Восстановление антропогенно-нарушенных почв в условиях Нижне-Свирского заповедника

Сер. 3. 2008. Вып. 2

ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

УДК 631.4

Г. А. Касаткина, М. С. Иванова

ВОССТАНОВЛЕНИЕ АНТРОПОГЕННО-НАРУШЕННЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ НИЖНЕ-СВИРСКОГО ЗАПОВЕДНИКА

Изучение почв на начальных этапах восстановления с целыо оценки возможности полного восстановления антропогенно-нарушенных почв до уровня естественных является актуальным. Несмотря на большое количество работ, характеризующих этапы и темпы развития почв [2, 3, 6, 9], до сих пор не ясно:

• как быстро почвы реагируют на изменение факторов почвообразования,

• как быстро они восстанавливаются при нарушениях различного масштаба,

• за какое время они проходят стадии развития от породы (нуль — момент почвообразования) до зрелого состояния и какова скорость почвообразовательных процессов.

Эти проблемы невозможно решить без изучения процессов развития почвы как объекта, способного отражать и записывать эволюцию природной и антропогенной среды. Проблемы скоростей почвообразования и скоростей трансформации почв, происходящих под действием различных факторов, в настоящее время далеко не решены и выдвигающиеся теории по данным вопросам во многом противоречивы.

Изучение этих вопросов можно проводить на заброшенных пашнях и на территориях имеющих военный рельеф. В последнее время огромные площади пашен в России не распахивались, многие из этих земель не обрабатываются до сих пор, и поэтому вопрос о скорости и возможности полного восстановления (до уровня ненарушенных) почв после прекращения их использования является важным.

За период XX в. происходило несколько войн, в том числе и на территории Северо-Запада России. В лесах Карелии до сих пор остался специфический «военный рельеф» (беллигеративный комплекс). За прошедшее с войны время места сражений заросли естественной растительностью и на военных сооружениях, где были уничтожены почвы и частично почвенный покров, заново начался процесс почвообразования. Изучение начальных этапов развития почв на беллигеративных сооружениях позволит оценить скорость почвообразования и самовосстановления.

Почвенный покров исследованной части Нижне-Свирского заповедника. Исследования проводились в Лодейнопольском районе Ленинградской области в Нижне-Свирском заповеднике, который находится на юго-восточном берегу Ладожского озера. Заповедник располагается в зоне средней тайги, основной тип растительности на данной территории представлен хвойными лесами. В автоморфных условиях развиваются боры зеленомошники, в более гидроморфных условиях ельники зеленомошники и ельники сфагновые, а также болотная растительность [5]. Почвообразующие породы на исследуемой части заповедника представлены озерно-ледниковыми супесями [8].

© Г. А. Касаткина, М. С. Иванова, 2008

Изучение почвенного покрова территории юго-восточной части Нижне-Свирского заповедника показало, что самыми распространенными почвами здесь являются подбуры (типичные и оподзоленные), занимающие около 26% площади. Они характеризуются полным набором свойственных им горизонтов (О-ВПР-(ВНРе)-ВР-ВС-С). Эти почвы в основном развиваются на водораздельных пространствах под светлыми сосновыми бруснично-(чер-нично)-зеленомошными лесами. Они диагност ируются по слабо дифференцированному профилю, отсутствию элювиального горизонта (в подбурах оподзоленных наблюдаются лишь признаки оподзоливания в альфегумусовом горизонте), а также по хорошо выраженному альфегумусовому (ВНР) горизонту. В микропонижениях при дополнительном притоке влаги наблюдаются признаки оглеения как в подбурах, так и в подзолах, которые морфологически проявляются в виде неоднородной окраски (ржавые и сизые тона окраски).

В условиях незначительных понижений на водоразделах, под чернично-сфагновыми сосняками и ельниками, развиваются альфегумусовые почвы типа подзолов (О-Е-ВНР-С), которые занимают около 7,5% исследуемой территории. Торфяно-подзолы глеевые (Т-Р^-ВГ^-О-СО), и подзолы глеевые 0^-ВНР§-С-СС (в сумме 18%) развиваются в плоских понижениях, занимающих значительные пространства на водоразделах и в нижних частях склонов. На территории, где грунтовые воды подходят близко к поверхности, под сфагновыми сосняками с элементами болотной растительности (вереск, пушица, багульник и т. д.), формируются торфяно-подзолы глеевые оруденелые (Т-Ед-ВНРАп-С-СО), диагностируемые по очень плотному, сцементированному железом горизончу темной ржаво-бурой окраски (ВНРЙ1). Обычно эти почвы являются переходными к болотным, доля которых на территории заповедника значительна и на исследованном участке составляет 20,5%. Кроме того, для заповедника характерна комплексность почв (17%).

