Песчаные почвы Юга России

ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

ББК 40.3

ПЕСЧАНЫЕ ПОЧВЫ ЮГА РОССИИ В.Ф. Вальков, М.Г. Жаркова

На Юге России пески и своеобразные почвы, приуроченные к ним, встречаются в Ростовской, Астраханской, Волгоградской областях, в Дагестане и Калмыкии. Площадь, занимаемая ими в Калмыкии, составляет около 650 тыс. га, в Ростовской области - 220, в Дагестане - 150, в Волгоградской области - 100 тыс. га [1].

Пески - геологические образования, сформировавшиеся при выветривании горных пород и переотложении продуктов выветривания, преимущественно под влиянием подвижных вод. Наиболее распространены пески аллювиальные, озерно-морского и флювиогля-циального происхождения. Современное геоморфологическое строение песчаных массивов определяется ветровыми потоками и развитием почвообразовательных процессов.

Пески состоят из обломков первичных пород и минералов с небольшой примесью вторичных глинистых минералов различного происхождения. В связи с этим химический состав песков характеризуется большим содержанием SiO2 и незначительным количеством Fe2O3, Al2O3, CaO, MgO, Na2O. Разделяют пески, прежде всего, по минеральному составу. На Юге России распространены преимущественно биологически оптимальные полевошпатовые пески. Редко встречаются известковые пески в районах, где песчаные территории расположены вблизи выходов известковых пород. Пески, лишенные растительности (развеваемые), представляют собой скопления рыхлых песчаных масс с весьма сложной поверхностью, состоящей из бугров, гряд, небольших барханов, котловин выдувания. Процесс почвообразования на них постоянно прерывается эоловыми процессами, поэтому гумусовый горизонт у них отсутству-

Вальков Владимир Федорович - доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и природопользования Южного федерального университета, 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105, т. 8(863)218-40-35.

Жаркова Мария Геннадьевна - аспирант той же кафедры.

ет. У слабозаросших и полузаросших песков рельеф большей частью бугристый, реже мелкобугристый. Почвообразовательный процесс находится в начальных стадиях.

Почвообразование на песках во всех природных зонах Земли имеет свои оригинальные особенности, которые можно обобщить следующими положениями [2].

1. На песках не образуются зональные типы почв. Нет подзолов, черноземов, каштановых почв, красноземов песчаного гранулометрического состава. Всегда и повсюду на песках формируются оригинальные интразо-нальные почвы. В тайге - это иллювиально-железисто-гумусовые подзолы, в пустынях и полупустынных областях - бугристые пески с поверхностно окарбоначенными корковыми почвами и друзами CaCO3, все тропические пески обязательно красноцветны с латерит-ными конкрециями полуторных оксидов без всяких черт зонального увлажнения и т.д. В Ростовской области в прошлом песчаные почвы получили оригинальное название - "серопески" и всегда рассматривались самостоятельно вне зональности почвообразования.

2. Песчаные почвы, как и все интразо-нальные образования, в каждой природной зоне имеют свои, только им присущие черты. В лесных зонах в песчаной коре выветривания и почвах не встретишь карбонатов, зато повсеместно наблюдаются пленочные и другие новообразования оксидов железа и марганца. В сухостепных и полупустынных областях возможны карбонатные конкреции и скопления гипса. Ферраллитность и латерит-ность присуща тропическим областям.

3. Все песчаные почвы отличает промывной водный режим, как бы ни были сухи климатические условия. Соленакопления в

Valkov Vladimir - doctor of biology, professor of ecology and nature department of Southern Federal University, 105 Bolshaya Sadovaya Street, Rostov-on-Don, 344006, ph. +7(863)218-40-35.

Zharkova Maria - postgraduate student of the same department.

песках не происходит. В то же время в водном режиме песков значительно участие парообразной воды в ее нисходящих и восходящих миграциях. Пески способны аккумулировать пресную воду.

4. Пескам всегда присуща своя зональная псаммофитная растительность. Однако космополитизмом отличается сосна: на песках она встречается от субполярных до тропических областей. Культурные растения песков специфичны как по видовому составу, так и по количеству и качеству урожая.

При анализе ландшафтной и зональной структуры почвенного покрова естествоиспытатели и практики встречаются с двумя вариантами поверхностных песчаных образований:

- пески и супеси развеваемые, незакрепленные растительностью, слабозатронутые почвообазованием;

- песчаные и супесчаные почвы как конкретные зональные или интразональные типы (подтипы) почв.

