Структура почвенного покрова Каменной степи

УДК 631.445.4:631.44.065:631.471

СТРУКТУРА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА КАМЕННОЙ СТЕПИ Ю.Н. Зборищук, В.А. Беспалов

Изучение структуры почвенного покрова (СПП) Каменной степи на трех микроключах в различных экологических условиях показало, что традиционная увязка СПП, характеристик и форм рельефа дает возможность получить представление о структурах на уровне элементарных почвенных ареалов (ЭПА) практически независимо от особенностей использования территории. Переувлажнение черноземов носит отчетливо выраженный циклический характер, и признаки сезонной и периодической гидроморфности не закрепляются в СПП настолько, чтобы можно было делать вывод о трансформации черноземов обыкновенных, например, в лугово-черноземные почвы и искать проявления этого процесса в СПП разнообразных по экологии и использованию ландшафтов Каменной степи.

Ключевые слова: структура почвенного покрова (СПП), почвенные комбинации (ПК), комплексы, вариации, пятнистость, сочетания.

Введение

В последнее время появилось довольно много публикаций об особенностях структуры почвенного покрова Каменной степи и его инвентаризации [2, 7—11], в которых обсуждаются вопросы и результаты двухлетней работы Почвенного института им. В.В. Докучаева. Составленная схематическая карта СПП представляет локализацию 95 картографических единиц, которые формируют 61 почвенную комбинацию (ПК), содержащую разное количество (от 3-х до 16-ти) почвенных таксономических единиц (тип, подтип, род, вид, разность). Удивляет число так называемых редких почв, встречающихся только в одной почвенной комбинации (около 66% от общего числа выделенных почвенных разностей). Это не плод специального разделения территории с оценкой структуры почвенного покрова за счет подробного учета изменений профиля в результате антропогенного воздействия, а пример буквального следования «сырой» почвенной классификации почв России (2004) и «свежеиспеченному» Полевому определителю почв (2008).

Теоретической основой изучения пространственной неоднородности почвенного покрова являются закономерности пространственной смены почв в связи с условиями рельефа, сменой состава пород, характерными особенностями растительного покрова. Н.М. Сибирцев [5] обозначил важность изучения почвенных комбинаций и указал, что в каждой природной зоне они свои. Он писал: «...комбинаций существует, конечно, много; они весьма различны по качеству участвующих почв и по их количественным соотношениям. Но для каждой данной местности число их вовсе не безгранично, и они повторяются множество раз с замечательной правильностью и постоянством».

С.С. Неуструев [3] считал, что «для общей совокупности почв зоны или области можно предложить термин "почвенные комбинации", в состав которых могут входить и комплексы, представляющие собой частые комбинации почв по микрорельефу».

И.С. Кауричев с соавт. [1] для территории степной зоны указывают в качестве преобладающей СПП вариации подтипов черноземов различной мощности (преимущественно среднемощных и маломощных) с участием их пятнистостей и лугово-черноземных почв. Встречаются здесь и сочетания-вариации, в которые входят черноземы разной степени солонцева-тости, карбонатности и эродированности. Как видим, уже давно известно о сложности СПП черноземов и роли в этом самых разнообразных экологических и почвообразующих факторов.

Результаты и их обсуждение

Для исследования структуры почвенного покрова Каменной степи (2002—2010 гг.) были выбраны три ключевых участка: 4 га поля между лесополосами 44—46, лесополоса 45 и 3 га бывшего «сурчиного» заповедного участка. Согласно Н.П. Сорокиной [6], структура почвенного покрова — иерархическая многоуровневая система его неоднородностей, характеризуемых определенным компонентным составом, топологически упорядоченным рисунком и относительно устойчивыми геохимическими и геофизическими связями. Среди элементов СПП исследованных участков преобладают элементарные почвенные ареалы (ЭПА) — первичные и наименьшие единицы структуры, представленные низшими таксономическими единицами почв, и слабоконтрастные микрокомбинации — пятнистости. Учет и оценка особенностей и характерных черт СПП при его инвентаризации и мониторинге позволяет обосновать мероприятия по использованию почв, их мелиорации и поддержанию плодородия. При этом следует иметь в виду, что оптимальное число компонентов в почвенных комбинациях, позволяющее решить вышеназванные задачи, по нашему мнению, не должно превышать 3—4. В то же время в некоторых работах по СПП Каменной степи отдельные почвенные комбинации включают до 12—16 компонентов [4]. Увеличение числа компонентов некоторых ПК

