Географические закономерности формирования почвенного покрова Карелии

Труды Карельского научного центра РАН Биогеография Карелии. Серия Б. Биология. Выпуск 2. Петрозаводск, 2001. С. 12-18.

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА КАРЕЛИИ

P.M. МОРОЗОВА

Институт леса Карельского научного центра РАЯ

В почвенном покрове Карелии проявляется широтная зональность. В северотаежной подзоне в почвенном покрове преобладают подзолисто глеевые почвы, а в среднетаежной - подзолистые. В низкогорном ландшафте северотаежной подзоны выражена вертикальная зональность. Сильнорасчлененный рельеф и частая смена почвообразующих пород определили мелкоконтурностъ и чрезвычайную пестроту почвенного покрова. Показано изменение почвенного покрова при смене элемента рельефа.

R.M. Morozova. Geogeographic regularities of the soil cover formation in Karelia. // Biogeography of Karelia. 2001. P. 12-18.

In the soil cover of Karelia latitudinal zoning ha been observed. In the northern taiga subzone podzol-gley soils dominate in the soil cover while in the middle taiga subzone podzol soils do. In the low highlands of the northern taiga subzone the vertical zoning is pronounced. Highly partitioned relief and frequent replacement of parent materials have determined the extreme diversity of the soil cover. The changes in the soil cover composition due to the replacement of relief elements have been shown.

Почвенный покров представляет собой сложную природную систему, обладающую сложноподчине-ным типом строения, сложившимся в результате истории развития эндогенных и экзогенных процессов, биологических и геологических факторов. Сложность покрова зависит от рельефа, растительности, микроклимата. Контрастность - от литологии почвообразующих пород (Соколов, 1968; Фридман, 1972).

Почвенный покров динамичен во времени и пространстве. Временная динамичность этой системы выражается эволюцией почв и структур почвенного покрова. Пространственная динамичность выражена изменением свойств почвенных индивидуумов в различных направлениях горизонтальной плоскости. В местах динамического равновесия формируются однородные ареалы почв. Абсолютно однородных территорий по почвенному покрову нет, поэтому их оценка проводится по преобладающим почвенным компонентам, что всегда условно.

Почвенный покров Карелии образован макро- и мезосочетаниями почв, принадлежащих к подзолистом)'. буроземному. болотно-подзолистому и болотному типам. Формирование этих почв связано с воздействием умеренно-холодного влажного климата и хвойных лесов на различные по химическому составу и физическим свойствам почвообразующие породы. Весной и осенью в почвах легкого механического состава водный режим промывной, способствующий подзолистому процессу. В почвах тяжелого механического состава создается временное или постоянное переувлажнение, что обусловливает развитие процесса глееобразования. На породах богатых основаниями и железосодержащими минералами формируются буроземы (Таргульян, 1971; Фирсова. Ржанникова.

1972; Морозова, 1991; Ке11о§. ^аг(1, 1951 и др.).

На рыхлых четвертичных отложениях в авто-морфных условиях распространены различные виды подзолистых почв (60,8%), на элюво-делювии основных пород или морене с большим участием этих пород - буроземы (0,9%), на коренных породах - под-буры (0,8%) или слаборазвитые почвы (1.3%). В по-лугидроморфных условиях формируются различные виды болотно-подзолистых почв Среди подзолистых и болотно-подзолистых почв преобладают песчаные и супесчаные разновидности, на долю почв суглинистого и глинистого состава приходится менее 6% площади. Из болотных почв наиболее распространены торфяные верховые (10,8 %), затем - переходные (8,2%). Площадь низинных торфяных почв не превышает 1% от общей земельной площади (Морозова. 1992).

Влияние зональности на почвенный покров

Вследствие значительной протяженности республики по направлению с севера на юг происходит смена биоклиматических подзон от северной тайги до южной. Граница между северотаежной и среднетаежной подзоной проходит около 63° с.ш. на границе с Ленинградской областью в Приладожье появляются элементы южнотаежной флоры. Резкой смены процессов почвообразования в связи с изменениями биоклиматических условий не наблюдается, что объясняется широким распространением почвообразующих пород легкого механического состава, общностью физических и химических свойств которых в северной и средней тайге (низкая влагоемкость, высокая водопроницаемость, бедность элементами пи-

тания, богатство первичными минералами) перекрываются изменения биоклиматических показателей. И все же в процессах почвообразования, а, следовательно, и в почвенном покрове, различия наблюдаются (табл. 1).

