Почвенный покров Калининградской области, расположенной в самой западной части Нечерноземной зоны РФ, формируется в специфических природно-климатических условиях, характеризующихся приморским теплым и влажным климатом с равномерным распределением температур в течение всего года. Величина гидротермического коэффициента колеблется в пределах 1,5-1,7 (Федоров Е. Е. и др., 1961).
Благоприятные условия для произрастания растений обеспечивают значительный годовой прирост растительной массы, а следовательно, и ежегодное поступление органического вещества в почву. Благодаря высокой биологической активности почв здесь быстрый рост растительности сочетается с энергичной минерализацией органических веществ, что обусловливает интенсивность круговорота веществ в системе почва - растение.
Большая пестрота элементов рельефа и разнообразие в распространении почвообразующих пород предопределили пространственное различие в направленности почвообразовательных процессов с неодинаковым выносом элементов из верхних горизонтов почв. При этом в автоморфных почвах вынос элементов незначительный, а в полугидроморфных он усиливается при поверхностном увлажнении. В результате высокой биологической активности почв и интенсивной гумификации растительной массы при автоморфном типе увлажнения верхняя часть профиля почв обогащается кислыми продуктами разложения органического вещества, что приводит к образованию кислых почв.
Влажный климат способствует распространению полугидроморфных почв с интенсивным гумусообразованием, на хорошо проницаемых породах в почвенном профиле формируется аллювиально-гумусовый горизонт, а на слоистых породах наблюдается поверхностное оглеение.
В условиях поверхностного увлажнения происходит образование дерновых глеевых почв со значительной аккумуляцией гумуса. Только в верхнем (20 см) горизонте этих почв запас гумуса составляет 110-140 т/га. Постоянное избыточное увлажнение на пониженных элементах рельефа обусловило распространение на территории области торфяно-болотных почв преимущественно низинного типа.
Наряду с подзолистым, дерновым и болотным типами почв распространен также буроземный; идет процесс лессиважа. Однако, в силу вышеприведенных почвенно-климатических особенностей, эти процессы почвообразования нередко сопряжены друг с другом и в большинстве случаев сглаживают общие закономерности, присущие каждому из них, что является одной из главных причин региональных отличий как в морфологии, так и в химизме почв данного региона.
Существенное влияние на почвообразование здесь оказывает производственная деятельность человека. Это область с древней земледельческой культурой характеризуется высокой распаханностью земель и их окультуриванием, искусственным регулированием водновоздушного режима путем интенсивной мелиорации. В таких специфических условиях процессы формирования почв претерпели качественно новые изменения, выражающиеся в усилении химического выветривания почвенных минералов за счет высокой биогенной активности почв, изменении форм связи органоминеральных соединений и их миграции и трансформации в почвенном профиле. В результате основные типы почв, особенно дерново-подзолистые, приобрели отличительные особенности от аналогичных почв других областей Нечерноземной зоны в составе, свойствах и закономерностях распределения веществ по профилю, которые заключаются в преимущественном накоплении хорошо гумифицированного органического вещества и относительно глубоком проникновении подвижных перегнойных веществ в почвенную толщу, значительной насыщенности основаниями профиля с равномерным распределением оснований и большинства химических элементов по генетическим горизонтам.
В связи с тем что основной целью наших исследований было изучение микроэлементной ситуации на сельскохозяйственных угодиях, нами в качестве объекта исследований были взяты все автоморфные и со слабыми признаками гидроморфизма почвы, представленные преимущественно дерново-подзолистыми почвами (подразделяющимися по гранулометрическому составу на песчаные и супесчаные, легко-, средне-, тяжелосуглинистые и глинистые).
Исследовались также минеральные почвы, сформировавшиеся на междуречных пространствах в условиях избыточного увлажнения, среди которых наиболее распространены дерновые глеевые и глееватые почвы.
Пойменные территории долин рек и берегов заливов представлены в основном осушенными аллювиальными почвами, которые отличаются от почв на водоразделах более мощным гумусовым горизонтом и часто встречающимся хемогенным накоплением магния и кальция в почвенном профиле. Эти почвы используются как лугопастбищные угодия.
На территории Куршской низменности распространены торфяные почвы. Они имеют длительную историю осушения с помощью польдерных систем и используются для возделывания кормовых и овощных культур.
Обобщение фактического материала о химическом составе и свойствах разных типов почв показало значительное разнообразие их по основным признакам, что определено спецификой процессов их почвообразования.
Дерново-подзолистые почвы наиболее характерны для территории области. Они занимают 615 тыс. га, или 83% сельхозугодий. По гранулометрическому составу наибольшее распространение имеют средне — и легкосуглинистые почвы, занимающие соответственно 28,4 и 27,9% площади. На долю тяжелосуглинистых почв приходится 16,3%, а песчаных и супесчаных - 10,5%.
Дерново-подзолистые почвы разного гранулометрического состава неравномерно распределены на территории области. Песчаные и супесчаные почвы не образуют больших массивов, а встречаются пятнами или полосами среди других почв. Они распространены в основном на равнинных и слабохолмистых участках Земландского полуострова, побережьях Калининградского залива, террасами пойм рек и в юго-западной части Куршской низменности, а также в восточной части области на плоской озерно-ледниковой равнине. Данные почвы сформировались преимущественно на рыхлых породах легкого гранулометрического состава.
Песчаные и супесчаные дерново-подзолистые почвы сильно распаханы и лишь незначительная их часть находится под естественными лугами и пастбищами. Почвы сильно промыты, горизонты значительно растянуты и нечетко выражены. Приводятся статистические параметры состава и свойств дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв. По сравнению с аналогичными почвами на территории Европейской части РФ в результате длительного сельскохозяйственного использования и высокой окультуренности они имеют более мощный гумусовый горизонт и повышенное содержание гумуса.
Вторым характерным признаком рассматриваемых почв является неглубокое залегание водоупорных карбонатных пород, за счет которых идет насыщение верхних горизонтов почв кальцием и практически полная нейтрализация гумусовых кислот. Об этом свидетельствует относительно высокая степень насыщенности основаниями во всех генетических горизонтах, слабокислая реакция среды и постепенное увеличение названных показателей с глубиной. Для этих почв характерно также высокое содержание кремнезема и сравнительно малое количество подвижных форм фосфора, калия и других элементов.
Дерново-подзолистые легко — и среднесуглинистые почвы сформировались на повышенных участках среди моренных абрадированных и озерно-ледниковых равнин. Они занимают обширные территории северо-западной, юго-западной и восточной частей области. Почвообразующие породы представлены валунными суглинками среднего и легкого гранулометрического состава или двучленными породами, как правило, сверху более легкого, снизу - тяжелого состава. Длительное сельскохозяйственное использование рассматриваемых почв, аналогично легким почвам, оказало существенное влияние на почвообразовательный процесс и на их основные агрохимические свойства.
В отличие от песчаных и супесчаных эти почвы имеют более высокие показатели основных агрохимических свойств и более четкую дифференциацию почвенного профиля, а также повышенное содержание глинных минералов, оксидов марганца, магния и натрия. Вместе с тем в рассматриваемых почвах имеет место ряд сходных признаков, к которым относятся слабокислая или близкая к нейтральной реакции среды во всех генетических горизонтах, высокая степень насыщенности основаниями, подобие закономерностей изменения содержания физической глины, гумуса и обменного калия по почвенному профилю.
Тяжелосуглинистые и глинистые почвы широко распространены в центральной и южной частях области на моренных и озерно-ледниковых равнинах и приурочены в основном к районам распространения почвообразующих пород тяжелого гранулометрического состава. Данные почвы сильно распаханы и интенсивно используются для выращивания различных сельскохозяйственных культур. Профили этих почв имеют ряд характерных особенностей, отличающих их от почв более легкого гранулометрического состава. Они обладают, как правило, более мощным гумусовым горизонтом с резким обрывом на глубине 24-28 см, признаками оглеения непосредственно под пахотным слоем. Вся почвенная толща в результате окультуривания насыщена основаниями и сверху имеет слабокислую или близкую к нейтральной реакцию.
По валовому химическому составу дерново-подзолистые почвы с разным содержанием физической глины имеют сходные черты.
О принадлежности этих почв к дерново-подзолистым можно судить лишь по бедности всеми окислами, за исключением кремнезема, и наличию иллювиального горизонта со значительным накоплением окислов алюминия, железа и марганца.
Дерновые глеевые и глееватые почвы занимают площадь около 25 тыс. га или 3,2% сельхозугодий и в равной степени представлены как средне-, так и легкосуглинистыми, а также песчаными и супесчаными почвами.