При анализе песчаных почв как самостоятельных природных образований и как части природных зон имеет место двойственный подход. С одной стороны, песчаные почвы рассматриваются как зональный тип почвообразования и выделяются как разновидности зональных типов и подтипов почв. С другой, - как особые интразональные почвы со своей уникальной генетической и экологической спецификой.

В работе [2] среди каждого подтипа на уровне рода в черноземах, каштановых и бурых полупустынных почвах выделяются слабодифференцированные почвы, например, чернозем обыкновенный слабодифференциро-ванный или чернозем южный слабодифферен-цированый. В работе [3] песчаные и супесчаные почвы как особые ряды или подтипы среди степей и полупустынь не выделяются.

Зональная классификационность песчаных почв на уровне разновидности и рода широко использовалась на почвенных картах различного масштаба в Калмыкии, Дагестане, в Волгоградской и Астраханской областях. Например, полный спектр зональных степных и сухостепных почв показан в Волгоградской области [4]. В Республике Калмыкия широко распространены бурые полупустынные песчаные почвы, наряду с песками, незакрепленными растительностью и слабо закрепленными [5]. В Чечено-Ингушетии [6] выделяли

светло-каштановые слабодифференцированные связно-песчаные почвы.

В то же время анализ приведенных материалов показывает, что ни по морфологии, ни по составу профиля песчаные почвы не соответствуют представлениям и принадлежности к зональному подтиповому уровню: иллювиальные горизонты карбонатов, гипса, легкорастворимых солей отсутствуют, гумусовый профиль и гумусовое содержание далеки от черноземных и каштановых почвообразований, нет солонцеватости и солонцеватой лугово-степной комплексности почвенного покрова, крайне специфичны растительность и индивидуальное плодородие земель. Общность песчаных почв с зональными никак не фиксируется, кроме географического положения в соответствующей почвенной зоне или подзоне.

Второй классификационный подход представляет песчаные почвы как интразо-нальные образования. В таежной зоне среди подзолистых почв почвы на песках и супесях, в отличие от обычных подзолистых почв, выделяются в особую группу подзолов: ил-лювиально-гумусовые, иллювиально-гуму-сово-железистые, иллювиально-железистые и слабодифференцированные [2]. В работе [3] среди подзолов показаны подтипы: подзолы иллювиально-железистые и подзолы иллю-виально-гумусовые. На Юге России как географическая индивидуальность известны серопески, образующиеся в зоне черноземов южных и обыкновенных. Само название "серопески" выделяет их в зоне черноземов как самостоятельные интразональные почвы. Термин "серопески" предложил академик Л.И. Прасолов в 1937 [7], а широкое его использование нашло отражение в Ростовской области.

В последние годы все чаще в мире после Международного конгресса почвоведов в Монпелье в 1998 г. при классификации почв используется Мировая реферативная база почв (World reference base for soil resources - WRB). В соответствии с WRB все песчаные почвы, от крайне аридных до экстрагумидных, от холодных до жарких, объединяются в одну группу Ареносолей (Arenosols). Как считают авторы, Ареносолы "представляют собой типичные азональные почвы" [8].

Серопески. Встречаются на песчаных отложениях разного генезиса, чаще всего полевошпатового состава, в подзонах

распространения черноземных почв. Являются квазиравновесными почвенными образованиями в отличии от развеваемых и слабозатро-нутых почвообразованием песков и супесей. Зонально чаще всего приурочены к обыкновенным и южным черноземам, географически относятся к интрозональным почвам.

Главные генетико-экологические черты диагностики: легкий гранулометрический состав, очень слабая гумусированность, неоформленность генетических горизонтов черноземного профиля, глубокая выщелоченность от легкорастворимых солей, гипса и карбонатов, слабокислая и нейтральная реакция среды, экологическая оптимальность для соснового леса. Глубокие горизонты серопесков (более 200 см) отличаются выделениями гидроморфных форм оксидов железа и марганца.

