Диагностика почв мелких островов дельты Селенги

УДК 631.4: 551.4 Э.О. Макушкин

ДИАГНОСТИКА ПОЧВ МЕЛКИХ ОСТРОВОВ ДЕЛЬТЫ СЕЛЕНГИ*

Изучены почвы мелких (молодых) островов дельты Селенги по морфогенетическим, физикохимическим свойствам, микробиологической активности. На примере двух различных участков дельты показано влияние природно-климатических, гидрологических и экологических факторов на формирование почв стволов первичного и синлитогенного почвообразования, имеющих различные ступени в эволюционной иерархии. Выявлена цикличность в формировании различных типов почв на островах во времени, отражающаяся в пространственном распределении их по вертикали профилей, обусловленная сменой климатических условий.

Ключевые слова: почва, остров, факторы, эволюционная иерархия, дельта Селенги.

E.O. Makushkin SOILDIAGNOSTICS OF THESELENGADELTASMALLISLANDS

Soils of the Selenga delta small islands are studied on the morphological and genetic, physical and chemical properties and microbiological activity. Natural and climatic, hydrological and ecological factorinfluence on soil formation of primary and sinlitogen soil formation stem, having various steps in the evolutionary hierarchy is shownon the example of two various delta sites. Cyclicism in varioussoil typeformation on the islands in time reflected in their spatial distribution on the profilevertical lines, caused by the environmental condition change is revealed.

Key words: soil, island, factors, evolutionary hierarchy,Selengadelta.

Введение

Имеющиеся работы по аллювиальным почвам дельты в плане их типизации и свойств изучены преимущественно с позиции эколого-генетической классификации [6]. К работам такого плана относятся [3, 4, 7-

11, 19, 20]. Однако почвы дельты остаются слабоизученными по современной субстантивно-генетической классификации [16, 25]. Условия формирования данных почв в свете новой классификации рассматривались фрагментарно применительно только к притеррасной пойме и крупным (зрелым) островам Левобережья [15, 22-24], учитывая достаточно большую площадь дельты размером более 1 тыс. км2 [21]. Совсем неизвестны условия формирования в дельте и свойства слоисто-аллювиальной почвы ствола первичного почвообразования, для которой характерно минимальное развитие профиля в силу молодости [16]. Слабоизученными остаются на сегодня и короткопрофильные почвы синлитогенного ствола мелких (молодых) островов дельты Селенги.

Ранее были перечислены неоднородные экологические условия почвообразования в дельте, которые имели влияние на формирование в ее пределах различных типов почв. Определено, что для слоистоаллювиальных гумусовых почв ствола первичного почвообразования профилеобразующими являются сла-бовыраженные процессы оглеения, гумусирования и ожелезнения [22].

Цель настоящей работы: определить особенности в формировании почв дельты на мелких (молодых) островах от ствола первичного почвообразования до синлитогенного во времени и в пространстве.

* Работа выполнена при финансовой поддержке проекта 5.1.1 «Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами» Отделения биологических наук РАН.

Объекты и методы

Объектами исследований явились почвы стволов первичного и синлитогенного почвообразования мелких островов дельты. При изучении их использовались морфологические, физико-химические, микробиологические и биохимические методы [1, 2, 12, 14, 17, 18]. Классификационное положение почв приводится согласно [16, 25]. Классификацию растений осуществляли с помощью [13]. При определении некоторых видов растений консультативную помощь оказывал заведующий лабораторией флористики и геоботаники ИОЭБ СО РАН, кандидат биологических наук О.А. Аненхонов, за что автор глубоко признателен ему.

Результаты и обсуждение

При внимательном анализе результатов многолетних полевых и лабораторных исследований, проведенных автором в 2001-2009 годах, выявили существование в дельте Селенги слоисто-аллювиальной почвы ствола первичного почвообразования. Ниже приводится в качестве примера растительный покров и описание почвенного разреза (р.) 2-04). Ранее отмечалось, что эти почвы в дельте Селенги не формируются [22].

