Почвы холмисто-моренных ландшафтов таежной зоны (на примере природного парка «Вепсский лес»)

Опыт

экологического изучения территорий

К.А. Бахматова*, К.А. Беляева*, С.Н. Левков**

* Санкт-Петербургский государственный университет, 199034 г. Санкт-Петербург, Россия

** «Севзаплеспроект»,

196084 г. Санкт-Петербург, Россия

Почвы холмисто-моренных ландшафтов таежной зоны

Для территории природного парка «Вепсский лес», расположенного на северо-востоке Ленинградской области, характерны холмисто-моренные ландшафты. Почвообразующие породы - моренные суглинки, водно-ледниковые пески и двучлены (пески, подстилаемые в пределах одного метра от поверхности суглинками или глинами). В 2014-2015 гг. в парке были проведены сопряженные исследования растительности и почв парка. Полевое и лабораторное изучение почв проводилось согласно общепринятым методикам. Наименования почв даны в соответствии с Классификацией почв России. Классификация растительных сообществ выполнена на основе лесной типологии. Названия растительных ассоциаций даны по доминанту эдификаторного яруса и доминанту нижнего яруса. Установлено, что среди почв наиболее распространены подзолы и подбуры. Реже встречаются дерново-подзолы и дерново-подзолистые почвы, в прошлом прошедшие стадию аграрного освоения (постагрогенные). На подзолах распространены ельники-черничники, на подбурах развиты еловые леса кисличной и черничной серий, растительные сообщества на дерново-подзолистых почвах представлены березняками и осинниками кисличной серии. Двучленное строение пород вызывает периодический застой влаги на литогенном контакте и обусловливает появление среди подзолов и подбу-ров специфических подтипов: контактно-осветленных и контактно-элювииро-ванных. При малой мощности кроющего наноса легкого гранулометрического состава на двучленных породах формируются подзол-элювоземы. Ключевые слова: природный парк «Вепсский лес», почвы на двучленах, подзолы, подбуры, подзол-элювоземы, постагрогенные почвы.

K.A. Bakhmatova*, K.A. Belyaeva*, S.S. Levkov**

* Saint Petersburg State University, Saint Petersburg, 199034, Russia

** Federal forestry agency "Sevzaplesproekt", Saint Petersburg, 196084, Russia

Soils of hilly moraine landscapes of taiga zone

The hilly moraine landscapes are typical for the territory of natural park "Vepssky forest" which is situated in the north-eastern part of Leningrad region. The soil forming materials are moraine loams, fluvioglacial sands and two-layer deposits. Soil and vegetation cover of "Vepssky Les" were studied during field seasons of 2014-2015. Field and laboratory investigation of soils have been done according conventional methods. Russian soil classification system has been used for soil diagnostics. The classification of vegetation communities has been performed on the forest typology base. Vegetation associations have been named in accordance with dominant of edificator layer and dominant of under layer. It was found that the most common soils of researched region are podzols and podburs. The soddy podzols and soddy podzolic (post-agrogenic) soils are less frequent. Spruce forests of billberry (Myrtillus) series of forest types occupy podzols. Spruce forests of billberry (Myrtillus) and shamrock (Oxalis) series of forest types occur on podburs. Birch and aspen forests of shamrock (Oxalis) series of forest types are associated with soddy podzolic soils. The lithic contact caused temporary water stagnation and occurrence of the specific soil subtypes: contact lightened and contact eluviated. Podzol-eluvozems developed on parent material with lithic contact in case of little thickness of upper sandy layer.

Key words: natural park "Vepssky forest", soils with lithic contact, podzols, podburs,

0 q. podzol-eluvozems, post-agrogenic soils.

5 P

Ф s

1 a-

¡r a.