В северотаежной подзоне широко распространены торфянистые иллювиально-гумусовые подзолы, занимающие не только понижения, как это имеет место в среднетаежной подзоне, но и вьшоложснные вершины моренных гряд и холмов. Это связано с близким залеганием кристаллических пород, препятствующих свободной фильтрации влаги. Кроме того, наличие почвообразующих песчаных пород грубого гранулометрического состава способствует развитию гумусово-иллювиального процесса.

Низкие температура воздуха и биологическая активность почв, краткость вегетационного периода, обусловили накопление на поверхности почвы мощной лесной подстилки. Запас лесной подстилки в аналогичных типах сосновых лесов в северотаежной

подзоне почти в полтора раза выше, чем в среднетаежной. Лесная подстилка в условиях повышенной влажности и низких температур продуцирует большое количество растворимых органических веществ (Зверева и др., 1997), способствующих сильному оподзоливанию и накоплению органо-минеральных компонентов в иллювиальном горизонте, тем более, что близкое подстил анис коренных пород препятствует выносу их за пределы почвенного профиля В этих условиях иллювиальный горизонт уплотняется и в нем образуются ортзандовые прослойки или зерна ортштейна. Подзолы с ортзандовыми и ортштейно-выми горизонтами очень характерны для северной тайги. Если на территории всей республики подзолы иллювиально-железисто-гумусовые и иллювиально-гумусовые занимают 30% (Морозова, 1992), то в северотаежной подзоне - около половины всей территории (табл. 2).

Таблица 1.

Распределение типов почв в северо- и среднетаежной подзонах Карелии

Почвы Северотаежная подзона Среднетаежная подзона Всего

тыс. га % тыс. га % тыс. га %

Подзолистые 5269,4 57,9 3878.1 65,4 9147,5 60,8

Болотно-подзолистые 1794,7 19,6 860,5 14,5 2655,2 17,7

Болотные верховые 1276,9 14,0 350,1 5,9 1627,0 10,8

Болотные переходные 585,7 6,5 643,6 10.8 1229,3 8,2

Болотные низинные 44,1 0,5 45,3 0,8 89,4 0,6

Болотные освоенные 1,1 0,01 17.1 0,3 18,2 0.1

Итого болотные 1907.8 21,0 1056,1 17,8 2963,9 19,7

Буроземные 136,4 2,3 136.4 0,9

Аллювиальные маршевые 52,2 0,6 52,2 0,3

Аллювиальные 0,3 сл. 0,4 сл. 0,7 сл.

Горно-тундровые 69,6 0,8 69.6 0,5

Горные подзолы иллювиально-гумусовые 7,6 0,1 7,6 0,05

Всего: 9101,6 100 5929,8 100 15031.3 100

Почвы Северотаежная подзона Среднетаежная подзона Всего

тыс. га % тыс. га % тыс. га %

Подзолы иллювиально-железистые и поверхностно-подзолистые почвы 581,8 6,4 729,8 12,3 1311.6 8,7

Подзолы иллювиально-железистые и иллювиаль-но-гумусово-железистые 189,9 2,1 1981,3 33,3 2171,2 21,4

Подзолы иллювиально-железисто-гумусовые и иллювиально-гумусовые 4270,2 46,9 292,9 4,9 4568,5 30,4

Подзолистые вторично-дерновые суглинистые 209,4 5,4 315,7 2,1

Подзолистые поверхностно-глееватые суглинистые 149,8 1,6 149,8 1,0

Подзолы щебенчатые фрагментарные + подбуры 8,3 0,1 106,2 1,8 114,5 0,8

Подзолистые бывшие освоенные и видоизмененные 41,2 0.44 322,6 5.6 363,8 2,4

Подзолистые освоенные 28,5 0,30 124,0 2,1 124,0 1,0

Итого: 5269.4 57,9 3878,1 65,4 9147,5 60,8

Таблица 2.

