224_p2490-01_D1_987

4.3. СОСТАВ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ

4.3.1. Элементный состав

Спектральный анализ показал, что содержание химических элементов не испытывает значительных колебаний по профилю рассматриваемых разрезов серой лесной почвы бугра и западины, что не характерно для почв с текстурно-дифференцированным профилем.

Морфологическая текстурная дифференциация профиля, часто встречаемая в серых лесных почвах региона, рассматривается как результат литогенной неоднородности, а не почвообразования [Воробьева, 1988; Кузьмин, 1988]. Так, концентрация Fe близка к кларку литосферы, а Са занимает промежуточное положение между кларком литосферы и кислых пород (табл. 6).

Таблица 6

Элементный состав серых лесных почв

Его содержание повышено в органогенных и карбонатных горизонтах. Mg близок к кларку литосферы, Ti не испытывает значительных отклонений от его кларкового значения в литосфере. Концентрация Мn меняется мало по профилю или в разных разрезах и близка к кларку литосферы. Повышение содержания его в горизонтах, обогащенных, органическим веществом, не выявлено. В то же время по ранее проведенным определениям [Кузьмин, 1986] вблизи рассматриваемого полигона в органогенных горизонтах Мn на 0,05–0,06 % больше по сравнению с минеральными горизонтами.

60

Вероятно, в последнем случае органическое вещество почв формировалось под лесом, где аккумуляция Мn выше, чем под травянистой растительностью.

Количество Sr близко к кларку кислых пород или ниже его.

Вдерновых горизонтах под лесом выявлено минимальное содержание Sr – за пределами точности метода. Минимум содержания Sr в западине и на бугре согласуется со снижением в этих пробах железа.

Впочвах под лесом содержание Cr минимально в верхних горизонтах. Этот элемент в почвах под лесом накапливается слабо. Другие элементы группы Fe (Сu, Ni, Со) сохраняют одинаковую или близкую концентрацию в пахотном и подпахотном горизонтах. С глубиной они преимущественно накапливаются. Концентрация Са и Ва повышается в органогенных горизонтах за исключением разреза 2 под лесом на бугре.

Увеличение количества гумуса в погребенном гумусовом горизонте по сравнению с вышележащим не сопровождается накоплением химических элементов. Следовательно, роль органического вещества в закреплении элементов здесь, в отличие от современных (дневных) гумусовых горизонтов, несущественна. Учитывая расположение погребенных горизонтов, своеобразие состава гумуса и особенности химизма (отсутствие биологического накопления) можно полагать, что формирование их происходило в иных, отличных от современных условий.

По данным И. В. Якушевской [1973], коэффициент биологического поглощения ряда элементов, в частности, марганца, бария, стронция и меди в злаковой степи может быть на порядок ниже, чем в смешанном лесу. Это, естественно, не могло не отразиться на различии химического состава погребенного и современного гумусовых горизонтов.

4.3.2. Кислотнорастворимые формы элементов

Изучение определения подвижных форм (1 н НС1) выявило ряд особенностей (рис. 20).

Установлено, что в целинных почвах наблюдается повышенное содержание подвижных форм биофильных макроэлементов, это может быть связано с количеством органического вещества и мощностью гумусового горизонта.

61

Рис. 20. Средневзвешенное содержание кислотнорастворимых форм макро- и микроэлементов в серых лесных почвах

В средней и нижней частях профиля сосредоточены Fe, Al, Mg. Это обусловливается строением минеральной части почвы, так как данные элементы входят в состав первичных и вторичных минералов. Среди микроэлементов в верхней части профиля целинных почв повышено содержание Zn, Cu, Mn, Sr, Pb, Cd, а Со и Сr сосредоточены в средней и нижней частях профиля, что обязано их содержанию в почвообразующей породе.