о P ^

o к ъс s m i t ^

i= ^ ре, северо-востоке и северо-западе Русской равнины и издавна привле-

Введение

Почвы на двучленных отложениях широко распространены на севе-

кали внимание исследователей вследствие дискуссионного характера их генезиса и классификации [Апарин, 1975, 1992; Яшин, Петухова,

Грачева, 2011; Исследования, 2012]. Двучленное строение почвообра-зующих пород характерно для Вепсовско-Андомского почвенно-гео-графического округа, выделяемого на северо-востоке Ленинградской области [Почвы, 1995]. В пределах этого округа расположен природный парк «Вепсский лес». На территории парка распространен холмисто-моренный рельеф, представляющий собой краевые (конечно-моренные) образования вепсовской стадии валдайского оледенения. Обилие холмов, обычно небольших, создает мелкоареальный рисунок почвенного покрова, характеризующегося высокой контрастностью и округлой формой ареалов.

Парк расположен в пределах двух крупных тектонических структур Русской плиты: Девонской низины и Карбонового плато. Породы девонского и каменноугольного периода перекрыты чехлом четвертичных отложений, мощность которых колеблется от одного до нескольких десятков метров [Геоморфология, 1969]. Почвообразующие породы -красно-бурые моренные суглинки, песчаные отложения зандров, камо-вые пески, а также двучлены (почвообразующие породы, состоящие из двух контрастных по гранулометрическому составу слоев). Двучлены на исследуемой территории встречаются часто, при этом кроющий нанос, мощностью 30-70 см, имеет более легкий гранулометрический состав (в основном супесчаный) и подстилается тяжелым суглинком или глиной.

Умеренно-континентальный климат района характеризуется выраженностью сезонов года. Преобладающим является циклонический характер погоды. Годовое количество осадков составляет 650-800 мм, причем большая их часть приходится на теплые месяцы. Среднегодовая температура воздуха равна 2°С.

Гидрографическая сеть парка включает в себя озера, реки, ручьи, родники, болота. По территории проходит водораздел бассейнов Балтийского и Каспийского морей. Основными реками являются Оять, Капша, Верхняя и Нижняя Курба. Свыше 400 озер Парка занимают 4,2% его площади [Природный парк, 2005].

Материал и методы исследования б о

% I

Описания растительности и почв были выполнены на пробных пло- Е ^ щадях, заложенных в наиболее характерных местах выделенных расти- § £ тельных сообществ с однородными экологическими условиями. Назва- ^ ^ ния ассоциаций даны по доминанту эдификаторного яруса и доминанту £ ^

нижнего яруса. Классификация сообществ выполнена на основе лесной типологии и включает следующие классификационные единицы:

группа лесных земель по их прошлому использованию - класс земель по потенциальной лесной формации - подкласс земель по степени дренажа - фитоценотическая группа биогеоценозов - эдафическая группа биогеоценозов - серия типов леса - тип леса [Федорчук, Нешатаев, Кузнецова, 2005]. Приведенные в статье серии типов леса были выделены по индикаторным группам видов и почвообразующим породам. Описание почвенных профилей проводилось в соответствии с общепринятыми подходами [Розанов, 1993]. Наименования почв даны по классификации почв России [Классификация, 2004; Тонконогов, Лебедева, Герасимова, 2008].

Анализы почвенных образцов выполнены по апробированным методикам [Химический анализ почв, 1995]:

1) рН - потенциометрически в солевой суспензии (1,0 н раствор KCl, соотношение почвы к раствору 1 : 2,5);

2) содержание органического углерода - дихроматным методом по Тюрину;

3) гидролитическая кислотность - по Каппену;

4) вытеснение обменных катионов проводилось 1,0 н раствором NaCl, дальнейшее определение катионов в растворе - комплексонометриче-ским методом.

Гранулометрический состав (фракции физической глины и ила) определен пипет-методом по Качинскому в модификации Почвенного института [Растворова, 1983]. Валовой анализ был проведен рентген-флуоресцентным методом с использованием энергодисперсионного рентгенфлуоресцентного спектрометра EDX-800P на базе ресурсного центра Научного парка СПбГУ «Методы анализа состава вещества».

