Роль мерзлотных факторов в морфогенезе луговых подбелов Приамурья

Вестник ДВО РАН. 2008. № 1

А.Б.ГЫНИНОВА, С.А.ШОБА, Л.Д.БАЛСАНОВА

Роль мерзлотных факторов в морфогенезе луговых подбелов Приамурья

Исследовалось микроморфологическое строение луговых подбелов cреднего Приамурья. Показано, что процесс отбеливания, характерный для элювиально-глеевых горизонтов исследуемых почв, усиливается криоэлю-вогенезом.

The role of frost factors in morphogenesis of meadowland texture-differentiated soils of Pre-Amurye.

A.B.GYNINOVA (Institute of General and Experimental Biology SB RAS, Ulan-Ude), S.A.SHOBA (Moscow State University, Moscow), L.D.BALSANOVA (Institute of General and Experimental Biology SB RAS, Ulan-Ude).

Micromorphological structure of meadowland texture-differentiated soils of the Middle Pre-Amurye area was investigated. It is shown that bleaching process, typical for eluvium-gley horizons of the studied soils, is intensified by cryogenic eluvium genesis.

Луговые подбелы, широко распространенные на плоских озерно-аллювиальных равнинах Приамурья, относятся к группе текстурно-дифференцированных почв и отличаются четкой выраженностью осветленного подгумусового горизонта. Комплекс процессов, приводящих к его формированию, Г.И.Ивановым [4] назван отбеливанием. Он включает процессы периодического поверхностного оглеения и сегрегации, вызываемые засушливостью раннелетнего периода и переувлажнением во второй половине лета. В этих условиях большое влияние на формирование осветленного элювиально-глеевого горизонта почв равнин Дальнего Востока оказывают пульсирующий характер окислительно-восстановительного режима и конкрециеобразование [8, 11]. Глубокое сезонное промерзание, сопровождающееся льдообразованием в виде шлиров в осветленном горизонте почв равнин юга Дальнего Востока, оказывает существенное влияние на морфологическое строение этих почв [1, 12], однако его роль в почвообразовании практически не изучена. В связи с этим представляется актуальным исследование влияния криогенного фактора на морфогенез луговых подбелов.

Для определения роли криогенного фактора в формировании профиля луговых подбелов изучалось их морфологическое строение на макро-, мезо- и микроуровнях, динамика влажности в зимний период, набухание и максимальная аккумуляция влаги в лабораторных условиях. Физико-химические свойства почв исследованы нами ранее [3]. Луговые подбелы характеризуются тяжелосуглинистым гранулометрическим составом, элювиально-иллювиальным распределением илистой фракции со значительным относительным накоплением пылеватой фракции в поверхностных горизонтах, слабокислой реакцией среды, высоким содержанием гумуса. Емкость поглощения имеет два максимума, совпадающих с гумусовым и иллювиальным горизонтами. Свободные формы соединений железа имеют элювиально-иллювиальное распределение по профилю.

Исследование морфологии луговых подбелов показало, что гумусовый горизонт имеет порошисто-зернистую структуру, элювиальный - чешуйчато-пластинчатую, а иллювиальный - дробовидно-мелкоореховатую. Характерная черта исследованных почв - полигональное трещинообразование; наибольшая ширина трещин наблюдается в осветленном горизонте, что свидетельствует о максимальной зимней аккумуляции влаги в нем. Полученные нами

ГЫНИНОВА Аюр Базаровна - кандидат биологических наук, БАЛСАНОВА Лариса Даниловна - кандидат биологических наук (Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ), ШОБА Сергей Алексеевич - доктор биологических наук (Московский государственный университет).

данные о динамике влажности почв зимой обнаруживают отчетливо выраженное перераспределение влаги по профилю (рис. 1). Поздней осенью и в начале зимы влага перемещается к фронту промерзания и накапливается сначала в поверхностных горизонтах А1 и А1Еg за счет влаги нижележащего элювиально-глеевого горизонта. По мере опускания фронта промерзания влага начинает аккумулироваться в горизонте Еg и в конце зимы, до февраля включительно, подтягивается в переходный горизонт EgB.

Иллювиальный горизонт В ^ в течение всего морозного периода теряет влагу.

Исследование процессов набухания почвенной массы горизонтов профиля луговых подбелов (рис. 2) показало, что влажность максимального набухания почвенной массы горизонта А1, определенная в лабораторных условиях, соответствует 55%, а определенная в полевых условиях в январе в этом же горизонте - 66%. В элювиально-глеевом горизонте влажность максимального набухания соответствует 15%, в природных же условиях в морозный период она достигает 67%. Максимальная влажность иллювиального горизонта отмечена в конце октября, она практически соответствует влажности максимального набухания. Известно, что при промерзании переувлажненной почвы агрегаты разрываются льдом. Промерзание оптимально смоченной почвы, напротив, сопровождается улучшением ее структуры за счет спрессовывания агрегатов льдом, образовавшимся в крупных порах, а также благодаря возрастающей коагуляции коллоидов в незамерзших объемах воды вследствие повышения в них концентрации электролитов [6]. Поэтому зимнее перераспределение влаги, несомненно, определяет высокую степень агрегированности иллювиального и дис-пергированность элювиально-глеевого горизонтов. Поведение плазменного материала и

скелета, как и характер агрегированности в целом, наиболее показательны при изучении влияния криогенеза на микроморфологическое строение почв [2, 13]. Данные, полученные нами при исследовании микроморфологического строения почвы, показывают, что почвенная масса гумусово-аккумулятивного горизонта полностью агрегирована, глинистая плазма, скелет и Ге-новообразования включены в состав агрегатов. В элювиально-глеевом горизонте обнаруживаются формирование слоистой текстуры и дифференциация почвенной массы на пылеватый и плазменный компоненты, при этом пылеватые зерна отмыты от поверхностных пленок. Причиной обособленности плазменной и грубодисперсной составляющих является дифференциация почвенной массы по энергиям взаимодействия, происходящая при замораживании полидисперсных систем [13], а образование слоистой текстуры связано с образованием ледяных шлиров. При этом верхняя часть тонкопластинчатых агрегатов практически

