Почвы надпойменных террас типичной лесостепи Окско-Донской равнины, их гумусное состояние и изменение при антропогенном воздействии Алаева Лилия Алексеевна

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ существующих представлений о почвенном покрове надпойменных террас лесостепи 10

2. Экологические условия и факторы формирования почв и почвенного покрова надпойменных террас 18

2.1. Климат 18

2.2. Рельеф гидрология, гидрография 20

2.2.1. Рельеф 20

2.2.2. Гидрология 29

2.2.3. Гидрографи я 33

2.3. Геология и почвообразующие породы. 37

2.4. Растительность и животный мир , ..46

2.5. Возраст надпойменных террас и почв 55

2.6. Антропогенное воздействие. 59

3. Закономерности распространения, структура почвенного покрова (спп) и классификация почв 66

4. Дерново-лесные почвы песчаных низких надпойменных террас 80

4.1. Морфология 80

4.2. Гранулометрический состав и его качество 83

4.3. Валовой химический и минералогический составы 92

4.4. Химические и физико-химические свойства 93

4.5. Состав гумуса 97

5. Серые лесостепные почвы надпойменных террас

5.1. Светло-серые лесостепные почвы 106

5.1.1.Морфология 106

5.1.2. Гранул о метрический с о ста в 107

5.1.3. Хи м ич е с ки е и физико-химические свойства 114

5.2. Серые лесостепные почвы высоких надпойменных террас 118

5.2.1 Морфология 119

5.2.2. Гранулометрический состав 120

5.2.3. Структурное состояние 126

5.2.4. Химия ее кие свойства 130

5.2.5. Физико-химические свойства 133

5.2.6. Состав гумуса 140

5.3. Серые лесостепные почвы водоразделов 148

5.3.1. Морфология 148

5.3.2. Гранулометрический состав 150

5.3.3. Структурное состояние 154

5.3.4.Химические свойства 157

5.3.5. Физико-х имич е ски е свойства 158

5.3.6. Состав гумуса 163

5.4. Сравнительная характеристика гумусного состояния лесных почв надпойменных террас 169

6. Природная эволюция и антропогенная трансфор мация почв надпойменных террас 176

6.1. Эволюция почвенного покрова террас в голоцене 176

6.2. Антропогенная трансформация лесных почв 186

6.2.1.Измене ние морфологи и 186

6.2.2. Изм е н е н ие физических свойств 188

6.2.3. Из м ене ние химических и физико-химических сво йств 199

Выводы 205

• Рельеф гидрология, гидрография
• Гранулометрический состав и его качество
• Серые лесостепные почвы высоких надпойменных террас
• Антропогенная трансформация лесных почв

Введение к работе

Актуальность темы. В составе почвенного покрова Среднерусского Черноземья значительное место занимают почвы разновозрастных надпойменных террас. Особенно широко они представлены в долинах крупных рек Дона и Воронежа с их притоками в Левобережном придолинно-террасовом районе типичной лесостепи Окско-Донской равнины. Здесь надпойменно-террасовый тип местности, включающий первую и вторую низкие террасы, занимает 29% площади района (2118км²). Высокие террасы преобладают на террасовой вариации плакорного типа местности, которая занимает 1870км . Надпойменные террасы отличаются сложной структурой почвенного покрова, существенно меняющейся на их низких и высоких вариантах. Террасовые почвы и ландшафты имеют важное экологическое, хозяйственное и рекреационное значение. Тем не менее, в ряду почв Среднерусского Черноземья почвы надпойменных, особенно низких, террас являются наименее изученными. Исследования этих почв актуальны и необходимы для решения теоретических и прикладных проблем генезиса, природной эволюции и антропогенной трансформации террасовых почв и ландшафтов, оптимизации использования и охраны земельных ресурсов речных долин в целом, для осуществления земельного кадастра и мониторинга. Актуальность исследований определяется также своеобразием почв, сформировавшихся на разновозрастных террасах, генезис и классификационная принадлежность которых до сих пор вызывают дискуссию, а их пространственно-временная организация, химическое, агрофизическое состояние и зависимость их от экологических условий конкретных террас разного высотного уровня нуждаются в глубоком и всестороннем изучении. Работа выполняется по программе «Университеты России», проект УР.07.01.03.

Цель и задачи исследования. Основная цель исследования заключалась в характеристике химического и агрофизического состояния, пространственно-временной организации, природной эволюции и антропогенной трансформации

5 лесных почв разновозрастных террас во взаимосвязи с экологическими условиями. Ее достижение обеспечивалось решением следующих задач:

охарактеризовать экологические условия, историю формирования и возраст надпойменных террас Среднерусской лесостепи;

выявить пространственно-временную организацию почв разновозрастных террас типичной лесостепи Окско-ДонскоЙ равнины;

выполнить сравнительный анализ гранулометрического состава почв и фракционного состава физической глины и физического песка для оценки их качества и влияния на свойства легких и тяжелых почв низких и высоких террас;

- провести сравнительный анализ физико-химических и химических
свойств всего комплекса почв разновозрастных террас;

установить различия состава гумуса, содержания его лабильных и инертных фракций и зависимость этих показателей от гранулометрического состава почв низких и высоких террас;

охарактеризовать природную эволюцию и антропогенную трансформацию почв разновозрастных террас типичной лесостепи Окско-Донской равнины.

Объекты и методы исследования. Предметом исследования послужили почвы и почвенный покров надпойменных террас речных долин Окско-Донской равнины (Дона, Воронежа, У смани, Битюга, Хопра, Цны с притоками) в пределах Левобережного придолинно-террасового района (рис, 1). В целях выявления отличительных черт почвообразования на высоких террасах и коренных склонах изучались серые лесостепные почвы водораздельных пространств Среднерусской возвышенности (Белгородская область Алексеевский район, Воронежская область Нижнедевицкий район) как объекты сопоставления.

Поставленные задачи решались на основе комплекса методов, включавшего маршрутные, почвенно-картографические (в М 1:10 000) исследования отдельных отрезков надпойменных террас и лабораторно-экспериментальные.

Маршрутные исследования включали заложение почвенно-геоботанических профилей.

С использованием сравнительно-географического метода сопряженно изучались генетико-морфологические особенности почв террас и структура почвенного покрова, их свойства и связь с климатическими условиями, гидрографией, гидрологией и грунтовыми водами, строением, аллювиальными отложениями и растительностью по конкретным террасам. Широко использовался сравнительно-аналитический метод, позволяющий глубже раскрыть сущность почвообразования в тех или иных ландшафтно-экологических условиях.

Нами выполнены общие анализы следующими методами: гигроскопическая влага — термостатно-весовым методом; гранулометрический состав — методом пипетки в варианте Качинского; структурный и агрегатный составы — по Савви-нову; гумус общий - по Тюрину в модификации Симакова; групповой и фракционный состав гумуса - по Тюрину в модификации Пономаревой и Плотниковой; рН солевой вытяжки - потенциометрически; гидролитическая кислотность - по Каппену с пересчетом на коэффициент 1,75; обменные кальций и магний — комплексонометрическим методом с использованием трилона Б; валовой азот — по Тюрину и Кононовой; подвижный фосфор - по Чирикову в уксуснокислой вытяжке; обменный калий - по Масловой с последующим определением на пламенном фотометре.

Результаты определения содержания гумуса, поглощенных оснований, степени насыщенности почв основаниями, величины рН, подвижного фосфора и обменного калия фондовых материалов были подвергнуты вариационно-статистической обработке по методикам Н.А. Плохинского и Е.А. Дмитриева.

Научная новизна. Проведенные исследования позволили получить новые знания о лесных почвах надпойменных террас типичной лесостепи Окско-Донской равнины, а именно:

- выявлены закономерности структурной организации почв на разновозрастных террасах;

охарактеризованы гранулометрический состав и качество физического песка и физической глины в их влиянии на состав и свойства лесных почв надпойменных террас;

установлены вариационно-статистические диагностические показатели химического состояния и физико-химических свойств светло-серых, серых и темно-серых лесостепных супесчаных, легкосуглинистых, среднесуглинистых и тяжелосуглинистых почв разновозрастных террас Окско-Донской равнины;

по своим физико-химическим свойствам лесные почвы низких надпойменных террас характеризуются значительным разнообразием, но все они отличаются низким содержанием обменных оснований, низкой активностью ионов кальция, кислой реакцией;'^-

существенное влияние на гумусное состояние лесных почв оказывает гранулометрический состав, с которым связана степень гумификации органического вещества и подвижность гуминовых веществ;

установлены основные этапы природной эволюции почв надпойменных террас и антропогенной трансформации их за историческое время.

Защищаемые положения:

концепция о закономерностях распространения, генезиса, функционирования и современного состояния почв надпойменных террас Окско-Донской равнины;

дифференциация СПП террас обусловлена изменениями экологических условий на низких и высоких террасах лесостепи Окско-Донской равнины;

- сравнительно-географическая и сравнительно-аналитическая характе
ристика лесных почв всей совокупности надпойменных террас в их взаимо
связи с ландшафтно-экологическими условиями;

- гранулометрический состав и качество физической глины и физического
песка предопределяют генетические особенности и различие состава и свойств
почв низких и высоких надпойменных террас;

показатели гумусного состояния и количественные соотношения лабильного и инертного органического вещества в лесных почвах надпойменных террас Окско-Донской равнины тесно сопряжены с гранулометрическим составом, оглеением и видом фитоценоза;

почвы низких надпойменных террас в течение последних 3500-4000 лет прошли стадии развития от черноземовидных до серых лесостепных с реликтовыми признаками степного почвообразования.

Научно-прикладное значение работы состоит в получении новых знаний, на основе которых дана характеристика региональных особенностей лесных почв разновозрастных надпойменных террас типичной лесостепи Окско-Донской равнины. Установленные закономерности пространственно-временной организации почв и почвенного покрова, выявленные диагностические признаки дерново-лесных песчаных и серых лесостепных супесчаных, легкосуглинистых, среднесуглинистых и тяжелосуглинистых почв, зависимость состава и свойств почв от качества гранулометрического состава имеют важное значение для уточнения диагностики и классификации почв, почвенно-географического районирования, земельного кадастра и мониторинга. Результаты исследований используются в учебном процессе. Материалы диссертации включены в отчет по гранту «Университеты России» №УР.07.01.03, Конкретные результаты исследований публиковались и докладывались на научных и научно-практических конференциях разного уровня.

Апробация работы. Основные положения доложены и обсуждены на Всероссийской конференции «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации» (Москва, 2003), на X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов — 2003» (Москва, 2003), на IV съезде Докучаевского общества почвоведов «Почвы — национальное достояние России» (Новосибирск, 2004), на ежегодных научных конференциях Воронежского университета (Воронеж, 2001-2004) и др.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 9 научных статьях и тезисах.

Личный вклад автора. Автору принадлежит разработка программы исследования, им проводились все полевые и основная часть лабораторных работ, сбор полевого и фактического материала, составление выборки из фондовых материалов данных по 9 показателям и статистическая обработка их. Автору принадлежит интерпретация всех аналитических данных, теоретическое обобщение литературной информации, реализация научной концепции и формулировка выводов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, приложений. Основные положения диссертации изложены на 207 страницах машинописного текста и содержат 38 таблиц. Список литературы включает 160 наименований. Приложения представлены на 21 листе, включают 3 таблицы, 7 рисунков и 6 фотографий.

10 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ НАДПОЙМЕННЫХ ТЕРРАС ЛЕСОСТЕПИ

Надпойменные террасы рек - результат сложных геологических процессов и климатических изменений, которые происходили на данной территории. Цикличный характер протекающих метаморфических действий приводит к тому, что у реки формируется несколько террас, причем самая древняя из них имеет максимальную высоту и длительный период почвообразования. На молодых террасах, которые расположены ближе к пойме реки, почвенный покров имеет наименьший период развития,

В современном почвоведении уделяется незначительное внимание изу
чению почвенного покрова надпойменных террас, особенно мало исследованы
почвы низких террас. В настоящей главе мы рассмотрим существующие работы
по данной теме [8]. J

Изучением почв надпойменных террас ученые занимались во многих регионах нашей страны и за ее пределами. Г.Ф. Колосов [101] проводил исследования на севере Западной Сибири в бассейне реки Таз, территория которого входит в таежную зону. Автором было установлено, что подзолистые почвы четвертой надпойменной террасы по своим морфолого-генетическим признакам сходны с почвами водоразделов. В лесостепной части Средней Сибири по надпойменным террасам рек Ничка и Луговка тянутся ленточные боры. Под ними сформировались дерново-боровые почвы, описание свойств и состава которых произвел А.Г. Гаель с соавторами [61].