Результаты исследования и их обсуждение

Среди автоморфных почв исследованной территории встречаются подзолы, подбуры и дерново-подзолистые почвы. Наиболее распространенными являются подзолы на двучленных отложениях - водно-ледни-JS ковых супесях, подстилаемых моренными суглинками. При этом смена

0 о. гранулометрического состава (от супеси к суглинку) происходит плавок s но. На подзолах формируются ельники-черничники, которые относятся

1 а-

!= ^ к черничной серии типов леса на дренированных суглинках и двучлен-

ig к ных наносах. Леса этой серии занимают такие местоположения, как

ки

™ J вершины холмов и покатые склоны. Значительная роль ельников-

i= ^ черничников обусловлена, вероятно, сохранившимися здесь корен-

ными лесами, не тронутыми хозяйственной деятельностью. Процессы, происходящие на контакте легкой и тяжелой пород, отразились

в формировании глееватых, контактно-осветленных, контактно-элю-виированных подтипов иллювиально-железистых подзолов. В результате перемешивания верхних горизонтов при ветровалах появляются подзолы поверхностно-турбированные. Все подзолы характеризуются сильнокислой реакцией, особенно в верхней части профиля (таблица 1). Валовой анализ показал, что во всех проанализированных разрезах подзолов четко выражено обеднение подзолистого горизонта химическими элементами, за исключением кремния.

В прошлом значительные площади современной территории парка были освоены. Сначала укрупнение колхозов, а затем их закрытие привело к угасанию хозяйственной деятельности. Часть полей за 50-60 лет превратилась в леса, где теперь можно встретить дерново-подзолы постагрогенные. Постагрогенными называются почвы, которые в прошлом использовались в земледелии, а затем были заброшены и в настоящее время покрыты естественной растительностью. В результате длительной распашки сформировался агрогумусовый горизонт (P), который за десятилетия, прошедшие с момента прекращения обработки почв, превратился в естественный гумусовый (AY). О былой распашке свидетельствует почти ровная и резко выделяющаяся нижняя граница гумусового горизонта, в котором встречаются светлые пятнышки припашки нижележащего подзолистого горизонта и древесные угли. Содержание гумуса оценивается как низкое (см. табл. 1).

В дерново-подзоле постагрогенном контактно-элювиированном четко прослеживается различие по валовому составу между основными генетическими горизонтами и суглинистой подстилающей породой, которая обогащена алюминием, железом и калием. Аналитические данные подтверждают и морфологически выраженные признаки элювиирования в контактном горизонте Del (белесоватые «языки» и прожилки), который отличается от нижележащей породы пониженным содержанием алюминия и повышенным содержанием кремнезема.

Характерными местоположениями для подбуров являются вершины и склоны холмов. Разнообразие растительных сообществ, формирующихся на этих почвах, представлено следующими сериями типов леса: о Л черничная - на дренированных песках и супесях, кисличная - на дре- ш t= нированных бескарбонатных суглинках и двучленных наносах, кислич- Е ^ ная - на дренированных супесях и песках, подстилаемых суглинками, § £ брусничная - на нормально дренированных песках. В черничной и кис- ™ J личной сериях преобладают ельники, тогда как в брусничной серии - с ^

сосняки. В связи с периодическим застоем влаги на контакте пород в нижней части профиля подбуров на двучленах появляются признаки

о

Таблица 1

Свойства почв природного парка «Вепсский лес

Горизонт Глубина, см рН сол. С, % Нг Сумма обменных оснований (Са + М§) У,% Р205 подв., мг / 100 г почвы