Влияние зональности на распространение различных подтипов и родов подзолистых почв

14

Р.М. Морозова. Географические закономерности формирования почвенного покрова Карелии

Подзолы иллювиально-железистые и иллювиаль-но-гумусово-железистые, развивающиеся в более сухих местообитаниях, занимают меньшую площадь (8.5%), в то время как на всей территории республики их доля составляет 23%. Для почвенного покрова северотаежной подзоны характерно широкое распространение глееподзолистых суглинистых почв, занимающих дренированные местоположения вдоль рек. впадающих в Белое море.

В связи с более холодным климатом, низкой испаряемостью. а, следовательно, высоким коэффициентом увлажнения, болотно-подзолистые и болотные почвы занимают более 40% площади северотаежной подзоны, при этом среди болотных почв преобладают торфяные верхового типа (14%), болотные низинные встречаются единичными массивами, широко распространены болота типа «аапа».

Характерной особенностью почвенного покрова северотаежной подзоны является проявление вертикальной зональности, что связано с низкогорным рельефом в северо-западной части республики. Выше 500 м над уровнем моря распространены горнотундровые почвы, сформировавшиеся под тундровым редколесьем, на очень тонком слое моренных отложений или элювии кристаллических пород. Почвы имеют маломощный профиль, минеральные слои различного механического состава от щебня до глин. Лесная подстилка оторфована и лежит зачастую прямо на кристаллическом фундаменте - образуется маломощная торфяная залежь. Существенным фактором формирования этих почв является склоновый сток, с которым выносятся органическое вещество и тонкие иловатые частицы. Заболачивание горных склонов является важным фактором, препятствующим обнажению скалистых пород.

Ниже 500 м над уровнем моря распространены горно-подзолистые почвы, отличающиеся от зональных подзолистых почв меньшей степенью оподзо-ленности, очень коротким профилем, накоплением большого количества гумуса в иллювиальном горизонте. коричнево-бурой окраской всего профиля, подзолистый горизонт пропитан потечным гумусом, лесная подстилка оторфована. В расщелинах горных склонов, куда сносится мелкозем и органическое вещество, развиваются торфяно-перегнойные почвы. В сухих местоположениях распространены щебенчатые примитивные почвы со слабо выраженным профилем.

Большое влияние на формирование почвенного покрова северотаежной подзоны оказала близость Белого моря. Современная трансгрессия и регрессия морских вод и связанная с ними увлажненность почв в приливно-отливной зоне способствовала формированию своеобразных маршевых почв, характеризующихся слабодифференцированным морфологическим профилем, низкой кислотностью в верхних горизонтах и появлением щелочной реакции на глубине 10-15 см. Эти почвы содержат много хлора, серы.

водорастворимых минеральных веществ, что не характерно для зоны подзолистых почв. Другим отличием этих почв является высокое содержание органического вещества по всему профилю, поскольку минеральные слои чередуются с прослойками водорослей. На них чаще всего произрастают злаковые луга, поэтому в них хорошо развит дерновый горизонт. Весь профиль маршевых почв оглеен, чаще всего они имеют глинистый механический состав. При застое поверхностных и фунтовых вод формируются торфяно-перегнойно-глеевые илистые почвы с признаками засоления или осолодения. На побережье Белого моря маршевые почвы чередуются с примитивными на выходах скальных пород. Примитивные почвы могут быть представлены только дерниной под злаковым разнотравьем или лесной подстилкой под сосновым редколесьем.

В северотаежной подзоне на древне морских или озерных террасах, сложенных глинами, распространены глееподзолистые почвы. Эти почвы характеризуются оторфованной лесной подстилкой, ниже которой залегает подзолистый глеевый горизонт При отсутствии свободного дренажа происходит застой поверхностных вод, постоянно накапливается растительная масса, мощность которой тем больше, чем хуже условия для стока поверхностных вод.

Таким образом, для северотаежной подзоны характерно:

- проявление вертикальной зональности, распространение горно-тундровых и горно-подзолистых почв;

- большое участие в почвенном покрове болотно-подзолистых почв;

- распространение маршевых почв вдоль Белого моря и глееподзолистых на древних морских террасах;

- среди подзолистых почв преобладают иллюви-ально-железисто-гумусовые и иллювиально-гумусо-вые подзолы;

- все почвы характеризуются укороченным профилем, активным процессом почвообразования охвачена верхняя 40-60-сантиметровая толща.