за счет исходной литологической неоднородности почвообразующих и подстилающих пород, линейной и плоскостной водной эрозии, растительных угодий, пашни должно проводиться таким образом, чтобы структура почвенного покрова становилась яснее. Мы считаем, что включение в одну почвенную комбинацию компонентов, приуроченных к формам нано-, микро- и мезорельефа, не очень обоснованно и правомерно.

В почвах поля между полосами 44—46 и 75 (участок № 1) присутствует плитчатость в гор. АВ, признаки горизонтальной делимости гор. В (разр. 8, 9 и 15) и глыбистость гор. А (разр. 8). Такие особенности морфологии разр. 15, вероятно, объясняются его положением в микропонижении, простирающемся в пределах поля с юго-востока на северо-запад. Морфологические особенности почв разрезов, заложенных в том же поле на выровненной поверхности (разр. 8) и в средней части склона, крутизной около 2° (разр. 9), можно предположительно связать с проявлением процесса слитизации и развитием начальной стадии эрозионных процессов. Начальная стадия процесса слитизации отмечается также в гор. АВ и В черноземов обыкновенных (разр. 15 и 27).

Данные морфологических описаний (табл. 1) показали, что мощность гор. Апах+А1 варьирует в пределах обследованного участка поля от 33 до 76 см с преобладанием величин от 50 до 60 см. Среднеарифметическое значение этого показателя — ~53 см при коэффициенте варьирования 13,4%. Мощность про-гумусированного горизонта в черноземах обыкновенных на пашне слабо коррелирует с характеристиками микрорельефа за исключением южной трети участка, где в микропонижениях в юго-западном углу и других микропонижениях мощность гумусового горизонта 42—48 см. В первую очередь, по нашему мнению, это связано с интенсивным использованием почв в сельскохозяйственном производстве и особенностями профильного распределения карбонатов в данных экологических условиях. Новообразования карбонатов обнаружены в гумусовом горизонте в некоторых точках на юго-востоке и по западной и восточной окраинам на севере участка. Причем, появление карбонатов в гор. Апах+А1 связано с положением карбонатных почв в микропонижениях, в которых они подтягиваются к поверхности в экстремально сухой летний период и принимают участие в образовании органо-минеральных комплексов.

Горизонт АВ на исследованном участке практически во всех точках карбонатный. Его мощность колеблется от 9 до 46 см при среднеарифметическом значении 23 см и коэффициенте варьирования 33,3%. Мощность этого горизонта довольно отчетливо коррелирует с микрорельефом участка. В микропонижениях, как правило, мощность гор. АВ менее 20 см, а сложное чередование микропонижений и микроповышений в пределах всего участка обусловливает большую пестроту его мощности.

Во всех разрезах, заложенных на данном поле ОПХ, карбонаты встречаются в самых разнообразных формах (мелкие пятна, стяжения, псевдомицелий, белоглазка). В большинстве случаев они находятся в гор. В на глубине 80—100 см, а в разр. 20 и 27, заложенных на поле между лесополосами 45 и 46, даже в гор. АВ на глубине 50—90 см. В разрезе, где вскрывался гор. В2, как правило, обнаруживалась либо белоглазка (разр. 19, 26, 27), либо обилие карбонатов в виде мелких пятен.

В разр. 26, расположенном в самой низкой, юго-западной, части ключевого участка, в гор. АВ и В1 на глубине 40—100 см отмечено появление отдельных зерен кварца, а в гор. В2 — по граням структурных отдельностей наличие пленок оглеения. Возможно, появление этих морфологических признаков в разрезе свидетельствует о периодически промывном режиме, наличии процесса выщелачивания и присутствии грунтового оглеения в силу его расположения в микропонижении, что подтверждается результатами нивелирования поверхности ключевого участка. О слабой намытости данного чернозема обыкновенного свидетельствует мощность пахотного горизонта разр. 26.