Разрез 2 - 04 (06.07.2004 г.) заложен на относительно мелком острове 2-й речки протоки Лоба-новская, в 9 м от берега. Примерно в 1,5 км от с. Дубинино на северо-запад (52°19'20" N и 106о44'40" E) под хвощово-осоковым растительным сообществом. Высота гипсометрической отметки острова 456 м над уровнем моря.

Присутствуют лапчатка гусиная (Potentilla anserine L.), клевер луговой (Trifolium repense L.). Недалеко полевица побегообразующая (Agrostis stolonifera L.). Доминанты: хвощ речной (Equisetum fluviatile L.) и осока носатая (Carex rostrata Stokes). Высота травостоя 70-80 см. Трава сбита крупным рогатым скотом. Проективное покрытие 90 %. Имеет пастбищно-сенокосное значение.

O 0-3 см. Серовато-бурый, влажный, суглинистый, структура пылеватая, переход резкий. От HCl не вскипает.

[Wg] 3-10 см. Серовато-сизый, влажный, плотный, бесструктурный, слегка зернистый, супесь, переход неясный. От HCl не вскипает.

[C~g] 10-66 см. Серовато-коричневый, влажный, плотный, бесструктурный, до 27 см распространение корней растений и наличие ржаво-охристых пятен преимущественно по ходам корней, песок связный, с 66 см просачивается вода. От HCl не вскипает. Мерзлота примерно ниже 70 см.

Тип (подтип) почвы: слоисто-аллювиальная на погребенной слоисто-аллювиальной гумусовой (глее-ватой) почве.

Здесь видим систему из двух почв в одном профиле, относящихся к стволу первичного почвообразования (отдела слаборазвитых) согласно [16]. Для данного случая справедлива концепция о том, что развитие профиля почв этого ствола ограничивается молодостью почв, активным осадконакоплением, препятствующим непрерывному почвообразованию или климатическими условиями [16]. Здесь же отмечается, что почвы этого ствола, включающие гумусово-слаборазвитый (W) или торфяно-подстилочный горизонт (O), залегают на плотной или рыхлой породе любого химического состава, либо на слоистой толще аллювиального, пеп-лово-вулканического, эолового и пролювиального происхождения. При этом эти почвы формируются на любых отложениях, причем на аллювиальных или вулканических отложениях, как правило, наблюдается система погребенных горизонтов. Исследуемая почва соответствует всем указанным требованиям.

Серовато-сизые и ржавые пятна и прожилки свидетельствуют о наличии здесь комплексов соответственно восстановленного железа и гидроокиси Fe3+. Сизая окраска - исключительно широко распространенное явление во всех болотных или полуболотных почвах, связанное со специфическими минералами, содержащими закисное железо [18].

Современная почва, представленная одним горизонтом O (0-3 см), имеет слабокислую реакцию (табл.). По описанным признакам соответствует подстилочно-торфяному горизонту О, который наиболее характерен для автоморфных почв таежных и тундровых ландшафтов согласно [16]. Очевидно, что подобный комментарий связан с процессами заболачивания при наличии многолетне-мерзлотных пород (ММП) в указанных ландшафтах. О сохранении криолитозоны в пределах существования болотно-торфяных отложений и заболоченных участков, сложенных глинистыми породами в дельте, указывается в [4]. В растительном покрове рассматриваемого экспериментального участка представлена в качестве доминанты болотная растительность.

Есть разница в гранулометрическом составе современной среднесуглинистой почвы O (0-3 см) от погребенной [Wg] (3-10 см) - супесчаной, сформировавшейся на связнопесчаной аллювиальной слоистой по-

роде [C~g] (10-66 см) (см. табл.). Полагаем, что на формирование современной почвы здесь в большей степени оказал влияние процесс выноса одним из главных русел Селенги в дельте - протокой Лобановская -пылеватых (63%) и илистых фракций (5,78%). В погребенной почве [Wg] (3-10 см) доли этих фракций составили соответственно 54 и 2,32%. Доля физического песка (частиц > 0,01 мм) в современной почве составила 67,02%, а в погребенной - 82,37%. В материнской породе доля физического песка составила 94,07%. Такая послойная разница обусловлена отличиями в гидрологических условиях, имевших место в разные времена истории дельты в связи со сменой климата на фоне влияния рифтогенеза [4].