Серопески в силу своей рыхлопесча-ности отличаются мощным генетическим профилем, несмотря на слабую выраженность гумусово-аккумулятивного горизонта. В Вешенском районе Ростовской области в сосновом бору серопески имеют следующее строение:

А0, 10-0 см - лесная подстилка, состоящая из опада сосновых деревьев и травянистого покрова;

А0, А1 0-3 см - грубо-гумусовый горизонт, переходный от собственно лесной подстилки к почвенному минеральному субстрату;

А, 3-12 см - гумусово-аккумулятивный;

АВ1, 12-50 см - гумусово-аккумулятивный светло-серый переходный;

АВ2, 50-110 см - очень слабо гумусово-аккумулятивный и элювиальный;

АС2 , 110-180 см - элювиированная супесь;

Ск, 180 - > 250 см - псевдолгеевая супесь с буровато-железистой пятностостью.

Генетико-экологическая специфика и строение серопесков определяют следующие главнейшие почвообразовательные процессы:

- гумификация растительных остатков по гуматно-фульватному типу с ослабленным накоплением гумусовых веществ;

- тотальное элювиирование типа выщелачивания легкорастворимых солей, гипса и карбонатов без их иллювиальной сегрегации;

- восстановительно-окислительные явления псевдоглеевого типа в глубокой толще песчаных наносов с новообразованием оксидов железа в виде пленок бурого и глеевого окрашивания.

Причина проявления псевдоглеевых процессов в серопесках на глубине профиля

200-250 см и более заключается в сезонных изменениях окислительно-восстановительных условий. В зимний период дефицит кислорода при непрекращающихся биологических процессах стимулирует восстановительные явления и переход соединений железа и марганца в закисные формы. В летний период интенсивного газообмена во всей толще серопесков происходят окислительные процессы. Глубокое элювиирование фульвокислот из гумусово-аккумулятивных продуктов обеспечивает энергопищевой режим микроорганизмов псевдоглеевой природы.

Серопески имеют рыхлое песчаное сыпучее строение, провальную водопроницаемость, обеспечивающую полное элювиирова-ние растворимых солей при отсутствии водоупорных горизонтов. Содержание физической глины менее 10 % без генетической дифференциации по горизонтам. Типична высокая способность аккумулировать парообразную влагу и превращать ее в жидко-капельную в глубоких слоях в теплые периоды года, когда разница в температурах глубоких слоев и поверхности составляет 20-30 оС.

Химические и физико-химические особенности серопесков определяются следующей спецификой:

- нейтральная и слабокислая реакция среды с варьированием от 5,6 около лесной подстилки, до 7,1 в гумусоаккумулятивном горизонте А и 6,1-6,5 в элювиальных нижних горизонтах профиля; на безлесных пространствах серопески не приобретают кислую среду;

- низкая поглотительная способность: емкость катионного обмена (ЕКО) составляет 5-8 мг-экв./100 г при насыщенности основаниями 90-95 %;

- слабая гумусированность - 1,8-2,0 % в горизонте А и около 0,2-0,4 % в горизонте АВ и С при гуматно-фульватном составе гумуса;

- крайняя обедненность валовым и доступными растениям формами элементов питания.

Серопески экологически максимально оптимальны в естественных условиях для произрастания сосны. Сосновый бор на серопесках - украшение степных ландшафтов.

Эти почвы крайне низкого плодородия для большинства полевых и овощных культур, особенно для пшеницы, кукурузы, подсолнечника. Однако лучших арбузов, чем на

серопесках в условиях Юга России не встретишь. Возможна особая культура винограда и черешни.

Буропески встречаются на песчаных отложениях в Астраханской, Волгоградской областях, в Калмыкии и Дагестане. При почвенных обследованиях входили в систему горизонтальной зональности (бурые полупустынные песчаные почвы, каштановые полупустынные песчаные почвы), но дистанцировались от развеваемых песков и песчаных почв, слабозатронутых почвообразованием.

Главные черты диагностики: слабая гу-мусированность, карбонатность начинается с поверхности или в пределах 30-40 см, выще-лоченность от легкорастворимых солей, слабо щелочная реакция среды, оптимальность для псаммофитной травянистой растительности. Глубокие горизонты буропесков (более 250 см) могут образовывать песчано-известковые конкреции-конгломераты размером до 20-30 см.