В степной зоне Казахстана на нижних террасах реки Убаган распространены островные боры. Под ними образовались связно песчаные почвы с отчетливо выраженными признаками миграции легко подвижных веществ (ортштейны, пятна, псевдофибры). Верхние горизонты среднегумусированы, но обеднены полуторными оксидами железа и особенно алюминия. Реакция почв в них слабокислая и нейтральная в остальной части профиля [81]. На террасах рек Южного Казахстана актуальна проблема мелиорации почв. А.Н. Маланьин [106] подробно изучил структуру почвенного покрова на террасах рек этого региона.

11 Им установлено, что на песчано-суглинистых и глинистых террасах реки Сыр-дарьи структура почвенного покрова неконтрастная, с ведущей ролью солонцо-во-солончаковых вариаций такыровидных почв. На песчано-суглинистых равнинах террас р.Или структура почвенного покрова контрастная, с ведущей ролью сочетаний такыровидных почв и такыров, мозаик такыровидных почв и развеваемых песков с начальными стадиями почвообразования.

В Европейской части России в 4СЬх годах прошлого столетия С.А. Ковригин [97] обобщил весь имеющийся к тому времени материал по гранулометрическому составу дерново-лесных почв террас рек Десны, Камы, Шексны, Волги, Хопра и сравнил его со своими данными по почвам р.Вятки. Сравнительная характеристика показала, что отложения на террасах данных рек, за исключением Десны, по гранулометрическому составу приближаются к монодисперсной системе. Отложения боровой террасы р.Вятки очень сходны по гранулометрическому составу с флювиогляциальными отложениями террас рек Шексны, Хопра, Волги, но резко отличаются от отложений р.Десны и особенно Камы. В последних преобладает крупнозернистая фракция. Они состоят преимущественно из частиц размером 1,0-0,1мм, тогда как в отложениях боровой террасы р.Вятки преобладают частицы размером 0,25-0,05мм. Так как р.Вятка является притоком р.Камы, то автор предположил, что резкая разница в гранулометрическом составе отложений террас этих рек носит местный характер. Она связана с замедлением верхнего течения р.Вятки в период прорыва Вятского вала.

На высоких террасах р.Камы под лесной растительностью развиты бурые лесные контактно-оглеенные почвы на древнеаллювиальных песчано-супесча-ных наносах, характерной особенностью которых является выраженная биологическая аккумуляция, отсутствие признаков оподзоливания и наличие контактного оглеения на стыке слоев разного гранулометрического состава [63].

Почвы высоких террас в Поволжье и в нижнем течении Дона вовлечены в сельскохозяйственный оборот с применением оросительных систем. В таких районах почвообразовательные процессы претерпевают изменения. Детальное

12 изучение почвенного покрова надпойменных террас в условиях интенсивного орошения [91, 113,130, 141] показало, что в результате чрезмерного увлажнения произошло поднятие уровня грунтовых вод на 2-3 м. Изменение глубины залегания грунтовой влаги, в свою очередь, влечет за собой процессы вторичного засоления, трансформацию диагностических признаков почв, как на нижних, так и на высоких террасах.

В период освоения целинных земель огромные территории вовлекались в
сельскохозяйственный оборот, включая песчаные и супесчаные почвы нижних
террас. Изучение песчаных массивов с целью их освоения являлось актуальной
и неотложной задачей. В ходе таких исследований на второй террасе Днепра в
лесостепной зоне обнаружены дерновые и дерновые слабоподзолистые
засоленные почвы [53, 135]. Среди солей преобладают бикарбонаты натрия, зна
чительно меньше хлоридов и сульфатов. В условиях легкого гранулометри
ческого состава и промывного водного режима соли концентрируются в более
глубоких слоях. В зоне наибольшего распространения корневой системы
растений ядовитые соли не превышают предела токсичности, и растения не
испытывают угнетения. Общие запасы питательных веществ в данных почвах
небольшие, особенно мало подвижных форм фосфора. Из всех элементов
питания больше всего калия. і

Почвы второй песчаной террасы Днепра, содержащие в своем профиле погребенные слои, отличаются повышенным естественным плодородием. Погребенная почва служит в качестве прослойки, замедляющей быстрое просачивание атмосферной влаги, содержит много подвижных соединений фосфора. В то же время, в почвах, где погребенные слои залегают близко к поверхности, в периоды чрезмерного увлажнения происходит перенасыщение водой и имеет место оглеение. Закисные формы железа, образующиеся в этом случае, токсично действуют на развитие растений.

Большую исследовательскую работу по изучению почвенного покрова террас лесостепи проделал Н.П. Ремезов [123]. Он детально описал террасовые почвы в долинах рек Мокши и ее притока р.Сатис (Мордовский заповедник) и

13 р.Воронеж (Воронежский заповедник), их морфологические признаки, привел данные по химическим свойствам и распределению полуторных оксидов по профилю. Н.П. Ремезов назвал обнаруженные почвы бурыми лесными и выявил для них следующие характерные черты;

1. они образуются под хвойно-широколиственньши лесами с покровом из дубравного разнотравья, что обуславливает развитие дернового процесса;

2. рассматриваемые почвы имеют слаборасчлененный морфологический профиль, состоящий из развитого перегнойно-аккумулятивного горизонта постепенно переходящего в нижележащий слабо выраженный иллювиальный с небольшим количеством тонких извилистых перегнойно-железистых ортзандов; признаки подзолообразования отсутствуют или выражены небольшим числом разрозненных белесых пятен;

3. в почвообразовании значительнре участие принимают дождевые черви и другие почвенные животные;

4. наблюдается интенсивное накопление мягкого аморфного перегноя в верхней части профиля и довольно резкое убывание его с глубиной;

5. особенно заметно обогащение верхней части почвенного профиля полуторными оксидами и обменным кальцием, здесь же наблюдается повышенная емкость катионного обмена и высокая степень насыщенности основаниями, которые убывают с глубиной, реакция слабокислая по всему профилю.

Изучение водного режима почв под сосновыми лесами на бугристых песках надпойменных террас Среднего Дона показало, что на него решающее влияние оказывает перераспределение осадков в результате поверхностного стока. Н.С. Зюзь [87] определил, что с поверхности бугров и выпуклых склонов стекает до 66% запаса талых вод, в результате чего под буграми формируется непромывной или периодически непромывной тип водного режима. Междюнные пространства, в которые поступает стекающая вода, являются основными путями транспортировки осадков к грунтовым водам.

Анализ агрегатного состояния дерново-лесных почв, развивающихся под простыми и сложными борами на аллювиальных отложениях террас р.Оки

14 (Приокско-террасный заповедник) [139] показал, что наиболее прочная структура возникает в гумусовых горизонтах почв сложных боров, которая способствует удержанию в 2-5 раз больших количеств элементов питания и влаги, чем в простых борах.

При изучении свойств и состава почв надпойменных террас лесостепи акцент делался на минералогические особенности данных почв. Это

обусловлено, видимо, повышенным интересом к генезису аллювиальных

і отложений и последующему видоизменению их в процессе почвообразования.

После анализа минералогических свойств почв песчаных массивов, расположенных на левобережье Среднего Дона и его притоков (Битюга, Хопра, Вороны), П.Г. Адерихин с соавторами [5] выявили следующие закономерности:

6. песчаные и супесчаные почвы бассейнов этих рек несколько отличаются между собой по минералогическому составу, что обусловлено физико-географическими особенностями;

7. в тоже время минералогический состав данных почв свидетельствует об их генетическом родстве, обусловленным сходным почвообразованием на древнеаллювиальных песчаных отложениях;

8. содержание минералов в песчаных и супесчаных почвах зависит, в основном, от физико-географических условий, величины рН и их гранулометрического состава;

9. содержание минералов в генетических горизонтах различно, что в основном зависит не от содержания тяжелой фракции, а от процессов выветривания, максимально выраженных в верхней части профиля;

10. содержание кварца в верхних горизонтах, составляющее от 90 до 100% легкой фракции, позволяет отнести песчаные почвы юго-восточной части ЦЧО к мономинеральным кварцевым пескам,' с преобладанием в тяжелой фракции ильменита - ставролита и дистена. Фракция с размером частиц более 0,25мм состоит исключительно из кварца.

На левобережной части Среднего Дона располагается Арчединско-Донской песчаный массив, представляющий собой древнеаллювиальные террасовые

15 образования Дона и его притоков — рек Медведицы и Арчеды. Изучая химико-минералогические свойства почв, сформировавшихся на данной территории, А.В. Хабаров [151] констатирует резкое отличие легких почв надпойменных террас от зональных тяжелых почв по своей морфологии, что обусловлено рядом причин:

11. разными происхождением и характером почвообразуюших пород (у тяжелых зональных почв водоразделов - элювиальные и делювиальные суглинки, а у легких почв надпойменных террас - аллювиальные перевеянные и неперевеянные пески);

12. неодинаковой эволюцией почв (почвы водоразделов не прошли пойменной фазы, которую пережили супесчаные почвы террас);

13. более молодым возрастом песчаных почв по сравнению с тяжелыми почвами водоразделов.

Подводя итог, А.В. Хабаров заключил, что в результате почвообразования на песках Арчединско-Донского массива происходят физическое и химическое выветривания реликтовых минералов, перераспределение химических элементов по почвенному профилю, синтез новых образований — гидрооксидов железа, лейкоксена и глинистых агрегатов, накопление физической глины. Но разложение минералов в песках данного массива происходит медленнее, чем в песках Бузулукского бора. Зерна минералов песчаных почвообразуюших пород имеют довольно хорошую сохранность.

Бузулукский бор в Самарском Заволжье расположен в лесостепной зоне, так же как и Хреновской бор в Воронежской области. Почвы, сформировавшиеся на дюнных песках надпойменных террас рек в пределах перечисленных лесов, А.Г. Гаель, А.В, Хабаров назвали дерново-боровыми [55, 57]. Отличительной чертой почв Бузулукского бора от их аналогов в Хреновском является то, что они формируются не на мономинеральных, кварцевых, а на полиминеральных карбонатных песках. Поэтому на корнях сосен нередко здесь встречаются известковые трубчатые стяжения такие же, как и в песчаных почвах на карбонатных песках Минусинской котловины, В почвах же

Хреновского бора карбонаты выщелочены на глубину 1,5-5,0м. На этой глубине

V, -

^ в выщелоченном песке возникают псевдофибры. Во всех почвах Бузулукского

бора минералы в той или иной степени изменены в результате выветривания и почвообразования, особенно сильно в почвах влажных понижений. Наиболее изменены и разрушены полевые шпаты, глауконит, эпидот, апатит, андалузит, слюды, амфиболы, пироксены. Менее изменены устойчивые минералы — кварц, ставролит, гранат, турмалин, циркон, рутил, пикотит. На их поверхности имеются только царапины и мелкие углубления, часто заполненные гидрооксидами железа,

V> А.Г. Гаель подробно изучил минералогический состав почв на третьей

надпойменной террасе Дона в пределах Казанско-Вешенского песчаного массива [59]. Полученные данные показали, что пески, слагающие террасы Дона, состоят из кварца на 96,5% и относятся к мономинеральным, кварцевым, с резким преобладанием в тяжелой фракции ильменита. Разложение минералов под влиянием процессов выветривания и почвообразования происходит в таких песках медленнее, чем в песках Бузулукского бора. Минералы довольно хорошо сохранились как в горизонте С, так и в горизонтах А и В.

Аналогичные исследования террасовых почв А.Г. Гаель провел на Доно-
Цимлянских песках (под дубравой) и на песчаных террасах степного Дона
(лесные колки) [56, 58]. Он изучал преимущественно минералогические особен-
ности песчано-супесчаных почв террас, но попутно, описывал морфологию и
физико-химические свойства дерново-боровых почв. Накопив достаточно боль
шой объем фактического материала, АІГ. Гаель в 1977г. предложил классифи
кацию данных почв [60]. В ней автор выделил тип - дерново-лесных почв, с
последующим делением его на роды, виды и разновидности. Помимо класси
фикации в дайной работе дан обобщенный анализ свойств дерново-боровых
почв по зонам лесостепи, степи и пустыни. Основные показатели состава и
свойств этих почв схожи: низкое содержание гумуса, который беден азотом, лег
кий гранулометрический состав, невысокая емкость поглощения, малая буфер-
(^ ность почв к подщелачиванию и др. Данные валового анализа свидетельствуют

\

17 об отсутствии в дерново-боровых почвах элювиально-иллювиальных процессов. Кремнекислота и полуторные оксиды почти равномерно распределены по профилю. На основе полученных материалов А.Г. Гаель сделал вывод, что по физико-химическим свойствам дерново-боровые почвы, сформировавшиеся на песках лесостепи и степи, имеют сходные черты с такими неоподзоленными почвами на песках в лесной зоне, как подбуры, буропески, светло-бурые лесные. Однако в дерново-боровых почвах сильнее выражена ксероморфность.

