Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Природные условия хребта тукурингра 22
2.1. Географическое положение 22
2.2. Геологическое строение и почвообразующие породы 22
2.3. Рельеф 24
2.4. Климат 26
2.5. Многолетняя мерзлота 30
2.6. Гидрография .-.. 36
2.7. Растительность. 38
2.8* Четвертичная история развития природной обстановки 42
ГЛАВА III. Основные группы почв хребта тукурингра 44
3.1. Цветовая характеристика почв 44
3.2. Иллювиально-железисто-гумусовые почвы 58
3.2.1. Буро-таежные почвы 58
3.2.2. Подзолы 89
3.2.3. Подбуры 118
3.2.4. Сравнительная характеристика иллювиально-железисто-гумусовых почв 141
3.3. Органогенночцебнистые и органогенные мерзлотные почвы 165
3.3.1. Органогенно-щебнистые почвы 165
3.3.2. Органогенные мерзлотные почвы 195
ГЛАВА ІУ. Закономерности организации почвенного покрова хребта тукурингра 199
4.1. Уровни организации почвенного покрова 199
4.2. Разряды мезоструктур почвенного покрова 206
4.2.1. Увлажненно-дифференцированные мезоструктуры почвенного покрова 206
4.2.2. Криогенно-дифференцировашше мезоструктуры почвенного покрова 210
4.2.3. Денудационно-дифференцированные мезоструктуры почвенного покрова 224
4.2.4. Эрозионно-дифференцированные мезоструктуры почвенного покрова 235
4.2.5. Радиационно-дифференцированные мезоструктуры почвенного покрова 242
4.3. Экологические сопряжения мезоструктур почвенного покрова 246
4.4. Соотношения различных уровней организации почвенного покрова 254
ГЛАВА У. Основные направления хозяйственного использования горных сооружений центрального участка зоны бам 261
Выводы 267
Литература
- Геологическое строение и почвообразующие породы
- Иллювиально-железисто-гумусовые почвы
- Увлажненно-дифференцированные мезоструктуры почвенного покрова
- Эрозионно-дифференцированные мезоструктуры почвенного покрова
Введение к работе
Комплексное освоение природных ресурсов зоны БАМ, намеченное в решениях ХХУІ съезда КПСС, предполагает наличие научно обоснованного плана хозяйственного природопользования ранее не вовлекавшихся в сферу производственной деятельности человека регионов Сибири и Дальнего Востока. С этой целью необходимо установление основных закономерностей территориального распределения различных компонентов природной среды, в том числе - почв. Особенно актуально исследование горных сооружений зоны БАМ, занимающих свыше 75% ее площади и характеризующихся низкой сопротивляемостью развитых в их пределах почв к различным антропогенным воздействиям /Ковалев и др.,1978/. Названные причины обусловили появление в последнее время ряда крупных работ, посвященных почвам гор зоны БАМ /Ивлев и др.,1979; Кузьмин,1980; Копосов,1983 и др./. Вместе с тем знания о почвах горных сооружений зоны БАМ все еще значительно уступают знаниям о почвах прилегающих равнин. В частности эта диспропорция распространяется на центральный учаоток зоны БАМ, включающий в себя территорию северной части Амурской области. По горным почвам этой территории имеются лишь краткие сведения, отсутствуют крупно- и среднемасштабные почвенные карты, а существующие представления носят общий характер.
Общее состояние проблемы предопределило цель настоящей работы: установить главные закономерности структур почвенного покрова горных сооружений Центрального БАМа, решая при этом следующие задачи: I. выявить основные группы почв региона и охарактеризовать их используя количественные показатели важнейших диагностических свойств; 2» определить ведущие факторы дифференциации почвенного покрова на меж- и внутрипоясном уровнях его организации;
3. изучить особенности влияния этих факторов на почвенный покров высотных поясов, различающихся по своим биоклиматическим и мерзлотно-геоморфологическим условиям; 4. выработать классификацию структур почвенного покрова и на ее основе составить карту структур почвенного покрова ключевого участка исследования.