Глееватость более всего выражена в горизонте (гор.) [Wg ] (3-10 см), а затем в гор. [C~g] (10-66 см), тогда как в современной почве нет признаков глееватости. Это свидетельствует о преимущественном грунтовом увлажнении. Разница в развитии глеевого процесса в двух нижних погребенных горизонтах при почти одинаковой степени их увлажнения в момент описания профиля (соответственно сверху вниз 21,9 и 22,2% полевой влажности) связана с различием их гранулометрического состава (см. табл.). Содержание гумуса в этих горизонтах почвы в момент морфологического описания профиля было по шкале [14] соответственно малое и очень малое при слабощелочной реакции среды. Тогда как в современной слоисто-аллювиальная почве O (0-3 см) содержание гумуса среднее при слабокислой реакции среды. Обогащенность гумуса азотом (C:N) высокая в гор. [Wg] (3-10 см), средняя в гор. O (0-3 см) и низкая в гор. [C~g] (10-66 см). Тип гумуса (Сгк/Сфк) по горизонтам снизу вверх отражает изменение гидротермических условий формирования их: фульватный тип гумуса в гор. [C~g] (10-66 см), фульватно-гуматный в последующих вверх двух горизонтах. Такая динамика соответствует изменению климата в голоцене в сторону потепления [5]. При этом почва гор. [Wg] (3-10 см) кое-как попадает на начало этой градации (1,0-1,5). Содержание основных катионов по горизонтам соответствует содержанию гумуса в них (см. табл.), коррелятивные связи между содержанием гумуса и Ca+2, с одной стороны, гумуса и Mg+2, с другой стороны, по горизонтам соответственно r = 0,95 и 1,0.

Рассмотрим другой тип короткопрофильной почвы, сформированной на карликовом острове непосредственно вблизи водоема залива Провал и относящейся частично уже к стволу синлитогенного почвообразования.

Разрез 6-04 (08.07. 2004 г.) заложен на карликовом острове около устья протоки Новый Промой, в 8 м от берега (52о20' с.ш. и 106о44' в.д.). Высота гипсометрической отметки 456 м над уровнем моря. Растительность представлена злаково-разнотравным сообществом: мятлик узколистный (Poa angustifolia L.) Roshev), горошек мышиный (Vicia cracca L.), мох (не классифицирован), змееголовник Стеллера (Dracoce-phalum stellerianum Hiltebr.), тимофеевка луговая (Phleum pratens L.), шлемник обыкновенный (Scutellaria ga-lericulata L.). Высота травостоя 60 см. Проективное покрытие 100 %.

H/TE 0-19 см. Темно-коричневый, влажный, мажущей консистенции, неоднородный, есть наличие полуразрушенных остатков гидрофильной растительности (наносной), пронизан корнями травянистых растений, переход резкий, от HCl не вскипает.

[WA3~g,@] 19-33 см. Желтовато-серый, сырой, неоднородный, зернистый, супесчаный, есть вкрапления органики в результате криотурбации, от HCl не вскипает.

[C~g] 33-47 см. Серовато-сизый, сырой, однородный, зернистый, рыхлопесчаный, от HCl не вскипает. Ниже сочится вода. Мерзлота лежит примерно на глубине 60 см.

Тип (подтип): аллювиальная перегнойно-глеевая с признаками оторфовывания на погребенной слоисто-аллювиальной гумусовой (глееватой) почве.