При освоении наблюдается изменение профиля почв, а именно уменьшение мощности гумусового горизонта, как на бугре, так и в западине, по этой причине происходит резкое снижение количества биофильных элементов Са и К. Количество таких элементов, как Fe, Mg, Cu, Ni, Co, Cr увеличивается в верхних горизонтах освоенных почв, в связи с введением в механическую обработку нижележащих минеральных горизонтов. Содержание токсичных элементов, таких как Cd и Pb в освоенных почвах также увеличивается по сравнению с целинными, но пока не превышает предельно допустимых концентраций.

62

4.4. СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

4.4.1. Содержание и распределение гумуса

На бугре наблюдается достаточно высокое содержание гумуса в органогенных горизонтах, с глубиной количество его быстро сни-

В освоенных почвах гумуса содержится значительно меньше по сравнению с целиной, особенно на микроповышении. При этом отмечено его высокое количество в погребенном горизонте.

4.4.2. Групповой и фракционный состав гумуса

Изучение состава гумуса в серых лесных почвах выявило, что дерновые горизонты почв палеокриорельефа обладают высоким содержанием гумуса, соотношением Сгк : Сфк равным 1,8 в западине и 1,2 на бугре, значительным количеством нерастворимого остатка 41,1 % – 51,9 % (рис. 22).

Гумусовые горизонты характеризуются высоким содержанием гумуса 6,87 % в западине и 5,69 % на бугре. Отношение Сгк : Сфк более расширенное, чем в дернине особенно в почве на бугре, где оно составляет 2,1. В западине оно равно 1,9, что указывает на гуматный характер гумуса, содержание негидролизуемого остатка такое же, как и в дерновом горизонте.

63

отмечено значительное увеличение количества нерастворимого остатка, которое составляет около 50 % от общего содержания гумуса в почве.

Погребенный гумусовый горизонт западины по соотношению Сгк : Сфк = 5,3 относится к гуматным, с явным превалированием фракции гуминовых кислот, связанных с кальцием, при этом растворимость гумуса резко повышается, содержание нерастворимого остатка составляет 28,2 %. В погребенных горизонтах отмечается крайне низкое содержание агрессивной фракции фульвокислот, составляющее менее 2 %.

В целом особенности состава гумуса погребенных горизонтов почв в западинах, а именно высокое содержание гуминовых кислот и низкое – нерастворимого остатка, могут служить подтверждением существования в прошлом иных, возможно более благоприятных климатических условий.

Согласно полученным данным радиоуглеродного датирования гумусовых горизонтов серой лесной почвы понижения возраст горизонта А соответствует суббореальному периоду, т. е. его формирование шло в биоклиматической обстановке, близкой современной

(табл. 7).

Возраст погребенного гумусового горизонта относится к боре- ально-атлантическому времени, характеризующемуся значительным потеплением [Чичагова, 1985; Радиоуглеродный анализ…, 2008]. Следовательно, формирование темноцветных горизонтов полигенетических почв понижений реликтового криогенного микрорельефа шло в иных биоклиматических условиях отличных от современных с широким участием мезофильной травянистой растительностью.

Состав гумуса освоенных серых лесных почв характеризуется более широким отношением гуминовых кислот к фульвокислотам, чем в подзолистых и распашка целинных почв не влияет на это отношение [Рынкс, Лукьянова, 1970]. При освоении почв он становит-

65

ся гуматным в обоих элементах микрорельефа, отношение Сгк: Сфк колеблется от 2,1–2,7.

Расширение отношения Сгк: Сфк в освоенных почвах, по сравнению с целиной свидетельствует об уменьшении степени подвижности гумуса в почвах освоенных ландшафтов.

На повышении преобладающими стали гуминовые кислоты, связанная с минеральной частью почвы, в понижении заметно возросла фракция гуминовых кислот, связанных с Са. При этом на повышении значительно увеличилась доля нерастворимого остатка.