Таким образом, анализ существующих представлений о почвенном покрове надпойменных террас рек Среднерусской лесостепи показал, что на сегодняшний день этот вопрос в почвоведении мало изучен. Все имеющиеся данные носят узконаправленный характер, и в итоге мы имеем специализированный подход к изучению почвенного покрова надпойменных террас. Большинством ученых исследованы только боровые террасы, либо самые древние террасы. Наиболее изученным является минералогический состав песчано-супесчаных почв низких террас.

В свете имеющихся материалов по рассматриваемой проблеме наши исследования носят актуальный характер и представлены рядом публикаций. Так на основе разносторонних и комплексных исследований установлены закономерности распределения почвенного покрова по террасам Среднерусской лесостепи [6, 21]. Фоновыми почвами первых террас являются дерново-лесные почвы песчано-супесчаного гранулометрического состава. На второй и третьей террасах доминируют суглинистые разновидности серых лесостепных почв.

По единой схеме детально изучены основные показатели структурного состояния почв пойменных и надпойменных террас Среднерусской лесостепи [40]. Обстоятельные данные получены при исследовании химических, физических и водных свойств супесчаных почв низких террас [7, 40-43]. Исследовано гумусное состояние дерново-лесных и серых лесостепных почв, имеющих разный гранулометрический состав и степень гидроморфизма [37, 44].

В последующих главах и разделах настоящей диссертации приводятся и подробно рассматриваются результаты проведенных исследований.

18
2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ
^ ПОЧВ И ПОЧВЕННОГО ПОКРОВАїНАДПОЙМЕННЬІХ ТЕРРАС

В пределах типичной лесостепи Окско-Донской равнины надпойменно-террасовый тип местности распространен в виде узких полос по левым (иногда по правым) склонам крупных и средних речных долин. Ведущую ландшафто-образующую роль здесь играет состав пород - преимущественно песчаных древних речных отложений, а также особый характер рельефа - ступенчато-образное залегание выровненных слаборасчлененных поверхностей (рис. 2).

Надпойменно-террасовый тип местности представлен двумя вариантами —
^ песчаным и лессовым. Песчаный вариант развит по нижним надпойменным

террасам, сложенным прямо с поверхности боровыми песками. На этих террасах произрастают сосновые боры Усманский, Хреновской, Цнинский. Характерными урочищами здесь являются боры, субори и дубравы, песчаные степи, молодые посадки сосны, широкие плоскодонные балки. Лессовый вариант развит преимущественно на верхних террасах, сложенных с поверхности лессовидными суглинками [46]. Рассмотрим факторы почвообразования, в условиях которых формируются дерново-лесные и серые лесостепные почвы надпойменных террас Окско-Донской равнины.

2.1, Климат

К Рассмотрим климат районов Липецкой, Воронежской и Тамбовской

областей, где расположены объекты наших исследований, относящиеся к Окско-Донской равнине. Территория Липецкой области характеризуется умеренно континентальным климатом с умеренно теплым и влажным летом и сравнительно холодной зимой. За год поступает 89ккал/см² солнечной радиации, которая распределяется по временам года: зима - 7, весна - 29, лето — 40, осень -13ккал/см². Радиационный баланс составляет 36ккал/см² и в целом за год положительный. Отчетливо проявляются сезонные колебания климата. Средняя температура воздуха самого холодного месяца - января - составляет от

-8,7 до -11,1, самого теплого месяца — июля - изменяется от +18,1 до +20,2.

'*>

""*> Среднее количество осадков за год составляет 500-550мм [1].

Учитывая обеспеченность теплом и влагой, а также рельеф, территория Липецкой области разделена на три агроклиматических района. Наши объекты исследования входят в третий район. Основная его территория размещается в пределах Тамбовской равнины и лишь западная - в пределах междуречья Дона и Воронежа. Суммы средних суточных температур за период активной вегетации колеблются от 2400 до 2500. Сумма осадков за этот период составляет 260-280мм, Гидротермический коэффициент равен 1,1.

⁴ Северный агроклиматический район Воронежской области, в котором

велись исследования, характеризуется суммой температур ниже 2600, а в самом холодном Семилукском районе- 2400 [2]. Наибольшее количество осадков за теплый период выпадает в Верхнехавском районе (300-315мм), наименьшее -на северо-востоке и востоке Среднерусской возвышенности (250мм). За год выпадает от 450мм (Эртильский, Аннинский районы) до 5 4 0-5 70мм (Верхне-хавский и Рамонский районы). Вегетационный период в среднем по территории района продолжается 180-190 дней. Северный район находится в более благоприятных климатических условиях по обеспеченности влагой, отличается пониженной испаряемостью, но в менее благоприятных по обеспеченности теплом.

( В южном агроклиматическом районе Тамбовской области, где находятся

объекты исследования, сумма среднесуточных температур > 10 составляет 2400-

2600 [3]. Длительность периода с устойчивой среднесуточной температурой

>10 составляет 145-150 дней. Продолжительность безморозного периода в среднем по району — 145 дней. Весной заморозки прекращаются в первой декаде мая и наступают осенью в последней декаде сентября. Количество выпадающих осадков за период май-сентябрь колеблется в пределах 250-275мм. Гидротермический коэффициент составляет 0,9-1,0. Годовая сумма осадков - 450-500мм.

Климатические условия, описанные выше характерны для водораздельных
(f-\ пространств; речные долины, находящиеся в аналогичных условиях, имеют ряд

\

2d особенностей климата. Так, на климат в долине Дона оказывают влияния местные географические условия: ее положение на стыке восточной окраины Среднерусской возвышенности с Окско-Донской равниной, находящемся в зоне фенового эффекта, и пониженное, на 50-100м, топографическое положение по сравнению с окружающими водоразделами [107].

Среднегодовая температура в долине Дона увеличивается от истоков к южным границам Воронежской области от 3,5 до 6,5-7,0, в июле нарастает в том же направлении от 18,5 до 21,5. Сумма положительных среднесуточных температур воздуха за период с устойчивой температурой выше 10 равна в Конь-Колодезе - 2510, в Павловске - 2838. Сумма осадков за год в долине Верхнего Дона составляет 500-550мм, в долине Среднего Дона- 450-500мм.

Долина Дона, образуя понижение в рельефе, увлажнена хуже смежных территорий. В ней, в частности вблизи ее правого коренного склона - восточного подветренного склона Среднерусской возвышенности, осадков выпадает на 23% меньше по сравнению с их максимальным количеством на возвышенности [94]. Соотношение тепла и влаги в верхнем течении Дона близко к оптимальному. Годовая сумма осадков здесь близка к величине испаряемости, и коэффициент увлажнения Г.Н. Высоцкого - Н.Н. Иванова равняется 1,0. На Среднем Дону испаряемость начинает превышать годовую сумму осадков, а коэффициент увлажнения становится меньше 1,0.

Таким образом, климат типичной лесостепи в пределах Окско-Донской равнины умеренно континентальный с жарким летом и морозной зимой. На характер климатических условий оказывают влияние ряд местных факторов: рельеф, удаление или близость водоемов (рек, озер, водохранилищ), растительный покров территории и т.д. Поэтому все климатические показатели (температура, осадки, направление ветра и др.) колеблются в определенных пределах.

2.2. Рельеф, гидрология, гидрография

2.2.1. Рельеф. Современный рельеф Окско-Донской равнины сформировался в верхнечетвертичную эпоху, характеризовавшуюся повсеместными поднятиями, протекавшими в три этапа, каждому из которых отвечали фазы

21 углубления долин с образованием уступов третьей, второй и первой надпойменных террас [121]. Ритмичный характер тектонических движений (чередование поднятий и опусканий) обусловил ритмичность линейной эрозии: вспышки эрозионной активности, развитие в длину и глубину овражно-балоч-ной сети сменялись заполнением делювиально-аллювиальными и прочими отложениями отрицательных форм рельефа. Такие вспышки эрозии с последующим ее затуханием получили название эрозионно-аккумулятивных циклов.

В верхнечетвертичное время таких циклов было три [67]. В начале первого цикла образовался уступ третьей надпойменной террасы речных долин Окско-Донской равнины. В конце цикла глубокие долины оказались заполненными аллювием второй террасы мощностью до 30м. Во втором цикле произошло образование уступа второй надпойменйой террасы и аккумуляция 20-метровой толщи пород первой террасы [121]. Во время третьего эрозионного цикла в речных долинах образовался уступ первой надпойменной террасы, на междуречьях наблюдался рост и углубление овражно-балочной сети.

В современную эпоху на Окско-Донской равнине преобладают плоские междуречья - ровняди. Примером может служить Доно-Воронежское междуречье. На западе его естественной границей служит р.Дон, на востоке и юге — р.Воронеж. Лишь на севере граница условна - на широте с.Хлевное — и совпадает с северной границей Подворонежья. Средняя ширина междуречья не превышает 15-20км, а абсолютные отметки его нарастают по мере движения с севера на юг — от 150-160м до 170-173м. Максимальная отметка междуречья зафиксирована в его южной части между с.Малышево и г.Воронеж.

Над уровнем Дона и Воронежа междуречье приподнято на 60-70м. На запад к долине Дона оно опускается сравнительно полого, а на восток к долине Воронежа обрывается крутым уступом высотою 40-5Ом. Водораздельная линия между Доном и Воронежем смещена к востоку и местами почти подходит к самой бровке долины Воронежа, к ее крутому правому склону. Рельеф водораздела имеет характер слабоволнистой равнины. Последнее связано с ложбинами стока балок левобережья Дона и правобережья Воронежа. Правобережные

22 балки зачастую пересекают водораздельную линию (Ботаническая, Ржавец, Лесная и др.). Значительная роль в формировании микрорельефа междуречья принадлежит западинам и котловинам [47].

Важнейшим элементом рельефа изучаемой территории являются надпойменные террасы. Они представляют собой прежние поймы, уже не заливаемые паводковыми водами, и образуются в результате врезания русла и углубления долины. Главный признак этих террас - присутствие на их поверхности аллювиальных отложений.

Терраса представляет собой пологий, почти горизонтальный участок склона долины, ограниченный уступом со стороны реки (рис, 3), Главным элементом террасы является ее поверхность, обычно очень ровная и слабо наклонная в сторону реки. Второй главный элемент террасы — уступ, представляющий собой склон террасы и образующийся в результате различных процессов ее разрушения. Вначале он развивается при эрозионной деятельности потока во время врезания русла, а затем разрушается склоновыми процессами и оврагами, при этом он отступает от реки, выполаживается и расчленяется. Снизу уступ ограничивается подошвой террасы, которая (при подмыве рекой) отделяет уступ от бечевника — узкой прибрежной полосы вдоль уреза воды в реке. Счет надпойменных террас ведется снизу от верхнего уровня поймы [122].

По геологическому строению речные террасы делятся на 3 типа, различающиеся по соотношению аллювиальной толщи и высоты уступа:

1. Цокольные (смешанные) террасы состоят из цоколя (основания), сложенного древними породами, образующими нижнюю часть уступа, и из аллювиальных отложений, слагающих его верхнюю часть и поверхность террасы,

2. Аккумулятивные террасы - на всю высоту уступа сложены аллювием, и его основание расположено ниже уровня воды в реке.

3. Эрозионные террасы - имеют на поверхности лишь небольшой слой аллювия или же там выступает выровненная боковой эрозией поверхность коренных пород.

Надпойменные террасы отражают историю формирования долины и геологического развития страны, поэтому имеют большое историко-геологи-ческое значение. Они свидетельствуют о резком, скачкообразном изменении режима стока, которое может быть связано с колебаниями водности потока, количества поступающего в реку обломочного материала, и в особенности скорости течения. В результате сложных геологических процессов на территории Окско-Донской равнины сформировались надпойменные террасы в долинах многих рек. В строении террас прослеживаются общие черты.