В отличие от предыдущего примера, современная почва, состоящая из одного неоднородного по составу гор. H/TE (0-19 см), принадлежит стволу синлитогенного почвообразования, хотя и сформировалась на погребенной аналогично предыдущему случаю слоисто-аллювиальной гумусовой супесчаной почве ствола первичного почвообразования, сформированной в свою очередь на рыхлопесчаной материнской породе [C~g] (см. табл.). Очевидно, в последнем случае - это песок озерного типа, накопление которого связано с ингрессией вод Байкала в определенный исторический период времени [4]. Есть признаки поверхностного оторфовывания, с наличием остатков гидрофильной растительности при насыщенности водой. При дальнейшем подъеме уровня Байкала не исключена возможность образования здесь торфяной эутрофной почвы ствола органогенного почвообразования. Есть влияние сезонной мерзлоты во втором горизонте в виде крио-турбационных процессов, что заметно вкраплениями органического вещества, и это отражено в описании профиля почвы этого разреза. В целом, изучение морфологического строения этой почвы свидетельствует о динамическом процессе почвообразования во времени и в пространстве. Причина этого явления - исключительно гидроморфные условия почвообразования в связи с близостью к Байкалу (заливу Провал). Наряду с ингрессией вод Байкала во времени было, очевидно, влияние волновых процессов со стороны озера, с наносом озерного песка с илом, отложением иловых фракций аллювия, приносимых протокой Селенги. Отно-

сительная стабилизация гидродинамических процессов позволила формированию здесь современной почвы ствола синлитогенного почвообразования с признаками оторфовывания, о чем говорит и высокое содержание гумуса здесь, определенного по Анстету (см. табл.).

Физико-химические свойства почв первичного и синлитогенного стволов почвообразования

Горизонт Глубина, см рНводн Гумус N С^ Сгк Сфк Обменные катионы Сумма частиц <0,01

Са+2 Мд+2

% мг экв/100 г почвы

Р. 2-04 слоисто-аллювиальная на погребенной слоисто-аллювиальной гумусовой (глееватой почве

O 0-3 6,9 7,48 0,498 8,7 1,35 25 15,9 32,98

М] 3-10 7,5 1,68 0,198 5,5 1,02 17,4 3,5 17,63

[0-9] 10-66 7,6 0,79 0,041 11,3 0,68 11,7 1,1 5,93

Р. 6-04 аллювиальная перегнойно-глеевая с признаками поверхностного оторфовывания на погребенной слоисто-аллювиальной гумусовой (глееватой) почве

Н/ТЕ 0-19 6,2 *24,37 - - - 88,23 5,88 -

РС~д,@] 19-33 7,2 1,75 0,099 11,3 1,42 17,65 4,41 12,68

[0~9] 33-47 7,2 0,54 0,039 10,7 1,44 4,88 1,22 3,66

Примечания: * углерод определен по Анстету в модификации Пономаревой-Николаевой [17]; - показатели не определялись.

Погребенная почва ^/С~д,@](19-33 см) ствола первичного почвообразования в данном случае отличается несколько меньшими значениями суммы частиц <0,01, чем в первом случае (р. 2-04), причины этому, как было определено выше - во влиянии наносов озерного песка Байкала. В связи с этим, выявлена низкая обогащенность гумуса азотом в гор. [W/С~g,@]. Фульватно-гуматный тип гумуса погребенной почвы в определенной степени свидетельствует об относительно теплых условиях формирования ее, что обусловлено, на наш взгляд, определенным теплым микроклиматом данного участка дельты по сравнению с участком р. 2-04. Он обусловлен длительным сохранением чащей залива Провал солнечной энергии. Известно, чем влажнее климат, тем больше образуется фульвокислот, чем теплее - тем больше гуминовых кислот [5]. К сожалению, показатели гумусного состояния современной почвы - верхнего горизонта профиля - не определяли, поэтому о типе гумуса этой почвы ничего пока не можем сказать. Однако по аналогии с профилем р. 2-04 можно предположить относительно высокий показатель его. Повышенный показатель содержания Са+2 в ней относительно дневного горизонта первого разреза обязан, безусловно, процессу оторфовывания. А большее содержание Мд+2 в почве первого разреза (см. табл.), очевидно, в большей биомассе зеленых болотных растений с хлорофиллом, богатом данным катионом.

