Таким образом, критерии разделения бурых аридных почв на подтипы расплывчаты и не соответствуют основным принципам субстантивно-генетической классификации, в которой подтипы определены как группы почв в пределах типа, отличающиеся качественными модификациями основных генетических горизонтов, отражающих наиболее существенные особенности почвообразовательных процессов и эволюции почв и (или) представляют собой переходное звено между типами. Большую часть почв из приведенного выше перечня подтипов скорее можно рассматривать в качестве родов, так как ими отражается специфика почвообразования на различных почвообразующих породах, а сами подтипы вряд ли могут рассматриваться как переходные звенья между типами. Предлагаемые в новой классификации критерии выделения родов почв (насыщенные, ненасыщенные) для субаридных и аридных, всегда насыщенных почв, не приемлемы в целом и требуют определенных объяснений и дополнений.

Определенную сложность представляет разработка системы индексов генетических горизонтов аридных почв. В «Классификации и диагностике почв СССР» (1977) индексация горизонтов пустынно-степных и пустынных почв не охватывает всего многообразия их вариантов. Так, генетический профиль бурых полупустынных почв состоит из следующих горизонтов: А-В-Вк-(ВСс)-Сс, где малый индекс «к» обозначает карбонатность В, а «с» -засоление горизонта. Согласно данной классификации профиль каштановых почв имеет следующее строение: А-В(В1,В2)-ВСк(Ск)-Сс, при этом в данном случае малый индекс «с» обозначен как аккумулятивный гипсовый, а горизонты Bl, В2 — аккумулятивно-карбонатные.

Исходя из определений по «Классификации почв России» (1997), генетический профиль бурых аридных почв (включающий в себя, как отмечалось ранее и светло-каштановые почвы) состоит из следующих горизонтов: AY - ВМ - Вса - Cca,cs - светлогумусовый, метаморфический, иллювиально-карбонатный, иллювиально-гипсовый (часто содержащий легкорастворимые соли).

Эта схема так же, как и в предыдущем варианте почвенной классификации, очень упрощена и не отражает главных особенностей генетического профиля аридных почв. И это вполне понятно, так как морфогенетические особенности горизонтов многих пустынно-степных почв настолько своеобразны, что требуют переоценки объема понятия горизонта и критериев их выделения, а также введения ряда дополнительных индексов.

Во-первых, для бурых пустынно-степных почв характерен резко дифференцированный светлогумусовый горизонт AY, выделяемый в «Классификации почв России» (1997) как для аридных, так и гумидных почв. Однако характер гумуса значительно различается в почвах аридных, субаридных и гумидных областей, в первую очередь, щелочно-кислотными свойствами и степенью насыщенности. Гумус аридных почв - щелочно-гуматно-фульватный насыщенный, поэтому, для обозначения светлогумусовых горизонтов аридных почв мы предлагаем индекс «AY1».

Кроме того, светлогумусовый горизонт часто неоднороден по вертикали. Так, согласно нашим исследованиям, для бурых пустынно-степных почв характерно фрагментарное образование глинистой корки с поверхности и своеобразного подкоркового (под)горизонта. В результате формируется резко дифференцированный профиль: поверхностная уплотненная корочка (0-2 см), подкорковый рыхлый слоевато-чешуйчатый горизонт мощностью до 10-15 см, коричневато - или красновато-бурый, уплотненный крупнокомковатый, вертикально-трещиноватый горизонт, в нижней части которого встречается карбонатная белоглазка, под которым расположен горизонт скопления гипса и легкорастворимых солей. Для светло-каштановых почв, согласно нашим исследованиям, наличие коркового и подкоркового слоевато-чушайчатого горизонта не характерно, и основным почвообразовательным процессом для верхней части профиля является процесс гумусонакопления.

Таким образом, представляется совершенно необходимым выделение в верхней «прогумусированной» части аридных почв двух светлогумусовых горизонтов: верхнего коркового (AY1 К) - уплотненного, трещиноватого, часто пористого (ячеистого, ноздреватого) и нижнего подкоркового (AY1 L) - слоевато-чешуйчатого, рыхлого, с четкой верхней и более постепенной нижней границей (от лат. «lamina» - плитка, слой). Такая структурная дифференциация гумусовых горизонтов характерна для бурых пустынно-степных, что позволяет рассматривать их в качестве типодиагностических для всего типа бурых аридных почв. Поскольку в светло-каштановых почвах подобная структурная организация светлогумусовых горизонтов, как правило, не выражена, данные почвенные разности необходимо рассматривать отдельно и не объединять в общий тип бурых аридных почв.

Заключение

1. Бурые пустынно-степные почвы и светло-каштановые почвы приурочены к разновозрастным территориям и географически дифференцируются. Явление комплексности почвенного покрова Западного Прикаспия вследствие постоянного перераспределения солей в пределах комплексов почв регионально и устойчиво во времени. Максимально контрастные комплексы образованы на территориях с выраженным микрорельефом и большим возрастом континентального развития.