Мощность гумусовых горизонтов (А+АВ) изменяется от 57 до 90 см, преимущественно — 60—80 см, т.е. эти почвы среднемощные (кроме разр. 8, где она равна 90 см). По нашему мнению, этот факт связан с более равномерно-постепенным распределением в черноземах обыкновенных под пашней органического вещества и его сезонным профильным перераспределением.

Разрез 110 на убранном поле пшеницы у лесополосы 45 бурно вскипал с глубины 27 см, т.е. на нижней границе пахотного горизонта при мощности гумусового 74 см. В данном случае на фоне вероятного проявления эрозионных процессов имеет место сезонное подтягивание карбонатов к поверхности и многолетнее вертикальное перемещение лабильных органо-минеральных соединений вниз по профилю.

Водораздел между балками Хорольской и Безымянной имеет в северо-западной своей части, между лесополосами 45 и 46, уклон около 1,5—2°. Мощность гумусового горизонта почв ключевого участка слабо коррелирует с особенностями его микрорельефа. Только на юге участка, вблизи лесополосы 46, можно отметить, что со снижением абсолютных отметок уменьшается и мощность гумусового горизонта пахотных почв. Мозаичный характер изменения мощности гор. В в пределах ключевого участка практически не связан с колебаниями характеристик микрорельефа.

Структура почвенного покрова участка № 1 состоит из ЭПА черноземов обыкновенных обычных, слабосмытых с признаками слитогенеза, грунтово-глееватых, слабовыщелоченных. ЭПА образуют пятнистости и вариации, часто обусловленные особенностями взаимодействия факторов почвообразования.

Таблица 1

Некоторые морфологические характеристики почв ключевого участка № 1

Объект Рельеф Гор. А пах' см Гор. А+АВ, см Вскипание, см Грану-ломе-триче-ский состав

Разр. 8 выровненная поверхность 30 90 65 тяжело-суглинистый

Разр. 9 склон восточный экспозиции 23 70 45 то же

Разр. 15 микролощина 35 76 65 -"-

Разр. 26 нижняя часть склона 40 62 70

Разр. 27 выровненная поверхность 26 77 63 средне-суглинистый

Разр. 51 нижняя часть склона 33 57 55 то же

Разр. 110 средняя часть склона 27 74 27 -"-

В лесополосе 45 (участок № 2) нами заложены разрезы 7, 18, 38, 50, 64, 74, 83, 97, 109, которые морфологически представляют собой почвы сходные с таковыми в некосимой и косимой степи (табл. 2). Ключевой участок № 2 представляет собой выпуклый склон востоко-юго-восточной экспозиции длиной около 300 и шириной 70—80 м. В восьми разрезах вскрыты черноземы обыкновенные среднемощные глубоко вскипающие и обычные. Черноземы разрезов в верхней и западной частях участка, судя по мощности гор. А, слабо смыты, а в нижней, восточной части — слабо намыты (мощность гор. А до 60 см). Хотя последнему факту может быть и другое объяснение: ввиду относительного увеличения подвижных фракций органического вещества под пологом древесной растительности и особенностей разложения подстилки лабильные органические вещества в виде органо-минеральных комплексов передвигаются вниз по профилю почв. Мощность подстилки, по нашим данным, не является индикатором принадлежности черноземов обыкновенных к определенной почвенной разности.

На характер и особенности СПП в данном случае оказывает некоторое влияние положение разреза по рельефу. По глубине вскипания заметной связи этого показателя с положением разреза по рельефу не наблюдается. На нижней и средней частях склона в пределах лесополосы 45 наблюдаются среди глубо-ковскипающих и обычные черноземы обыкновенные. Структура почвенного покрова в лесополосе состоит из ЭПА, сменяющих друг друга вниз по склону: чернозем обыкновенный среднемощный обычный слабосмытый, чернозем обыкновенный среднесугли-нистый глубоковскипающий, чернозем обыкновенный среднемощный слабонамытый.