Как уже отмечалось, резкой смены почвенного покрова при переходе от северо- к среднетаежной подзоне не происходит, как не отмечается и резкой смены между различными таксономическими единицами почв. Постепенно изменяется количественные показатели, характеризующие генезис почвы и при определенных параметрах они приобретают свойства почвы иного классификационного подразделения. В среднетаежной подзоне в связи с лучшими климатическими условиями и большей испаряемостью авто-морфные почвы занимают значительно большие площади, чем в северной тайге, а болотно-подзолистые и болотные - почти в 2 раза меньшие площади. В почвенном покрове среднетаежной подзоны подзолистые почвы занимают 2/3 территории.

Среди подзолистых почв наиболее распространены (33,3%) подзолы иллювиально-железистые и иллю-виально-гумусово-железистые (см. табл. 2). На долю подзолов иллювиально-железисто-гумусовых и ил-лювиально-гумусовых приходится около 5% площади, в то время, как в северотаежной подзоне они преобладали в почвенном покрове. Для среднетаежной подзоны, особенно ее южной части характерно широкое распространение буроземов грубогумусных. формирование которых связано с богатством почво-образующих пород соединениями железа, кальция и магния. Для условий Карелии буроземы - это азональные почвы. Богатство почвообразующих пород железом и кальцием тормозит подзолообразователь-ный процесс, наиболее характерный для бореальной зоны, весь почвенный профиль приобретает буроватый, а иногда коричневатый оттенок. Эти почвы богаты органическим веществом, часто имеют хорошо выраженный гумусовый горизонт с зернистой структурой. формирование которого связано с высокой насыщенностью почвенной фауной, способствующей энергичной переработке растительного опада и формированию гумусового профиля типа моор или моор-мулль Своеобразны буроземные почвы, развивающиеся на элювии игунгитовых сланцев или морене с большим участием в ее составе шунгитовых пород широко распространенных в Заонежье. Эти почвы имеют почти черную окраску, профиль слабо дифференцирован на горизонты, хорошо выражен лишь гумусово-аккумулятивный горизонт, постепенно переходящий в почвообразующую породу. Эти почвы имеют нейтральную или слабокислую реакцию, обладают высоким плодородием Отрицательным качеством их является высокая каменистость В свое время эти почвы были почти все вовлечены в сельскохозяйственное производство, в настоящее время многие из них заросли мелколесьем.

Для почвенного покрова южной части республики характерен гумусово аккумулятивный процесс который приводит к формированию подзолистых почв, а не подзолов, особенно на почвообразующих породах супесчаного и суглинистого механического состава. В связи с интенсивной вырубкой древостоев появилось большое количество вырубок, покрытых мелколиственными породами и хорошо развитым травяным покровом, что приводит к задернению и накоплению гумуса в верхнем горизонте почвы.

Таким образом, почвенный покров среднетаежной подзоны имеет свои особенности:

- меньше распространены почвы гидроморфного и полугидроморфного ряда.

- преобладание в почвенном покрове подзолов иллювиально-железистых и иллювиально-гумусово-железистых;

- подзолы иллювиально-гумусовые приурочены к депрессиям или контактным зонам суходолов и болотных массивов;

- широко распространены почвы буроземного типа;

- для южной части средней тайги характерен гумусово-аккумулятивный процесс почвообразования.

Почвообразованием затронута большая мощность рыхлых отложений до глубины 1,5-2 м, в то время как в северотаежной подзоне не превышает 1 м.

Влияние рельефа на почвенный покров

Рельеф - важный фактор формирования почвенного покрова, поскольку с ним связано перераспределение тепла, влаги, растительности. С определенными формами рельефа связаны определенные типы рыхлых отложений. Почвы, образовавшиеся в одной природной зоне, но на различных элементах рельефа различаются по всей совокупности факторов почвообразования или большинства из них (при одинаковой .литологии и возрасте). Прямое воздействие рельефа на процесс почвообразования заключается в плоскостном смыве тонких частиц на пологих склонах, появлении смытых и намытых почв у подножья склонов. На крутых склонах (40°) нормальный ход почвообразования прекращается, смываются не только тонкие илистые частицы, но и мелкозем, мощность рыхлой толщи резко снижается, формируются скелетные примитивные почвы.

