Понедельник, 24.07.2017, 15:49
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Естественные науки

ГЕНЕЗИС И АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОЧВ КРАЙНЕГО СЕВЕРО-ВОСТОКА АЗИИ

А.А.Пугачёв, Е.А.Тихменев

ГЕНЕЗИС И АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОЧВ КРАЙНЕГО СЕВЕРО-ВОСТОКА АЗИИ

Рассматривается вопросы генезиса почв в экосистемах горных и зональных тундр, кедровых стлаников, лиственничных лесов и редколесий, болот Крайнего Северо-Востока России. Характеризуется устойчивость экосистем к вешним воздействиям, дается оценка интенсивности нарушений и развития процессов деградации почвенного покрова.
 

Ключевые слова: почвообразование, экосистемы, растительность, антропогенная трансформация.

 

Исследования выполнялись в почвенно- растительных комплексах (ПРК) зональных и горных тундрах, кедровостланиковых и болотных сообществах, а также лиственничных лесах и редколесьях базовых ландшафтов северного побережья Охотского моря и Верхнеколымского нагорья.

Результаты

Исследования показали, что типичные виды сосудистых растений Крайнего Северо- Востока Азии (КСВ) характеризуются низким содержанием зольных элементов и азота, преобладанием N над Са и К. Определенное исключение составляют растения- торфообразователи, в которых отмечается увеличение общей зольности, обусловленное значительной аккумуляцией кремния. Характерной особенностью большинства растений является низкое содержание в составе золы фосфора вследствие наличия в почвах больших количеств несиликатных форм Fe и А1, связывающих фосфорную кислоту. В ландшафтах с песчано-супесчаными и каменисто-мелкоземистыми почвами, подстилаемыми «сухой» многолетней мерзлотой, мобилизованные при выветривании минералов, активно вовлекаются в круговорот кальций, калий, магний, фосфор, сера и марганец, вследствие чего их роль в процессах внутрипочвенной миграции незначительна.

Отмечена ограниченная геохимическая подвижность Fe и Al, которая способствует ожелезнению и алюминированию почвенной толщи [10]. Ландшафты с суглинисто-глинистыми почвами характеризуются близким залеганием льдистой многолетней мерзлоты с низкой водопроницаемостью глеево-тиксотропных горизонтов. Преобладание восходящей миграции почвенных растворов и наличие криогенного массообмена препятствует элювиально-иллювиальной дифференциации почв, обусловливая их гомогенизацию. Основная часть элементов, мобилизованных в процессе выветривания минералов и разложения опада, вновь вовлекается в круговорот. Спецификой биологического круговорота являются его малая емкость и малая интенсивность, ограничивающие влияние на минеральную составляющую почвенного профиля.

Особенности почвенно-растительных комплексов. В ландшафтах зональных тундр, занимающих примерно 24 % площади КСВ, краткость теплого периода, низкие суммы положительных температур, близкое залегание льдистой многолетней мерзлоты, медленное оттаивание, переувлажнение и оглеение всего деятельного слоя обусловливают низкую энергетику почвообразования. Перечисленные факторы вызывают застойный водный режим, ограничивают нисходящие миграции почвенных растворов, способствуют активному развитию процессов криогенного влаго- и массообмена и гомогенизации деятельного слоя тундровых глеевых почв.

Горные тундры, на которые приходится около 14 % площади рассматриваемой территории [13], характеризуются интенсивным физическим разрушением и активным химическим выветриванием почвообразующих пород, что приводит к накоплению преимущественно обломочных фракций. В результате сильно заторможенного, очень малопродуктивного круговорота в ПРК ежегодно формируется ограниченное количество органического вещества, не превышающего 0,3-0,9 т/га. Поверхностное поступление отмершей растительной массы связано с преобладанием фотосинтезирующих органов и расположением корневых систем в верхней части профиля. Замедленная деструкция опада и его бедности основаниями приводит к образованию кислого и высокоподвижного гумуса, способного к внутрипрофильной миграции. Происходит формирование торфянисто-грубогумусовых горизонтов, ферсиал- литизации минеральной части, иллювиально- гумусового перераспределения соединений Fe и Al, миграции суспензий криогенной денатурации веществ, замедленности процесса оподзоливания.