Биологическая активность. Интенсивность разложения целлюлозы в слое 0-50 см профиля первого разреза по шкале [12] - средняя, а второго - сильная (см. рис.). Указанные отличия интенсивностей разрушения клетчатки статистически достоверны (р< 0,01). Визуально в р. 2-04 отмечено 100% разложение клетчатки на глубине 0-6 см. На глубине 6-20 см выявлено разложение клетчатки на 50-60%. Ниже визуально не отмечается разложения полотна. Здесь определенную роль сыграло близкое залегание мерзлоты. В р. 6-04 разложение полотен на 100% обнаружено на глубине 0-25 см. И на глубине 25-27 см отмечено разложение примерно на 70%. С 27 до 35 см разложение составило около 30%. Ниже визуально не проявляется разложение. Здесь также очевидно влияние близкого залегания мерзлоты. Разница в картинах разложения полотен с клетчаткой в двух почвенных разрезах, определенных как визуально, так и количественно (см. рис.), объяснима с учетом разницы как содержания органического вещества в современных почвах профилей (см. табл.), так и температурных параметров. Например, на глубинах 5 и 10 см профилей р. 2-04 и 6-04 температура в августе 2004 года составила соответственно 17 и 19оС; 16 и 17оС при приблизительно равных величи-

нах полевой влажности в пределах 55%. Избыток органического вещества при увеличении температуры среды предполагает рост микробных комплексов [4, 7].

Номер разреза

Степень разложения клетчатки в изученных аллювиальных почвах дельты Селенги

за вегетационный период 2004 г.

Заключение

На примере двух короткопрофильных почвенных разрезов показано, что в правобережной части дельты Селенги на молодых мелких островах формировались по вертикали снизу вверх на песчаных слоистых отложениях, несколько отличающихся по гранулометрическому составу (гор. [С~д]), последовательно сначала слоисто-аллювиальная гумусовая (глееватая) почва первичного ствола почвообразования. А затем на ней уже, либо слоисто-аллювиальная, относящаяся к этому же стволу, либо аллювиальная перегнойно-глеевая с признаками поверхностного оторфовывания, относящаяся к синлитогекнному стволу почвообразования. Пространственно рассмотренные участки дельты относятся: первый - к нижней части правобережья (протоки Лобанов-ская), а второй - непосредственно к его устьевой части. В устьевой части формирование на молодом карликовом по величине острове современной аллювиальной перегнойно-глеевой почвы синлитогенного почвообразования свидетельствует об относительной эволюционной зрелости ее. Этому способствовали лучшие экологические условия. Так, выраженный фульватно-гуматный тип гумуса (Сгк / Сфк = 1,0-1,5) погребенной почвы р. 6-04 на острове около залива Провал свидетельствует о более благоприятном гидротермическом режиме почвы в период формирования ее, чем в случае аналогичной почвы р. 2-04 на острове, удаленном от залива. Можно видеть тренд в сторону потепления климата во времени по увеличению соотношения Сгк / Сфк в направлении от погребенных слоев к современной почве в профиле р. 2-04 (см. табл.).

Выявлены рыхлопесчаные отложения (гор. [С~д]) в нижней части профиля р. 6-04 вблизи залива Провал и связнопесчаные отложения в р. 2-04 (примерно в 3,2 км от залива Провал), что можно объяснить наносом Байкальского песка в результате ингрессии вод Байкала в определенный исторический период времени в сторону верховьев дельты [4]. И это повлияло на формирование первой снизу почвы первичного ствола почвообразования ^/С~д,@] на материнской породе (гор. [С~д]) около залива Провал в связи с интенсивностью волновых процессов, приносящих песчаные фракции аллювия. Кроме того, заметно влияние длительно талой сезонной мерзлоты, выраженной криотурбационными явлениями.

Современные почвы рассмотренных островов отличаются содержаниями основных катионов Са+2 и Мд+2 в связи с различным ботаническим составом растительности двух изученных участков дельты и разной степенью разложения ее.

На различную интенсивность биологической активности, определяемую по степени разложения целлюлозы в профилях почв, сказались лучшая обеспеченность органическим веществом и более всего высокая теплообеспеченность профиля р. 6-04, прилегающего к заливу Провал по сравнению с участком р. 2-04, удаленным от Байкала.