Ключевой участок № 3 расположен в так называемом бывшем «сурчином» заповеднике. В его преде-

Таблица 2

Некоторые морфометрические показатели почв участка № 2

Объект Рельеф Гор. А, см Гор. А+АВ, см Подстилка, см Вскипание, см Грануло-метрический состав

Разр. 7 средняя часть склона 38 71 5 93 средне-суглинистый

Разр. 18 нижняя часть склона 57 83 5 >100 то же

Разр. 38 средняя часть склона 49 66 3 53 -"-

Разр. 50 то же 40 71 5 83 легко-суглинистый

Разр. 64 верхняя часть склона 38 75 7 75/78 средне-суглинистый

Разр. 74 нижняя часть склона 53 80 5 58/75 то же

Разр. 83 верхняя часть склона 45 82 9 82 -"-

Разр. 97 то же 39 81 10 83

Разр. 109 -"- 40 60 5 45

лах и в непосредственной близости к нему заложено 12 полнопрофильных разрезов. На участок составлена топографическая карта с густотой заложения горизонталей 20 см. Максимальное относительное превышение на участке составляет 100 см. Некоторые морфологические показатели почв участка приведены в табл. 3.

Выровненную и относительно самую возвышенную часть ключевого участка в восточной его части занимают черноземы обыкновенные мощные карбонатные среднесуглинистые, часто перерытые, иногда грунтово-глееватые. На склоне западной, юго-западной экспозиции встречаются черноземы обыкновенные мощные, реже среднемощные, поверхностно- и нормальновскипающие, легко- и среднесуглинистые с признаками интенсивного выщелачивания в виде отмытых зерен кварца в гор. В.

В микропонижениях ключевого участка были встречены разнообразные по свойствам почвы легко-, средне- и тяжелосуглинистые, с гор. А мощностью в среднем 60 см.

Все черноземы — обыкновенные, мощные, по большей части глубоковскипающие. В южной части склонового пространства они имеют в гор. В признаки грунтовой глееватости в виде мелких темных пятен железо-марганцевых новообразований, а в северной части склона встречены профильно-глееватые разности. Часто почвы на склоне — глубоковскипающие и даже выщелоченные.

Наличие в днище обширного микропонижения бывшего «сурчиного заповедника» в составе разнотравно-злаковой ассоциации заметного количества кровохлебки лекарственной подтверждает, по

Таблица 3

Некоторые морфологические свойства почв ключевого участка № 3

Объект Рельеф Гор. А, см Гор. А+АВ, см Вскипание, см Гранулометрический состав Особенности

Разр. 71 водораздел 42 94 18/30 среднесуглинистый грунтово-глееватый

Разр. 72 верхняя часть склона 50 72 63/70 то же зерна кварца

Разр. 77 микропонижение 61 85 75 легкосуглинистый железо-марганцевые новообразования

Разр. 78 микроповышение 41 74 36 то же то же

Разр. 80 верхняя часть склона 40 117 30 среднесуглинистый

Разр. 81 то же 33 93 поверхностное легкосуглинистый

Разр. 82 микропонижение 62 98 110 тяжелосуглинистый профильно-глееватый

Разр. 86 то же 65 86 100 среднесуглинистый выщелоченность

Разр. 88 -"- 42 76 76 то же

Разр. 98 44 64 не вскипает -"- грунтово-глееватый

Разр. 99 17 52 то же отбеленный гор. АВ'

Разр. 108 47 75 -"- кремнеземистая присыпка

нашему мнению, проявление гидроморфной фазы в трансформации черноземов Каменной степи, хотя и кратковременной. О недавнем переувлажнении почвы в этом микропонижении свидетельствуют результаты морфологического описания заложенного здесь разр. 108. Профиль вскипал с глубины 120 см и имел отбеленный сизоватый гор. АВ' с заметным количеством бурых пятен. В нижележащем гор. АВ" к вышеназванным особенностям окраски добавилось наличие признаков горизонтальной делимости, обильных пятен ожелезнения и кремнеземистой присыпки. Согласно Классификации и диагностике почв СССР (1977), почва разр. 108 — чернозем выщелоченный слабооподзоленный среднесуглинистый на лёссовидных карбонатных суглинках.