Среди подбуров и подзолов выделяются турбированные почвы и почвы на беллиге-ративных сооружениях, а также постагрогенные почвы. Эти почвы занимают достаточно обширные территории, что свидетельствует о сильном влиянии антропогенного фактора в прошлом на данную часть заповедника. В частности, постагрогенные подбуры и подзолы некоторое время назад распахивались, что нашло свое отражение в диагностируемом нами старопахотном горизонте, не свойственном для естественных почв. Для верхних горизонтов этих почв характерна темная бурая или серая окраска и свойственная для агрогенных почв ровная нижняя граница, средняя мощность этих горизонтов примерно 15-18 см.

Следует отметить, что степень морфологической выраженности старопахотных горизонтов может быть разная. Мы наблюдали, как четко морфологически выраженные старопахотные горизонты (наличие четкой ровной нижней границы горизонта, темная его окраска, комковатая структура и т. д.), так и неясно выраженные антропогенно-преобразованные горизонты (серо-гумусовые горизонты с размытой границей, с непрочно-комковатой структурой, т. е. горизонты, близкие по морфологическим признакам к гумусово-аккумулятивным горизонтам дерново-подбуров и дерново-подзолов). Такое разнообразие антропогенно-преобразованных горизонтов указывает на разное время выведения этих почв из сельскохозяйственного использования, а, следовательно, на данной территории можно наблюдать различные этапы восстановления постагрогенных альфегумусовых почв. Под старопахотным горизонтом постагрогенных почв, на водоразделах, обычно залегает альфегумусовый горизонт. В постагрогенных подзолах под старопахотным горизонтом залегает горизонт Е (часто с фрагментами вышележащего горизонта), который, скорее всего, является не вновь образованным, а остаточным. В некоторых почвах наблюдается дифференциация самого старопахотного горизонта, где в верхней его части появляются признаки оподзоливания и начальные стадии развития альфегумусового горизонта.

К антропогенно-нарушенным почвам относятся турбировапные почвы и почвы, сформированные на беллигеративных сооружениях и в воронках, оставшихся после взрывов снарядов в годы Русско-Финской и Великой Отечественной войн (1939 г. и 1941-1944 гг. соответственно). Необходимо отметить, что в исследуемом районе «военный рельеф» в общем занимает достаточно большую территорию, но в связи с тем, что это в основном единичные объекты, общую их площадь подсчитать трудно. В целом постантропогенные почвы данной части заповедника занимают примерно 10% от площади исследованной территории.

Объекты исследования и их морфологические свойства. Для аналитических исследований выбраны две группы почв. 1-я группа - естественные почвы, постагрогенные, агрозем. Анализ свойств этих почв позволит проследить направленность преобразования постагрогенных почв под влиянием естественных факторов почвообразования. 2-я группа - естественные, погребенные, новообразованные почвы беллигеративных сооружений. Анализ свойств почв 2-й группы позволит выявить направленность современных процессов почвообразования в молодых почвах беллигеративных сооружений (рис. 1).

Изучение морфологических свойств исследуемых почв показало, что псе почвы относятся к почвам альфегумусового отдела [4], так как все они имеют легкий 1ранулометрический состав, и срединные горизонты у них представлены либо илллювиально-железисто-гумусовыми, либо иллювиальпо-желези-стыми горизонтами.

В некоторых почвах наблюдаются признаки оподзоливания (е) в иллювиаль-но-железисто-гумусовом горизонте (№ 86; 1а; 2; 3). Они диагностируются либо по «седоватости» окраски, появляющейся вследствие наличия в толще горизонта песчаных и крупно пылеватых минеральных зерен, лишенных красящих пленок, либо по наличию в этом горизонте светлых пятен. Это служит основанием для выделения оподзоленных подтипов почв.

Почвы 1-й группы формируются под разной растительностью: естественные ненарушенные почвы — под сосновым зеленомошным лесом; постагрогенные — под еловым зеленомошным лесом с куртинками сфагнума; агрозем альфегу-мусовый — под луговой растительностью (сенокосный луг). Различия в типах растительности, под которыми формируются естественные и постагрогенные почвы, можно объяснить тем, что после забрасывания пахотных почв на данной территории бывшие поля не всегда зарастают сосновым лесом. Но при картировании этой территории обнаружен ряд дерново-подзолов и дерново-подбуров и под сосновыми лесами, с органо-аккумулятивным светлогумусовым горизонтом, который предположительно был ранее агрогенным, т. с. эти почвы также были когда-то пахотными (в основном распространены в районе Лахтинского залива Нижне-Свирского заповедника). Часть полей, которые еще в 1983 т. обрабатывались (по данным аэрофотоснимков, 1983), заросла кустарником, а на территориях, ранее занятых таковым, сейчас произрастает мелколиственный лес. Почвы на этих территориях по морфологическим признакам носят следы предыдущей обработки. Все это подтверждает наше предположение о смене типа леса по мере реградации бывших агрогенных почв (на исследуемой территории) по схеме: с/х раст ительность —> заросли кутарников—»-мелколиственные леса—»смешанно-мелколиственно-еловые леса—»еловые леса. Следуя этой схеме, можно предположить, что исследуемые нами постагрогенные почвы были заброшены примерно 110-120 лет назад, т. е. в конце XVIII начале XX вв. По данным обследований заповедника, на изучаемой нами территории возраст елей в среднем был равен 80-90 лет. Если к этому возрасту прибавить срок,