Буропески лишены древесной растительности. Накопление растительного опада на поверхности почвы не происходит. Профиль горизонтов следующий:

А1, 0-12 см - гумусово-аккумулятивный буровато-серый;

АВ1, 12-40 см - гумусово-аккумулятивный переходный;

АВ2, 40-50 см - гумусово-аккумулятивный переходный карбонатный;

С1, 50-95 см - супесь палево-бурая карбонатная;

С2, 95-250 см - супесь желто-бурая карбонатная;

250 - > 300 см - супесь с иллювиальным накоплением СаС03 в виде сцементированных друзоподобных конкреций диаметром до 30 см.

Почвообразовательные процессы определяются следующим:

- ослабленное проявление дернового процесса с гумификацией по гуматно-фульватному типу, формирование слабо выраженного гу-мусово-аккумулятивного горизонта;

- ослабленное выщелачивание и декарбонизация с остаточным сохранением в профиле почвы СаС03 и легкорастворимых солей без их морфологической иллювиальной сегрегации;

- формирование в глубоких слоях карбонатно-песчаных каменистых друз в результате элювиально-иллювиальной карбонатной миграции и осаждения СаС03 с цементацией песчаной массы (уникальное пустынное и полупустынное явление).

Декарбонизация буропесков в процессах выщелачивания захватывает только верхние горизонты, однако в структуре почвенного покрова часто встречаются и карбонатные роды почв [6]. Количество СаС03 с глубины 100120 см составляет 1,5-3,0 %. Друзовые конкреции на глубине 3-4 м содержат до 30-40 % СаС03. В глубоких слоях, обычно начиная с 200-250 см, констатируется слабое сульфатное и хлоридно-сульфатное засоление: плотный остаток составляет 0,045-0,350 %. Морфологически соли не проявляются. Реакция среды к гумусовому профилю нейтральная (рН 7,4-7,7) и в нижних горизонтах слабощелочная (рН 7,6-8,5). Очень низкая поглотительная способность: 6,0-11,0 мг-экв./100 г, количество обменного не более 3-4 % от ЕКО.

В разных условиях антропогенного воздействия содержание гумуса изменяется в пределах 0,7-2,2 %. Состав гумуса гуматно-фульватный. По содержанию гумуса буро-пески и серопески практически идентичны. Нераспахиваемые буропески - это полупустынная песчаная степь с рыхлодерновинным злаком, житняком сибирским, а также с полынью Лерхе, прутняком хвойничок, эфедрой, тмином песчаным.

Буропески - по большей части пахотно непригодные почвы с оптимальным сельскохозяйственным использованием в качестве пастбищ с очень умеренным выпасом овец. Отдельные участки используются под бахчевые культуры и кормовые травы.

Таким образом, на песчаных массивах Юга России зафиксированы два резко контрастных и одновременно сходных интразо-нальных типа почв: серопески и буропески. Контрастность связана с климатическими условиями, определяющими интенсивность и глубину процессов выщелачивания, включая декарбонизацию почв. Серопески отличаются бескарбонатностью, буропески чаще всего карбонатны в разной степени. Типовая индивидуальность связана также с особенностями глубинного строения профиля: в серопесках наблюдаются псевдоглеевые явления, в буро-песках друзовая карбонатная конкретность. Общность этих почв детерминирована песчаной гранулометрией (бесструктурность, слабая гумусированность, очень низкая поглотительная способность и др.). Но главное, что ранее не отмечалось: глубокая мощность проникновения почвообразования, превышающая 2-3-метровую толщу песчаных отложений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вальков В.Ф., Штомпель Ю.А., Тюльпанов В.И. Почвоведение (почвы Северного Кавказа). Краснодар: Изд-во "Советская Кубань", 2002. 720 с.

2. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Изд-во "Колос", 1977. 280 с.

3. Классификация и диагностика почв России / Авт. и сост. Л.Л. Шилов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

4. Дегтярева Е.Т., Жилидова А.Н. Почвы Волгоградской области. Волгоград: Нижне-Волжское книжное изд-во, 1970. 319 с.

5. Бакинова Т.И., Воробьева Н.П., Зеленская Е.А. Почвы Республики Калмыкия. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 1999. 115 с.

6. Головлев А.А., Головлева Н.М. Почвы Чечено-Ингушетии. Грозный: Книга, 1991. 352 с.

7. Прасолов Л.И. О единой номенклатуре и основах генетической классификации почв // Почвоведение. 1937. № 2. С. 3-15.

8. Мировая коррелятивная база почвенных ресурсов: основа для международной классификации и корреляции почв. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. 278 с.

29 апреля 2008 г.