Кедрово-стланиковые сообщества занимают около 6 % площади региона и формируют аналоги темнохвойной тайги [2; 14]. Особенности химического состава хвои кедрового стланика, такие, как низкая зольность, высокое содержание воско-смол, создают предпосылки к образованию слабо- конденсированных гумусовых веществ преимущественно фульвокислотной группы [1]. В южных частях территории на породах, обеспечивающих свободный внутрипочвенный дренаж, наблюдается сравнительно быстрое оттаивание и прогревание почв. Это отражается в элювиально-иллювиальной дифференциации подвижных фракций гумуса, валовых и оксалатнорастворимых форм кремния, алюминия и железа между горизонтами. В континентальных районах при узком соотношении гумуса и мобилизованных R2О3 формируются почвы с бурым морфологически неоподзоленным профилем. На глинистых, суглинистых, реже суглинисто-песчаных породах с близким залеганием многолетней мерзлоты процесс почвообразования приводит к образованию гомогенно-глеевых почв с замедленной миграцией подвижных органических, органоминеральных и минеральных соединений в нижние горизонты и за пределы профиля.

Ландшафты лиственничных лесов и лиственничных редколесий характеризуются большим разнообразием биоклиматических, литологических, гидрологических, геоморфологических и криологических условий [9]. Результатом их взаимодействия является различная направленность почвообразовательного процесса, а также значительное варьирование запасов, структуры и продуктивности растительного покрова [4; 5]. Сочетание сравнительно высокой величины общего опада (до 9,5 т/га) и низкой его зольности (менее 1 %) предопределяет очень широкое соотношение между ежегодно отмирающей массой растений и содержащимися в ней зольными элементами. Это обстоятельство, наряду с сильной заторможенностью процессов разложения, определяет не- усредненность продуктов гумификации и образование слабо конденсированных гумусовых веществ. Лиственничные леса в своем питании азотом и минеральными элементами зависят в гораздо большей степени от мертвого опада, чем от минеральной толщи почв, как это и указывалось ранее [9]. На каменисто-мелкоземистых отложениях, обеспечивающих свободный поверхностный и внутрипочвенный дренаж, формируются пойменные и подзолистые почвы, на суглинисто-глинистых отложениях - подзолисто- глеевые и криоземы [7; 8].

Болота. Они занимают около 7 % площади региона и представляют собой сложные саморегулирующие системы, в которых степень продуцирования органического вещества растений во много раз превышает темпы их разложения [3; 12], что приводит к образованию промежуточных продуктов минерализации в виде низкомолекулярных кислот. В составе гумуса накапливаются наиболее активные и подвижные фракции специфической и неспецифической природы. На пониженных элементах рельефа происходит интенсивное оглеение минеральной части почв, относительное обогащение их кремнекислотой, образование подвижных форм марганца, обеднение железом и, в меньшей степени, алюминием. На таких участках создаются благоприятные условия для образования разнообразных органо- минеральных соединений, имеющих большое значение в миграции указанных элементов из оглеенных горизонтов.

Спецификой почвообразования в ПРК региона является несоответствие темпов поступления отмерших частей растений со скоростью их разложения, обусловливающее изъятие основной массы элементов-органогенов из биологического круговорота веществ на неопределенно долгое время. Оценивая биопродуционные параметры почв, следует отметить, что наибольшие запасы фитомассы формируются на пойменных мелкодерновых почвах прирусловых тополево-чозениевых и пойменных лиственничных лесов. Им свойственны максимальные значения ежегодного прироста при весьма низкой эффективности продуционного процесса. Лиственничные редколесья и кедрово-стланиковые сообщества, занимая свыше 50 % лесопокрытой площади территории, обладают примерно в 3 раза более низкими запасами живой растительной массы и характеризуются в 3-4 раза меньшей продуктивностью, чем пойменные леса.

Антропогенная трансформация ПРК. Почвы КСВ характеризуются низкой устойчивостью к нарушениям экологического равновесия [11]. Способность ПРК противостоять антропогенным воздействиям всецело определяется криогенным фактором, строением профиля, положением в рельефе, естественно-динамическими тенденциями развития ландшафтов, структурой и особенностью функционирования ПРК рассматриваемых ландшафтов. В обобщенном виде все многообразие ландшафтов региона и приуроченных к ним почв, подпадающих под влияние антропогенных факторов, по степени устойчивости к различным видам воздействия и характеру трансформации можно подразделить на 7 основных групп.