Естествен- Поста1ро- Пахотная Естествен- Поттрабен- Новообра-

ные генные ная ные зованные

ПБоп ГШиж ПБоппа ПБижпа Ачал ПБоп ПБоп Э1ГЬиж ЭПБоп ЭГШоп №86 №113 №1а №8 №5 №4 >'»1 №2 №3

Рис 1. Объекты исследования:

ПБоп — подбур оподзоленный, ПБиж — подбур иллю-виально-железистый, ПБижпа — подбур иллювиально-железистый постагрогенный, ПБоппа — подбур оподзоленный постагрогенный, Азал — агрозем альфегумусовый; ЗПБиж — брио*-подбур иллювиально-железистый, ЭПБ — эмбрио*-подбур оподзоленный.

примерно необходимый для прохождения всех стадий зарастания полей от их забрасывания до развития ельника (20-40 лет), приблизительно получим возраст заброшенных полей.

Старопахотные и пахотные почвы отличаются от естественных наличием органо-аккумулятивных горизонтов. Эти горизонты диагностируются по серым тонам окраски и ровной или почти ровной нижней границе. Следует также отметить, что старопахотные горизонты отличаются по своим морфологическим признакам как между собой, так и от пахотного горизонта агрозема альфегумусового. Во-первых, в постагрогенных почвах не такая ровная граница между пахотным и нижележащим горизонтом, как в пахотной почве (это свидетельствует об активных процессах изменения пахотного горизонта после выведения из сельского хозяйства). Во-вторых, для пахотной почвы, в отличие от постагрогенных почв, харакгерна более темная окраска пахотного горизонта (серовато-буроватая окраска), в постагрогенных почвах наблюдаются светло-серые тона окраски. Это говорит о потере гумуса и, возможно, об изменении его состава после прекращения использования этих почв.

Нижняя граница старопахотных горизонтов колеблется от 20 до 22 см, а в агроземе альфегумусо-вом нижняя 1-раница пахотного горизонта располагается на глубине 30 см. Такое различие в мощности этих горизонтов можно объяснить различиями в интенсивности и способе обработки земель в прошлом и настоящем. При этом нижележащие горизонты в пахотной и в постагрогенных почвах соответствуют морфологическим описаниям иллювиальных горизонтов ненарушенных почв, что указывает на единообразие процесса почвообразования до начала возделывания этих почв.

Сравнивая морфологические характеристики старопахотных горизонтов между собой, можно заметить, что в подбуре оподзоленном ностагрогенном (№ 1а) наблюдается более светлая окраска старопахотного горизонта, чем в подбуре иллювиально-железистом постагрогенном (№ 8). В этом горизонте (Ре, му, разрез № 1а) хорошо видны белесоватые пятна, что говорит о наличии процесса оподзоливания в почве. Кроме того, в подбуре оподзоленном постагрогенном, перед старопахотным горизонтом сформировался горизонт ВНРе. Он образовался после выведения этой почвы из сельскохозяйственного использования и является новообразованным. Объяснить появление здесь горизонта ВНРе как свидетельство дифференциации бывшего пахотного горизонта и отсутствие такового у подбура иллювиально-железистого постагрогенного (разрез № 8) можно несколькими причинами. Во-первых, по данным топографической карты Федеральной службы геодезии и картографии России М 1:25000 [7], почва разреза № 8 находится на выровненном плоском участке с абс. отм. 20,1 м, а почва разреза № 1а располагается в нижней части очень пологого склона на уровне 19,1 м, что может повлиять на направление процессов почвообразования. Во-вторых, возможно, территория с подбуром оподзоленным постагрогенным была заброшена ранее, чем территория, на которой сформировался подбур иллювиально-железистый постагрогенный. В-третьих, рассматривая морфологию агрозема альфегумусового, мы отметили, что пахотный горизонт в этой почве можно разделить на две части (верхняя часть светлее основной толщи пахотного горизонта), т. е. можно предположить, что в подбуре оподзоленном постагрогенном ВНРе горизонт сформировался из верхней части пахотного горизонта при схожем использовании данной территории (под сенокосный луг). Отсутствие указанного горизонта у подбура иллювиально-железистого может объясняться также и другим направлением использования этой территории. Но проверить, какое же из наших предположений верно, можно лишь изучив другие свойства исследуемых почв.