Четвертая терраса по своему і строению всюду является цокольной. Поверхность наклонная, ширина от нескольких сот метров до 2-Зкм, высота 40-70м. При мощности аллювия (пески, суглинки) от 10 до 40-50м высота цоколя не превышает 5-10м. Границы террасы не всегда выражены четко. Бровка сглажена, еще менее четко выражен тыловой шов, что в значительной мере связано с накоплением делювиально-солифлюкционных масс. Первичный рельеф террасы сильно усложнен формами более молодого овражно-балочного расчленения. Возраст - средне- и нижнечетвертичный.

Третья терраса имеет наклонную поверхность, бровка и тыловой шов выражены лучше, чем у четвертой. Ее высота 25-4 Ом, но вверх по течению она снижается. Ширина 1-2км. Эта терраса развита по левым склонам. По своему строению она относится к цокольной, в некоторых случаях - к эрозионной. Высота цоколя от 10 до 30м. Поверхность террасы имеет пятнистый рисунок, обусловленный наличием реликтово-флювиальных западин.

Вторая терраса развита повсеместно. Ее высота 12-15м по бровке и 20-3 0м по тыловому шву. Терраса обычно тянется сплошной лентой (шириной 2-6км) вдоль левых склонов. В долине р.Дона наблюдается пульсация ширины террасы, обусловленная неотектоникой. Морфологически четко выражена бровка, часто наблюдается крутой уступ террасьіі Хорошо выделяется тыловой шов. Поверхность террасы, особенно песчаной, зачастую сохраняет первично-аккумулятивный микрорельеф: старичные понижения, межрусловые гряды. Террасы суглинистые имеют более ровные поверхности, но и здесь встречаются

24 реликтово-флювиальные западины. Они часто облесены (боровые массивы). На их поверхности обычно развиваются дюны. Террасы в основном аккумулятивные с подошвой аллювия, спускающейся до 10м ниже уровня рек. Возраст - верхнечетвертичный.

Первая терраса имеется у большинства речных долин, но распространение и степень сохранности от последующего размыва сильно уступают второй. Высота террасы от 5-7 до Юм. Сохраняется в виде останцев или узких и коротких лент. Поверхность ее часто неровная, с остатками старичных понижений и прирусловых валов. Песчаный аллювий террасы нередко перевеивается с образованием дюн. Терраса является аккумулятивной, с подошвой аллювия на несколько метров ниже уреза воды и лишь в редких случаях имеет цокольное строение. Возраст — верхнечетвертичный [121].

На территории Окско-Донской равнины к подзоне типичной лесостепи относятся четыре физико-географических района: Левобережный придолинно-террасовый, Центральный плоскоместный, Северо-Восточный Прицнинский, Южный Битю го-Хоперский [149]. Рельефообразующими породами во всех этих районах служат песчано-глинистые отложения неогена и четвертичного времени. Рельеф территорий районов носит отличительные черты.

Поверхность Левобережного придолинно-террасового. района имеет вид слаборасчлененнои равнины, постепенно понижающейся с востока на запад - к поймам Воронежа и Дона. Абсолютные высоты у восточной границы района составляют 150м, у западной (поймы Воронежа и Дона) - от 105 на севере до 80м на юге. Максимально приподнято Доно-Воронежское междуречье - 165-170м. В районе господствуют надпойменно-террасовый тип местности (28,9%), занимающий первую и вторую надпойменные террасы Дона и Воронежа, и плакорный (25,5%), приуроченный к третьей террасе, отличается очень плоским и слаборасчлененным рельефом.

На левобережье долины Дона М.Н. Грищенко [68] выделил 4 надпойменные террасы, каждой из которых соответствует название по местам, где были заложены опорные разрезы. Первря (Ямнинская) надпойменная терраса, с

25 относительными отметками 10м над уровнем реки у с. Ямное, а у г. Лиски — только 8м. По возрасту - это самая молодая надпойменная терраса, соответствующая Осташковскому оледенению.

Вторая терраса имеет два уровня: низкий (Подклетненский) и высокий (Павловский). Поверхность низкой террасы поднимается над уровнем воды в реке у с.Подклетное на 16м, пос. Нововоронежский - на 15м, у г. Лиски - на 14м. Отметки поверхности у высокой террасы заметно больше, чем у низкой. Она возвышается над урезом воды в Дону у с. Кривоборье на 25 м, у с. Масловка - на 28м, у пос. Нововоронежский и г. Лиски - соответственно на 24 и 23м. По времени образования вторая терраса не одинакова - низкая Подклетненская совпадает с Малогошекснинским межледниковьем, а высокая (Павловская) терраса соответствует Калининскому ледниковому периоду.

Третья терраса (Духовская) подступает к самому руслу Дона, ниже устья р. Икорец в виде 30-36 метрового обрыва. По данным М.Н. Грищенко, духовской террасовый комплекс формировался на рубеже Микулинского межледниковья и ранней стадии Калининского оледенения. Во многих местах по Дону и его притокам на высоте 2 5-4 Ом прослеживается эрозионный Подгоренский вариант третьей террасы, по возрасту относящийся к моменту отступления ледника эпохи Московского оледенения. Эрозионная терраса хорошо выражена в рельефе у с.Подгорное в виде всхолмленной площадки шириной около 200м.

Самый верхний террасовый уровень занимает четвертая (Кривоборь-веская) надпойменная терраса, сложенная в основании глинами и суглинками одинцовского межледниковья и Московского оледенения в кровле. В среднем поверхность террасы над урезом воды в р.Дон поднимается на 60м, а в районе Воронежа - на 50м [148].

Со стороны водораздела террасовый комплекс ограничивает флювио-гляциальный вал, который М.Н. Грищенко [68] назвал Воронежским озом. На основании детальных исследований им установлено, что положение вала определяется аккумулятивной деятельностью флювиогляциальных потоков

26 таявшего Днепровского ледника. Максимальные отметки Воронежского оза над уровнем Дона поднимаются на 79-9 Ом.

Надпойменно-террасовый тип местности занимает 40% от общей площади долины Воронежа и размещается в основном на левобережье. На правом берегу надпойменные террасы встречаются у сел Плещееве, Вербилово, к северу и к югу от с.Доброе. От устья Становой Рясы и вверх по течению до границы Тамбовской и Липецкой областей этот тип местности также развит по обоим берегам. Ширина левобережных надпойменных террас непрерывно увеличивается при движении от верховьев к устью. Если на Лесном Воронеже южнее с.Глазок ширина надпойменно-террасового комплекса составляет 1-2км, то в устьевой части долины она уже достигает 15-20км [78].

Исследование Усманского бора в низовьях Воронежа, проведенное К.А. Дроздовым [76], позволяет сделать вывод, что здесь существуют четыре надпойменные террасы. Первая высотой до 8м развита фрагментарно и имеет незначительную ширину. Вторая терраса поднимается над уровнем реки на 15-25 м, ширина колеблется от 5 до 8км. Она при переходе к первой террасе или пойме образует обычно пологий уступ длиной от 100 до 600м и углами наклона от 2 до 4. Для большей части поверхности этой террасы характерен бугристо-грядовый рельеф, связанный с деятельностью древних водных потоков и последующей переработкой первичных форм эоловыми и суффозионными процессами. Максимальная высота бугров и гряд в районе кордона Веневитиново, например, равна 5-бм, расположение беспорядочное. Рельеф второй террасы в пределах южной части Усманского бора имеет отчетливые признаки воздействия Воронежского новейшего локального поднятия. Третья надпойменная терраса р.Воронежа простирается далее на восток. Ширина ее колеблется от 3-5 до 6-8км, относительная высота над уровнем реки — около

40м. Для рельефа характерно чередование ровных и бугристых пространств.

і Водораздел рек Воронеж и Усмань сложен породами четвертой надпойменной террасы, представленными чередующимися слоями песков, глин и суглинков. Ширина террасы 4-5км, высота над урезом воды в реке 60-65м.

Восточнее водораздельной полосы, образованной верхней террасой долины р.Воронежа встречается надпойменно-террасовый комплекс р.Усмани. Первая надпойменная терраса имеет высоту 7м и ширину до 500м, рельеф состоит из песчаных дюнных всхолмлений. Ширина второй террасы достигает 2км, а высота над урезом Усмани около 20м. Ее поверхность прикрыта тонким слоем песка, под которым лежат бурые суглинки, поэтому имеет преимущественно ровный рельеф.

Самая высокая, четвертая, терраса Дона незаметно переходит в Центральный плоскоместный физико-географический район. Поверхность района в целом слабо расчленена долинно-балочной сетью. Обширные пространства, особенно в междуречье Матыры и Воронежа, представляют собой совершенно плоские слабодренированные поверхности с большим количеством западин. Средняя высота водоразделов 160-180м* над уровнем моря. Степень расчленения долинно-балочной сетью постепенно увеличивается от центральных частей района к северу и югу, где достигает 20-3 0м на 1км [149]. Особенно резкий переход от слаборасчлененного рельефа к более расчлененному наблюдается в бассейнах рек Лесного Воронежа и Польного Воронежа (северная часть района). Террасы рек в данном районе развиты слабо, лишь в долинах относительно крупных рек (Битюг, Матыра, Лесной Воронеж, Польной Воронеж, Савала) террасы развиты несколько лучше. Кроме того, в долинах этих рек заметно выступает ассиметрия, выражающаяся в большой крутизне правых склонов и меньшей - левых. Таким образом, надпойменно-террасовый тип местности в Центральном плоскоместном районе развит слабо (3,7% от общей площади района).

Северо-Восточный Прицнинский район хорошо обособляется своей приподнятостью над прилегающими пространствами, отличается повышенной глубиной вертикального расчленения и относительно густой овражно-бал очной сетью. Рельеф района характеризуется как возвышенный, моренный, равнинно-увалистый, среднерасчлененный, слабо - и среднеовражный. К этому району приурочены наибольшие абсолютные высоты Окско-Донской низменности, достигающие на водоразделе Липовцы, Матыры и Челновой - 218м.

Долина р.Челновой, полностью расположенная в пределах района, имеет хорошо выраженную ассиметрию склонов. Правый склон возвышенный, крутой, сильно расчленен оврагами и балками, левый более пологий с поймой и двумя надпойменными террасами. Лишь в низовье реки террасы переходят на правый берег. Поверхности водоразделов имеют слабоволнистый рельеф, обусловленный развитием ложбин стока. В верховьях Матыры Окско-Донской водораздел имеет вид меридионально вытянутой¹ волнистой гряды, круто падающей в сторону Матырской котловины. Вся территория Северо-Восточного Прицнин-ского района состоит из мозаичного сочетания плакорного и приречного (90%) типов местности. Лишь в бассейне р.Чел новой их роль ослабевает за счет увеличения площадей надпойменно-террасового и пойменного типов местности.

Особенностью рельефа Южного Битюго-Хоперского района является значительное развитие долинно-балочных участков с участием овражно-балоч-ных. Для территории района характерен глубокий врез долин относительно высших точек водораздела и возрастание этого вреза в направлении с севера на юг и с запада на восток. В юго-восточной части района оно достигло 6 0-75 м. В этом же направлении значительно увеличивается глубина балок и оврагов. Абсолютные высоты водоразделов в районе лежат в основном в пределах 150-170м. Наивысшая точка (184м) находится в северо-восточной части района, на водоразделе Вороны и Мокрого Карачана.

Почти все речные долины района вытянуты с севера на юг, хорошо разработаны, имеют значительную ширину за счет развития пойм и надпойменных террас и ясно выраженную ассиметрию склонов. Правые склоны всегда более крутые, левые более пологие. Особенно широкие поймы, до 3-5 км, у Битюга и Вороны. Значительной ширины, более! Зкм, достигают надпойменные террасы рек Битюга, Вороны, Савалы, Елани. Лучше всего выражены первые надпойменные террасы с характерным бугристым рельефом и замкнутыми понижениями различной величины.

Долина р.Битюга имеет ширину 12-15 км и характеризуется ассиметричным строением. Правый берег относительно высокий и разрезан оврагами, левый —

29
террасированный. Первая надпойменная терраса имеет абсолютную отметку 9-
10м и ширину от 5км в южной части Хреновского бора до 2-Зкм - в северной.
Поверхность ее холмисто-бугристая, с замкнутыми заболоченными впадинами и
озерами, местами осложняется останцами второй надпойменной террасы.
Вторая надпойменная терраса, шириной 2-7км и высотой 10-15м над урезом
воды, неровная, осложнена многочисленными вытянутыми цепочкой с северо-
востока на запад озерами и болотами. Рельеф ее гривисто-грядовый и бугрис
тый. Третья надпойменная терраса, высотой 39-40м над уровнем Битюга,
характеризуется ровной поверхностью с редкими холмами и буграми. Болота и
озера на ней отсутствуют. ,

Основной фон на территории района составляет плакорный тип местности (45,8%). Надпойменно-террасовый занимает всего 10,9% территории и приурочен к достаточно развитым нижним надпойменным террасам Вороны, Битюга, Савалы и Елани.