моль (+) / 100 г почвы

Дерново-подзол постагрогенный контактно-элювиированный, р. 28

О СМ 4,6 85,89* 50,0 32,0 39 28,5

АУ 4-10(12) 3,8 2,28 12,3 5,6 31 1,7

АУра, е 10(12)—16(18) 3,6 2,00 8,3 5,2 39 7,0

Е 16(18)—20 4,2 Не определено 4,2 4,8 48 0,8

ВР 20-30 4,0 Не определено 4,8 3,6 43 2,0

Бе1 30-50 4,1 Не определено 6,1 7,6 55 1,2

Б 50-70 3,8 Не определено 4,0 8,8 69 3,0

Подбур глееватый, р. 7

О 0-7 4,3 58,12* 55,0 36,0 40 37,0

ВОТ 7-19 3,8 0,69 5,3 4,6 46 16,5

ВР 19-29 4,8 0,18 2,1 2,0 49 18,0

ВС 29-35 4,9 Не определено 1,4 3,2 70 22,1

Cg 35-85 4,8 Не определено 1,0 3,4 77 22,2

Б 85+ 4,0 Не определено 5,6 8,2 59 21,0

Дерново-подзолистая, р. 23

О 0-5 5,8 51,09* 19,0 52,0 73 22,5

АУ 5-10(12) 4,1 3,55 10,1 8,8 47 2,4

АЕЬ 10(12)—20(23) 4,1 1,73 9,2 5,0 35 2,0

ВЕЬ 20(23)-35 4,0 Не определено 7,1 6,8 49 4,1

ВТ 35-60 3,8 Не определено 5,3 13,4 72 3,5

Подзол-элювозем торфянистый глееватый контактно-элювиированный, р. 18

О 0—2 3,6 43,61* 62,2 30,0 33 Не определено

т 2—16 3,4 Не определено 112,4 20,0 15 Не определено

Е 16—36 4,1 Не определено 4,4 4,0 48 Не определено

36—43 4,0 Не определено 4,8 3,0 38 Не определено

* Потеря при прокаливании.

->

Опыт экологического ^ изучения территорий

элювиальной деградации в виде осветленных «язычков» в верхней части подстилающей породы (горизонт Del), что позволяет отнести почву к контактно-элювиированному подтипу. При более длительном застое влаги в нижней части супесчаной толщи появляется отчетливый сизый оттенок, что обусловливает выделение глееватого подтипа подбуров.

В парке также встречаются подбуры оподзоленные, подбуры псевдофибровые, подбуры грубогумусированные. В подбурах оподзолен-ных наблюдаются признаки подзолистого процесса, как правило, в виде обилия осветленных минеральных зерен в верхней части профиля. К псевдофибровому подтипу относят почвы, в средней и нижней части профиля которых встречаются псевдофибры - тонкие ожелезненные и обогащенные илистой фракцией прослойки в песчаной толще, которые влияют на водно-физические свойства почв. В подбурах грубогу-мусированных в нижней части подстилочно-торфяного горизонта залегает тонкая прослойка грубогумусового материала (механической смеси разложенных растительных остатков с минеральными компонентами).

Основные запасы органического вещества в подбурах, как и в подзолах, сосредоточены в подстилке. Почвы кислые, наиболее низкие значения рН наблюдаются в альфегумусовом горизонте, а также в тяжелосуглинистом подстилающем горизонте D.

Изученные в парке дерново-подзолистые почвы приурочены к вершинам холмов, на которых преобладают березняки и осинники кисличной серии типов леса. Реакция солевой суспензии этих почв сильнокислая. Исключение составляет подстилка со слабокислой реакцией вследствие малой степени разложения и преобладания в ее составе опада мелколиственных древесных пород и травянистых растений с повышенным содержанием зольных элементов. Гранулометрический анализ показывает четкую дифференциацию горизонтов по содержанию илистой фракции, которое в текстурном горизонте в 1,5-3 раза выше, чем в элювиальной части профиля.