Прежде чем сравнивать морфологические свойства новообразованных и погребенных под ними почв разрезов № 1, 2 и 3 (2-я группа почв), важно понять расположение этих почв по рельефу (рис. 2) и как формировался сам комплекс беллигеративных сооружений. Как видно из рис. 2, исследуемые новообразованные почвы приурочены к разным элементам рельефа. Погребенные почвы под разрезами № 1 и 2 изначально располагались на одном уровне с фоновой ненарушенной почвой № 4. Также видно, что почва под средней частью насыпи погребена на небольшую глубину, а значит, процессы современного почвообразования активно затрагивают ее толщу. Под верхней частью насыпи почва погребена на большую глубину. В эту почву поступает лишь часть выпадающих атмосферных осадков, так как часть из них удаляется за счет внутрипочвенного стока, а часть стекает по склону. В почву, формирующуюся под средней частью насыпи (склон) попадает часть атмосферных осадков и часть осадков, стекающих по склону. Но в отличие от предыдущей почвы, сюда поступают не просто атмосферные осадки, а осадки с взвешенными в них частичками, кислотами, солями и органо-минеральными соединениями, плюс влага, которая проходит через почву за счет внутрипочвенного бокового стока и является тоже насыщенной различными веществами. Отток же влаги в обеих почвах происходит одинаково. В почву на дне траншеи поступают как атмосферные осадки, так и влага, что стекает с насыпи и с противоположной стороны

Рис. 2. Расположение почв на беллигеративных сооружениях по рельефу

траншеи, а отток влаги из почвы осуществляется только за счет вертикального стока. Понимание того, как на данном участке распределяется влага достаточно важно, гак как от этого зависит степень развитости почвенного профиля. Наиболее развитыми являются почвы разрезов № 2 (склон насыпи) и № 3 (дно траншеи), т. е. почвообразовательные процессы здесь идут более активно, чем в почве разреза № 1.

В почве на верхней части насыпи хорошо выделяется подстилочный горизонт мощностью 4 см. В нижней его части можно наблюдать слой, который представляет собой механическую смесь органических остатков с минеральной массой, причем хорошо видны отбеленные минеральные зерна, что послужило поводом для диагностирования этого горизонта как подстилочного с признаками оподзоливания (Ое). В других новообразованных почвах также присутствуют отмытые зерна в пределах подстилки, но мощность этой прослойки гораздо меньше. В почвах средней части насыпи и на дне траншеи ярче выражен иллювиально-железисто-гумусовый горизонт. Увеличена его мощность, что говорит об усилении здесь интенсивности процессов иллювиирования.

Почва на дне траншеи сформировалась на насыпном грунте. Этот грунт осыпался со стенок в процессе использования траншеи во время ведения боевых действий и после, в процессе эрозии, так как стенки не были укреплены и состояли из песчаного материала. Здесь обнаружено два вида насыпного грунта: 1) нижний слой, который представляет собой по своим морфологическим характеристикам иллювиально-железисто-гумусовый горизонт (или осыпались верхние горизонты со стенок траншеи, или сюда был привнесен органический материал), и 2) верхний слой, по-видимому, сформированный из осыпавшейся со стенок почвообразующей породы (или срединных горизонтов). Данная почва находится в самой низкой точке рельефа и испытывает дополнительный приток влаги. Поэтому здесь можно наблюдать процесс оподзоливания не только в верхнем ВНРе горизонте («седоватость»), как в почве средней части насыпи, но и в ВРе горизонте (осветленные пятна).

Диагностика новообразованных почв на беллигеративных сооружениях по Классификации почв России [4] достаточно сложна, так как нет отдела, занимающего промежуточное положение между слаборазвитыми и полнопрофильными (климаксными) почвами. В отделе слаборазвитых почв описаны почвы, имеющие органо-аккумулятивный горизонт, под которым залегает слабо затронутая процессами почвообразования почвообразующая порода. В исследуемых нами почвах под подстилочным горизонтом выделены морфологически выраженные генетические горизонты. Однако диагностировать эти почвы как климаксные невозможно, так как процесс формирования их еще не закончен, хотя общая направленность в сторону формирования альфегумусовых почв на данном этапе уже хорошо прослеживается. Поэтому, вслед за Е. В. Абакумовым и Э. А. Гагариной [1], которые изучали почвообразование в посттехногенных экосистемах карьеров на северо-западе Русской равнины, мы используем для вновь образованных почв термин эмбриоземы. По определению авторов, это почвы, которые формируются за счет самозарастания карьеров, в нашем же случае происходит самозарастание беллигеративных сооружений.