Вместе с выносом тонких частиц вымывается и гумус, поэтому почвы на склоне бедны органическим веществом, а у подножья склонов гумус накапливается и формируются гумусово-иллювиальныс подзолы

Косвенное влияние рельефа состоит в перераспределении климатических факторов и поверхностных вод. Влияние рельефа может быть настолько велико, что в пределах одной почвенной зоны, на различных элементах рельефа, формируются почвы, принадлежащие к различным типам.

Рассмотрим несколько типичных для Карелии геохимически сопряженных структур почвенного покрова, связанных с рельефом.

На флювиогляциальных озерных равнинах, сложенных тонкими перемытыми песками, при слабом уклоне к болоту поверхностно-подзолистые почвы под сосняками лишайниковыми сменяются подзолами иллювиально-железистыми и гумусово-железистыми под сосняками брусничными и черничными. а ближе к озеру болотно-подзолистыми под сосняками кустарничково-долгомошными и торфяными переходными под сосняками багульниково-С(|)пгновыми. На протяжении всего 500 м в формировании почвенного покрова участвуют три типа почв (рис. 1).

Несколько иной почвенный покров формируется на флювио-гляциальных равнинах у подножья гряд, сложенных коренными породами (рис. 2). На выходах коренных пород под сосняками лишайниковыми формируются примитивные скальные почвы, а на элювии коренных пород - подбуры под сосняками лишайниковыми, а на элюво-делювии диабазов -буроземы под сосняками брусничными и черничными, которые при повышении увлажнения на контакте

16

РМ. Морозова. Географические закономерности формирования почвенного покрова Карелии

с болотным массивом переходят в буроземы глеевые, а затем в торфяные переходные.

С другой стороны гряды, где флювиогляциальные пески залегают на ленточных глинах формируются подзолы иллювиально-железистые под сосняками брусничными и гумусово-железистые под сосняками черничными. Лучшие условия увлажнения на более низких элементах рельефа благоприятствуют росту насаждений, поэтому формируется более мощная лесная подстилка, продуцирующая много органических кислот, вызывающих более мощное оподзоли-

вание и большее накопление гумуса в иллювиальном горизонте.

Таким образом, комбинация почв в данном ландшафте будет состоять из подзолов иллювиально-железистых (преобладающий элемент почвенного покрова), подзолов иллювиально-гумусово-желе-зистых. поверхностно-подзолистых почв, подбуров (скелетных примитивных), буроземов, буроземов глеевых, подзолисто-болотных (торфянистые подзолы иллювиально-гумусовые) и болотных торфяных переходных.

Ш2 ШШъ ИПШШШ4 Нз Е36

Рис. 1. Схематический профиль катены флювиогляциальиых равнин. 1 поверхностно-подзолистая почва под сосняком (С) лишайниковым: 2 - подзол илтовиально-железистый под С. брусничным; 3 - подзол иллювиально-гумусово-железистый под С. черничным свежим; 4 подзол иллювиально-железисто-гумусовый под С. черничным влажным; 5 - торфянистый подзол иллювиально-гумусовый под С. кустарничково-долгомошным; 6 - торфяная верховая на песках

Рис. 2 Распределение почв по рельефу при выходе коренных пород, заповедник «Кивач». 1 - подбур каменистый под С. лишайниково-каменистым; 2 - бурозем грубогумусный под С. черничным; 3 - поверхностно-подзолистая на мощных песках под С. лишайниковым; 4 - подзол иллю-виально-железистый песчаный на ленточной глине, С. брусничный; 5 подзол иллювиально-железисгый песчаный на ленточной глине под С. черничным; 6 - торфяная переходная; 7 - ленточные глины; 8 - кристаллические породы; 9 - бурозем глеевый под С. черничным влажным