2. Принятая в «Классификации и диагностике почв СССР» (1977) и «Классификации почв России» (1997) индексация генетических горизонтов бурых аридных почв не отражает своеобразия их главных типодиагностических горизонтов - светлогумусовых и иллювиально-метаморфического. Предлагается выделение для верхней части профиля аридных почв двух светлогумусовых горизонтов - коркового (AY К) и подкоркового (AY'L).

3. Объединение светло-каштановых и бурых пустынно-степных почв в один тип бурых аридных почв не подтверждается фактическими данными о составе диагностических горизонтов. В отличие от бурых аридных почв, в светло-каштановых не выделяются предложенные два варианта светлогумусовых горизонтов - корковый и подкорковый. Поэтому мы не нашли достаточных оснований для включения в предлагаемую схему классификации светло-каштановых почв в качестве подтипа «каштаново-бурых» в типе бурых аридных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бессонов А.И. О бурой зоне и бурых почвах // Почвоведение. 1926. № 2. С. 24-45.

2. Большее Н.НПроисхождение и свойства почв полупустыни. М.: Изд-во МГУ. 1972. 196 с.

3. Варущенко СИ., Варущенко А.Н., Клиге Р.К. Изменение режима Каспийского моря и бессточных водоемов в палеовремени. М.: Наука. 1986. 240 с.

4. Геоморфология Западной части Прикаспийской низменности // Труды Прикаспийской экспедиции. М.: Изд-во МГУ. 1958. 223 с.

5. Герасимов И.П. Почвы Прикаспийской низменности // Почвы СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1939. Т.З. С. 277-297.

6. Герасимов И.П. Географические наблюдения в Прикаспии // Известия АН СССР. Серия географическая. 1951. №4. С.3-15.

7. Глинка К.П. Почвоведение. М. 1931. 108 с.

8. Горяйнов В.М., Данилевич П.Ф. Подземные воды Калмыкии. Элиста: Калм. кн. изд-во. 1964. 89 с.

9. ДоскачА.Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни. М.: Наука. 1979. 141 с.

10. Захаров С.А. География и генезис засушливых районов Азово-Черноморского края // Труды почвенной конференции. М. 1938. Ч. 3. С. 19-24.

П. Иванова Е.Н., Левина Ф.Я. Солонцовые комплексы Прикаспия // Почвоведение. 1952. № 10. С. 909-919.

12. Иванова Е.Н., Фридланд В.М. Почвенные комплексы сухих степей и их эволюция // Вопросы улучшения кормовой базы в степной, полупустынной и пустынной зонах СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1954. С. 162-190.

13. Классификация почв России. М.: Почвенный институт им. В.В.Докучаева РАСХН. 1997. 234с.

14. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос. 1977. 220с.

15. Коссович П.С. Почвообразовательный процесс как основа генетического почвоведения // Опытная агрономия. М. 1904. Т.П. С. 13-32.

16. Леонтьев O.K. и др. Новые данные о четвертичной истории Каспийского моря // Комплексные исследования Каспийского моря. М.: Изд-во МГУ. 1976. Вып. 5. С. 55-69.

17. Марков К.К., Лазуков Г.И., Николаев В.А. Четвертичный период. М.: Изд-во Наука. 1965. Т. 2. 436 с.

18. Новиков Г.Н. Растительно-почвенные комплексы северной части Каспийской равнины, их типы и происхождение // Растительность Каспийской низменности. М.-Л.: Изд-во АН СССР.

1936. Т. 1.С. 271-294.

19. Порошина Л.Н. Геоморфология Калмыцкой АССР по материалам космической фотосъемки. Дисс....канд. геогр. наук. М. 1989. 195 с.

20. Прасолов Л.И., Антипов-Каратаев И.Н Каштановые почвы сухих степей // Почвоведение.

1937. №6. С. 863-882.

21. Сибирцев Н.М. Почвоведение. Спб. 1901. 103 с.

22. Силин-Бекчурин А.И. Гидрохимическая зональность подземных вод Прикаспийской синеклизы // Известия АН СССР. Сер. геол. 1952. С. 27-41.

23. Славный Ю.А., Турсина Т.В., Кауричева З.Н. К вопросу о генезисе засоленных почв в Прикаспии // Почвоведение. 1970. №10. С. 19-26.

24. Усов Н.И. Генезис и мелиорация почв Каспийской низменности. Саратов. 1940.142 с.

15. Федюков А.Н. Природа Калмыцкой АССР. Элиста: Калмыцкое кн. изд-во. 1969. 132 с.

16. Фридланд В.М. Светло-каштановые почвы // Почвы комплексной равнины и их мелиоративная характеристика. М.: Наука. 1964. С. 22-60.

GENETIC PARTICULARITIES AND CLASSIFICATIONAL CRITERIA OF ARID SOILS DIVISION OF RUSSIA

© 2006 r. I.A. Gorbunova, T.A. Puzanova

M.V. Lomonosov's Moscow State University, faculty of geography 119992, Moscow, GSP-2, Leninskiy mountains, 1, Russia

The genetic peculiarities of brown semi-desert soils and light chestnut soils were considered according to the researches of zonal topolithologically different soils West-Caspian lowland. The necessity of their classification on soil types level were shown. The different variants of soil indexes and changes in the classification scheme were proposed.