Рассматриваемые почвы приурочены в основном к отрицательным элементам рельефа и расположены среди моренных равнин и на плоских бессточных междуречных поверхностях озерно-ледниковых равнин. Они не образуют сплошных массивов и распространены отдельными участками преимущественно в центральной и южной части области.
Дерновые глеевые и глееватые почвы сформировались на исходно карбонатных глубоковыщелоченных породах, представленных моренными отложениями в виде валунных средних и тяжелых суглинков. Данные почвы обильно увлажняются поверхностными и почвенно-грунтовыми водами и характеризуются хорошо выраженным мощным гумусовым горизонтом, наличием признаков оглеения непосредственно под гумусовым горизонтом и отсутствием морфологических признаков подзолистости.
Валовый химический состав дерновой глеевой почвы свидетельствует о биогенной аккумуляции ряда окислов в верхнем горизонте, об очень слабом проявлении эллювиирования, так что общий характер химической дифференциации профиля отражает лишь уровень выветренности и литологию почвообразующих пород.
Статистические параметры состава и агрохимических свойств дерновых почв свидетельствуют о некоторой специфике формирования химического состава. От дерново-подзолистых почв они отличаются более высоким содержанием гумуса и слабокислой реакцией в гумусово аккумулятивном горизонте, что свидетельствует о накоплении малоразложившихся растительных остатков, связанном с высокой влажностью верхних горизонтов. В ряде случаев подобное развитие процесса образования дерновых почв может привести к оторфовыванию верхнего горизонта.
Вследствие кратковременного или длительного избыточного увлажнения в дерновых почвах в отдельные периоды создаются анаэробные восстановительные условия, оказывающие существенное влияния на содержание и миграцию химических элементов по почвенному профилю. Генетические горизонты этих почв имеют своеобразные морфологические признаки: железистые конкреции, ржавые или охристые пятна и прожилки, более или менее мощный сплошной глеевый горизонт в верхней части профиля.
Аллювиальные почвы пойменных лугов значительно распространены на территории области и занимают площадь около 70 тыс. га, или 8,6% площади сельхозугодий. Они расположены в поймах рек, на территории Куршской низменности и Гусевской древнеозерной впадины. Эти почвы характеризуются значительным разнообразием, обусловленным пестротой состава аллювия, изменениями водного режима, а также интенсивными мелиоративными осушительными мероприятиями.
Аллювиальные почвы сформировались на почвообразующих породах разного состава - от древнеаллювиальных песков и супесей до ледниковых глееватых глин и моренных валунных суглинков. В ряде мест эти почвы подстилаются погребенным торфом, а также многочленными или двучленными наносами.
На местах пересыхающих стариц, в притеррасной части поймы, не всегда заливаемой паводковыми водами, формируются аллювиальные слабодерновые оглеенные почвы, которые представляют собой неслоистую, иногда зернистую, оглеенную с поверхности почву среднего или тяжелого гранулометрического состава. Участие в образовании этих почв тяжелого по гранулометрическому составу аллювия с периодическим более или менее длительным избыточным увлажнением паводковыми и отчасти грунтовыми водами и послужило причиной развития в них процессов оглеения.
На территории Неманской низменности, которая ограждена дамбами, распространены маломощные аллювиальные почвы, подстилаемые торфом. Верхняя толща этих почв представлена аллювием различной мощности (от 2 до 80 см) среднего или тяжелого гранулометрического состава. До сооружения защитных дамб заторфованная поверхность низменности периодически заливалась талыми и нагонными водами, приносившими аллювий. После сооружения дамб отложение аллювия прекратилось, уровень почвенно-грунтовых вод понизился и началась минерализация торфа.
В приподнятой части Неманской низменности, в долинах рек Инструча и Преголи, а также на территории Гусевской древнеозерной впадины сформировались аллювиальные глубокодерновые почвы.
Согласно данным валового химического состава, в профиле аллювиально-луговой почвы отсутствует дифференциация. Различие наблюдается лишь в нижнем торфяном горизонте, где отмечается относительно высокое для торфа содержание кремнезема и полуторных окислов.
Верхний гумусовый горизонт хорошо окультурен, довольно богат основаниями, фосфором и калием. В профиле этих почв имеются прослойки аллювия, различающиеся по гранулометрическому составу и агрохимическим показателям. Подстилающий торф характеризуется высокой зольностью, кислой реакцией среды, сравнительно низкой насыщенностью основаниями и слабой обеспеченностью фосфором и калием.
Характерной особенностью агрохимических свойств аллювиальных почв является высокое содержание фосфора и калия и значительно меньше - обменной кислотности и степени насыщенности основаниями.
Несмотря на благоприятные климатические условия для образования болот, торфяные почвы на территории области менее распространены по сравнению с другими областями лесной зоны РФ и занимают площадь 40,4 тыс. га, или 5,1% сельхозугодий. Это объясняется, прежде всего, наличием широко развитой густой сети мелиоративных сооружений.
Торфяные почвы распространены преимущественно на территории Неманской низменности, вдоль берегов Куршского и Калининградского заливов, в речных долинах, а также на Земландском полуострове. Эти почвы подвергаются длительному переувлажнению и осушаются польдерными системами, включающими защитные дамбы, насосные станции, шлюзы, сеть открытых канав и магистральных каналов.
Осушаемые торфяные почвы характеризуются специфическим валовым химическим составом. Для них характерна высокая зольность, значительное содержание оксидов алюминия, железа, кальция и марганца при очень низком количестве общего и подвижного фосфора, неравномерное изменение зольности и содержания оксидов по профилю, что свидетельствует о значительном участии аллювиальных процессов в их формировании.
Основные статистические параметры агрохимических свойств торфяных почв. Относительными особенностями этих почв являются сравнительно высокое содержание органического вещества, слабокислая реакция среды, хорошая обеспеченность элементами питания, в частности подвижным фосфором и обменным калием, неравномерное изменение агрохимических показателей по профилю.
Изучению почв области посвящены работы многих исследователей. История освоения земель Восточной Пруссии широко представлена в работах Альтгаузена Л. (1896), Верша В. (1912), Ринделя А. (1910), закономерности и условия почвообразования изучены Завалишиным А. А., Надеждиным Б. В. (1954, 1961), агрохимические свойства почв рассмотрены в работах Важенина И. Г., Беляковой В. И. (1959), Панасина В. И. (1970, 1974).
В результате научных исследований почвенной экспедицией Почвенного института АН СССР и работы Завалишина А. А., Надеждина Б. В. (1961), проведенных на территории области, выделено более 80 разновидностей почв, которые могут быть сгруппированы по ряду основных признаков в 6 групп с учетом их генезиса, характера почвообразовательного процесса, географического распространения, гранулометрического состава и других признаков.
В первую группу включены дерново-подзолистые тяжелосуглинистые и глинистые почвы, имеющие в большинстве случаев слабое или сильное оглеение в нижней части профиля. Это почвы, сформировавшиеся на породах тяжелого гранулометрического состава, представленны тяжелыми моренными суглинками, карбонатными глинами, валунными и безвалунными водно-ледниковыми суглинками.
Вторую группу образуют дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы, залегающие на водно-ледниковых средних и легких суглинках или двучленных отложениях в виде подстилающей породы среднего или тяжелого гранулометрического состава, прикрытой более легким наносом.
Третья группа представлена дерново-подзолистыми легкосуглинистыми почвами на разных почвообразующих - ледниковых средних и тяжелых суглинках, двучленных отложениях и карбонатных супесях, а также на легких суглинках.
К четвертой группе относятся дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы, расположенные преимущественно в долинах и на верхних террасах рек, а также на берегах заливов и Балтийского моря. Это почвы, залегающие на водно-ледниковых супесях и песках, в ряде мест - на двучленных отложениях. По сравнению с глинистыми и суглинистыми почвами в песчаных и супесчаных почвах в меньшей степени проявляются признаки оглеения.
В пятую группу вошли дерновые глеевые и аллювиальные почвы материковых и пойменных лугов. Почвы этой группы характеризуются большим разнообразием почвенных разновидностей. Сюда включены дерновые глеевые и глееватые почвы на карбонатных суглинках и глинах, аллювиальные и дерновые на суглинистом или песчаном аллювии и аллювиальные почвы на погребенном торфе.
Шестую группу образуют осушаемые торфяные почвы, подстилаемые древнеаллювиальными наносами, представленными иловатыми сизыми глинами и сортированными песками, залегающими на тяжелых и средних суглинках.