В качестве эталонного природного участка Центрального БАМа выбран хр.Тукурингра, расположенный в 50-100 км к югу от железнодорожной магистрали и не подвергшийся в связи с этим первоочередному воздействию стройки. Кроме того, восточная часть хребта в течение последних десятилетий не испытывала каких-либо видов хозяйственного освоения из-за организации в ее пределах Зейского государственного заповедника.
Экспедиционные работы проводились в I978-I98I гг., преимущественно в восточной части хребта, а на заключительных этапах -- в пределах всего хребта /рис.1/. Карта структур почвенного покрова составлена в масштабе 1:100000 на территорию восточной части хребта площадью около 30 тыс. га с границами: на севере и востоке - по р.Гилюй, на юге - по р.Мотовая, на западе - по р.Б.Эра-кингра и р.Широкая.
Основным методом полевого исследования являлся сравнительно--географический с прокладкой почвенно-географических профилей, пересекавших все высотные пояса южного и северного макросклонов. Трассы профилей планировались исходя из камерального анализа важнейших форм макро- и мезорельефа по топографическим картам масштаба 1:25000 и 1:100000 и материалов рекогносцировочных маршрутов, в пределах каждого высотного пояса закладывались ключи, характеризовавшие почвенный покров основных элементов и форм мезорельефа. Всего описано около 600 разрезов. Образцы около 150 из них подверглись лабораторно-аналигическим исследованиям по об- щепринятым методикам в подразделениях Почвенного института им. В.В.Докучаева под руководством А.Й.Кочеткова и В.А.Большакова. Минералогический анализ тонких фракций почв проведен в лаборато рии минералогических исследований Почвенного института им. В.В.Докучаева под руководством Б.П.Градусова и Н.П.Чижиковой, математическая обработка результатов анализов - в лаборатории математических методов Почвенного института им. В.В.Докучаева под руководством В.А.Рожкова. Цветовые параметры мелкозема почв определялись автором на регистрирующем спектрофотометре СФ-Ю по методике И.Й.Карманова /1974/»
Геологическое строение и почвообразующие породы
В работах последних десятилетий, как и в материалах экспедиций Переселенческого управления, отмечается широкое распространение по елабодренированным позициям рельефа всех высотных поясов гидроморфных мелкоземисто-щебнистых почв. Особенно большие площади гидроморфные почвы занимают в пределах плоских водоразделов и террас листивенничного пояса Приамурья под угнетенными заболоченными лесами - марями /Рубцова,1969; Рыбачук и др.,1979/. Гидроморфные почвы представлены как оглеенными, так и неоглеенны-ми вариантами. Последние под названием таенных торфянисто-перегнойных высокогумусных неоглеенных мерзлотных почв отмечались под лиственничной тайгой в нижних частях склонов Станового хребта /Василенко и др.,1980/.
Вертикальная поясность гидроморфных почв мало изучена. Наиболее полно вертикальный ряд почв отражен в работе Ньи.Герасимова /1963/ по Амуро-Алданекому междуречью. В горно-тундровом поясе им описаны почвы моховых мерзлотных болот, в верхнетаежном -- болотные мерзлотные перегвойно-торфянистые почвы, в среднетаекном - болотные мерзлотные торфяно-перегнойные почвы, в нижнетаежном - болотные мерзлотные перегнойные почвы.
Так же, как и в других регионах гумидных областей, почвы Севера Приамурья, развитые на мелкоземистых суглинисто-глинистых почвообразующих породах, генетически, классификационно и экологически отличаются от почв, сформированных на мелкоземисто-щеб-нистых породах. Как правило эти почвы оглеены, и могут аналоги-зироваться с дифференцированными и гомогенными глееземами /по В.0.Таргульяну,1971/. Следует отметить, что в горных районах Северного Приамурья почвы суглинисго-глинистого состава встречаются значительно реже рассмотренных выше почв мелкоземисто-щебнис-того состава.
Таким образом, степень изученности почв горных хребтов Северного Приамурья вплоть до последнего времени имела неравномерный характер. Наряду с общими зонально-провинциальными особенностями строения почвенного покрова, установленными в конце 50-х -- начале 60-х годов, оставались не выясненными закономерности изменчивости почвенного покрова внутри отдельных высотных поясов. При этом лучше других был исследован пояс светлохвойной тайги. Материалы по почвам темнохвойной тайги, кедровостланиковому и горно-тундровому поясов носили фрагментарный характер и резко уступали по своей информативности материалам, собранным в сопредельных горных районах Приморья.