На двучленных отложениях также формируются почвы, относящиеся к отделу элювиальных. Примером таких почв может служить подзол-и к элювозем, подзолистый горизонт которого подстилается тяжелосугли-^ ^ нистой породой с признаками оглеения. На этих почвах распростране-

ОР

g £ ны осинники, относящиеся к кисличной серии типов леса, и ельники

m | черничной серии типов леса. В подзол-элювоземе торфянистом глее-

Ц ж ватом наиболее высокой гидролитической кислотностью характери-

о >s о g.

52

зуется горизонт Т, вся почва сильнокислая, но рН растет с глубиной (см. табл. 1).

Выводы

Изучение почв холмисто-моренных ландшафтов на территории Природного парка «Вепсский лес» позволило сделать следующие выводы:

1) почвенный покров холмисто-моренных ландшафтов парка «Вепсский лес» отличается пестротой, на вершинах и в верхней части склонов холмов распространены подбуры, подзолы и дерново-подзолистые почвы;

2) в нижних частях склонов и на пониженных равнинных участках водораздела встречаются глееватые почвенные разности, глубокие понижения между холмами и вокруг озер заняты торфяными почвами;

3) проанализированные образцы почв характеризуются кислой и сильнокислой реакцией;

4) содержание гумуса в гумусовом горизонте (при его наличии) оценивается как низкое;

5) большинство изученных почв характеризуются относительным богатством по валовому содержанию алюминия, железа, калия при невысоком содержании кальция. Эти данные согласуются с характеристиками растительного покрова участка: распространенность относительно требовательных к плодородию почв кисличных серий типов леса при отсутствии неморальных видов травянистых растений и подроста широколиственных пород.

Библиографический список / References

1. Апарин Б.Ф. Географические основы рационального использования почв (на двучленных породах) / Под ред. И.В. Игнатенко. Л., 1992. [Aparin B.F. Geograficheskie osnovy racional'nogo ispol'zovanija pochv (na dvuchlennyh porodah) [Geographical basics of rational use of soils]. I.V. Ignatenko (ed.). Leningrad, 1992.]

2. Апарин Б.Ф., Рубилин Е.В. Особенности почвообразования на двучленных породах северо-запада Русской равнины. Л., 1975. [Aparin B.F., Rubilin E.V. Osobennosti pochvoobrazovaniya na dvuchlennykh porodakh severo-zapada Russkoi ravniny [Features of soil formation on two-layered parent materials of northwestern part of Russian plain]. Leningrad, 1975.]

3. Почвы и почвенный покров Северо-Запада России / Гагарина Э.И., Матинян Н.Н., Счастная Л.С., Касаткина Г.А. СПб., 1995. [Pochvy i pochvennyi 2 pokrov Severo-Zapada Rossii [Soils and soil cover of North-West of Russia]. § о Gagarina E.I., Matinyan N.N., Schastnaya L.S., Kasatkina G.A. St. Petersburg, 1995.] ^ s

4. Геоморфология и четвертичные отложения Северо-Запада Европейской Е ^ части СССР: Ленинградская, Псковская и Новгородская области / Под ред. g £ Д.Б. Малаховского и К.К. Маркова. Л., 1969. [Geomorfologiya i chetvertichnye ^ ^ otlozheniya Severo-Zapada Evropeiskoi chasti SSSR: Leningradskaya, Pskovskaya ^ ^ i Novgorodskaya oblasti [Geomorphology and quaternary geology of North- q g West of European part of USSR: Leningrad, Pskov and Novgorod regions] D.B. Malahovskiy, K.K. Markov (eds.). Leningrad, 1969.] 49

5. Классификация и диагностика почв России / Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Смоленск, 2004. [Klassifikatsiya i diagnostika pochv Rossii [Russian soil classification system]. Shishov L.L., Tonkonogov V.D., Lebedeva I.I. et al. Smolensk, 2004.]

6. Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Полевой определитель почв России / Под общ. ред. Н.Б. Хирова. М., 2008. [Tonkonogov V.D., Lebedeva I.I., Gerasimova M.I. Polevoi opredelitel' pochv Rossii [Field soil guidebook]. N.B. Khirov (ed.). Moscow, 2008.]