Характерными особенностями этих почв являются относительно высокая зольность торфа и неравномерное, слоистое изменение ее по профилю, что также свидетельствует о специфичности формирования этих почв под влиянием аллювиальных наносов.
Особенности почвообразования в горах связаны с изменением климата в зависимости от рельефа (высоты и экспозиции склонов), денудацией, приводящей к непрерывному обновлению почв материнскими породами. Горные почвы каменистые, щебнистые, маломощные, преимущественно неполнопрофильные.
В горных системах мира наблюдаются различные структуры вертикальной зональности, объединенные в 14 типов. Наиболее полно вертикальные пояса почв представлены на северных склонах Большого Кавказа (рис.).
Рис. Схема вертикальных почвенных зон северного и южного склонов Большого Кавказа (по С. Л. Захарову)
У подножья склона располагается пояс полупустынного субтропического климата, в котором преобладают сероземы. На высоте 100...200 м над уровнем моря он сменяется степным поясом с горными каштановыми почвами и горными черноземами, а с 300 м - лесным поясом. В пределах высот от 300 до 800 м распространены лиственные леса с горными серыми лесными почвами, от 800 до 1200 м - буковые леса с горными бурыми лесными почвами, от 1200 до 1800 м - хвойные леса с горными подзолистыми почвами. Выше этот пояс сменяется субарктическими (1800...2200 м) и альпийскими лугами (2200...3500 м) с горно-луговыми почвами. С высоты 3500 м появляются вечные снега и льды.
Для западного склона Кавказа, на котором задерживается большая часть влажных воздушных масс с Черного моря, прослеживается следующая смена почвенных зон: до высоты 500 м преобладают горные красноземы под дубово-каштановыми лесами; до высоты 1200 м - горные бурые лесные почвы под буковыми лесами; до высоты 1600 м - горные подзолистые почвы под пихтовыми лесами; до высоты 2000 м - горно-луговые почвы под альпийскими и субальпийскими лугами; до высоты 2800 м - обнаженные скалы с фрагментарными почвами; выше лежат вечные снега и льды.
В среднеазиатских горных системах (Памир, Тянь-Шань) лесной пояс отсутствует. В почвенном покрове на элювии горных пород, элювиально-делювиальных и пролювиальных отложениях преимущественно сформированы горные сероземы, горные коричневые почвы. В ареале коричневых почв на высотах 2200...2800 м Тянь-Шаня и Памиро-Алая выделяются своеобразные почвы арчевников - коричнево-бурые или темно-цветные, обычно менее щебнистые, чем коричневые. Другие, еще более экзотические почвы Тянь-Шаня занимают наибольшие площади на западе (на Ферганском хребте) под ореховыми лесами с кленом, яблоней и кустарниками из жимолости, алычи, бересклета, миндаля.
В межгорных котловинах и впадинах на высоте 1000...3200 м, в низких котловинах (1000...2000 м) преобладают своеобразные горные светло-бурые почвы - горные аналоги бурых полупустынных почв. В наиболее аридной западной части котловины Иссык-Куля они сменяются серо-бурыми пустынными гипсоносными почвами, хотя в северо-восточной ее части распространены черноземы. Здесь характерно и развитие сазовой полосы с солончаками или карбонатными корами мощностью 10...20 см. Средневысотные котловины (2000...2800 м) заняты каштановыми, а самые высокие - каштановидными горно-долинными почвами.
Для Казахстанской фации горных областей характерно широкое распространение субальпийских и альпийских почв.
Вертикальный спектр Копетдага очень прост: горные сероземы, сменяющиеся на высоте 1200 м горными коричневыми и горными серо-коричневыми почвами. В целом же почвы слаборазвиты, щебнисты, чередуются с многочисленными скальными выходами.
В Южно-Сибирской горной области (горные системы Алтая, Кузнецкого Алатау, Салаира, Саян, Прибайкалья, Забайкалья, Станового хребта) выделяют степной, лесостепной, лесной (таежный), луговой и тундровый пояса. Степной и лесостепной пояса отсутствуют в горах Станового хребта и Северного Забайкалья, горно-луговой встречается лишь на Алтае и Саянах. Здесь преобладают горные черноземы, горные мерзлотно-таежные, горные луговые, горные лугово-степные, горные тундровые в основном каменисто-щебнистые почвы.
На Северном Урале в поясе тундры большие площади занимают арктические пустыни, каменистые россыпи, выходы горных пород. На этих территориях расположены аркто-тундровые, горные тундровые почвы, ниже - маломощные торфянистые или перегнойные иллювиально-гумусовые, а в таежно-лесном поясе преобладают горные таежно-мерзлотные и своеобразные кислые неоподзоленные почвы, иногда дерново-карбонатные и перегнойно-карбонатные почвы. Лесные кислые неоподзоленные почвы более характерны для Среднего Урала. По многим свойствам они аналогичны подбурам. В нижнем поясе на восточном склоне появляются магнезиальные солоди на элювии змеевиков. За пределы лесного пояса выходят лишь отдельные вершины с дерновыми субальпийскими почвами крупнотравных лугов. В южной части Среднего Урала появляются дерново-подзолистые почвы. На Сибирском склоне в полосу низкогорий по долинам заходят серые лесные почвы.
Наибольшие площади занимают горные мерзлотно-таежные почвы Сибири и Дальнего Востока и горные бурые лесные почвы, встречающиеся на Кавказе, в Карпатах, Альпах, Пиренеях, Кантабрийских, Иберейских и Каталонских горах, Вогезах, Судетах. Второе место занимают высокогорные почвы, встречающиеся на Памире, Тянь-Шане, Тибете, Куньлуне, Парапамизе-Гиндукуше. Третье место занимают горные тундровые, горные подзолистые почвы, распространенные в Скандинавских, Пенинских, Уральских горах, Большом и Малом Хингане. Значительные площади заняты горно-луговыми альпийскими, а затем горными коричневыми почвами, горными сероземами, горными красноземами и горными желтоземами, а также горными черноземами, горными каштановыми и бурыми полупустынными почвами. Меньшие
площади заняты горными железистыми, ферраллитными, пустынными почвами. На Камчатке и Курильских островах распространены горно-лесные вулканические, горно-луговые вулканические и горно-тундровые вулканические почвы.
В горных частях тундры преобладают каменистые поля. На сильнощебнистых почвообразующих породах распространены маломощные торфянисто-дерновые почвы - аналоги аркто-тундровых, в средней тундре - дерновые субарктические почвы без оглеения, а в южной подзоне - тундровые подбуры. Аркто-тундровый тип горной зональности свойствен горам Таймыра и северной Чукотки.
Горные подзолистые почвы маломощны. Их профиль имеет следующее строение: Ао - лесная подстилка из опада хвойных пород мощностью 1...2 см; А! (до 10 см) - серый горизонт с корнями и растительными остатками, комковатый, с дресвой и щебнем местных горных пород; А 2 (до 5 см) - светло-серый, бесструктурный горизонт с дресвой и щебнем; В или ВС (до 15 см) - буроватый, комковатый горизонт содержит много дресвы и щебня. Мощность профиля горной подзолистой почвы редко превышает 20 см, а подзолистые почвы на равнинах имеют мощность в 10 раз большую. Эти почвы используют под пастбища и леса.
Лесорастительные свойства горных бурых лесных почв удовлетворительные. Они хорошо обеспечены питательными элементами, имеют зернисто-комковатую и комковатую водопрочную структуру, обеспечивающую им хороший водно-воздушный режим, высокую емкость поглощения (30...40 мг экв/100 г почвы), насыщены основаниями (кальцием и магнием), содержат 6... 12 % фульватно-гуматного гумуса. Механизм оструктуренности в этих почвах коагуляционный (осаждение гумусово-глинисто-железистых комплексов) и биогенный. В связи с этим продуктивность лесных насаждений на бурых лесных почвах высокая. Однако при неправильном лесопользовании (рубка сплошными лесосеками, трелевка вдоль склона) или сведении леса развивается водная эрозия. Эти почвы используют в сельском хозяйстве под зерновые, овощные, технические и плодовые культуры.
Горные черноземы, горные коричневые и горные каштановые почвы выборочно осваивают под земледелие. На них выращивают зерновые, овощные и плодовые культуры. Коричневые почвы используют под цитрусовые, виноград и плодовые, а горные красноземы и желтоземы под те же культуры и под чайные плантации. Горно-луговые почвы на высотах 1800...2000 м и выше в условиях короткого и холодного лета, продолжительной и очень холодной зимы, имеющие в горизонте А слаборазложившийся гумус (10...20 %), используют преимущественно под пастбища для овец и редко в сельскохозяйственном производстве.