Далеко не полным представляется набор факторов привлекавшийся для объяснения внутрипоясного распространения почв, В частности, не выяснена связь ареалов негидроморфных щебнистых почв /как с бурым неоподзоленным, так и оподзоленным профилем/ с характером залегания льдистой мерзлоты, а также - с особенностями геоморфологического строения местности.
Неравномерно освещены и морфо-аналитические свойства почв отдельных классификационных групп. Подавляющая чаоть сведений приходится на долю почв с бурым недифференцированным профилем светлохвойной тайги. В гораздо меньшей степени охарактеризованы почвы таежных поясов, верхние минеральные горизонты которых представлены горизонтами А2. Единичны сведения о непереувлажненных почвах кедровостланикового и горно-тундрового поясов, о почвах с повышенным содержанием в профиле щебнисто-глыбистого материала и о гидроморфных почвах.
Наряду с малочисленностью данных по почвам большинства высотных поясов, развитие представлений о географии почв Северного Приамурья сдерживалось несходством классификационно-номенклатурных построений, применявшихся различными авторами. Наконец, существенно тормозящую роль в познании почв региона играет схематичность их полевых описаний, а также - отсутствие строгих /в том числе количественных/ критериев разграничения одних генетических горизонтов от других, основанных на их морфологических и аналитических свойствах.
Иллювиально-железисто-гумусовые почвы
Наиболее распространенными почвами хр, Тукурингра являются почвы с бурым неоглеенным морфологически неоподзоленным или сла-бооподзоленным профилем, сложенным горизонтами O-kl-Brnjti -ВС-С /морфологическое описание почв, в том числе их цветовая характеристика приведены в Приложении/, Впервые почвы подобного облика в горной тайге Северного Приамурья описаны Ю .А .Лавровским /1937/, назвавшим их буро-таежными почвами. Позже эти почвы были выделены в самостоятельный тип почв /Ливеровский, Рубцова,1959,1966/. Следует подчеркнуть региональную ограниченность понятия "буро--таежные почвы", применяемого в почвенной литературе к почвам, главным образом, Приамурья, частично Приморья и Прибайкалья /Ливеров ский, Рубцова,1966; Иванов,1976; Овчинников и др.,1979; Колосов, 1983/. Аналогами рассмотренных почв в горной тайге этих и других гумидных регионов являются кислые неоподзоленные почвы, горно-таежные неоподзоленные почвы, буроземы кислые грубогумусо-вые,- буроземы иллювиально-гумусовые, бурые грубогумусовые почвы и т.д. /Иванова,1949,19566; Петров,1952; Носин,1964; Смирнов, 1970; Программа почвенной карты...,І972; Грачева, Таргульян, 1976,1978; Михайлова,1977; йвлев и др.,1979; Махинова,1980/. Также близки к буро-таежным почвам гумусовые кислые почвы - acid fiu/nlc soies ISOL6 classification, ...,1960,1967/.
В настоящей работе тип буро-таежных почв разделен на два подтипа: типичных и оподзоленных почв /табл.4 /. На видовом уровне типичные почвы разделены на собственно типичные и малогумусовые типичные. В профиле первых между горизонтами оторфован-ной подстилки 0 и гумусово-аккумулятивным горизонтом AI развиты грубогумусовые горизонты A0AI, обычно залегающие под органо-акку-мулятивными горизонтами АО. В профиле вторых - гумусово-аккуму-лятивные горизонты АІ следуют непосредственно под горизонтами оторфованной подстилки о. Оподзоленные почвы разделены на виды в зависимости от мощности торфянистых горизонтов: в собственно оподзоленных почвах она превышает 10 см /также как и у всех типичных буро-таежных почв/, в торфянистых оподзоленных почвах -- выше Ю см.