К первой, наименее устойчивой, но широко распространенной группе природных комплексов относятся пушициево-кочкарные пятнистые и пучинно-бугорковатые тундры, где развиты тундровые надмерзлотно-глеевые, тундровые глеевые торфянистые и торфяные почвы. В эту группу входят также плоскобугристые болота с малой торфяной толщей, которым свойственны тундровые глеевые торфянисто-торфяные болотные почвы и заболоченные лиственничные редколесья с таежными глеевыми и глееваты- ми почвами, формирующиеся на суглинисто- глинистых породах в условиях близкого подстилания льдистой многолетней мерзлоты. Любые воздействия, вызывающие нарушение целостности растительного покрова, приводят к изменению сложившегося теплового равновесия между атмосферой и почвами, что способствует более глубокому оттаиванию, развитию процессов термокарста и водной эрозии.

Вторая группа включает лиственничные редколесья водораздельных частей ландшафтов, а также речных террас мерзлотных районов (таежные глеевые и глееватые торфянисто-перегнойные почвы), сложенных суглинисто-глинистыми отложениями. Сюда отнесены поймы рек в среднем и нижнем течении, где сформированы пойменные дерново-глеевые почвы, а также болота с торфяной залежью более 50 см. Они характеризуются наличием густой сети морозобойных трещин, способствующих дренированию и аэрированию деятельного слоя почв, чередованию в профиле окислительных и восстановительных условий, оглеению надмер- злотных горизонтов. В период переувлажнения почвенной толщи эти ландшафты легко нарушаются механическими воздействиями, а в сухое время проходимы всеми видами транспорта. В обоих случаях наблюдается нивелировка криогенного микрорельефа, уплотнение почвенной толщи, увеличение прогревания и влажности, более глубокое оттаивание и интенсивное оглеение минеральных горизонтов.

Третья и четвертая группы объединяют кустарниковые тундры (тундровые элювиально-глеевые почвы), высокие части пойм с кустарниково-луговой растительностью, лиственничные леса на террасах рек и водораздельных равнинах (таежные торфянисто-перегнойные высокогумусовые почвы). Их большая устойчивость к механическим воздействиям определяется наличием достаточно мощных органогенных горизонтов. Почвы этих ландшафтов уязвимы в периоды переувлажнения деятельного слоя, например, при многократном воздействии гусеничного транспорта, вызывающие образование глубокой колеи.

Пятая группа включает лишайниково- кустарничковые пятнистые и пятнисто-трещиноватые тундры речных террас, водораздельных равнин и платообразных поверхностей, сложенных песчано-супесчаными и каменисто-мелкоземистыми отложениями различного генезиса (подбуры тундровые). Их почвы характеризуются свободным или частично затрудненным внутренним дренажем, господством в профиле окислительных условий, большой скважностью и водопроницаемостью, что определяет устойчивость рассматриваемых ландшафтов к механическим воздействиям.

К шестой группе относятся ландшафты склонов, занятых кедрово-стланиковыми зарослями (подбуры таежные, подзолы ил- лювиально-гумусовые), почвы которых по водно-физическим свойствам сходны с таковыми предыдущей группы и, следовательно, устойчивы к механическим воздействиям. Однако кедровые стланики, как и другие хвойные, богаты восками и смолами, что определяет высокую пожароопасность их сообществ. При пожарах обычно не только сгорает растительный покров, но и выгорают органогенные горизонты почв. Вследствие этого теряется большая часть азота, а зольные элементы удаляются за пределы ландшафта поверхностными водами. Одновременно развиваются процессы смыва и дефляции мелкозема и на дневную поверхность выходят почвообразующие породы.

Седьмая группа включает лиственничные леса и заросли кедрового стланика южной части региона на высоких частях пойм, речных террасах, пологих шлейфах склонов, водораздельных равнинах и в межгорных понижениях, сложенных песчано-супесчаными и каменисто-мелкоземистыми отложениями различного генезиса. Их почвы, а именно подзолы иллювиально-многогумусовые и пойменные мелкодерновые относительно устойчивы к механическим воздействиям, в то же время растительный покров и лесная подстилка легко уничтожаются пожарами.