Таким образом, территория типичной лесостепи Окско-Донской равнины характеризуется как низменная плоская равнина с незначительным вертикальным и горизонтальным расчленением. Глубина вреза речных долин редко превышает 25-50м, а абсолютные высоты водоразделов - 160-180м. Самая высокая точка приурочена к верховьям р.Матыры и достигает 218м. Характерные формы рельефа - широкие ассиметричные долины рек с поймами и надпойменными террасами, полосы водораздельных зандров, плоские водоразделы, слаборасчлененные неглубокими балками и свежими оврагами. Значительные территории вообще не затронуты эрозионными процессами. Вследствие этого междуречья зачастую недостаточно дренированы, усеяны степными западинами и приуроченными к ним луговинами, болотами, осиновыми кустами, небольшими озерами.

2.2.2. Гидрология. Основные закономерности динамики подземных вод определяются орогидрографическими чертами территории, которые обуславливают особенности разгрузки подземных вод в существующую гидрографическую сеть и питание их атмосферными осадками. В условиях

умеренного климата зеркало подземных вод в сглаженном виде отражает черты современного рельефа [131]. Отметки пьезоизогипс имеют несколько куполов растекания с максимальными значениями в следующих районах:

4. г.Кирсанов - подземные воды движутся на юго-восток к реке Вороне и на запад к реке Цне;

5. г.Тамбов - сток подземных вод на восток, северо-восток и юго- восток к реке Цне, на запад - к реке Польной Воронеж и юго-запад к реке Матыре;

6. пос. Добринка (Липецкая область) — подземные воды растекаются на север и северо-запад к рекам Усмани, Воронежу, Дону и на юго-восток - к Битюгу;

7. пос. Первомайский (Тамбовская область) - воды движутся на юг к р. Воронеж и на юго-восток к Польному Воронежу и Лесному Воронежу;

5. г. Липецк - растекание на юг и на юго-восток к Дону и Воронежу.
Участки с наиболее повышенным положением подземных вод повсеместно

соответствуют местным водораздельным пространствам, а понижение уровней приурочено к долинам рек. Подземные водозаборы, образуя огромные депрес-сионные воронки, вызывают значительные понижения уровня грунтовых вод и тем самым уменьшают подземный сток в реки. Реки типичной лесостепи на Окско-Донской равнине в основном питаются безнапорными грунтовыми водами, залегающими на глубине 5-20м в водоносных горизонтах, связанных с флювиогляциальными отложениями и песками неогенового возраста [77]. В некоторых местах (например: притеррасье) водоносный слой располагается очень близко к поверхности (1,5-2,0м), вследствие чего в бессточных понижениях происходит накопление влаги и заболачивание местности.

Водоносный горизонт во флювиогляциальных отложениях имеет сравнительно невысокие общие запасы воды. К тому же интенсивность питания рек из горизонта, представляющего собой разобщенные водоносные линзы, ослабевает. Подземные воды горизонта дренируются всеми речными долинами (Хворостань, Усмань, Икорец, Битюг, Елань, Савала, Карачан, Хопер) и наиболее крупными овражно-балочными системами. Воды в неогеновых песках часто

\

31 сопряжены с водами подморенных флювиогляциальных отложений четвертичной системы. Вместе они образуют гидравлически единый водоносный горизонт. Воды толщи питают главным образом реки Дон, Хопер, Воронеж, в меньшей степени - малые реки.

Суммарный расход подземных источников очень мал и составляет не более 0,2-0,4% от общего подземного питания рек. Главное питание (до 99,8%) реки получают из комплексного флювиогляциально-неогенового водоносного горизонта, гидравлически связанного с ними [104].

Зеркало водоносных горизонтов располагается на разных уровнях от поверхности земли, поэтому водоносные горизонты в разной степени участвуют в питании рек и почвообразовании. Исследования А.И. Трощего [146] показали, что почвенно-грунтовые воды на водоразделах и водораздельных склонах Окско-Донской равнины залегают не глубоко (3-бм), только в засушливые годы их уровень опускается ниже б-7м. Более глубокое залегание почвенно-грунтовых вод (> 7м) наблюдается на высоких частях равнины и в местах неглубокого залегания мощных толщ аллювиальных и делювиальных легких пород. Самое близкое расположение уровня грунтовых вод (1-Зм) приурочено к слабодренированным водоразделам. Уровень грунтовых вод сильно подвержен сезонному колебанию. В ранневесенниЙ период они залегают на глубине 1,5-3,0м, в летний - на глубине 3-бм. Во влажные и обычные не засушливые годы грунтовые воды залегают на глубине 3-бм в течение лета и осени.

Наблюдается дифференциация в распределении грунтовых вод в поймах. Так в донской пойме в наиболее повышенной прирусловой части (5-6м над уровнем реки) грунтовые воды залегают на глубине 4-5м и не принимают участия в формировании почвенного профиля. Центральная часть поймы, превышающая уровень реки на 2,0-4,5 м, имеет уровень грунтовых вод 1-4м, капиллярная кайма их периодически или постоянно находится в пределах почвенного профиля. Наконец, на пониженном притеррасье и в старичных депрессиях грунтовые воды постоянно находятся в пределах почвенного профиля или стоят у поверхности почвы. Глубина залегания грунтовых вод в

32 поймах зависит от расположения участка по отношению к руслу и его высотной отметки над меженью реки. С удалением от русла к террасам уровень воды поднимается ближе к поверхности [20].

Наблюдения гидрогеологической станции ЦЧП на Коротоякском отрезке донской поймы выявили в режиме грунтовых вод три фазы, характерные и для других пойм: допаводковую (декабрь-февраль), паводковую (март-апрель), послепаводковую (май-ноябрь). В первую фазу уровень грунтовых вод сохраняется на той отметке, которой он достиг в период небольшого подъема во второй половине осени. В марте начинается повышение уровней воды на пойме и террасах. В паводковую фазу происходит инфильтрация полых вод в почву до смыкания с грунтовыми водами. В маё-июне грунтовые воды спадают за счет стока их в русло, десукции растительностью и испарения. Эти фазы совпадают с водным режимом реки.

Песчаный субстрат с глинистыми прослойками, слагающий поверхность Усманского бора, благоприятствует накоплению грунтовых вод. Скапливающиеся над глинами грунтовые воды начинают медленно растекаться в разные стороны от водораздела. В некоторых местах (по днищам неглубоких эрозионных понижений) они выходят на поверхность. В других местах грунтовые воды на поверхность не выходят, однако залегают неглубоко. Поэтому водораздельную часть Усманского бора окаймляет кольцо свежих суборей и суду-брав, сформировавшихся на верхних надпойменных террасах. На нижних надпойменных террасах с выровненными и слабобугристыми поверхностями, сложенными мощной песчаной толщей без суглинистых прослоек, грунтовые воды лежат на глубине 3-4м.

В Усманском бору М.П. Скрябин [138] выделил 8 слоев залегания фунтовых вод. Глубина залегания верхнего горизонта воды в разных частях колеблется от 2 до 11-15м. По понижениям рельефа грунтовые воды выходят на поверхность, вызывая заболачивание территории.

В связи со слоистостью песчано-глинистых отложений в Хреновском бору имеется несколько горизонтов подземных вод. На третьей террасе р. Битюга

33 насчитывается 6 горизонтов; седьмой располагается на уровне р. Битюга, а шестой образует горизонт грунтовых вод первой надпойменной террасы. Водо-упором служит делювиальный суглинок. На второй и третьей террасах на подстилающем песок суглинке имеется еще непостоянный горизонт верховодки, играющий существенную роль в формировании серых лесостепных почв [55].

Химический состав грунтовых вод типичной лесостепи Окско-Донской равнины сходен с химизмом речных вод. Резкого изменения их химического состава по сезонам года не отмечено, однако минерализация грунтовых и речных вод увеличивается от паводка к осенне-зимнему периоду. Основными факторами, определяющими формирование химического состава грунтовых вод, являются: климат, состав и свойства почв, через которые происходит пополнение грунтовых вод атмосферными осадками, состав и свойства водовмещающих пород, воздействие живых организмов, рельеф местности.

Типичная лесостепная провинция Юкско-Донской равнины входит в зону гидрокарбонатно-кальциевых грунтовых вод [64]. Для этой зоны характерно преобладание грунтовых вод с минерализацией менее 1г/л, по составу преимущественно гидрокарбонатно-кальциевых. В пределах зоны наблюдается нарастание минерализации вод с севера на юг и юго-восток от 0,5 до 1 г/л, а у южной границы зоны в лёссах и лессовидных суглинках встречаются воды с минерализацией более 1г/л. Параллельно происходит обогащение грунтовых вод сульфатами и хлоридами, и в ряде случаев на юге зоны можно встретить грунтовые воды с преобладанием сульфатов. Почвенно-грунтовые воды Окско-Донской равнины характеризуются относительно высоким содержанием ионов НСО'з, Mg^44-, Na⁺, слабощелочной реакцией, в основном слабоминерализованы, но на надпойменных террасах они имеют местами очень большую жесткость и минерализацию. Минеральный остаток в них превышает 2-3 г/л.

2.2.3. Гидрография. На территории типичной лесостепи Окско-Донской равнины размещается террасированное Левобережье Дона (включая пойму) в среднем его течении и долины таких рек, как Воронеж с притоками Хворостань, Усмань, Матыра, Становая Ряса, Лесной Воронеж, Польной

34 Воронеж, а также рек Битюг, Савала, Челновая, Борона, Елань. Для речных долин Окско-Донской равнины присущи следующие общие черты:

1. все они молодые и образовались в четвертичное время;

2. господствуют меридионально ориентированные долины;

3. более или менее крупные долины начинаются в центральных районах равнины на плоскоместье;

4. даже малые реки имеют хорошо развитую пойму и надпойменные террасы;

5. речные долины слабо врезаны в поверхность равнины; до сих пор на Окско-Донской равнине свыше 15% междуречий являются бессточными [78].

Малые продольные уклоны русел рек и балок обуславливают медленное спокойное течение всех рек; средние скорости составляют лишь 0,1-0,3м/с, только на перекатах скорость возрастает до 0,6м/с. Окско-Донская равнина выделяется пониженными величинами речного стока. В Воронежской области, на расчлененной Среднерусской возвышенности, годовой сток составляет 3,0-4,5л/с с 1 км , на Окско-Донской равнине, находящейся рядом, он равен 2,0-3,5 л/с. Летом и осенью сток почти прекращается и составляет 15-20мм (слой стока) на севере равнины и всего 5мм на юге. Во время весеннего половодья уровень рек резко повышается, а летом водостоки становятся маломощными, многие пере-сыхают. Течение рек спокойное, их извилистые русла блуждают по широким заболоченным поймам, на которых много проток, рукавов, озер-стариц. На Битюге и некоторых других реках встречаются озеровидные расширения русла.

Наибольшее значение в питании рек Окско-Донской равнины имеют атмосферные осадки. Без них невозможно возникновение и развитие процессов речного стока. Вместе с конденсирующейся в бассейне влагой осадки являются главным источником всех вод на водосборе. Источником пополнения водных запасов рек являются также подземные и грунтовые воды. Реки питаются в основном из недостаточно обильного флювиогляциально-неогенового водоносного горизонта. Снеговое питание так же играет значительную роль в пополне-

35 нии запасов влаги для рек. Например, для Дона снеговое питание в годовом цикле составляет 70%.

Кратко охарактеризуем реки типичной лесостепи Окско-Донской равнины, террасы долин которых послужили объектами наших исследований.