Анализ химических свойств почв 1-й группы объектов. Изучение физико-химических и химических свойств 1-й группы объектов нашего исследования показало, что естественные и иостагрогенные почвы сильнокислые, но постагрогенные почвы по сравнению с естественными менее кислые (рис. 3). Агрозем альфегумусовый является наименее кислым из данных объектов исследования.

Естественные почвы мало насыщенны основаниями (рис. 4) и содержат небольшое количество обменных оснований.

Агрозем альфегумусовый является наиболее насыщенным основаниями. Постагрогенные почвы по этим показателям занимают промежуточное положение, но между собой они различаются: в подбуре оподзоленном постагрогенном мы наблюдаем дифференциацию профиля (особенно верхней его части), а подбур иллювиально-железистый постагрогенный слабо дифференцирован. Это является

о ю 320 " 30 I 40 ю 50 ¿60 70 80 90

2,5

3,5

4,5

5,5

РН

6,5

10

20

30

40

50, %

...... ^ .............

I \ ........\

VI

\\ '- Ч

1 \ \ \ч ---ГТБоп ---ПБижпа ---ПБиж Азал

: \\ --ПКижггя \ \ «; • . . х 11 -

\ \ 1 \ 4

----Азал

Рис. 3. Распределение рН водной суспензии в почвах 1-й группы исследования

Рис. 4. Распределение степени насыщенности основаниями в почвах 1-й группы исследования

показателем разной направленности процессов восстановления почв в связи с различными условиями почвообразования.

Во всех исследуемых почвах наблюдается аккумулятивная кривая распределения органического вещества с резким уменьшением его содержания в иллювиальных горизонтах (рис. 5). В составе органического вещества всех почв, кроме агрозема альфегумусового, преобладают фульвокислоты. В агроземе адьфегумусовом примерно одинаковая доля фульво- и гуминовых кислот (Сгк/Сфк = 0,97). В старопахотных горизонтах доля гуминовых кислот больше, чем в естественных почвах (Сгк/С фк = 0,51; 0,65), но меньше, чем в агроземе. В этих почвах по сравнению с агроземом увеличивается и абсолютное содержание фульвокислот. Все это свидетельствует об активизации процессов трансформации органического вещества после выведения почв из сельскохозяйственного использования.

В исследуемых почвах наблюдается аккумуляция несиликатных, аморфных и окристаллизованных форм железа в профиле относительно породы, что является характерным показателем для альфегумусовых почв типа подбуры. Постагрогенные почвы по содержанию этих форм железа резко отличаются от естественных почв и агрозема (количество этих форм железа в постагрогснных почвах значительно больше), что свидетельствует об активизации процессов приводящих к появлению несиликатных форм железа на данной стадии восстановления этих почв. Сравнивая кривые аморфных форм (рис. 6) в профилях

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

0,30 0,35 0,40.%

Рис. 5. Распределение органического Рис. 6. Распределение аморфных форм

вещества в почвах 1-й группы исследования железа в почвах 1-й группы исследования

постагрогенных почв, можно отметить, что в подбуре оподзоленном посгагрогенном в пределах поста-грогенной толщи прослеживается дифференциация. Такая же картина наблюдается и по другим формам железа.

Таким образом, анализ данных показал, что агрозем альфегумусовый по всем своим характеристикам резко отличается от естественных почв. Постагрогенные почвы по своим свойствам занимают промежуточное положение между естественными почвами и агроземом, что указывает на правильность выделения этих почв как постагрогенных. Различия в свойствах между постагрогенными почвами указывают на различные направления в восстановлении этих почв после выведения их из сельского хозяйства и тесно связаны с условиями рельефа. Постагрогенные почвы находятся на стадии активной постагроген-ной трансформации, так как в этих почвах наблюдается интенсивно идущий альфегумусовый процесс.

Анализ химических свойств почв 2-й группы объектов. Рассмотрим свойства почв 2-й группы объектов исследовашы. Фоновая почва (№ 4) обладает всеми свойствами характерными для почв типа подбуры.