Освоение горных почв зависит от структуры рельефа, фрагментарного распространения почв, каменистости и мощности почв.
При хозяйственной деятельности ярко проявляется смыв почв, образуются селевые потоки, оползни, снежные лавины. Следовательно, при их освоении необходимо предусматривать противо-эрозионную организацию территории. В низкогорьях и предгорьях применяют плантажную обработку почв, террасирование склонов, почвозащитные севообороты, полосное земледелие, упорядочивают лесозаготовительные работы, строго регулируют рубки, не допускают рубки на крутых склонах, проводят лесопосадочные работы. На горных территориях следует регулировать выпас скота.
Равнинные внутригорные и подгорные территории в благоприятных условиях используют в сельском хозяйстве для выращивания ценных пищевых и технических культур, проводят работы по удалению из мелкозема каменистого материала.
Горные почвы отличаются от своих равнинных аналогов менее развитым (часто менее мощным) профилем, щебнистостью, признаками смыва, намыва и переотложения. Всем горным почвам свойственна динамичность почво-образования, постоянное омолаживание почвенного профиля, и вовлечение в него материала коренных пород, существенный вклад боковых миграций растворов и суспензий (за счет меньших вертикальных миграций), повышенная фильтрация, контрастность климатических режимов. Тем не менее, с учетом этих общих для горных почв черт, они чаще всего «находят» свои равнинные аналоги, и лишь малое число почв являются специфически горными – отсутствуют на равнинах. К ним относятся дерновые иллювиально-железистые, горные темногумусовые и литоземы темные.
Почвы гор на мелкомасштабных почвенных картах представлены достаточно схематично, поскольку их пространственная картина определяется вертикальной зональностью. Вертикальные почвенные зоны в большинстве своем имеют малую протяженность по вертикали, часто сменяют друг друга, особенно в высоких горах с контрастными условиями климата, и их размеры не соответствуют картографическим возможностям. Дополнительные осложнения в адекватность показа почв горных систем на мелкомасштабных картах вносят экспозиционные эффекты и фрагментарность почвенного покрова, прерываемого частыми скальными выходами и осыпями.
Горная система Большого Кавказа характеризуется четко выраженной вертикальной поясностью и постепенным нарастанием континентальности и сухости климата с запада на восток. миграционно-сегрегационные и южные подгорных равнин на лессах и лессовидных отложениях замещаются к востоку каштановыми почвами. Наиболее распространенными почвами лесного пояса Кавказа на всем его протяжении являются буроземы. В поясе высокотравных субальпийских и альпийских лугов, а также под зарослями рододендрона они сменяются дерновыми иллювиально-железистыми почвами. В горно-луговом поясе восточного Кавказа под остепненными лугами развиваются темногумусовые почвы.
Особое место в почвенном покрове России занимают , которые пересекают три географических пояса: полярный, бореальный и суббореальный.
На Полярном Урале на фоне литоземов грубогумусовых слаборазвитых и частых скальных выходов, небольшими массивами встречаются подбуры и подзолы. Большая часть Урала находится в пределах таежной зоны. Почвообразование протекает на продуктах выветривания плотных осадочных и кристаллических пород, причем первые характерны в основном для западного макросклона, вторые – для центрально-горной части и восточного макросклона. На Северном и на щебнистых суглинисто-глинистых отложениях под северной и средней тайгой развиты, соответственно, глее-подзолистые и подзолистые почвы, а на Среднем Урале под южнотаежными лесами – дерново-подзолистые почвы. На элюво-делювии коренных пород в северотаежном поясе подзолы сочетаются с подбурами, а в средней и южной тайге подзолы и дерново-подзолистые иллювиально-железистые с буроземами грубогумусовыми. Почвы таежного пояса с высотой сменяются дерновыми иллювиально-железистыми почвами и литоземами грубогумусовыми. В последних отчетливо проявляются признаки криогенеза в виде медальонов и каменных колец. Основная часть занята серыми почвами широколиственно-хвойных лесов, которые контактируют с дерновыми метаморфизованными почвами травяных сосновых лесов. Эти почвы имеют бурый среднемощный щебнистый профиль, хорошо выраженный гумусовый горизонт буровато-темносерого цвета и оглиненный горизонт в средней части профиля.
В бореальном поясе Сибири и Дальнего Востока низкогорья и средневысотные горы занимают обширные пространства. В почвенном отношении большая часть их мало исследована. Для горных массивов северной части таежной зоны характерны два высотных пояса: горный северотаежный и горно-тундровый. Компонентный состав почвенного покрова внутри высотных поясов зависит от геологического и строения, крутизны склонов и других факторов.
В фрагментарном почвенном покрове и отдельных горных массивов Средней Сибири на большей части склонов преобладают подбуры, щебнистые, не имеющие льдистой мерзлоты в профиле. Они чередуются с криоземами и выходами плотных пород. На выположенных поверхностях плато и пологих склонах, где преобладают криоземы, в их ареалы могут входить торфяно-глееземы. Узкими полосами вдоль рек и в местах аккумуляции мелкоземистых отложений – дериватов основных пород, формируются своеобразные буроземы грубогумусовые с коричневато-бурым профилем и специфической структурой верхнего горизонта в форме гранул, слабо-щебнистые, с высоким содержанием полуторных оксидов (прежнее название – грануземы). В горно-тундровом поясе маломощные щебнистые подбуры чередуются с литоземами грубогумусовыми слаборазвитыми. Самые высокие поверхности заняты каменными россыпями.
Енисейский кряж и примыкающая к нему возвышенная часть Среднесибирского плоскогорья находятся в подзонах средней и южной тайги. Высотная поясность здесь выражена не отчетливо. Почвообразование протекает на продуктах выветривания песчаников, сланцев, гранитов Енисейского кряжа и туфогенных породах плато, что и определяет состав почвенного покрова (подбуры, буроземы грубогумусовые, подзолы, рендзины). На выположенных слабосточных поверхностях плато появляются криоземы.
Почвенный покров наиболее континентальной горной территории Северо-Востока Сибири представлен в нижнем поясе палевыми почвами под северотаежными лесами и редколесьями с участием кедрового стланика, сходными с почвами Центральной Якутии. На северных склонах плоскогорий, незащищенных хребтами, (бассейн Яны), развиты криоземы. В верхней части таежного пояса, а также в тундровом поясе в условиях хорошего дренажа формируются подбуры, сухоторфянистые-подбуры и литоземы грубогумусовые, а на менее щебнистых почвообразующих породах – глееземы и торфяно-глееземы. Обширные пространства заняты полями каменных россыпей и скальными выходами. В условиях сурового, но несколько менее континентального климата на пологих склонах, сложенных суглинистыми сильно льдистыми отложениями, преобладают криоземы, на песчано-супесчаных щебнистых породах – подбуры, а также сухоторфянистые-подбуры под кедровым стлаником.
На склонах гор Дальнего Востока, обращенных к , почвообразование протекает в условиях холодного и весьма влажного климата, под темнохвойными и лиственничными лесами, а также кедровым стлаником. В почвенном покрове здесь господствуют сухоторфянистые-подбуры. Недостаточная высота горных систем ограничивает развитие тундровых почв, которые, однако, занимают межгорные котловины, открытые к Охотскому побережью (глееземы). На склонах гор, обращенных на запад, и в несколько удаленных от моря районах северного , распространены подзолы и подбуры.
В пределах таежной зоны Дальнего Востока резко выделяются в почвенном отношении и Курильские острова, где выпадения вулканических пеплов периодически прерывают текущее почвообразование. На новых пеплах оно начинается вновь, в результате, почвенная толща состоит из отдельных непол-норазвитых профилей («слоеный пирог»). В непосредственной близости от действующих вулканов формируются слоисто-пепловые почвы; в зоне умеренных пеплопадов, под высокотравными каменно-березовыми лесами распространены вулканические охристые почвы. Их особенности – повышенное содержание оксидов железа и алюминия, преобладание аллофанов в илистой фракции, высокая пористость, внутренняя тиксотропность, определяются свойствами вулканических пеплов.
Общими чертами почвообразования и почв в горах Южной Сибири являются: резко континентальный климат, положение подножья гор в лесостепной зоне и значительная их высота, формирование почвенного покрова на продуктах выветривания плотных пород преимущественно кислого состава, ясная выраженность высотной поясности, осложненной влиянием орографического устройства поверхности и экспозиции склонов.