Крупная река Дон зарождается в Тульской области, затем вступает в Липецкую и делит ее пополам, пересекает с севера на юг всю Воронежскую область, орошает южную половину Волгоградской и заканчивает свой путь в Ростовской области, вливаясь в Азовское море. Общая длина реки составляет 1870км. На всем протяжении реки выделяют три отрезка: верхний, средний и нижний. От истока до устья Воронежа — Верхний Дон. На этом участке справа в Дон впадают реки Непрядва, Красивая Меча, Сосна, Снова, Ведуга и Девица, слева - река Воронеж — один из наиболее многоводных притоков. От устья Воронежа до Калача-на-Дону - Средний Дон. К числу правых притоков относятся Потудань, Тихая Сосна, Черная Калитва, Богучар, слева впадают Икорец, Битюг, Осереда, Толучеевка, Хопер, Медведица, Иловля. Нижний Дон -от г. Калача-на-Дону до впадения в Азовское море - получает справа крупный приток Северский Донец, слева — Сал [108]. Правые притоки Дона располагаются на сильно рассеченной глубокими балками и оврагами Среднерусской возвышенности. Большая часть левобережья тянется по плоским низменностям: Окско-Донской равнине, Бузулукской низменности, Сальским степям.

Для гидрологического режима Дона характерны весеннее половодье, летние, реже осенние и зимние, паводки, питание талыми водами. Часть летних осадков просачивается в сухую почву, часть теряется при испарении, а накопившийся за зиму снег обладает большой водоотдачей. Именно на весеннее половодье приходится преобладающая доля годового стока.

Водные ресурсы Дона в летне-осенний и зимний периоды имеют небольшие размеры: у г.Задонска объем летне-осеннего стока (с июля по ноябрь) сое-тавляет 0,81км , а зимнего (с декабря по февраль) - 0,47км , у г. Лиски -соответственно 1,38км и 0,76км , у ст. Казанской - 1,63 км и 1,02км [104].

36 В результате длительной истории развития в долине Дона образовались пойма, надпойменные террасы и коренные склоны. Высота поймы над летним урезом воды в реке в среднем составляет 5-ій, первой надпойменной террасы -8-10м, второй террасы - 14-27м, третьей - 33-47м, четвертой - 50-7Ом [111].

Река Воронеж образуется от слияния рек Лесной Воронеж и Польной Воро-

i неж у с. Никольское. Протяженность р.Воронеж от истоков Польного Воронежа,

по расчетам А.Г. Курдова [103], составляет 368км, а площадь водосбора - 21570 км . В целом р.Воронеж в своем верхнем и нижнем течении несет свои воды с севера на юг в меридиальном направлении и только южнее г.Мичуринска в средней части делает колено и устремляется на запад на протяжении нескольких десятков километров, затем вновь круто поворачивает на юг. Основные притоки р.Воронежа — левобережные (Усмань, Матыра и др.). К правым притокам относятся р.Становая Ряса, продолжающая долину р.Воронежа на север, р.Иловай. Ширина долины Воронежа составляет 2-6км. Правый склон долины крутой, его высота над урезом воды достигает 40-5 Ом. Левый склон долины низкий, широкие террасы далеко простираются на восток. Ширина поймы достигает Зкм.

Среднегодовой сток реки у г. Воронежа составляет 2,3 млрд. м³ (73 м³/с), у с. Карачун - 1,98млрд. м (63м /с). С марта по май протекает 75,3%, с июня по ноябрь - 16,2%, с декабря по февраль — только 8,5% от годового объема воды. Сток за лимитирующий период (июль - февраль) в 3 раза меньше весеннего. Многоводными отмечены 1942, 1947, 1970, 1980гг. В 1947г. (5 апреля) у г. Воронежа расход воды был самым высоким (3000м³/с). 1938, 1939,1972, 1982гг. - наиболее маловодные. Самый низкий расход воды наблюдался в июле 1939г. (8,25м³/с) и в декабре 1938г. (7,46м³/с) [127].

Средняя годовая мутность воды р.Воронежа — 74г/м , с 1км площади водосбора смывается всего 9,8т твердых частиц. Минерализация речной воды весной небольшая — 90-120мг/л. Высокая минерализация наблюдается в межень. В летне-осенний период она достигает 310-440мг/л, в зимний - 440-530мг/л. Вода пригодна для водоснабжения и орошения.

з?

Долина р.Воронежа пролегает на границе между двумя крупными физико-географическими региональными единицами такими как лесостепные провинции Среднерусской возвышенности и Окско-Донской равнины. Этот фактор сказывается на ландшафтно-типологической структуре долины р.Воронежа. Для нее характерны по сравнению с долинами других рек равнины более значительные перепады относительных высот, более широкий спектр коренных пород и четвертичных отложений, участвующих в ландшафтообразовании, более широкое развитие нагорных дубрав по коренным склонам и одновременно наличие на больших площадях надпойменных террас сосновых боров.

Формирование долины реки в современном виде, коренного склона, серии надпойменных террас, пойменных ландшафтов приходится на послеледниковый период. К настоящему времени ряд специалистов пришли к выводу, что долина Воронежа имеет четыре надпойменные террасы. Поверхность верхних террас поднимается над урезом воды в реке на 55-60м, за редким исключением перекрыта лессовидными суглинками, и незаметно переходит в водораздел.

2.3. Геология и почвообразующие породы

На протяжении длительного геологического времени Окско-Донская равнина являлась областью тектонического опускания и аккумуляции мощной толщи рыхлых песчано-глинистых пород мезокайнозоиского возраста. В период перестройки рельефа в начале неогена (в миоцене), когда поверхность окружающих территорий (Среднерусская и Приволжская возвышенности) стала подниматься, а на месте Окско-Донской равнины проявились отрицательные тектонические движения, шел процесс заполнения опускавшейся территории аллювиально-озерными отложениями мощностью до 60-80м, получившими название ламкинской серии.

Ламкинская серия состоит из двух свит — терновской и сосновской. Тернов-ская представлена серыми мелкозернистыми песками мощностью около 40м с крупной галькой в основании. Выше лежат черные и темно-коричневые глины, прикрытые глауконитовыми песками. Отложения имеют континентальное происхождение. Сосновская свита сложена зеленовато-серыми кварцево-глау-

38
конитовыми песками, алевритами, глинами. Встречающиеся здесь скелеты
радиолярий, панцири диатомей говорят об участии моря в образовании пород
этой свиты [121]. і

В плиоцене (вторая половина неогена) формируется ергенинская серия неогеновых отложений, представленная усманской и кривоборской свитами. Усманская свита имеет мощность 20-3 Ом. В ее составе — кварцевые пески, зеленовато-серые и красно-бурые глины. Кривоборская свита сложена аллювиальными песчано-глинистыми отложениями мощностью до 60м. Неогеновые отложения широко распространены в бассейнах рек Цны, Битюга, Савалы, Хопра, Воронежа с их притоками. Они представлены мощной толщей (65-8 Ом) разно-зернистых песков с прослоями темных глин и нигде не выходят на поверхность.

В начале среднечетвертичного времени произошло новое поднятие Окско-Донской равнины, сопровождавшееся глубоким врезанием речных долин. Днища долин Дона и Воронежа залегали на 20 и более метров глубже, чем в настоящее время. Во второй половине среднечетвертичного времени произошли резко выраженные опускания с суммарной амплитудой до 50 и более метров. В это время отрицательные формы рельефа заполнились продуктами средне-четвертичной аккумуляции - отложениями лихвинского межледниковья, днепровского оледенения, одинцовского межледниковья, московского оледенения. Повсеместно на Окско-Донской равнине распространены четвертичные отложения. Среди них выделяются отложения четырех комплексов [64]:

6. доледниковые (доднепровские отложения) - самый древний член четвертичной системы на описываемой территории. К ним относятся мергелистые и красно-бурые глины, элювиально-делювиальные брекчиевидные суглинки с бобовинами ортштейна и др. Данные отложения сильно размыты и залегают отдельными участками, островами;

7. ледниковые отложения представлены подморенными флювиогляци-альными отложениями, горизонтом морены, надморенными флювиогляци-альными отложениями и аллювием днепровской и московской террас:

подморенные флювиогляциальные отложения представлены кварцевыми песками с галькой, валунами и неправильными прослоями зеленоватых и серых глин. В области развития надпойменных террас подморенные пески прикрыты древнеаллювиальными отложениями;

морена по литологическому составу пестра и непостоянна. Представлена суглинками или неравномерно песчаными глинами; иногда обогащена валунами, в других случаях чрезвычайно бедна ими. Цвет морены также различный: буро-коричневый, зеленовато-серый, чаще светло-желтый. В пределах Окско-Донской равнины мощность морены достигает 5-15, реже 20-25 м. Лучше она сохранилась на водоразделах, на склонах к речным долинам часто замещена отложениями делювия;

надморенные флювиогляциальные отложения днепровского и московского времени представлены разнозернистыми, косослоистыми песками с прослоями глин и суглинков. Они покрывают низкие междуречья и в морфологическом отношении, представляют собой третью и четвертую террасы. Надморенные пески залегают на морене, подморенных отложениях или непосредственно на коренных породах. Мощность данных отложений обычно невелика, но иногда достигает 15-25м;

древнеаллювиальные отложения широко распространены вдоль крупных рек и их притоков: по Дону, Воронежу, Битюгу, Хопру и др. Они образуют систему надпойменных террас, в рельефе не всегда четко выражены, иногда они сливаются в одну поверхность, имеющую падение к реке. Расчленение террас по литологическому строению затруднено, потому, что слагающие их осадки однообразны. Важно отметить, что для многих рек выделяются два комплекса надпойменных террас: один включает две высокие террасы, другой — две нижние террасы. Древнеаллювиальные и флювиогляциальные отложения третьей и четвертой надпойменных террас сложены в нижней части разнозернистыми песками н супесями, местами с гравием и валунами. Вверху залегают пески с прослоями и линзами глин и суглинков. Мощность древнеаллювиальных отложений высоких террас достигает 20-25м;

3) послеледниковые (последнепров!ские) отложения образовались в течение
следовавших за Днепровским оледенением межледниковых веков и оледенений.
Сюда относятся: ископаемые почвы, покровные и лессовидные суглинки,
аллювий речных (валдайских) террас:

послеледниковый комплекс отложений начинается горизонтом ископаемых почв, залегающих на водоразделах и на террасах рек. По времени образования они относятся к межледниковьям;

покровные суглинки сплошным плащом покрывают водоразделы и склоны, опускаются на поверхность высоких речных террас днепровского времени. В некоторых местах покровные суглинки содержат горизонты погребенных почв, разделяющих их на ярусы. Мощность суглинков различна - на водоразделах она незначительна, а в понижениях достигает 10-15м. Гранулометрический состав покровных суглинков различный. Одни очень тонкие, пористые, лессовидные, другие более грубые, опесчаненные. В нижних горизонтах они всегда грубозернистые, в верхней части имеют столбчатую структуру;

древне аллювиальные отложения второй и первой надпойменных террас сложены разнозернистыми песками с галькой в нижних горизонтах и прослоями глин во всей толще. На поверхности террас некоторых рек мощным плащом залегают суглинки. Высота террас над уровнем рек в среднем 15-20м. Мощность древнего аллювия этих террас достигает местами 25-35м;

4) современные аллювиальные отложения распространены в овражно-
балочных долинах и слагают пойменные террасы рек. Состав очень пестрый, но
обычно выделяются два различных горизонта. Верхний представлен глинис
тыми песками, супесями и иловатыми глинами, нижний сложен разнозер
нистыми песками, часто с гравием и галькой в основании. Мощность аллювия
колеблется в широких пределах, в долинах крупных рек доходит до 20-25м.

Среднечетвертичные отложения хорошо прослеживаются на правобережье р.Воронежа, у Лысой горы. Здесь на неогеновых глинах кривоборской свиты залегают кварцевые, серые, крупнозернистые пески мощностью до 20м с валунами у основания. Они представляют собой следы водноледниковых потоков

_лл РОССИЙСКАЯ

41 государственная

днепровского оледенения. Выше лежит свита глин, суглинков и супесей зеленовато-серого цвета, с охристыми пятнами и прослойками, с горизонтами погребенных почв дерново-лугового типа [67]. В толще глин отмечены четкие следы древних мерзлотных деформаций. Накопление глин происходило в одинцовское межледниковье, а мерзлотные деформации появились в начале московского оледенения. Общая мощность отложений — около 1 Ом.

Во время таяния московского ледника мощные потоки воды отложили третью свиту песков — кварцевых, серых, средне- и мелкозернистых, с прослоями глин. Мощность их у Лысой горы - 7м. Наконец, эти пески покрыты зеленовато-серыми глинами аллювиально-озерного происхождения, накоплением которых завершилось формирование четвертой надпойменной террасы [75].