По мнению Г. А. Воробьевой [1980], светлые пятна часто представляют собой распаханный слой сартанских карбонатных суглинков. За счет естественной эрозии на буграх все ближе к поверхности подходили древние отложения, а западины заполнялись более молодым материалом. Вследствие этого сартанские высококарбонатные суглинки не только очень близко подошли к поверхности, но при вспашке включились в пахотный горизонт. В результате чего высвобождающийся из карбонатов кальций реагирует с вновь образующимся или разлагающимся органическим веществом, пополняя вторую фракцию гуминовых кислот и фульвокислот.

Следует отметить, что исследуемые почвы (разрез 3 и разрез 4) находятся в режиме залежи, примерно 3–5 лет. Рассматривая эволюцию почв как закономерную смену реакций почв на изменение факторов экзогенной среды, момент перевода угодья из пашни в залежь, следует считать переломным [Почвообразовательные процессы, 2006]. Под залежами наследующая эволюция постепенно сменяется наложенной и по мере установления нового равновесия со средой почвы все больше приближаются к зональному облику.

66

Глава 5 ХАРАКТЕРИСТИКА ЧЕРНОЗЕМОВ

Черноземы лесостепных и степных ландшафтов на юге Предбайкалья не образуют крупных массивов, а располагаются участками, чередующимися с серыми лесными и лугово-черноземными почвами. Они широко распространены на древних террасах рек, пологих южных склонах коренных берегов [Надеждин, 1961; Корзун, Кузьмин, 1979].

Они имеют ряд специфических черт, отличающих их от одноименных почв других регионов. Самобытность почв региона отмечена еще в работах конца XIX в. (Н. Н. Агапитов, Я. П. Прейн) и начала XX в. (почвенно-ботанические экспедиции Переселенческого управления – К. Д. Глинка, A. M. Панков, А. Я. Райкин и др.), а позднее – в монографиях И. В. Николаева [1949], О. В. Макеева

[1959], Б. В. Надеждина [1961].

По вопросу генезиса черноземов имеется ряд точек зрения. И. В. Николаев [1949] считал, что почти все современные почвы образуются из черноземов в результате изменения физикогеографических условий, и одновременно указывал на современное формирование черноземов из почв других типов. Б. В. Надеждин [1961] полагал, что специфические свойства черноземов, обусловленные особенностями их развития в определенной физикогеографической среде, позволяют говорить о существовании особой провинции приангарских или лено-ангарских черноземов, при этом отрицает участие в этом цикле подзолистых почв и допускает возможность образования лишь выщелоченных черноземов. В дальнейшем относили черноземы Южного Предбайкалья к фациальному подтипу умеренно-холодных длительно промерзающих почв. По общепринятым представлениям влияние резко континентального климата и невысокой теплообеспеченности сказывается на таких особенностях черноземов юга Предбайкалья, как пониженная мощность гумусового профиля, небольшие запасы гумуса и элементов питания [Колесниченко, 1965, 1971; Рынкс, 1965, 1971].

В. А. Кузьмин [1988] к отличительным особенностям черноземов относит маломощность гумусового профиля при высоком содержании гумуса в верхнем горизонте, интенсивное промерзание и длительное сохранение сезонной мерзлоты. Черноземы выщелочен-

67

ные являются преобладающим подтипом. Они формируются на рыхлых отложениях террас и склонов, подстилаемых юрскими и кембрийскими породами. Почвообразующими породами служат также лессовидные суглинки буровато-палевого цвета различного происхождения, обогащенные карбонатами кальция и магния.

По мнению Г. А. Воробьевой и др. [2001], основные ареалы этих черноземов приурочены к террасам Ангары и ее притоков, а также к южной части Предбайкальской впадины, где сохранились фрагменты речных долин и озерных террас, слабо расчлененных современными долинами небольших рек. Минеральным субстратом для горизонтов А, АВ, В этих черноземов служат преимущественно делювиальные отложения голоценового возраста при подчиненном участии эолово-делювиальных. Горизонты Вса слагают, как правило, позднесартанские лѐссовидные эолово-делювиальные образования, а нижележащие горизонты – сартанские отложения различного генезиса: делювиальные, эолово-делювиальные, солифлюкционные.