7. Природный парк «Вепсский лес» / Т.А. Попова, Л.И. Березкина, И.А. Бычкова и др. СПб., 2005. [Prirodnyi park «Vepsskii les» [Natural park «Vepsskij les»]. T.A. Popova, L.I. Berezkina, I.A. Bychkova et al. St. Petersburg, 2005.]

8. Растворова О.Г. Физика почв: практическое руководство. Л., 1983. [Rastvorova O.G. Fizika pochv [Soil physics]: Practical guide. Leningrad, 1983.]

9. Розанов Б.Г. Морфология почв. М., 1983. [Rozanov B.G. Morfologiya pochv [Soil morphology]. Moscow, 1983.]

10. Федорчук В.Н., Нешатаев В.Ю., Кузнецова М.Л. Лесные экосистемы северо-западных районов России: Типология, динамика, хозяйственные особенности. СПб., 2005. [Fedorchuk V.N., Neshataev V.Yu., Kuznetsova M.L. Lesnye ekosistemy severo-zapadnykh raionov Rossii: Tipologiya, dinamika, khozyaistvennye osobennosti [Forest ecosystems of northwestern regions of Russia: Typology, dynamics, economic characteristics]. St. Petersburg, 2005.]

11. Химический анализ почв / О.Г. Растворова, Д.П. Андреев, Г.А. Касаткина и др.: Учебное пособие. СПб., 1995. [Khimicheskii analiz pochv [Chemical analysis of soils]. O.G. Rastvorova, D.P. Andreev, G.A. Kasatkina et al. St. Petersburg, 1995.]

12. Исследования влияния почвенной биогенной кислотности на подзолообразование / Яшин И.М., Васенев И.И., Валентини Р. и др. // Известия ТСХА. 2012. Вып. 6. С. 142-158. [Investigation of soil biogenic acidity on podsolization process. Yashin I.M., Vasenev I.I., Valentini R. et al. Izvestia of Timiryazev Agricultural Academy. 2012. № 6. Рр. 142-158.]

13. Яшин И.М., Петухова А.А., Грачев Д.А. Экологические аспекты глее-и подзолообразования в экосистемах тайги. Подзолообразование // Известия ТСХА. 2011. Вып. 5. С. 13-26. [Jashin I.M., Petuhova A.A., Grachev D.A. Ecological aspects of gleyzation and podsolization in taiga ecosystems. Izvestia of Timiryazev Agricultural Academy. 2011. № 5. Рр. 13-26.]

Статья поступила в редакцию 20.05.2016. The article was received on 20.05.2016.

21

° о Бахматова Ксения Арнольдовна - кандидат сельскохозяйственных

1 g наук; доцент кафедры биогеографии и охраны природы Института наук о ^ о Земле, Санкт-Петербургский государственный университет

§ | Bakhmatova Kseniia A. - PhD in Soil Science; Associate Professor

2 ¥ of Department of Biogeography and Environmental Protection Institute oS of Earth Sciences, Saint Petersburg State University

50

E-mail: k.bahmatova@spbu.ru

Беляева Ксения Александровна - аспирант кафедры биогеографии и охраны природы Института наук о Земле, Санкт-Петербургский государственный университет

Belyaeva Kseniia A. - Postgraduate Student of Department of Biogeo-graphy and Environmental Protection of Institute of Earth Sciences, Saint Petersburg State University

E-mail: k.belyaeva@spbu.ru

Левков Станислав Николаевич - инженер, Северо-западный филиал государственной инвентаризации лесов «Севзаплеспроект» федерального государственного унитарного предприятия «Рослесинфорг»

Levkov Stanislav S. - Engineer, Federal forestry agency «Sevzaplesproekt», Saint Petersburg

E-mail: leffu4_92@mail.ru

о >s

0 g.

ш ё

1 a-

¡r a.

о P л т

о к ки эн

т че ¡^ ж

о S