В трех разрезах (98, 99 и 108) в северо-восточном углу бывшего «сурчиного заповедника», расположенных в микропонижениях, обнаружены черноземы выщелоченные слабооподзоленные. Появление отбеленных горизонтов и грунтовую глееватость в этих разрезах можно связать с периодически повторяющимися теплыми и влажными зимами и накоплением при этом в понижениях рельефа заметных количеств влаги. Вертикальное передвижение влаги обусловило заметное выщелачивание верхних горизонтов и отсутствие вскипания в пределах профиля, а затем и появление кремнеземистой присыпки в нижележащей части профиля черноземных почв микропонижений,

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кауричев И.С., Романова Т.А., Сорокина Н.П. Структура почвенного покрова и типизация земель. М., 1992.

2. Лебедева И.И. Разнообразие почв Каменной степи в связи с эволюцией генетических и классификационных концепций // Каменная степь: проблемы изучения почвенного покрова (Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева). М., 2007.

3. Неуструев С.С. Элементы географии почв. М.; Л., 1930.

особенно на контакте различных по гранулометрическому составу горизонтов почв.

Почвенный покров участка № 3 более сложный по сравнению с другими, хотя представлен в основном ЭПА. Характер микрорельефа, его отчетливая контрастность и сложность, дополненный периодическим сезонным переувлажнением почв, обусловливают относительную сложность СПП. Черноземы обыкновенные мощные, иногда профильно-глееватые, формируют комплексы с черноземами выщелоченными, пятнистости — с черноземами обыкновенными среднемощными грунтово-глееватыми и оглеенными. Иногда они представляют самостоятельные ЭПА.

Заключение

Исследования СПП Каменной степи на микроключах в различных экологических условиях показали, что традиционная увязка СПП с формами рельефа дает возможность получить представление о ней на уровне ЭПА практически независимо от особенностей использования изучаемой территории. Сезонное переувлажнение черноземов Каменной степи носит отчетливо выраженный циклический характер, и признаки временной и периодической гидроморфности не закрепляются в СПП настолько, чтобы можно было делать вывод о трансформации черноземов обыкновенных, например, в лугово-черноземные почвы.

4. Разнообразие почв Каменной степи // Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. М., 2009.

5. Сибирцев Н.М. Избр. соч. Т. 1. М., 1951.

6. Сорокина Н.П. Методология составления крупномасштабных агроэкологически ориентированных почвенных карт. М., 2006.

7. Сорокина Н.П. Факторы дифференциации и агро-генной трансформации почвенного покрова распаханных склонов в Каменной степи // Каменная степь: проблемы

изучения почвенного покрова (Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева). М., 2007.

8. Сорокина Н.П., Хитров Н.Б., Чижикова Н.П., Сам-сонова А.А. Роль ложбинного микрорельефа в агрогенной трансформации почвенного покрова распаханных склонов Каменной степи // Разнообразие почв Каменной степи (Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева). М., 2009.

9. Хитров Н.Б., Лебедева И.И., Чевердин Ю.И. и др. Морфологические свойства почв Каменной степи // Каменная степь: проблемы изучения почвенного покрова (Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева). М., 2007.

10. Хитров Н.Б. Структура почвенного покрова Каменной степи // Разнообразие почв Каменной степи (Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева). М., 2009.

11. Хитров Н.Б., Чевердин Ю.И, Роговнева Л.В., На-центова С.В. Особенности структуры почвенного покрова приводораздельного пологого склона в условиях современного сезонного переувлажнения // Разнообразие почв Каменной степи (Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева). М., 2009.

Поступила в редакцию 11.04.2011

KAMENNAYA STEPPE'S SOIL MANTLE STRUCTURE

Yu.N. Zborischuk, V.A. Bespalov

Soil mantle structure (SMS) investigation within the three test areas showed that traditional adjustment of SMS, relief's characteristics and forms gives a possibility to receive the idea about SMS on the elementary soil area's level. SMS of Kamennaya steppe's chernozems is relatively simple. Seasonal soil's overmoistening has feeble influence on the SMS' picture and dynamics.

Key words: soil mantle structure (SMS), soil combination, complex, variation, patch, soil association.

Сведения об авторах.

Зборищук Юрий Николаевич, канд. биол. наук, доцент каф. общего почвоведения ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова; тел.: 8 (495) 939-27-40. Беспалов Владимир Алексеевич, аспирант НИИСХ им. В.В. Докучаева.