Буро-таежные почвы - почвы хорошо дренированных автономных и трансэлювиальных позиций рельефа /мелких и средних по размерам выпуклых вершин, полого-покатых и покатых склонов/ таежных поясов. В наибольшей степени буро-таежные почвы распространены в поясе светлохвойной тайги под рододендроново-бруснично-разно-травныыи, брусничными и бруснично-зеленомощными группировками, в темнохвойном поясе буро-таежные почвы встречаются под мелкотрав-но-бруснично-зеленомощными группировками. Верхняя граница ареала буро-таекных почв проходит в нижней части пояса темнохвойной тайги на высотах 900-950 м над уровнем моря на южном макросклоне Строение генетического профиля /суммарная мощность горизонтов О не превышает Ю см/ Вид 4. Торфянистые дымчатые иллювиально-гумусовые подзолы Строение профиля такое же, как и у почв предыдущего вида, мощность горизонта 02 более 10 см/ Тип 3. Подбуры Подтип I. Подбуры типичные Род I. Подбуры типичные иллювиально-нелезисто-гумусовые Вид.-Собственно иллювиалъно-железисто-гумусовые типичные подбуры 01-02-В -ВС-С Род 2. Подбуры типичные иллювиально-гумусовые Вид. Собственно иллювиально-гумусовые типичные подбуры 0I-02-/Bfh/-BC-C Подтип 2« Подбуры грубогумусовые Род I. Подбуры грубогумусовые иллювиально-железисто-гумусовые Вид. Собственно иллювиэльно-яелезисто-гумусовые грубогумусовые подбуры 0I-02-A0-A0AI-Bfh-BC-C Род 2. Подбуры грубогумусовые иллювиально-гумусовые Вид I. Собственно иллювиально-гумусовые грубогумусовые подбуры 0I-02-A0-A0AI-/B /-Bh -ВС-С /суммарная мощность горизонтов О не превышает К см/ Вид 2. Торфянистые иллювиально-гумусовые грубогумусовые подбуры Строение профиля такое же, как и у почв предыдущего вида, мощность горизонта 02 более 10 см Подтип 3. Подбуры оподзоленные Род I. Подбуры оподзоленные иллювиально-железисто-гумусовые Вид. Собственно иллювиально-железосто-гумусовые оподзоленные подбуры 0I-02-A0-/A0Al/-A0A2-BfЬ-ВС-С Род 2. Подбуры оподзоленные иллювиально-гумусовые Вид I. Собственно иллювиально-гумусовые оподзоленные подбуры
Увлажненно-дифференцированные мезоструктуры почвенного покрова
Сходство морфологических и многих аналитических показателей исследованных почв с параметрами описанных в литературе At-Fe --гумусовых подзолов дает основание для отнесения к последним и дифференцированных почв хр. Тукурингра. В этом случае возникает необходимость в расширении представлений о генезисе данных почв за счет включения в число формирующих их процессов кислого оста-точно-тисиального выветривания, по-видимому, внутри ареала H-Fe--гумусовых дифференцированных почв подзолы, формирующиеся при участии процессов остаточно-тисиального выветривания, в наибольшей степени присущи гумидным секторам криолитозоны, а в пределах последних - тем из ландшфтных позиций, для которых внутри рыхлой щебнистой почвенной толщи /на глубине около 20-40 см от дневной поверхности/ характерно наличие временных мерзлотных водоупоров.