Литература

1. Агрофизические методы исследования почв. - М.: Наука, 1960. - 259 с.

2. Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975. - 656 с.

3. Гынинова А.Б., Корсунов В.М. Почвенный покров Селенгинского дельтового района Прибайкалья //

Почвоведение. - 2006. - № 3. - С. 273-281.

4. Дельта реки Селенги - естественный биофильтр и индикатор состояния озера Байкал. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. - 314 с.

5. Дергачева М.И., Вашукевич Н.В., Гранина Н.И. Гумус и голоцен-плиоценовое почвообразование в Предбайкалье. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, Филиал Тео”, 2000. - 204 с.

6. Классификация и диагностика почв СССР. - М.: Колос, 1977. - 223 с.

7. Макушкин Э.О., Шахматова Е.Ю. Дифференциация органического вещества и макроэлементов в

почвах дельты Селенги // География и природные ресурсы. - 2005. - № 2. - С. 56-61.

8. Макушкин Э.О., Сорокин Н.Д., Корсунов В.М. Состояние микробных сообществ почв в различных ус-

ловиях их поемности в дельте. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2007. - 160 с.

9. Макушкин Э.О., Корсунов В.М. Биологическая активность и агрохимические свойства аллювиальной луговой почвы в дельте Селенги // Плодородие. - 2008а. - № 4. - С. 23-24.

10. Макушкин Э.О., Корсунов В.М. Плодородие почв островов правобережья дельты Селенги // Плодородие. - 2008б. - № 5. - С. 44-46.

11. Макушкин Э.О., Корсунов В.М., Павлова И.И. Биомасса микробных сообществ различных типов почв верховьев дельты Селенги // Изв. РАН. Серия биологическая. - 2009. - № 1. - С. 1001-1008.

12. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. -303 с.

13. Определитель растений Бурятии / О.А. Аненхонов [и др.]. - Улан-Удэ: Изд-во ИОЭБ СО РАН, 2001. -672 с.

14. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. - 2004. - № 8. - С. 918-926.

15. Павлова И.И. Накопление и распределение микробной биомассы в аллювиальных почвах дельты р. Селенги. - Улан-Удэ, 2010. - 22 с.

16. Полевой определитель почв России. - М.: Изд-во Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева, 2008. - 182 с.

17. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Методические указания по определению содержания и состава гумуса в почвах (минеральных и торфяных). - Л.: Наука, 1975. - 105 с.

18. Розанов Б.Г. Морфология почв: учеб. для высшей школы. - М.: Академический проект, 2004. - 432 с.

19. Сосорова С.Б. Тяжелые металлы в почвах дельты реки Селенги: автореф. дис. ... канд. биол. наук. -Улан-Удэ, 2006. - 20 с.

20. Сосорова С.Б. Агрохимические свойства аллювиальных почв дельты реки Селенги // Агрохимические свойства почв и приемы их регулирования. IV Сибирские агрохимические Прянишниковские чтения: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. (Иркутск, 16-21 июля 2007 г.). - Новосибирск: Изд-во Россельхо-закадемии СО, 2009. - 173-178.

21. Тулохонов А.К. О геоморфологической индикации режима новейших тектонических движений // ДАН. -2008. - Т. 423. - № 4. - С. 511-515.

22. Убугунова В.И., Макушкин Э.О., Павлова И.И. Почвы первичного ствола почвообразования дельты Селенги // Вестн. Бурятской гос. с.-х. акад. им. В.Р. Филиппова. - 2010. - № 1 (18). - С. 41-47.

23. Хутакова С.В. Гидроморфные почвы Байкальского региона: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Улан-Удэ, 2007. - 19 с.

24. Шахматова Е.Ю. Процессы и продукты почвообразования в гидроморфных пойменных почвах дельты Селенги: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Улан-Удэ, 2004. - 22 с.

25. Шишов П.П., Тонконогов В.Д., Лебедев И.М. Классификация и диагностика почв России. - Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.