Почвенный покров горных систем Алтая, Западного Саяна, а также Кузнецкого Алатау и Салаирского кряжа характеризуется большим разнообразием и сложностью, что проявляется в сочетаниях различных типов вертикальной поясности гор и межгорных котловин. В Северо-Западном Алтае самый нижний пояс представлен черноземами глинисто-иллювиальными, на Салаирском кряже, в и низкогорьях Центрального и Восточного Алтая вертикальная поясность начинается с серых почв, формирующихся под лесостепной на суглинисто-глинистых отложениях, перекрывающих коренные породы. На этих же отложениях в наиболее повышенной части Салаирском кряже и Кузнецкого Алатау под черневой тайгой образуются своеобразные дерново-сверхглубокоподзолистые почвы. Совершенно по иному представлен нижний горный пояс Чуйской, Тувинской и других более мелких котловин, где в условиях резко континентального климата формируются каштановые почвы.
В среднегорьях Алтая и Саян под лиственничными и березово-лиственничными травяными лесами преобладают горные темногумусовые почвы на теневых склонах и горные черноземы (сегрегационные) на степных южных склонах и в мелких межгорных котловинах. Дерновые метаморфизованные почвы под разреженными лиственничниками тяготеют к более щебнистым породам и суровым климатическим условиям. В пределах средней и верхней (северной) тайги господствуют подбуры и подзолы. В высокогорьях, наряду с подбурами, встречаются дерновые иллювиально-железистые почвы, к востоку замещающиеся литоземами слаборазвитыми грубогумусовыми. Обширные пространства заняты мерзлотными образованиями (количество которых увеличивается не только с высотой, но и с запада на восток): каменными россыпями, котлами, солифлюкционными полосами и террасами, пятнами вымораживания (медальонами).
Состав почвенного покрова вертикальных спектров гор сравнительно однообразен: слаборазвитые литоземы и гольцы на вершинах, комбинации подбуров и подзолов в верхней и средней лиственничной тайге с ограниченным участием криоземов; дерновые метаморфизованные в средней и южной березово-лиственничной тайге. Обширные узкие межгорные котловины – долины крупных рек заняты черноземами криптоглееватыми с мерзлотными признаками в их профилях.
Итак, почвенный покров России характеризуется большим разнообразием компонентов и сложностью строения. Значительная часть почв находится в мерзлотной области, под лесной и тундровой растительностью и не отличается устойчивостью к антропогенным воздействиям. Малые мощности почвенных профилей и небольшая скорость почвообразовательных процессов являются причинами медленного самовосстановления почв при их механических нарушениях, например, при рубках леса и пожарах.
Пахотные земли занимают менее 10% площади, они сосредоточены в Европейской части России, и в пахотном фонде России наибольшая доля принадлежит черноземам. Степень распаханности черноземов составляет 70-80% по сравнению с долями процента для подзолистых почв и подзолов.
Длительное земледельческое использование привело к деградации ряда свойств черноземов и потере ими своего высокого естественного плодородия. Основными деградационными процессами являются потери гумуса за счет нарушения естественного биологического круговорота и недостаточного его восполнения агротехническими мерами, за счет водной и ветровой эрозии, жертвами которой становятся, в первую очередь, верхние гумусовые горизонты.
К неблагоприятным изменениям почв относится уплотнение пахотных тяжелой сельскохозяйственной техникой, которые проявляются в наибольшей степени в агрочерноземах, в меньшей – в агродерново-подзолистых почвах. Общей закономерностью антропогенных трансформаций почв Европейской части России является более сильное ее проявление в почвах восточных провинций по сравнению с западными в разных природных зонах. Это связано с различиями в культуре земледелия между западными и восточными районами, а также с особенностями гумусовых профилей естественных почв – более мощных на западе и относительно «укороченных» на востоке, следовательно, потери материала гумусового горизонта приводят к более тяжелым последствиям для почв на востоке, чем на западе.
Основными источниками почвенно-географической информации при составлении настоящей карты послужила Почвенная карта РСФСР м-ба 1:2 500 000, созданная Почвенным институтом им. В.В. Докучаева, и учебная «Почвенная и сопредельных государств» м-ба 1:4 000 000, составленная на Географическом факультете МГУ (1995 г.). Кроме того, были использованы тематические карты, среди которых важная роль принадлежит карте «Земельных ресурсов СССР» (1991г.), составленной под редакцией Л.Ф. Январевой. Требования масштаба карты Атласа определили необходимость генерализации и, по сравнению с обеими почвенными картами, почвенный покров страны представлен в Атласе в несколько обобщенном виде, создавая представление о самых главных закономерностях его строения.
1
В конце 40-х годов прошлого века, согласно Сталинскому плану преобразования природы, был намечен комплекс мероприятий с целью изменения климата для обеспечения высоких урожаев в степных и лесостепных зонах Европейской части СССР. Этим постановлением в целях преодоления губительного влияния суховеев на урожай сельскохозяйственных культур, предохранения от деградации плодородных почв, улучшения водного режима и климатических условий этих районов было предусмотрено возведение восьми государственных полос. Самой протяженной среди возводимых лесополос являлась полоса «Гора Вишневая – Каспийское море», которая состояла из 6 лент (по 3 на каждом берегу р. Урал), шириной по 60 м с расстоянием между полосами 200 м и общей протяженностью 1080 км и. После 1953 года мероприятия по посадке лесополос были свернуты, а с целью интенсификации землепользования и увеличения производства продукции сельского хозяйства началось освоение целинных и залежных земель. За прошедшие более 60 лет с момента посадки лесополоса «Гора Вишневая – Каспийское море» частично была вырублена, на некоторых участках произошла гибель деревьев. Но до сего времени большая ее часть, расположенная в пределах области, хорошо сохранилась. Последнее обстоятельство представляет собой уникальную возможность исследовать многолетнее воздействие многорядных искусственных лесонасаждений на ландшафты и сельскохозяйственные земли степного региона и на основании полученных данных оценить реальное воздействие лесополосы на свойства почв, на естественную растительность прилегающих к лесопосадке территорий, на продуктивность сельскохозяйственных земель прилегающих территорий. В процессе работ запланировано использование ранее апробированных и современных методов исследования физических свойств обыкновенных черноземов.
структура
плотность
растительность
фитомасса
1. Верхошенцева Ю.П. Изменение качественно-¬количественных свойств гумуса степных черноземов прилегающих к лесу ландшафтов / Ю.П. Верхошенцева // Почвы и продовольственная безопасность России: материалы Всерос. науч. конф., XII Докучаевские молодежные чтения. – СПб., 2009. – С. 48¬-49.
2. Каменная степь: Лесоаграрные ландшафты / Ф.Н. Мильков, А.И. Нестеров, П.Г. Петров, Б.И. Скачков и др. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1992. – 224 с.
3. Русанов А.М. Биоразнообразие растений и почв, прилегающих к Бузулукскому бору ландшафтов // Экология. – 2007. – № 1. – С. 13-17.
4. Русанов А.М. Особенности экологии гумусообразования степных черноземов Урала на целине и в агроценозе / А.М. Русанов // Вопросы степной биогеоценологии. – Екатеринбург: Наука, 1995. – С. 18-¬22.
5. Русанов А.М. Почва как фактор восстановления растительности естественных пастбищ // Экология. – 2011. – № 1. – С.34-42.
6. Укенов Б.С., Воропаев С.Б. Влияние государственной лесополосы «гора Вишневая - Каспийское море» на почвы прилегающих территорий / Б.С. Укенов, С.Б. Воропаев // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2015. – № 10 (185). – С. 192-194.
7. Укенов Б.С., Елисеева М.В. Влияние государственной лесополосы «гора Вишневая – Каспийское море» на гумусное состояние обыкновенных чернозёмов / Б.С. Укенов, М.В. Елисеева // Наука сегодня: реальность и перспективы: материалы международной научно-практической конференции. Научный центр «Диспут». – 2016. – С. 15-16.
8. Чибилёв А.А. Географический атлас Оренбургской области / А.А. Чибилев. – Оренбургское книжное изд-во, 1999. – С.20-54.