Выводы

Своеобразие природных условий, структура биомассы и зольный состав доминантных видов растений определяют особенности генезиса почв. Горно-тундровые и тундровые ландшафты характеризуются малозольным, малопродуктивным, сильно заторможенным круговоротом веществ. Экосистемы кедровых стлаников, лиственничных лесов и редколесий отличаются малозольным, мало- и среднепродуктивным, сильно- и заторможенным биологическим круговоротом. Спецификой почвообразования является несоответствие темпов поступления отмерших частей растений со скоростью их разложения, предопределяя изъятие основной массы элементов-органогенов из биологического круговорота веществ на неопределенно долгое время. Почвенный покров характеризуется низкой устойчивостью к внешнему воздействию и легко трансформируется при внешнем воздействии. Его способность противостоять внешним воздействиям определяется наличием или отсутствием многолетней мерзлоты, а также особенностями генетических почвенных горизонтов, почвенного профиля, положением ПРК в рельефе и естественно-динамическими тенденциями развития ландшафтов. При этом доминирующие группы и типы почв не являются специфичными только для рассматриваемой территории. Они распространены в субарктических областях Евразии и Северной Америки, что дает возможность использования представленных материалов при хозяйственном освоении природных ПРК в широком географическом аспекте.

Библиографический список

1. Андреев Д.П. Трансформация растительного опада в почвах Охотской горной провинции / Д. П. Андреев, А. А. Пугачев // Экология. - 1983. - № 2. - С. 8-13.
2. Гроссет Г.Э. Кедровый стланик / Г.Э. Гроссет. - М., 1959. - 143 с.
3. Козловская Л.С. Процессы разложения болотных растений в торфяных почвах // Почв. исслед. в Карелии. - Петрозаводск, 1974. - С. 100-146.
4. Москалюк Т.А. Структура и продуктивность лесов Северного Охотоморья / Т.А. Москалюк. - Владивосток : ДВО АН СССР, 1988. - 144 с.
5. Москалюк Т.А. Ценотическая структура лиственничников зеленомошных на юге Магаданской области // Лесоведение. - 2012. - № 3. - С. 19-32.
6. Наумов Е.М. Особенности почвообразования на северном побережье Охотского моря / Е.М. Наумов, Б.П. Градусов // Мерзлотные почвы и их режим. - М. : Наука, 1964. - С. 28-99.
7. Наумов Е.М. Мерзлотно-таежные почвы Северо-Востока Азии / Е.М. Наумов, М.Н. Туренко, М.Н. Верба // Почвоведение. - 1985. - № 6. - С. 5-16.
8. Пармузин Ю.П. Тундролесье СССР / Ю.П. Пармузин. - М. : Мысль, 1979. - 295 с.
9. Пономарева В.В. Условия водно-минерального питания растений, типы растительности и почвообразование // География, генезис и плодородие почв : сб. трудов. - Л. : Колос, 1972. - Вып. 5. - С. 24-57.
10. Пугачёв А.А. Биологический круговорот и почвообразование в ландшафтах Крайнего Северо- Востока России / А.А. Пугачёв. - Магадан : СВНЦ ДВО РАН, 2009. - 116 с.
11. Пугачёв А.А Состояние, антропогенная трансформация и восстановление почвенно-растительных комплексов Крайнего Северо-Востока Азии / А.А. Пугачёв, Е.А. Тихменев. - Магадан : СВГУ, 2009. - 182 с.
12. Пьявченко П.И. Прирост фитомассы и скорость накопления торфа / П.И. Пьявченко // Повышение продуктивности заболоченных лесов. - Л., 1993. - С. 42-46.
13. Реутт А.Т. Растительность // Север Дальнего Востока. - М. : Наука, 1970. - С. 257-299.
14. Тихомиров Б.А. Кедровый стланик / Б.А. Тихомиров, С.А. Пивник. - Магадан : Магадан. кн. изд-во, 1961. - 67 с.

Вестник Северо-Восточного государственного университета
Магадан 2014. Выпуск 22

Категория: Естественные науки | Добавил: x5443x (17.05.2016)
Просмотров: 241 | Теги: почвообразование | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2017 Обратная связь