Отсутствие в профиле данных почв морфологических признаков оглеения и сегрегации, несмотря на периодическое избыточное обводнение, мы объясняем теми же причинами, которые указывались ранее исследователями переувлажненных неоглеенных почв /Квашнин--Самарин,19Ц; Соколов, 1980а,б/. К этим причинам относятся: свободная циркуляция растворов в почвенной толще в течение всего вегетационного периода, в том числе и при существовании криогенного водоупора /в это время водоотток осуществляется в боковом направлении в пределах верхней оттаявшей толщи/, низкие температуры внутрипочвенной влаги, контактирующей с мерзлым водоупором, вследствие чего она содержит значительные количества растворенного кислорода, грещиноватость почвенной толщи в оттаявшем состоянии, что облегчает ее аэрацию, а также - невысокая численность микроорганизмов /Великанов,1985 и др»/ Элювиальное распределение по профилю подзолов силикатных форм железа /за силикатные формы железа принят остаток, полученный при уменьшении валовых содержаний железа на величину содержания железа в вытяжке Джексона/ свидетельствует об уменьшении интенсивности выветривания силикатов по профилю почв: резком при переходе от горизонта kZ к горизонтам Bf/і и В/і и постепенном -- при переходе от горизонтов Bjk и В К, к горизонтам ВС и С. Обезжелезненность силикатной основы средних горизонтов профиля по сравнению с нижележащими горизонтами маскируется иллювиальной аккумуляцией аморфных соединений и гидроокислов железа, привносимых из горизонтов A2i а также - перераспределением железа внутри горизонтов Bfh. и ВЯ из силикатных минералов в несиликатные железосодержащие соединения. Четкое элювиально-иллювиальное перераспределение несиликатных форм железа и алюминия по профилю почв отражаэт содержания полуторных окислов в вытяжках Джек сона и таима /табл.№ /. Мелкозем НИЖНИХ горизонтов профиля - горизонтов ВС во всех проанализированных разрезах и горизонтов
С - в большинстве разрезов - характеризуется более высоким со держанием железа, определенного в вытяжке Джексона, чем в гори зонтах А2. Это, с одной стороны, указывает на значительную ин тенсивность выноса несиликатных форм железа из элювиальных гори зонтов подзолов, с другой стороны - свидетельствует о растянутос ти иллювиального /по железу/ отрезка профиля почв, включающего в себя не только горизонты Bjk и Bft, но и горизонты ВС и С. В то же время содержание оксалатнорастворимого железа в горизонтах А2» как правило, выше, чем в горизонтах ВС и С, что связано с биогенной аккумуляцией части оксалатнорастворимого железа в верхних горизонтах профиля. В еще большей степени выражена растянутость иллювиального отрезка профиля подзолов по оксалатнораст-воримым формам алюминия: содержание АІхОз в вытяжке Тамма в горизонтах ВС и С во всех проанализированных разрезах выше, чем в горизонтах А2. Причина этого заключается в высокой миграционной способности алюминия в составе комплексных органо-минеральных соединений, в том числе с фульвокислогами и неспецифическими орга ническими кислотами. Слабоокрашенные соединения алюминия с органическими веществами пропитывают собой мелкозем горизонтов не только средней, но и нижней части профиля подзолов.
Эрозионно-дифференцированные мезоструктуры почвенного покрова
Вместе с тем, эти отличия четко выявляются при анализе валовых содержаний химических элементов в профиле названных почв /табл.ЭД/» Так, в подбурах типичных, в отличие от подбуров грубогумусовых, отсутствуют признаки остаточного обогащения почвенной массы алюминием при ее одновременном обезжелезнении. в то же время общая десиликация мелкозема минеральных горизонтов профиля при относительном накоплении в них полуторных окислов выражена в профиле типичных подбуров столь же ярко, как и в профиле подбуров грубогумусовых»
Иная картина вырисовывается при анализе валовых содержаний элементов в профиле подбуров оподзоленных. Здесь так же, как и в подбурах грубогумусовых дифференциация кремнезема и полуторных окислов связана с ферсиаллитизацией почвенной толщи и элювиально--иллювиальным перераспределением полуторных окислов из верхних горизонтов профиля в средние. При этом процессы обезжелезнения верхних горизонтов профиля /А0А2/ на фоне относительного обогащения их алюминием выражены в подбурах оподзоленных значительно ярче, чем в подбурах грубогумусовых /так, в горизонтах А0А2 оподзоленных подбуров коэффициенты Гарассовитца Кре20з -№гОъ » Рао считанные с учетом содержания этих элементов в горизонтах ВС -- не превышают 0,8/.
Таким образом, при сравнении трех названных подтипов подбуров можно отметить следующее: почвы всех трех подтипов вовлечены в сферу действия ферсиаллитного выветривания, осложненного элювиально-иллювиальным перераспределением по профилю полуторных -окислов в форме соединений с подвижными фракциями гумусовых кислот. На этом фоне отмечается затухание процессов остаточно-ти-сиального выветривания /выражающихся в обезжелезнении верхних минеральных горизонтов/ при переходе от подбуров грубогумуоовых к подбурам типичным, и активизация этих процессов при переходе от подбуров грубогумуоовых к подбурам оподзоленным.