Защитные лесные полосы выполняют важные мелиоративные функции. Их природоохранное значение в наибольшей степени проявляется в степной зоне с резко континентальным климатом, важнейшей особенностью которого является дефицит влаги. Посадка лесополос приводит к возникновению лесоаграрного ландшафта со специфической структурой, функциями, своеобразной динамикой круговорота веществ и мощной энергией воздействия на окружающую среду . Под влиянием процессов транспирации в пределах лесопокрытых территорий в приземном слое атмосферы аккумулируется значительное количество влаги. Вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому как на территории самих лесов, так и на сопредельных с ними пространствах формируется относительно влажный мезоклимат, влияющий на окружающую биоту, в том числе и на почвы. В этой связи возникает необходимость в комплексном изучении влияния лесных полос на природные экосистемы степной зоны с целью получения достоверной информации по определению площади и рациональному использованию территории экотона - переходной зоны между искусственным лесом и степью. Особую ценность приобретают исследования влияния многолетних многорядных лесных полос на соседние с ними пространства. На территории Оренбургской области такой лесополосой, отвечающей всем необходимым требованиям, являются протяженные фрагменты государственной лесной полосы гора Вишневая - Каспийское море. Она представлена шестирядными лесополосами, три из которых расположены на левом берегу р. Урала и три - на правом. Ширина каждой лесополосы составляет 60 метров, ширина межполосного пространства - 200 метров. Посадка лесополосы состоялась в 1950-1954 годах. Ее возведение связано с реализацией плана преобразования природы посредством улучшения климата степных и полупустынных пространств Европейской части России с целью улучшения свойств почв и их плодородия для получения высоких урожаев сельскохозяйственной продукции. В силу целого ряда причин данный проект не был до конца реализован. По своей сути этот план являлся широкомасштабным продолжением работ, начало которым положил основоположник мирового почвоведения В. В. Докучаев на участке Каменная степь, расположенного на юге Воронежской области в междуречье Волги и Дона. За период с 1892 по 1898 год на этой территории впервые проведено облесение деградированных черноземов засушливой степи и получены убедительные доказательства положительного мелиоративного влияния искусственных лесополос на процессы восстановления и улучшения основных свойств черноземных почв .
Целью данного исследования явилось определение зоны влияния (ширину полосы экотона) и выявление особенностей экологических условий почвообразования настоящих степей Предуралья, находящихся под многолетним воздействием многорядной полезащитной лесной полосы.
Объектом работ послужили черноземы обыкновенные, расположенные на правобережье реки Урал под лесополосой на ее отрезке, ограниченной координатами: СШ 57° 79,318"; ВД 55° 51,881". Для выполнения полевых исследований была заложена ориентированная с юга на север почвенно-геоботаническая катена, которая состояла из десяти площадок с хорошо сохранившейся естественной степной растительностью. Первая находилась в межполосном пространстве, вторая - непосредственно под лесополосой, 3 - 10 через каждые 100 метров по мере удаленности от лесополосы .
Исходя из схемы геоморфологического районирования, территория исследования приурочена к выровненному пространству Предуральского прогиба. Его геологическое строение характеризуется частой сменой меридионально ориентированных структур, сложенных пермскими, триасовыми, юрскими, палеогеновыми и неогеновыми породами .
Среди экологических факторов, играющих важную роль в формировании окружающей среды, первостепенное значение принадлежит климату. Климат Предуралья характеризуется хорошо выраженной континентальностью, что объясняется значительной отдаленностью от океанов и морей и относительной близостью к полупустыням Казахстана. Основным показателем резкой континентальности климата района является большая амплитуда колебаний температуры приземного слоя атмосферы. Средняя температура самого жаркого месяца составляет 22,3-22,9 °С, а самого холодного, января - 17,5-18,3 °С, среднегодовое количество осадков - 350-400 мм в год, продолжительность залегания снежного покрова равна 140-155 дней, а глубина промерзания почв - 100-120 см.
На средние многолетние показатели климата степной зоны на участке работ накладывает свой отпечаток древесная растительность . Уменьшаются колебания суточных и сезонных температур, снижается степень континентальности климата и вероятности ранних заморозков, относительно повышается влажность воздуха и высота снежного покрова.
Снежный покров - продукт атмосферных процессов и, следовательно, климата, но в то же время он сам влияет на климат, как и на другие составляющие географического ландшафта. Температура на поверхности снежного покрова ниже, чем на поверхности почвы, не покрытой снегом, так как снег обладает исключительно высоким альбедо (80 - 90 %). Чем меньше высота снежного покрова, тем сильнее промерзание почвы при прочих равных условиях.
Наибольшая высота снежного покрова (52 см) наблюдается на втором участке, под пологом леса. На первом участке, в межполосном пространстве, она составила 47 см, на расстоянии 100 метров от лесополосы - 46 см, что превосходит аналогичный показатель на более отдаленных участках, где влияние лесополосы ослабевало и на расстоянии 700-800 метров от лесополосы составило 36 см.
Проведенные исследования запасов влаги показали, что в метровой толще на начало и конец вегетационного периода они составили под лесополосой 365 мм и 189 мм соответственно, в 100 метрах от лесополосы 323 мм и 172 мм и, постепенно сокращаясь, на самой удаленной площадке оказались равными 284 мм и 136 мм соответственно.
Тепловой режим почв - один из важных показателей, определяющих направление и интенсивность почвообразовательных процессов; от его особенностей зависят продолжительность вегетационного периода, видовой состав фитоценозов и их продуктивность .
Наблюдения за летним температурным режимом поверхностного слоя почв и на глубине 20 см показали, что средняя температура на первых трех участках оказалась минимальной. По мере удаления от лесопокрытой территории температура почв возрастала и на последних участках катены, под степной травянистой растительностью, она превысила температурные показатели почв начальных площадок на 2,5-3,0 °С. .
Под влиянием специфического мезоклимата на прилегающих к лесополосе ландшафтах складывается особая экологическая обстановка, не типичная для соседних степных равнин. Она проявляется, прежде всего, в изменении естественной растительности. По продвижению от лесополосы, где травянистый покров представлен разнотравно-типчаково-ковыльной (Stipa lessingiana + Festuca valesiaca + mh ) ассоциацией, растительность последовательно сменяется типчаково-ковыльными фитоценозами (Festuca valesiaca + Stipa lessingiana ), а на расстоянии 700-800 метров в ней доминируют ковыльные фитоценозы (Stipa capillata + Stipa lessingiana ).
Таким образом, как следует из геоботанического описания территории, растительные сообщества первых участков больше характерны для лесостепной зоны, т.е. соответствует показателям луговых степей, а на площадках южного конца катены растительность приобретает выраженный ксероморфный облик, характерный для настоящих (злаковых) степей.
По мере удаления от лесополосы запасы общей фитомассы (надземной и подземной в слое 0-20 см) сокращаются с 246,4 - 225,2 ц/га на первых трех площадках катены до 130,4 ц/га на последней точке работ. Одновременно происходит изменение такого показателя растительных сообществ, как отношение подземной фитомассы к надземной. Возрастание этого показателя по мере удаления от лесополосы в 1.4 раза (с 2.8 и 2.1 в пределах между лесными полосами и под лесом соответственно до 4,1 на крайне южных площадках исследования) как и динамика общих запасов растительной биомассы связан со сменой растительных формаций, постепенным выпадением сравнительно влаголюбивых растений, объединенных термином «разнотравье», с преимущественно стержневой корневой системой на степные злаки с мочковатой структурой корневых систем, что закономерно сопровождается относительным увеличением подземной части растений .
Изменение на ограниченном пространстве таких условий почвообразования, как климат и биологический фактор, через смену растительности проявляются через строение почвенного профиля. Сравнительные морфологические исследования черноземов ключевых участков показали, что максимальная мощность гумусово-аккумулятивного горизонта отмечается в черноземах под лесной растительностью и на межполосном пространстве (52,1 и 44,7 соответственно), что объясняется условиями мезоклимата, большим количеством растительного опада, а также особенностями строения корневой системы и процессом разложения и накопления в верхних горизонтах почв лесной подстилки под древесными породами. При движении в сторону типично степных ландшафтов мощность генетических горизонтов А+АВ снижается до 36 см на крайних южных участках. Кроме того, в почвах первых трех участках карбонаты в гумусово-аккумулятивном горизонте (А+АВ) отсутствуют, их наличие выявлено в переходном гор. В, в черноземах 4-8 площадок карбонаты залегают на глубине 10-25 см, а на двух последних они проявляются с поверхности.
Гумус почв в значительной мере определяет их плодородие, в связи с чем проблема оптимизации содержания общего гумуса имеет важное практическое значение.
Важным условием гумусообразования является высокая микробиологическая (биологическая) активность почв, которая исследова-лась путем заложения льняной ткани на 30 дней на глубину 20 см. Судя по уменьшению веса льня-ной ткани, наибольшей микробиологической активностью обладали почвы первого, второ-го и третьего участков (убыль составила 28,2, 29,1 и 27,2 % соот-ветственно), наименьшей - почвы девятой и десятой пло-щадок, где вес ткани уменьшился на 15,9 %.