10 20 30 40 50 60 • -, - - г г

полностью лишена глинистой и железистой плаз-Рис. 2. Характер набухания почвенной мас- мы, сосредоточенной в нижней их части. Механизм

сы горизонтов профиля луговых подбелов формирования агрегатов подобного строения в па-

при различной степени насыщения влагой лево-подзолистых почвах Русской равнины описан

Rv, %

w%

X XI XII I II III Месяцы

Рис. 1. Закономерности изменения влажности в горизонтах профиля луговых подбелов в период биологического покоя

Б. А.Ильичевым [5]. Отток влаги при вытаивании ледяных линз обусловливает проявление процесса элювиирования в послезимний период. Процесс морозного выветривания и элю-виирования, который предложено называть криоэлювогенезом [7], в исследуемых нами почвах наряду с элювиально-глеевым процессом, очевидно, оказывает существенное влияние на формирование осветленного горизонта и текстурную дифференциацию профиля.

Микроморфологическое строение почв иллювиальных горизонтов обнаруживает высокую степень агрегированности, что связано с процессами набухания и усадки почвенной массы. Ее объем при набухании увеличивается на 5-10% (рис. 2), что обусловливается высоким содержанием илистой фракции (40-55%), представленной минералами с раздвигающимися пакетами (монтмориллонит, смешаннослойные минералы) [9]. Потеря горизонтом влаги вызывает усадочное сжатие почвенной массы и образование трещин, которые делят ее на угловатые агрегаты-блоки. При этом скелет и Ге-новообразования располагаются в центральной части агрегатов, а глинистая плазма находится на поверхности и часто приобретает кольцевое строение. Ожелезнение центральной части агрегатов обусловлено тем, что поскольку в тонких порах вода замерзает при очень низких температурах, льдообразование начинается в крупных порах, при этом внутрипедная масса обезвоживается, и железо в центральной части агрегатов переходит в окисные формы. Льдообразование и оттаивание на поверхности агрегатов вызывают переориентацию глинистой плазмы в ооидную, и агрегаты частично приобретают округлую форму. Агрегаты подобного строения описаны и в других мерзлотных и палеомерзлотных почвах [2, 10]. В горизонте В2g это глинистые агрегаты-блоки и агрегаты-ооиды. Кроме процессов агрегирования здесь ярко выражены перемещение глинистой плазмы в виде обильных глинистых натеков по стенкам пор и формирование ярко-охристых железистых диффузионных узоров, что свидетельствует о близости водоупо-ра, переувлажнении и оглеении.

Таким образом, глубокое промерзание оказывает значительное влияние на морфологию луговых подбелов Приамурья. При промерзании в подгумусовом горизонте происходит избыточная аккумуляция влаги в виде ледяных шлиров и ее отток из иллювиальной толщи. Это способствует усилению процесса элювиирования и отбеливания подгумусового горизонта и приводит к криогенному агрегированию почвенной массы и цементации агрегатов оксидами железа в иллювиальной толще.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гришин И.А., Сохина Э.Н., Трегубова В.Г Морфология почв и новейших отложений Зейского Приамурья в связи с криогенезом // Вопр. географии Дальнего Востока. Хабаровск, 1975. Сб. 16. С. 70-87.

2. Гугалинская Л.А. Почвообразование и криогенез центра Русской равнины в позднем плейстоцене. Пущино, 1982. 204 с.

3. Гынинова А.Б., Шоба С.А. Микроморфология и структурное состояние луговых подбелов Приамурья в связи с их осушением // Микроморфология антропогенно измененных почв. М.: Наука, 1988. С. 150-167.

4. Иванов ГИ. Почвообразование на юге Дальнего Востока. М.: Наука, 1976. 200 с.

5. Ильичев Б.А. Палево-подзолистые почвы центральной части Русской равнины. М.: Наука, 1982. 123 с.

6. Качинский Н.А. Физика почвы. М.: Высш. шк., 1970. 358 с.

7. Конищев В.Н., Рогов В.В. Микроморфология криогенных почв и грунтов // Почвоведение. 1977. № 2. С. 119-125.

8. Костенков Н.М. Окислительно-восстановительный режим в почвах периодического переувлажнения. М.: Наука, 1987. 191 с.

9. Матюшкина Л. А., Чижикова Н.П. Химико-минералогические особенности тонкодисперсных фракций в почвах Среднеамурской низменности // Рациональное использование почв Приамурья. Владивосток, 1983. С. 76-92.

10. Морозова Т.Д. Мерзлотные палевые почвы центральной Якутии // Микроморфологический метод в исследовании генезиса почв. М.: Наука, 1966. С. 93-114.

11. Росликова В.И. Марганцево-железистые новообразования в почвах равнинных ландшафтов гумидной зоны. Владивосток: Дальнаука, 1996. 291 с.

12. Сверлова Л.И. О режиме промерзания почв и грунтов в районе г. Хабаровска // Вопр. географии Дальнего Востока. Хабаровск, 1967. Сб. 8. С. 110-128.

13. Соколов И.А., Шоба С.А. Влияние промерзания и оттаивания на свойства почв в зонах рекреационных нагрузок // Биол. науки. 1982. № 7. С. 104-110.

14. Тютюнов Н.А. Процессы изменения и преобразования почв и горных пород при отрицательных температурах. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 144 с.