Для изучения геологического строения междуречья Дон-Воронеж большое

і значение имеют буровые скважины. На отметках 54м ниже уровня моря или

около 145м ниже уровня р.Воронеж бурением вскрыт кристаллический фундамент, сложенный древнейшими породами (розовый гранит и гранит-гнейс). Сверху кристаллические породы прикрыты осадочной толщей девонского возраста: мергелистые глины, известняки, песчаники и др. На водоразделе Дон-Воронеж девонские отложения размыты, поэтому поверхность их опускается ниже реки Воронежа и местами достигает 40-50м абсолютной отметки [67]. Размытые девонские породы прикрыты неогеновыми и четвертичными песчано-глинистыми осадками, мощность которых достигает почти 100м [45]. Обнаже-ния неогеновых и четвертичных осадков можно наблюдать у Белой и Лысой гор, санатория им.Горького, сел Чертовицкое, Ивница на р.Воронеж и с.Кривоборье - на Дону. По генезису верхняя толща четвертичных осадков представлена флю-виогляциальными, древнеаллювиальными и частично эоловыми отложениями.

Неогеновоя песчано-глинистая толща, залегающая на девонских отложениях, является богатым водоносным горизонтом и широко используется для водоснабжения. Другой водоносный горизонт приурочен к основанию флювиогляциальных песков правобережья Воронежа и левобережья Дона. Водоупором для него служат темноцветные глины с лигнитами. Этот горизонт

42 глубоко дренирован долиной р.Воронеж и многочисленными балками. С ним связаны все основные выходы грунтовых вод в виде родников и часто встречающиеся небольшие оползни. На отметках 120-125 и 160м существует еще ряд водоносных горизонтов местного значения. Они на Доно-Воронежском водоразделе встречаются в виде изолированных островов и связаны с местами распространения бугристых песков [47].

ГТочвообразующими породами на террасах Окско-Донской равнины выступают рыхлые песчаные и песчано-глинистые отложения. Нижние более молодые надпойменные террасы с поверхности сложены песками (аллювиальными и флювиогляциальными), высокие древние террасы имеют двучленные почвообразующие породы и нередко накрыты покровными суглинками.

Древнеаллювиальные отложения характеризуются следующими показателями: содержание Si0₂- 90,1-95,2%, А1₂0₃ - 0,8-5,9%, Fe₂0₃ - 0,4-0,8%, сумма щелочей — 0,3%, высокое содержание песчаных фракций и низкое — фракции крупной пыли (0,1-13,6%) и ила (0,2-13,0%); рН солевой вытяжки варьирует в очень широких пределах - от 3,0 до 7,6 [21].

Флювиогляциальные пески относятся к группе олигомиктовых, состоят более чем на 90% из кварца и на 10% из других минералов (табл. 1) [152].

Таблица 1. Валовой химический состав песков Хреновского бора, % на прокаленную навеску

Пески обладают очень низкой емкостью катионного обмена, так как состоят из крупнозернистых частиц. Поэтому песчаные почвы имеют низкую поглотительную способность. Для песков характерен высокий окислительно-восстановительный потенциал, что обеспечивает большую скорость процессов,

43 в частности процесс минерализации органического вещества. Минерализация растительных остатков и гумуса обусловливает низкий уровень гумусирован-ности песчаных почв. Ослабленное гумусонакопление связано также с низким содержанием в них коллоидов.

Плотность почвы песков 1,4-1,7, плотность твердой фазы 2,б-2,7г/см . Пористость низкая 30-50%, но пески обладают очень низкой капиллярностью и высокой пористостью аэрации. Поэтому им свойственны хорошая водо- и воздухопроницаемость и низкая влагоемкость.

Покровные суглинки залегают на поверхности моренных отложений, а так же могут подстилаться флювиогляциальными и древнеаллювиальными отложениями. К ним относятся все лессовидные отложения, обычно малой мощности. Их формирование на Окско-Донской равнине связано с четвертичным оледенением. Они имеют палевую, желто-палевую окраску, слоистое сложение, тонкую пористость. Гранулометрический состав — пылеватые суглинки и пылева-тые супеси. Главная фракция - крупнопылеватая (0,05-0,01мм). Ее содержание может достигать 35%о. Количество частиц размером >0,25мм - 3-4%», фракции >1мм, как правило, отсутствуют. Содержание песчаных фракций (> 0,05 мм) составляет около 20%, суммарное количество пылеватых и глинистых фракций 75-77%. Количество илистой фракции колеблется от 10 до 35% [115].

В минералогическом составе покровного суглинка содержится кварца 35-40%, полевых шпатов - 10-15%», тяжелых минералов - 2-5%, остальное приходится на долю глинистых минералов, агрегированных в частицы размером крупной пыли. По своему валовому составу их можно отнести к кислым и ультракислым породам из-за очень высокого количества кремнезема. Покровные суглинки обладают невысокой емкостью катионного обмена (10-20мг-экв/ 100г). В составе обменных оснований преобладает Са²⁺, а содержание Mg²⁺ - в 2 раза меньше.

Пористость покровных суглинков 32-39%, плотность твердой фазы -2,7г/см . Высота капиллярного поднятия - 120-190см, водопроницаемость максимальная - до 340см/сут, чаще всего около 1м/сут. Покровные суглинки глинистого состава нередко обладают высокой плотностью, низкой фильтра-

44 ционной способностью и водоотдачей. В лесных массивах на них формируются поверхностно-глеевые почвы.

По данным Н.П. Ремезова [126] почвообразующие породы Усманского бора представлены однообразными мономинеральными песками, очень бедными зольной пищей и имеющими мощность от 1,0 до 1,5м на склонах и от 5,0 до 8,0м на песчаных увалах и буграх. На склонах, близко к поверхности подходят подстилающие суглинки, оказывающие большое влияние на накопление влаги и элементов питания. Почвообразующие породы Усманского бора он разделил на 2 группы - глубокие песчаные отложения и двучленные песчано-суглинистые отложения. Исследования, проведенные позднее в различных лесных массивах левобережья р.Воронежа и его притоков У смани и Ивницы, установили большое разнообразие в строении, составе и свойствах материнских пород.

При более детальном изучении ₍почвообразующих пород» в пределах каждой террасы свойства материнских пород колеблются в зависимости от рельефа, типа водного режима (прилож. 1) [100]. Учитывая морфологические признаки (цвет породы, особенности сложения, гранулометрический состав, глубина залегания грунтовых вод, тип водного режима, степень оглеения) в пределах первой и второй террас выделено по 4 группы почвообразующих пород, на третьей — 3 группы.

Исследование микроэлементного состава выявило общую тенденцию к возрастанию содержания микроэлементов в древнеаллювиальных отложениях от первой к третьей надпойменной террасе. В пределах каждой террасы четко выделяются области аккумуляции микроэлементов. На территории первой террасы имеет место интенсивно выраженная современная гидрогенная аккумуляция микроэлементов в сильно оглеенных песках с близким залеганием грунтовых вод. В таких условиях пески обогащаются всеми элементами, кроме титана, В пределах второй террасы можно выделить локальные очаги аккумуляции микроэлементов в толще материнских пород, содержащих обильное количество псевдофибров, суглинистых линз и прослоек. Накопление идет и на современном этапе развития. Это обусловлено низкой водопрони-

45 цаемостью псевдофибров и суглинистых прослоек, препятствующих выносу микроэлементов. Здесь под пологом сосны имеет место широкое распространение лиственных пород: дуба, липы, клена. В отличие от первой и второй, в области третьей террасы отмечается повсеместное накопление микроэлементов в почвообразующих породах, с тем лишь различием, что интенсивность аккумуляции проявляется по-разному в зависимости от глубины залегания суглинка.

Наибольшее содержание микроэлементов наблюдается в подстилающем

і суглинке, нежели в песчаной толще. Богатство материнских пород на данной

террасе элементами минеральной пищи обуславливает произрастание здесь дубрав и осинников I-II класса бонитета.

В обобщенном виде группировка почвообразующих пород надпойменных террас, занимаемых лесной растительностью представлена в работе И.К. Свиридовой [134], в которой в пределах боровых террас она выделила 7 групп:

1) сильнооглеенные серовато-белые однородные пески распространены в

полосе перехода террасы к пойме по весьма пологим склонам и близком

залегании грунтовых вод (1-2м);

2) слабооглеенные светло-серые с буроватым или желтоватым оттенком и

расплывчатыми желтовато-ржавыми пятнами залегают на слабовсхолмленных участках при глубине грунтовых вод 2,0-3,5м;

3) буровато-желтые и желто-бурые пески с тонкими извилистыми буро-
коричневыми прослойками покрывают останцы второй террасы, где грунтовая
вода находится глубже 5-6м;

4. неоднородные песчаные отложения: сверху желтовато-серые пески мощностью до 2,5-3,0м, ниже, до уровня грунтовых вод (4-5м), слабооглеенные светло-серые пески с расплывчато-ржавыми пятнами, распространены на вершине холмов, увалов, бугров эолового происхождения;

5. сильнооглеенные с обилием ярких ржаво-охристых ортзандов пески, подстилаемые оглеенными вязкими суглинками, встречаются в западинах с уровнем залегания грунтовых вод 0,5-1,0м;

6) желто-бурые супеси, подстилаемые песком на глубине 1,5-2_?0м, приуро
чены к нижней трети склонов террас с грунтовыми водами на глубине 2,0-2,5м;

7) буровато-коричневые с ржавыми, сизыми, черными примазками
суглинки, содержащие вкрапления крупного песка, залегают в тех же слоях, что
породы шестой группы.

2.4. Растительность и животный мир Роль леса в почвообразовании очевидна. Густая сеть крупных и мелких древесных корней, основная масса которых распространена до глубины 4 0-5 0см, оказывает на почву рыхлящее действие. Это создает высокую действующую скважность, следовательно, высокую водопроницаемость, воздухопроницаемость и воздухоемкость верхней части почвенного профиля. Ежегодно в лесу с опадом поступает в почву (в кг/га) в сосняках сложных N - 19-20, СаО - 20-22, MgO - 5-6, К₂0 - 6-П, Р₂0₅ - 4 -7, в дубравах - N - 31-46, СаО - 85-99, MgO -15-18, К₂0-18-25, Р₂0₅-22-29 [124].

Интенсивность воздействия растительности на почву в очень большой степени зависит от количества ежегодно синтезируемого растительными формациями органического вещества, его качественного состава, поступления в почву мертвого органического вещества, скорости его минерализации, состава образуемых при этом продуктов и т.д. Количество органического вещества, ежегодно синтезируемого зелеными растениями, и его качественный состав обусловлены типом растительных формаций. Важен характер поступления органического вещества на почву и в почву. Под пологом хвойно-моховых лесов главная масса мертвого органического вещества поступает на поверхность почвы. В широколиственных и переходных к ним хвойно-широколиственных лесах имеется развитый покров из дубравного широкотравья, образованного корневищными травянистыми растениями. Это обуславливает большое обогащение верхних слоев почвы за счет отмирающих корневых систем. Существенное влияние оказывают почвенно-подстилочные животные, которыми богаты почвы этих лесов.

Большое значение имеют скорость минерализации мертвого органического вещества, скорость и последовательность освобождения заключенных в нем

47
элементов, синтез перегноя. Размер вовлечения в биологический круговорот
элементов, содержащихся в почве и освобождаемых в процессе разложения
лесной подстилки, зависит от строения насаждения. Изменения в составе
растительности неизбежно приводят к изменениям в биологическом
круговороте элементов [125]. ,¹

На Окско-Донской равнине массивы дубрав и боров на территории надпойменных террас размещаются дифференцировано. Первую и вторую террасы занимают сосновые леса на песках и супесях. На лессовидных суглинках третьей и четвертой террас произрастают дубовые леса.

Основная древесная порода песчаных боров - сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris L.) — достигает в 250-300-летнем возрасте 30-40м высоты и їм в диаметре [89]. Наиболее крупные из естественных сосновых лесов Воронежской области — Усманский (до 35тыс. га) и Хреновской (11тыс. га). Кроме боров естественного происхождения на песках имеются сосновые леса, посаженные человеком. Они располагаются небольшими массивами преимущественно на надпойменных террасах. Основные из них находятся на левобережье Дона ниже устья Воронежа (около 12тыс. га); на Хопре (до 8тыс. га); на Савале (почти 4тыс. га).