В ходе проведения анализа общего содержания гумуса были получены данные, которые отображены в таблице.
|
№ площадки |
Гумус, % |
||
|
0-10 см |
10-20 см |
20-30 см |
|
Содержание гумуса имеет хорошо выраженную направленность к уменьшению при движении в направлении лесополоса - степь, закономерно связанную со снижением ежегодно образующейся и поступающей в почву растительной биомассы. Судя по процентному содержанию гумуса верхнего слоя почвы межполосного пространства (участок № 1) и под лесополосой (участок № 2), характеризуется как среднегумусные, черноземы других участков соответствуют показателям малогумусных черноземов. Статистическая обработка полученных результатов показала наличие достоверной корреляционной зависимости мощности аккумуляционно-гумусового горизонта и содержания гумуса (r=+0,95). Данная корреляционная связь является статистически значимой (p<0,01).
Таким образом, установлено, что под влиянием относительно влажного мезоклимата, сформированного под влиянием многорядной и многолетней лесополосы гора Вишневая - Каспийское море и связанного с ним биологического фактора почвообразования (видовой состав растительных формаций, фитомасса, биологическая активность почв), меняется состав и свойства почв на уровне их родов и видов. Структура почвенного покрова исследованной территории представлена черноземами обыкновенными среднемощными среднегумусными, черноземами обыкновенными среднемощными малогумусными, черноземами обыкновенными карбонатными среднемощными малогумусными и черноземами обыкновенными карбонатными маломощными. Исходя из того обстоятельства, что по всем показателям почвы предпоследней и последней площадок наблюдения оказались одинаковыми, можно заключить, что ширина экотона, образовавшегося на границе лесополоса - настоящая степь, составляет 700-750 метров.
Исследования проведены при финансовой поддержке Министерства образования Оренбургской области, соглашение № 23 от 30.06.2016 на предоставление областного гранта «Государственная лесополоса «гора Вишневая - Каспийское море» как составная часть плана преобразования природы и ее влияние на прилегающие агроценозы Оренбургской области».
Библиографическая ссылка
Укенов Б.С., Русанов А.М. ОСОБЕННОСТИ УСЛОВИЙ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ЧЕРНОЗЁМОВ, ПРИЛЕГАЮЩИХ К ГОСУДАРСТВЕННОЙ ЗАЩИТНОЙ ЛЕСОПОЛОСЕ ГОРА ВИШНЕВАЯ – КАСПИЙСКОЕ МОРЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=25702 (дата обращения: 31.03.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Почвы горных областей занимают обширные территории России. Они находятся в Восточной Сибири, на Кавказе, Алтае, Дальнем Востоке.
Формирование почв в горных районах связано с проявлением вертикальной зональности. Закон вертикальной зональности был установлен В. В. Докучаевым. Под вертикальной зональностью следует понимать смену почв в зависимости от высоты местности, что связано с изменением климата и растительности.
Подобно тому как на равнине в широтном направлении происходит смена почвенных зон, в горных районах с изменением высоты местности почвенные зоны располагаются в виде поясов.
Вертикальные почвенные зоны не являются простым повторением широтных почвенных зон. Они сильно укорочены, сжаты, а отдельные из них нередко выпадают. Это явление получило название интерференции зон. Всем горным почвам присуща укорочен-ность профиля и его генетических горизонтов. Отличительным признаком горных почв является их скелетность - каменистость или щебнистость.
Иногда с высотой местности последовательная смена почв нарушается. Явление обратного, или «неправильного», залегания почв получило название инверсии почвенных зон. Случается, одна почвенная зона внедряется в другую, что обусловлено или экспозицией склона, или проникновением почвенных зон по долинам горных рек. Такое смещение одной зоны в другую называется миграцией почвенных зон.
УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Условия почвообразования в горных областях отличаются большим многообразием.
Высотная поясность характеризуется прежде всего закономерной сменой климата.
С увеличением высоты происходит уменьшение средней температуры воздуха в среднем на 0,5 ˚С на каждые 100 м. С увеличением высоты возрастают количество выпадающих атмосферных осадков, суммарная солнечная радиация, повышается относительная влажность воздуха.
В горном климате отмечаются более резкие контрасты в суточном и сезонном циклах, чем у соответствующих почв равнин.
Рельеф горных районов сложный. Он связан с геологической историей горных систем и особенностями слагающих их пород. Общими чертами горного рельефа являются чрезвычайно сильная его расчлененность и разнообразие форм. Господствующими видами поверхности в горах являются склоны различной формы, крутизны и экспозиции.
Рельеф обусловливает сильное развитие процессов склоновой денудации, формирование интенсивного бокового внутрипочвен-ного и подпочвенного геохимических оттоков. Процессы денудации постоянно удаляют верхние слои продуктов выветривания и почвообразования, определяют малую мощность почвенного профиля. Таким образом, горные почвы, с одной стороны, постоянно обогащаются продуктами выветривания и почвообразования, с другой - постоянно обедняются ими в результате интенсивного геохимического оттока (Богатырев, Васильевская, Владыченский и др., 1988).
Почвообразующими породами служат разнообразные продукты выветривания в основном элювиального, реже аккумулятивного типа. Широко распространены продукты выветривания меловых, третичных (известняки, песчаники, сланцы) осадочных отложений, а также пород магматического происхождения.
В соответствии с высотной поясностью в горных системах происходит распределение растительности. Наиболее общей закономерностью является смена с высотой лесных поясов на пояса травянистых, чаще луговых, растительных сообществ, субальпийских, альпийских лугов и еще выше - изреженной растительностью субнивального пояса, выше которого расположен нивальный пояс - пояс господства скал, осыпей, ледников и снежников.
Протяженность по высоте лесных поясов уменьшается по мере увеличения сухости и континентальное™ климата.
Многообразие природных условий почвообразования приводит к формированию различных горных почв. Характер высотной поясности, число вертикальных почвенных структур определяются положением горной страны в системе широтной зональности.
В почвенном покрове горных стран встречаются как почвы, характерные только для гор, отсутствующие на равнинах, так и почвы, имеющие аналоги на равнинных территориях.
К. первым относятся горно-луговые, горно-луговые черноземовид-ные и горные лугово-степные. Все остальные горные почвы относятся в основном к типам, соответствующим равнинным аналогам.
ОСОБЕННОСТИ ТИПОВ ГОРНЫХ ПОЧВ
Горно-тундровые почвы являются самым верхним звеном в системе высотной поясности почвенного покрова. Господство низких температур, короткий безморозный и вегетационный периоды, долго сохраняющийся снежный покров обусловливают плохо развивающийся бедный растительный покров с преобладанием в нем мхов и лишайников с редко встречающимися мелкими кустарниками.
Климатические условия и характер растительности способствуют низкой биологической активности, накоплению слаборазло-жившегося органического вещества. Под влиянием таких условий профиль горно-тундровых почв не превышает 50-60 см, их реакция кислая, насыщенность основаниями слабая (около 13 % в слое 0-10 см). Гумус грубый, с преобладанием фульвокислот.
Горно-луговые почвы занимают вершины и верхние части склонов хребтов и гор всех экспозиций, формируются на выщелоченных продуктах выветривания плотных пород. Профиль почв отличается слабой дифференцированностью и имеет следующее строение: Ад-А-АС-С, где А д - прочно скрепленная корнями травянистой растительности дернина мощностью до 10 см. Под дерниной располагается гумусовый горизонт А мощностью 10-20 см, темно-бурого цвета, часто с каменистыми включениями. Переходный горизонт АС мощностью 15-25 см, он светлее; это гумусовый горизонт с буроватым оттенком; количество каменистых включений больше, чем в горизонте А. Горизонт С - почвооб-разующая порода - элювий или делювий коренных пород. На 80 % он сложен из каменистых отдельностей различного размера. Мощность горизонта С колеблется от 20 до 30 см и глубже переходит в коренную породу.
Горно-луговые почвы формируются под влиянием дернового процесса почвообразования, интенсивность проявления которого определяется характером растительности и почвообразующей породы. На карбонатных породах дерновый процесс выражен сильнее, почвы формируются более мощные и гумусированные. Содержание гумуса в пределах 8-20 %. Гумус «грубый», в нем преобладают фульвокислоты. Почвы имеют кислую реакцию, которая обусловлена в основном алюминием. ЕКО невысокая, почва слабо насыщена основаниями.
Горные лугово-степные почвы в отличие от горно-луговых развиваются в более засушливом лугово-степном поясе гор. Они формируются на менее выщелоченных почвообразующих породах в условиях периодически промывного водного режима.