Отмечаемая многими исследователями [Надеждин, 1961; Колесниченко, 1965, 1971; Воробьева, 1988, 1990] языковатость и карманистость черноземов Южного Предбайкалья является следствием палео- и криогенеза.

Рядом исследователей [Лещиков, 1978; Воробьева, 1980] отмечается, что прошлое юга Средней Сибири связано с наличием здесь в позднем плейстоцене вечной мерзлоты, которая деградировала в последующий период климатического оптимума в голоцене. При этом современные климатические условия формирования черноземов Средней Сибири могут способствовать активной реализации мерзлотных явлений. Глубокое промерзание почвогрунтов, обусловленное низкими температурами зимнего периода, в сочетании с маломощным снежным покровом сопровождается также морозным трещинообразованием. Заполнение трещин происходило в период, когда на территории сформировались почвы с хорошо развитым гумусовоаккумулятивным горизонтом [Воробьева, 1990; Кузьмин, Чернегова, 2003]. Современные климатические условия формирования черноземов Средней Сибири могут способствовать активной реализации мерзлотных явлений. Глубокое промерзание почвогрунтов (до 3,5 м), обусловленное низкими температурами зимнего периода, в сочетании с маломощным снежным покровом сопровождается также морозным трещинообразованием.

Образование гумусовых «языков», по мнению большинства исследователей, обусловлено глубоким растрескиванием почвенного профиля вследствие как усыхания [Космакова, 1971], так и сильного

68

охлаждения поверхностных слоев с последующим заполнением трещин материалом гумусовых горизонтов [Молодых, 1958; Надеждин, 1961; Колесниченко, 1971; Семина, 1984].

По данным Б. В. Надеждина [1961], М. А. Корзуна и В. А. Кузьмина [1979], черноземы региона имеют гумусовый горизонт мощностью в среднем 40 см, с колебаниями от 25 до 45 см. Окраска гумусового горизонта – темно-серая, структура крупнозернистая, сложение рыхлое. Карбонаты залегают на глубине в среднем 70 см. Е. А. Афанасьева [1966] объясняла наличие дополнительных максимумов карбонатов в черноземных почвах Русской равнины прошлым их развитием под лесной растительностью. Однако увеличение содержания карбонатов на определенных глубинах в профиле приангарского чернозема связано с тем, что в толще лѐссовидной породы имеются погребенные почвы. Наличие последних подтверждается и увеличением содержания гумуса [Надеждин, 1961]. Между гумусовым и карбонатным горизонтами располагается переходный уплотненный бескарбонатный горизонт, пестроокрашенный, с гумусовыми языками и пятнами. Карбонатный горизонт очень постепенно переходит в менее уплотненную материнскую породу.

5.1. МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ

Две сопряженных пары разрезов заложены в бассейне р. Каменки в 113 км к северо-востоку от Иркутска по Качугскому тракту на целине и пашне. Западины ниже вершины ближайших бугров на 100–150 см, диаметр бугров около 20 м. Общий пологий склон северовосточной экспозиции. Растительность: злаковоразнотравная степь.

Согласно Классификации-1977 почва на бугре в целинном состоянии представлена черноземом выщелоченным маломощным малогумусным с формулой профиля: A–АВ–В–Вса.

По Классификации-2004 формула профиля будет соответствовать: AU–ВI–Вса, название почвы: чернозем глинистоиллювиальный типичный маломощный малогумусный отдела акку- мулятивно-гумусовых почв постлитогенного ствола. Описание разреза приводим ниже (фото разреза см. в приложении 5).

Разрез 8 – Бугор, целина. Превышение над западиной составляет 1,5 м. Залегание карбонатов на глубине 75 см. Растительность: злаковые – овсянница овечья, тимофеевка степная, из бобовых – астрагал датский, остролодочник разноцветный, из разнотравья – полынь холодная, лапчатка прямостоячая. Проективное покрытие составляет не более 30 %. Вскипает от 10%-ного НСl с глубины 75 см.

69