Совсем иной почвенный покров формируется на моренной всхолмленной равнине, перекрытой ленточными глинам, лежащими на кристаллическом фундаменте (рис. 3). На плакорных участках под еловыми лесами черничного типа распространены элювиально-поверхностно-глееватые почвы, переходящие на склонах в поверхностно-глееватые. Элювиальный горизонт, характерный для почв на плакорных участках, на склонах почти исчезает, т.к. здесь

преобладает боковой сток почвенных растворов. Однако тяжелый механический состав обусловливает даже на склоне поверхностное переувлажнение в отдельные периоды года (весна, осень) и после сильных дождей. По своим свойствам эти почвы близки к буроземам глееватым, они обладают повышенным плодородием, поэтому на них произрастают наиболее продуктивные в условиях Карелии ельники кисличные. У подножья склона в долине ручья - почвы

торфянисто-перегнойно-глеевые суглинистые под ельниками травяно-хвощевыми. Почвенный покров данных ландшафтов состоит из сочетания элювиаль-но-поверхностно-глееватых, поверхносгно-глееватых или буроземных глееватых и торфянисто-глеевых почв.

Для Карелии интересен почвенный покров контактных зон суходола и болота, поскольку такие местоположения занимают большие площади. На небольшой по протяженности территории почвенный

покров изменяется следующим образом: торфяная верховая - торфянисто-глеевая - торфянистый подзол глеевый потечно-иллювиально-гумусовый - торфянистый подзол иллювиально-гумусовый, который в дальнейшем переходит в подзол иллювиально-железистый. т.е. почвенный покров контактных зон представлен различными видами и разновидностями болотно-подзолистых почв.

Рис. 3 Схематический профиль катены на ленточных глинах. 1 - элювиально-поверхностно-глееватая глинистая почва под ельником черничным; 2 - по-верхностно-глееватая глинистая почва под ельником кисличным; 3 - торфянисто-глеевая суглинистая на переотложенных глинах под ельником травяно-хвощовым

При близком залегании кристаллического фундамента формируется иной тип почвенного покрова и распределение почв по элементам рельефа. Для примера приведен почвенно-топографический профиль, заложенный на восточном побережье о. Валаам около озера Виталампи в елово-березовых насаждениях черничного типа. Для этого района типично наличие больших массивов сглаженных [ряд. разделенных мелкими лощинами, заполненными озерными сортированными песками. На вершинах гряд и верхних частях микросклонов, покрытых тонких склонов элювия формируются подбуры в комплексе с примитивными каменистыми почвами (рис. 4). На довольно мощном элювии развиваются полнопрофильные буроземы в сочетании с неполноразвитыми разновидностями. Ниже по склону мощность рыхлых отложений увеличивается, завалуненные пески сильно обогащаются элювием диабазов. В таких местоположениях образуются буроземы аккумулятивно-гумусовые под ельниками кисличными и травяно-черничными. Центр депрессий занят болотными низинными обеднеными почвами, развитыми на сред-немощных торфах, к периферии мощность торфа уменьшается до 40 см.

На склоновых позициях распространены болотно-подзолистые почвы, степень гидроморфности которых зависит от уклона местности и строения почвен-

ной толщи. В условиях обильного и проточного увлажнения происходит глубокое оподзоливание и формирование иллювиально-гумусовых горизонтов с фрагментами цементации. Торфянисто-неглубоко-подзолистые почвы занимают слабопроточные ок-райки болот. При заболачивании поверхностей с близким подстиланием коренных пород имеется большое разнообразие переходов от болотных почв к автоморфным.

Лощинный комплекс представляет собой комбинацию болотных-торфяных почв - подзолов иллювиально-гумусовых и подзолов иллювиально-железистых. Своеобразие проявляется в оруденении за счет сильноожелезненных вод и появлении слабоподзолистых маломощных почв на пограничных со скалами местоположениях.

Таким образом, в прибрежной зоне в елово-березовых древостоях черничного типа преобладают сочетания подзолистых, болотно-подзолистых и болотных почв. На отрогах скалистых гряд преобладают почвы буроземного типа в комплексе с примитивными каменистыми.

Почвенный покров Карелии отличается очень сложным строением, мозаичностью и мелкой кон-турностью, вызванной чрезвычайной расчлененностью рельефа и частой сменой почвообразующих пород и растительности.