Сравнение физико-химических свойств фоновой почвы и почв, погребенных под верхней и средней частью насыпи, показало, что почва, погребенная под верхней частью насыпи, практически не отличается от фоновой, так как при довольно глубоком погребении современные процессы почвообразования практически не затрагивают ее толщу (таблица). Почва, погребенная под средней частью насыпи, хотя и имеет свойства, характерные для почв типа подбуры, но несколько отличается от фоновой почвы и почвы, погребенной под верхней частью насыпи (содержит меньшее количество обменных оснований, менее насыщенна основаниями и является более кислой), т. е. данная почва подвержена влиянию современных процессов почвообразования. Все это свидетельствует о том, что до погребения в этих почвах (фоновой и погребенных) протекали одинаковые процессы почвообразования. Однако при неглубоком погребении (склон насыпи) почва уже испытывает влияние современных процессов почвообразования.

В молодых почвах в слое на глубине 20 см различий по физико-химическим свойствам не наблюдается, и распределение различных показателей по профилям практически одинаково (см. таблицу).

Но при этом молодые почвы средней части насыпи и дна траншеи чуть более кислые, гидролитически кислые и содержат большее количество обменных оснований, чем почва верхней части насыпи. Это говорит о большей интенсивности процессов, протекающих в этих двух почвах, по сравнению с почвой на верхней части насыпи, что отразилось и в морфологии почв. Сравнивая молодые почвы с фоновой, можно заметить, что по физико-химическим показателям эти почвы приближаются к фоновой.

Рассматривая содержание органического вещества, следует отметить, что во всех почвах наблюдается его аккумуляция в верхней части минеральной толщи (8-13 см) и резкое уменьшение содержания вниз по профилю.

Заметно увеличение органического вещества в погребенных почвах, но ег о количество здесь меньше, по сравнению с фоновой почвой. В почве, погребенной под верхней частью насыпи, это связано в основном с минерализацией гумуса после погребения почвы. А в почве, погребенной под средней частью насыпи, с современными процессами почвообразования и удалением органического вещества с боковым стоком. В составе органического вещества в погребенных почвах, как и в фоновой почве, преобладают фульвокис-лоты (Сгк/Сфк < 1). Но по сравнению с фоновой почвой в погребенных содержится больше фульвокислот и меньше негидролизируемого остатка, что свидетельствует о преобразовании гумуса после погребения, а также о дополнительном притоке фульвокислот из вновь сформированных почв.

Таблица 1

Физико-химические свойства почв беллигеративных сооружений

Название почвы № разреза Горизонт/глубина, см рНвод. рНкс! Собщ, % Hr, мг-экв./100 г Ca+Mg, мг-экв./ЮО г V, %

Эмбрио-подбур иллювиально-железистый на погребенном подбуре иллювиально-железистом на озерно-ледниковых отложениях 1 Ое(7 - 10) 4,0 3,6 2,68 18,3 5,5 23,2

BF 1(10-30) 4,5 3,9 0,50 11,8 3,5 22,9

BF2(30-40) 4,5 3,9 0,42 13,7 2,5 15,5

ВС 1(40-66) 4,6 4,0 0,34 13,6 2,5 15,5

ВС2(60-66) 4,6 4,1 0,25 13,6 2,5 15,5

С(66 119) 4,6 4,4 0,09 11,2 3,0 21,1

[уголыш](119 120) 4,7 4,4 1,98 10,0 5,0 33,3

[BHFK120-140) 4,7 4,4 1,18 14,2 5,5 27,9

[BF](143—150) 4,9 4,5 0,34 11,2 4,3 27,7

[ВС]( 150-180) 5,4 4,9 0,10 10,7 4,7 30,5

Эмбрио-подбур оподзоленный на погребенном подбуре иллювиально-железистом на озерно-ледниковых отложениях 2 0*(0-7) 3,7 3,2 3,1 18,4 5,7 23,7

BHFe(7-ll) 3,8 3,4 1,84 14,8 4,0 21,3

В Fe( 11 —21) 4,7 4,4 0,19 11,6 3,5 23,2

[BHFJ(22—35) 4,8 4,5 0,96 13,1 3,5 21,1

[BF1](35—56) 4,8 4,4 0,43 11,5 3,2 21,8

[ВС](56-82) 4,9 4,5 0,20 11,1 3,5 24,0

Эмбрио-подбур оподзоленный супесчаный на статифицированной толще 3 О* (0-5) 3,8 3,2 3,15 18,5 5,5 22,9

RlHFe (5-8) 4,1 3,4 1,91 15,0 3,5 18,9

R2Fe(8-24) 4,9 4,1 0,17 11,4 3,5 23,5

R3Fhi(25 -30) 5,2 4,8 0,43 13,6 4,7 25,7

ВС (30-80) 5,3 4,9 0,10 13,8 4,6 25,0

11одбур оподзоленный на озерно-ледниковых отложениях 4 О (0-7) 3,9 3,4 He опр. He опр. He опр. He опр.