Для сравнения физико-химических свойств буро-таежных почв, подзолов и подбуров использованы данные по средним арифметическим значениям содержания гумуса, рН сол. и ненасыщенности поглощающего комплекса почв основаниями. Сравнение носит погоризонт-ный характер /сравниваются горизонты аналогичных частей генетического профиля разных типов почв/ и проведено с помощью критерия Стьюдента tp . Выявилось четыре уровня доверительной вероятности, при которых различия средних считались значимыми - 0»999; 0,99; 0,95 и 0,9. При доверительной вероятности ниже 0,9 эти различия не считались значимыми, так как в этом случае до 10% и более возрастает вероятность того, что различия между средними связаны не с принадлежностью соответствующих выборок к разным генеральным совокупностям, а - с варьированием данного признака в пределах одной генеральной совокупности /Василевич,1969; Дмитриев, 1972/.
Приведенные данные /табл.26 / показывают, что по названным свойствам недифференцированные /буро-таежные почвы и подбуры/ почвы с одной стороны и дифференцированные /подзолы/ почвы с другой стороны больше всего отличаются в области своих верхних надиллювиальных горизонтов /AI буро-таежных почв, А0А12 подбуров, А2 подзолов/. Вместе с тем различия недифференцированных почв между собой в наибольшей степени обусловлены свойствами горизонтов средней части профиля - Bmjk у буро-таежных почв и Bj-fi у подбуров. При этом вклад проанализированных параметров в разделение горизонтов соответствующих частей профиля почв разных типов неодинаков. Чаще всего значимые различия обнаруживаются при сравнении горизонтов по содержанию гумуса, в меньшем числе случаев - по значениям рН сол. и ненасыщенности.
Сравнение валового состава буро-таежных почв, подзолов и подбуров позволяет оценить сходство и различия этих почв по при сущим им направления выветривания исходных массивно-кристалличес ких пород. Приведенные выше значения коэффициентов ГйРассовитца свидетельствуют о наличии в почвах хр. Тукурингра двух ооновных типов выветривания массивно-кристаллических пород. Продукты первого типа выветривания обеднены по сравнению со све жей массивно-кристаллической породой кремнеземом и обогащены алюминием и железом. При этом степень обогащенности мелкозема железом превосходит степень его обогащенности алюминием. Настоя щий тип выветривания - сиаллитный, ферсиаллитный, тиальферный или кислый окислительный - хорошо изучен для почв, развитых на плотных породах в гумидных областях внетропических регионов /По лынов,195б; Таргульян,1966,1968,1971; Таргульян и др.,1978; Пе ре льман,1961,1972/. В рассматриваемых почвах данный тип выветри вания проявляется в грубогумусовых /AOAIg/ горизонтах подбуров, гумусово-аккумулятивных горизонтах /AI/ буро-таежных почв, гори зонтах почвообразующей породы /С/ всех типов почв, а также - в ряде горизонтов средней части профиля почв, для которых величины коэффициентов Гарассовитца лишь отчасти отражают направления трансформации химического состава мелкозема за счет различий в подвижности выносимых соединений. Это иллювиально-метаморфические горизонты /Bmfk/ буро-таежных почв, иллювиальные железисто--гумусовые горизонты /Bjh / подзолов и подбуров, горизонты ВС всех рассмотренных почв.
Второй тип выветривания характеризуется относительной обо-гащенностью остаточных продуктов выветривания соединениями кремнезема и обедненностью их полуторными окислами. При этом степень обедненности продуктов выветривания железом превосходит степень обедненности их алюминием. Повышение подвижности соединений алюминия и железа до такой степени, что их миграционная способность становится выше миграционной способности соединений кремнезема, связано с действием кислого хелювиального выветривания /по Тар-гульяну и др.,1978/. В то же время превышение подвижности железа над подвижностью алюминия объясняется выносом ионных /закисных/ форм железа из почвенной толщи при развитии в ней временной восстановительной обстановки с оттоком продуктов выветривания. Подобное направление выветривания известно в литературе как элю-виально-глеевое /Каурчиев и др.,1964/ или кислое остаточно-ти-сиальное /Таргульян и др.,1978/.