Из большого многообразия горно-лугово-степных почв наибольшего внимания заслуживают горно-лугово-степные чернозе-мовидные почвы. Эти почвы развиваются под субальпийской ос-тепненной растительностью преимущественно на продуктах выветривания карбонатных пород. Для них характерно формирование более мощной дернины и более развитого гумусового горизонта с порошистой структурой.
ПОЧВЫ ОТДЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ОБЛАСТЕЙ
Кавказские горы. Наиболее полно вертикальные пояса представлены на северном склоне Кавказа. Здесь по мере подъема к вершинам гор представлены вертикальные почвенные пояса - аналоги почти всех зон, встречающихся в равнинной части России.
Со стороны Каспийского моря от подножий до вершины происходит следующая смена почвенных поясов: пустынно-степной пояс с сероземами, горно-степной пояс с горными каштановыми и черноземами, горно-лесной пояс с серыми, бурыми лесными и горно-лесными подзолистыми почвами, пояс субальпийских (на высоте 1800-2800 м) и пояс альпийских лугов (на высоте 2800- 3500 м) с горно-луговыми почвами, пояс вечных снегов и ледников (выше 3500 м).
В причерноморском поясе вертикальная зональность начинается с красноземов и желтоземно-подзолистых почв, развивающихся под субтропической растительностью. С высотой местности красноземы сменяются бурыми лесными почвами.
Уральские горы. В связи с небольшой высотой Уральских гор вертикальная поясность выражена не всегда четко. Северная часть Урала расположена в тундровой зоне с преобладанием горно-тундровых почв. На склонах гор под лесной растительностью развиваются горные глеево-подзолистые почвы. Значительная часть безлесной области занята горно-луговыми почвами альпийских лугов.
Под хвойными лесами Среднего Урала формируются горные подзолистые и своеобразные неоподзоленные лесные кислые почвы. В южной части Урала вертикальная поясность приобретает более четкий характер. Самые высокие точки (1000-1200 м) здесь покрыты альпийскими и субальпийскими лугами с горно-торфянистыми и горно-луговыми почвами. В лесостепном поясе под широколиственными лесами распространены горные серые лесные почвы, а также горные оподзоленные и выщелоченные черноземы, отличающиеся высокой гумусированностью.
Горные области Сибири и Дальнего Востока. На этой обширной территории выделяют несколько горных областей. В северо-восточной части Сибири наиболее крупными горными областями являются хребты Верхоянский, Колымский, Черский, Анадырский. Это невысокие горы - 2000-2500 м. В основном они покрыты лесами с преобладанием лиственницы и сибирской ели. Под их покровом формируются горно-мерзлотно-таежные и горные подзолистые почвы. Выше формируются горнотундровые торфянистые и горно-торфянисто-глеевые почвы.
Более полная вертикальная поясность выражена в горных областях Алтая и Саян.
Горный Алтай выделяется как составная часть обширной Ал-тайско-Саянской горной почвенной провинции, лежащей в центральной лесостепной и степной областях суббореального пояса. По типу структуры вертикальной поясности в провинции Горного Алтая выделяют три подпровинции: Северная, Центральная, Юго-Восточная (табл. 57).
57. Структура вертикальной поясности почвенного покрова Горного Алтая по лодпровинциям (Ковалев, 1967)
|
Северная подпровинцпя |
Центральная подпровннцня |
Юго-Восточная подпровннцня |
|||
|
Абсолютная высота, м |
Абсолютная высота, м |
Абсолютная высота, м |
|||
|
Черноземы оподзоленные и выщелоченные |
Темно-каштановые, южные, карбонатные черноземы |
Каштановые и светло-каштановые |
|||
|
Серыелесные и горно-лесные глубокооподзоленные |
Горно-степные каштановидные, реже черноземошщные (южные склоны) |
Горные лугово-степные черноземовидные и каштано-видные (южныесклоны) |
|||
|
Горно-лесные бурые |
Горно-лесные черноземовидные выщелоченные и карбонатные |
Горно-лесные длительномерзлотные глубокогумусные оподзоленные (фрагментами по северным склонам) |
|||
|
Горно-лесные торфяные, торфянистые, часто оподзоленные (северные склоны) |
Горно-лесные бурые |
Горно-луговые и горнотундровые |
|||
|
Горно-тундровыеторфянистые и дерновые, горно- |
Горно-лесные торфянистые, торфянисто-перегнойные (северные склоны) |
||||
|
Горно-тундровые и горно-луговые |
|||||
Отдельные горные хребты Алтая достигают 4620 м над уровнем моря (гора Белуха).
В горной системе Саян выделяется главный Саянский хребет, отдельные вершины которого достигают 3490 м над уровнем моря (Мунку-Сардык). Подгорные степи с черноземами простираются до высоты 4000 м; в лесостепном поясе распространены черноземы выщелоченные. На высоте 600 м начинается лесной пояс.
Характерной провинциальной особенностью горных почв областей Восточной Сибири и Забайкалья является широкое распространение мерзлотно-таежных почв, отсутствующих в других горных районах страны.
Горы Сахалина и Камчатки. Горы острова Сахалина представлены несколькими хребтами относительно небольшой высоты (1500-1600 м). Почвы здесь формируются в условиях муссонного климата, для которого характерны холодная влажная зима и прохладное дождливое лето. У подножий гор распространены луговые и болотные почвы речных террас и морских побережий, которые на высоте 400-800 м сменяются лесными дерновыми кислыми и горно-лесными бурыми почвами, развивающимися под хвойными лесами. На высоте 800-1000 м под кедровым стлаником формируются горно-торфянистые глеевые почвы, переходящие в горно-тундровые почвы, развивающиеся под низкорослой кустарниковой растительностью.
На Камчатке почвообразование так же, как на Сахалине, протекает в условиях муссонного климата.
На почвообразование большое влияние оказывает вулканическая деятельность. Вулканический пепел, обогащенный основаниями, нейтрализует кислые продукты, образующиеся при разложении растительного опада. Это приводит к развитию почв со слабыми признаками оподзоливания.
В современной классификации почвы, обогащенные вулканическим пеплом, выделяют в самостоятельный тип пеплово-вулка-нических почв. В горно-таежном поясе формируются горные подзолистые и дерново-подзолистые почвы, которые на высоте 1000-2000 м сменяются горно-тундровыми торфянистыми почвами.
Горные области Прибайкалья и Забайкалья. Эти области являются продолжением Восточных Саян. В целом горы невысокие (не выше 1500 м над уровнем моря). Наиболее высокие хребты Яблоневый, Нерчинский, Витимское и Патомское нагорья.
Самые низкие участки межгорных депрессий (600-800 м) заняты сухими степями с каштановыми почвами, выше (800-1200 м) - черноземами.
На высоте 1000-1200 м по северным склонам сопок формируются серые лесные почвы,- несколько выше - горные мерзлотные дерново-таежные, а на породах легкого гранулометрического состава - горные подзолистые почвы. Самый верхний «гольцовый» пояс занят горно-тундровыми и горно-луговыми субальпийскими почвами (Кауричев, Панов, Розов и др.).
ОСОБЕННОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Почвы горных областей используют главным образом как луго-пастбищные и сенокосные угодья. Основная часть пастбищных угодий находится в горно-тундровой, горно-луговой и горно-степной зонах.
В земледелии наиболее интенсивно используют горные бурые лесные, горные черноземы и горные каштановые почвы. На них возделывают зерновые, овощи, картофель, чайный куст, виноград (Кавказ и др.), плодовые и ягодные культуры.
В межгорных и низкогорных котловинах (Горный Алтай) на черноземных и каштановых почвах возделывают зерновые, зернофуражные и кормовые культуры для нужд животноводства. В низ-когорьях, кроме того, разводят технические культуры (хмель, картофель, свекла), получило развитие садоводство.
Использование почв горных областей ограничивается сильным развитием водной эрозии и особенно селевыми потоками. При освоении и использовании почв очень важны почвозащитные мероприятия: охрана лесов, регулирование стоков устройством про-тивоселевых сооружений, применение специальной системы обработки почв, террасирование и облесение склонов, правильное использование пастбищных угодий.
Внесение органических и минеральных удобрений, известкование кислых почв, мероприятия по повышению плодородия горных почв также необходимы для рационального их использования.
Контрольные вопросы и задания
1.В чем сущность вертикальной зональности почв? 2. Назовите особенности почвообразования в горных районах. 3. Приведите примеры вертикальной поясности разных горных систем. 4. В чем особенности хозяйственного использования почв горных областей?