BHF(10-13) 4,5 3,9 1,92 19,6 6,0 23,4

BFl(13-20) 4,95 4,1 0,9 12,8 4,5 26,0

BF2(20-30) 5,1 4,3 0,6 12,8 4,5 26,1

BF3(30-57) 5,2 4,5 0,2 12,6 4,5 26,4

ВСД57-73) 5,3 4,7 0,11 12,4 4,5 26,7

CJ,73-95) 5,4 4,9 0 11,1 4,6 29,3

Рассматривая содержание органического вещества (см. таблицу 1) в молодых почвах, по сравнению с фоновой, можно отметить, что в верхних иллювиальных горизонтах почв, формирующихся на средней части насыпи и на дне траншеи, количество органического вещества уже приближается к фоновым значениям. Это свидетельствует о том, что в этих почвах процессы накопления органического вещества и перераспределение его идут достаточно быстро. Что же касается почвы, формирующейся на верхней части насыпи, то здесь эти процессы выражены слабо, о чем свидетельствует и морфологическое строение профиля почвы (слабая выраженность иллювиального горизонта). Также следует отметить, что в новообразованных почвах в нижней части подстилочного горизонта накапливается примерно одинаковое количество органического вещества.

По групповому составу органического вещества (рис. 7) новообразованные почвы практически не отличаются от фоновой, что свидетельствует о единой направленности процессов почвообразования в них.

Рассматривая содержание и распределение различных форм железа в профилях почв, сформированных на беллигеративных сооружениях, следует отметить уменьшение несиликатного железа в погребенных почвах. Распределение различных форм железа в них имеет одинаковый характер.

В новообразованных почвах, по сравнению с фоновой (рис. 8), содержание несиликатных форм железа меньше, что говорит о «молодости» процесса почвообразования в них. Но в этих почвах уже видна четкая аккумуляция несиликатного железа в профиле, по сравнению с насыпной породой, что свидетельствует об альфегумусовом процессе почвообразования.

60 50 40 30 20 10 0

\1М?

сгк, %

Сфк, %

С н. о., %

Рис. 7. Групповой состав гумуса почв 2-й группы исследования

0,00 0,05 0,10 0.15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,5^,%

Рис. 8. Распределение несиликатных форм железа в почвах 2-й группы исследования

Сравнивая новообразованные почвы между собой, можно заметить, что в почвах разрезов № 2 и 3 происходит перераспределение несиликатного железа по профилю. Наблюдается вынос железа из иллювиально-железисто-гумусовых оподзолснных горизонтов в иллювиально-железистые горизонты. Это способствует некоторому осветлению их верхней части, что со временем, возможно, может привести к формированию подзолов.

В почве на верхней части насыпи такой дифференциации нет, и можно предположить, что здесь почва формируется по типу подбуров иллювиально-железистых. Степень дифференциации новообразованных почв по распределению несиликатных форм железа также говорит о разнице в интенсивности почвообразовательных процессов. То есть наименее интенсивно они проходят в почве на верхней части насыпи. Процессами почвообразования в новообразованных почвах затронута толща в 25-30 см.

Изменения, происходящие в постагрогенных почвах и в почвах беллигеративных сооружений. Изучив почвы, подвергшиеся постагрогенной трансформации (1-я группа объектов), и почвы новообразованные на беллигеративных сооружениях (2-я группа объектов), мы можем теперь сравнить процессы восстановления, происходящие в этих почвах.

В обоих случаях наблюдаются процессы современного почвообразования. Но в постагрогенных почвах эти процессы развиваются на фоне бывшей пахотной почвы, которая является, по сути, «почвообразующей породой». А почвы на беллигеративных сооружениях развиваются на фоне вновь экспонированной почвообразующей породы (озерно-ледниковые отложения), к которой примешаны горизонты почв при строительстве данных сооружений (турбация, стратификация). Именно эта разница и определяет, по нашему мнению, различие в скоростях восстановления этих почв. При сельскохозяйственном использовании в корне меняются свойства почв, вследствие чего агроземы альфегумусовые обладают более высокой буферностью по сравнению с ненарушенными почвами и почвообразующей породой. А, следовательно, процессы восстановления постагрогенных почв будут проходить сравнительно медленнее, чем процессы восстановления почв на беллигеративных сооружениях.

Постагрогенные почвы находятся на стадии трансформации агрогумусового горизонта. В автономных условиях происходит уменьшение его мощности и уменьшение содержания гумуса, горизонт становится более кислым и гидролитически кислым, уменьшается

содержание обменных оснований и степень насыщенности основаниями, увеличивается содержание несиликатных форм железа. В трансаккумулятивных условиях, помимо этих процессов, наблюдается дифференциация бывшей пахотной толщи. Современные процессы почвообразования выражаются в появлении альфегумусового оподзоленного горизонта в верхней части бывшей пахотной толщи.

Однако можно отметить, что восстановление почв идет по альфегумусовому типу. В склоновых условиях, развиваются подбуры оподзоленные, в автоморфных — подбуры иллювиально-железистые. То есть на направление процессов почвообразования преимущественно влияет рельеф и характер увлажнения территории.

Данные морфолого-генетического анализа естественных и постантропогенных почв, позволяют заключить, что на территориях распространения постантропогенных почв ранее развивались почвы, сходные с современными естественными почвами. На основании полученных данных, а1ропреобразованные и новосформированные почвы на беллигеративных сооружениях отнесены к отделу альфегумусовых почв. Учитывая антропогенное преобразование (для постагрогенных почв) и степень развитости почвенного профиля (для почв на беллигеративных сооружениях), возможно дать им следующие названия:

а) разрез № 1а — подбур оподзоленный постагрогенный супесчаный на озерно-ледниковых отложениях;

б) разрез № 8 — подбур иллювиально-железистый постагрогенный супесчаный на озерно-ледниковых отложениях;

в) разрез № 5 — агрозем альфегумусовый супесчаный на озерно-ледниковых отложениях;

г) разрез № 1 - эмбрио*-подбур иллювиально-железистый супесчаный на насыпных озерно-ледниковых отложениях, на погребенном подбуре иллювиально-железистом;

д) разрез № 2 — эмбрио*-подбур оподзоленный супесчаный на насыпных озерно-ледниковых отложениях, на погребенном подбуре иллювиально-железистом;

е) разрез № 3 — эмбрио*-подбур оподзоленный супесчаный на стратифицированных озерно-ледниковых отложениях, подстилаемых озерно-ледниковыми отложениями.

Выводы. 1. Антропогенно-нарушенные почвы в составе почвенного покрова исследованной территории занимают 10% площади. 2. Возраст постагрогенных почв предположительно равен 110-120 годам, возраст почв на беллигеративных сооружениях составляет 63 г. 3. В условиях Нижнее-Свирского заповедника важную роль при восстановлении антропогенно-нарушенных почв играют рельеф и характер увлажнения территории. То есть в автоморфных условиях процесс восстановления направлен в сторону образования иллювиально-железистого подтипа подбуров, а в транс-аккумулятивных и аккумулятивных условиях процесс восстановления направлен в сторону образования оподзоленного подтипа подбуров. 4. Процессы восстановления постагрогенных почв проходят медленнее, чем процессы восстановления почв на беллигеративных сооружениях. 5. Восстановление агрогенно-преобразованных почв данной территории находится на стадии активной постагрогенной трансформации, а почв на беллигеративных сооружениях — на стадии «быстрого роста» и начала дифференциации профиля.

Summary

Kasatkina G. A., Ivanova М. S. Soil restoration after anthropogenous influence in conditions of Nizhne-Svirsky reserved area.

Two soil groups widespread on territories of the Nizhne-Svirsky reserved area are studied. The first group is represented by natural, postagrogenic soils and agrozems. The second group includes natural, buried.

new formed soils on fortification constructions. It is shown that postagrogenic soils at a present stage are in the stage of active postagrogenic transformation, and soils on fortification constructions are in the stage of "rapid growth" and at the beginning of differentiation of a soil profile. The direction of soil restoration process within the investigated territory mainly depends on a relief and the character of territory moistening.

E-mail: kasatkina-galina@mail.ru Литература

1. Абакумов E. В., Гагарина Э. И. Восстановление техногенных экосистем северо-запада Русской равнины. СПб., 2007. 2. Александровский А. Л., Александровская Е. И. Эволюция почв и географическая среда. М., 2005. 3. Геннадиев А. II. Почвы и время: Модели развития. М., 1990. 4. Классификация и диагностика почв России / Сост. Л. J1. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова. Смоленск, 2004. 5. Олигер Т. И., Попельнюх В. В., Столярская М. В. Нижне-Свирский заповедник. СПб., 2001. 6. Проблемы эволюции почв // Матер. IV Всерос. конф. Пущино, 2003. 7. Топографическая карта Федеральной службы геодезии и картографии России (М 1:25000). СПб., 2000. 8. Шитов М. В. Голоце-новые трансгрессии'Ладожского озера: Автореф. канд. дис., СПб., 2007. 24 с. 9. Stevens Р. К., Walker Т. W. The cronosequence conceptand soilformation // Quart. Rev. Biol. 1970. Vol. 45. N 4. P. 333-350.

Статья принята к печати 17 декабря 2007 г.