Прозрачность лесного покрова боров способствует проникновению в них степной растительности, которая легко уживается с таежной флорой по соседству. Из степных чаще других в борах встречаются кустарники: ракитник русский (Cytisus ruthenicus Fisch. ex Bess), вишня степная (Cerasus fruttcosa); травы: ковыль перистый (Stipa loannis Celak), типчак (Festuka valesiaca Gaud), таволжанка шестилепестная (FUipendula hexapetala Gilib), вероники седая (Veronica incana L.) и колосистая (V. spicata L.), василек сумский (Centaurea sumensis Kalen.), очиток едкий (Sedum acre L.), песчанка длиннолистная (Arenaria longi-folia M.B.). Из таежных видов растений в террасовых борах произрастают кустарники: можжевельник (Juniperus communis L.), крушина ломкая (Frangula alnus Mill.), куманика (Rubus nessensis W. Hall), черника (Vaccinium myrtillus L.), брусника (V. vitis-idaea L.), реже вереск (Ledum palustre L.); из трав - грушанки круглолистная (Pyrola rotundi folia L.), однобокая (Ramischia secunda (L.) Garke) и

48 зонтичная (Chimaphila umbellate (L.) Nutt), седмичник (Trientalis europaea L.)> майник (Maianthemum bifolium (L.) Fr.-Schmidt), папоротник-орляк (Pteridium aquilinum (L.) Kuhn), сивец (Succisa pratensis Moench.), молиния (Molinia coerulea (L.) Moench.), осока пальчатая (Carex digitata L.), ожика волосистая (Lusula pilosa (L.) Willd.), кошачья лапка (Antennaria dioica (L.) Gaerth.), плауны булавовидный (Lycopodium clavatum L.) и сплюснутый (L. complanatum L.), лишайники (на сухих песчаных холмах - виды Cetraria, Cladonia).

По направлению к югу число видок таежных растений уменьшается, не все представители таежной флоры достигают южных широт. В том же направлении все в большем количестве проникают в боры степные виды растений, поскольку леса в прошлом окружали нераспаханные степи.

На более плодородных почвах высоких надпойменных террас произрастают смешанные леса или сложные боры, которые образуют разные комбинации и ассоциации.

1. Дубовые: лишайниковые, волосисто-осоковые, зеленомошниковые; зеленомошниково-разнотравные, зеленомошниково-брусничные, злаковые (тонконог сизый (Koeleria glauca Schrkd), типчак, вейник наземный (Calama-grostis epigeios L.), лещиново-злаковые, лещиново-орляковые, лещиново-осоковые, снытевые, звездчатковые, черничные, мятликовые, плауново-зеленомошниковые, орляковые, липово-орляковые и ряд других. Бонитеты I-IV.

2. Березовые: вейниковые, орляково-грушанковые, лещиново-орляковые, папоротниковые, вересково-волосистоосоковые, бруснично-долгомошниковые, рябиновые и др.

3. Березово-осиновые: лещиново-орляковые, вересково-волосистоосоковые, бруснично-долгомошниковые и др.

4. Осиновые разнотравно-волосисіоосоковьіе. Бонитет I.

5. Липовые: липово-молиниевые, липово-черничные, липово-орляковые, разнотравно-волосистоосоковые. Бонитет I.

49 Песчаные боры неодинаковые по происхождению. Существуют первичные и производные. К производным относятся березовые, березово-осиновые и осиновые леса, возникшие после пожаров.

На водоразделах рек Воронеж и Усмань лежит один их крупнейших лесных массивов типичной лесостепи Окско-ДонскоЙ равнины - Усманский бор площадью 61 тыс. га. Южная половина леса, находящаяся в непосредственной близости от Воронежа, является зоной отдыха. Остальная часть входит в состав Воронежского государственного биосферного заповедника.

Растительность Усманского бора отличается большим многообразием типов леса, что обусловлено сложным микрорельефом, неодинаковым залеганием грунтовых вод, особенностями почвенного покрова террас.

К первой и второй надпойменным террасам р.Воронеж приурочены главным образом три типа леса: сухой бор, свежий бор и свежая суборь [76]. На верхних террасах южнее линии Рамонь-Графская преобладают свежие субори, второе место занимают свежие судубравы. Севернее указанной линии ведущая роль принадлежит свежим судубравам, создающим фон для более мелких массивов влажного бора, свежей и влажной субори, влажной судубравы, свежей и влажной дубравы.

Сухие лишайниковые боры занимают небольшие территории с крупнобугристым рельефом и глубоким залеганием грунтовых вод. Наиболее крупный участок таких боров расположен на второй надпойменной террасе. Разреженный древостой образован сосной. В травяном покрове преобладают растения с сухолюбивым характером: лишайник «олений мох», перистый ковыль, типчак, осока горная (Carex montana L.), вероника седая, кошачья лапка, чабрец (Thymus Pallasianus Н. Вг.) и др.

Свежий бор-зеленомошник занимает невысокие дюнные всхолмления с более близким залеганием грунтовых вод. Для них характерны примесь лиственных пород, слабое развитие подлеска (ракитник русский, дрок красильный (Genicta tinctoria L.), бересклет бородавчатый (Euonymus verrucosa Scop.). В напочвенном покрове основной фон создают зеленые мхи Шребера и дикранум.

50 Состав травяного покрова бедный: грушанка, брусника, герань кровяно-красная (Geranium sangumeum L.), вейник наземный, типчак, чабрец, орляк.

Влажные боры-черничники приурочены к понижениям с близким залеганием грунтовых вод, поэтому обладают древостоем высокой продуктивности. Верхний ярус их образован сосной с небольшой примесью березы поникшей (Betula pendula Roth.). Древостой густой. Продуктивность насаждений в общем высокая, часто I бонитета. В невысоком подлеске растут рябина (Sorbus aucuparia L.)_s крушина ломкая, вереск, можжевельник, бересклет бородавчатый. Для напочвенного покрова характерен низкий кустарничек черники. Много молинии голубой, вейника наземного, осоки верещатниковой, орляка, купены лекарственной (Polygonatum officinale (L.) All.), зеленых мхов Шребера и дикранума. Встречается представитель более сырых мест - кукушкин лен.

К суборям относятся двухъярусные сосново-дубово-березовые насаждения (сосна высокого бонитета) на глинистых песках. По степени увлажнения они разделяются на свежие и влажные. Свежие субори в прошлом, по М.М, Вересину [50], занимали 2/3 Усманского бора.

Судубравы — это трех-, четырехъярусные насаждения, состоящие из сосны высших бонитетов и березы в первом ярусе, с дубом, липой в подчиненных ярусах, с относительно богатыми супесчаными, иногда суглинистыми почвами. В настоящее время они сильно изменены и в естественном виде даже на территории заповедника не встречаются. Дубравы - многоярусные насаждения из дуба (Quercus robur L.), ясеня (Fraxinus excelsior L.), клена платановидного (Acer platanoides L,), липы (Tilia cordata Mill.), вяза (Ulmus laevis Pall.) на наиболее богатых, мощных суглинистых и глинистых почвах к настоящему времени естественный облик так же потеряли.

Другое крупное сосновое насаждение Окско-Донской равнины в пределах типичной лесостепи - Хреновской бор, который тянется зеленой полосой вдоль реки Битюг по песчаным надпойменным террасам. В данном лесном массиве распространены очень сухие и сухие боры, покрывающие территорию второй надпойменной террасы и возвышенные участки (вершины холмов, бугров)

первой и третьей террас (уровень грунтовых вод 5-6м). В указанных условиях формируются несколько типов леса. Наиболее распространены боры лишайниковые. Для них характерен одноярусный древостой сосны IV-III бонитета с сильно искривленными стволами. Подлесок почти отсутствует, встречаются лишь единичные кусты ракитника и дрока красильного. Поверхность почвы покрыта лишайниками, среди которых рассеяны редкие кустики травы - цмина (Helichrysum arenarium (L.) Moench), заячьей капусты, ястребинки волосистой (Hieracium pilosella L.), овсяницы Беккера (Festuca Beckeri Smirm.) [17].

На первой террасе с неглубоким залеганием грунтовых вод и на пониженных участках второй террасы большие площади покрывают свежие боры, образующие насаждения II бонитета с неплохим подростом из сосны, с более разнообразным подлеском из ракитника, дрока, бересклета, рябины. В травянистом покрове встречаются вероника седая, ястребинка волосистая, василек Маршалла (Centaurea Marschallianus L.), грушанка, ожика волосистая. В моховом покрове, покрывающем на 40-50% поверхность почвы, встречаются зеленые мхи (дикранум, плеврозиум).

В местах с неглубоким залеганием суглинка и на участках перехода первой террасы в пойму встречаются свежие и влажные субори, которые отличаются хорошим состоянием соснового древостоя (стволы прямые, І-ІІ бонитет), сложным составом и богатым напочвенным покровом. Под пологом сосны развит второй ярус из дуба, березы, осины (Populus tremula L.). В густом подлеске встречаются крушина, рябина, клен полевой (Acer campestre L.). Травянистый ярус, сплошь покрывающий почву, состоит из вейника лесного (Calamahrostis sylvestrios L.), папоротника, грушанки, земляники (Fragaria vesca L.), ландыша (Convallaria majalis L.), ежевики (Rubus caesius L.) и др.

На третьей высокой террасе на двучленных песчано-глинистых и су песчано-сугл инистых отложениях произрастают сложные свежие суду бравы, а в пристепной полосе на плодородных супесчано-суглинистых почвах по понижениям (в условиях дополнительного увлажнения) - дубравы.

В свежей судубраве часто встречаются сосняки дубово-разнотравно-осоковые, осиново-разнотравные и др., в которых сосна образует древостой I бонитета, дуб - II, осина -1. В подросте много липы, клена остролистного (Acer platanoides L.), встречается ясень. Подлесок представлен кленом татарским (А. tataricum L.), рябиной, бересклетом, лещиной (Corylus avellana L.). В густом травянистом покрове наряду с боровыми травами (осока верещатниковая, земляника, ландыш) встречаются дубравные (осока волосистая (Сагех pilosa Scop.), звездчатка (Stellaria graminea L.), копытень европейский (Asarum europaeum L.), сныть (Aegopodium padagraria L.) и др.).

И в Хреновском бору, и в Усманском на высокоплодородных почвах третьей террасы в различное время создавались искусственные посадки сосны. Не везде они хорошо принялись. Памятником природы объявлены старые посадки сосны в Усманском лесничестве Воронежского лесхоза. 110-летний древостой здесь достиг средней высоты 36м, а запасы древесины - 800м³/га [109].

Другой, распространенный на Окско-Донской равнине, вид леса — дубрава. В дубовых лесах преобладает дуб черешчатый (Quercus robur L.), достигающий 150-200-летнего возраста, а иногда и 300-летнего при толщине стволов до 80-100 (150)см и высоте до 30-40м. Он представлен разными формами, из которых наиболее известны: ранораспускающаяся (Q. robur var. praecox) на повышенных элементах рельефа и позднораспускающаяся (Q. robur var. tardiflora) на понижениях. Нередко эти формы растут вмехте. Большие площади дубрав относятся к порослевым лесам вегетативного (2-3 и более «поколений») происхождения, возникшим в результате сплошных рубок, начавшихся еще в 19 веке [157].

Выделяются следующие типы дубрав: нагорно-водораздельные, водораздельные, байрачные, пойменные, боровые (субори и суду бравы). Интересующие нас боровые дубравы на террасах являются, зачастую, антропогенными. Они возникли на месте сосново-дубовых лесов в результате сплошных рубок. Сменившие субори и судубравы дубняки малоценны. Большая часть боровых дубрав приурочена к боровым массивам, расположенных на песчаных наносах левобережных надпойменных террас, .¹ чаще второй и третьей. Иногда такие

53 дубняки можно встретить в нагорных дубравах. Такой является Воронежская дубрава. Правобережье реки Воронеж, вдоль которого она тянется, представляет собой песчано-глинистое левобережье Дона, в которое врезана долина притока Дона — река Воронеж. Поэтому на водоразделе и правобережье распространены как суглинистые, так и супесчаные почвы, которые в этой дубраве занимают 3/4 территории.' Пойменные дубравы приурочены к затопляемым долинам рек Дона, Битюга, Хопра, Вороны и др.

В нагорной дубраве под Воронежем в зависимости от характера травяного покрова различают три растительные ассоциации: 1) снытевая дубрава (дуб обыкновенный — сныть обыкновенная), 2) осоковая дубрава (дуб обыкновенный - осока волосистая), 3) разнотравная дубрава (дуб обыкновенный — разнотравье) [110]. С учетом почвенно-топографических условий и ценности древесных пород выделяются следующие типы дубрав:

1. дубравы свежие осоко-снытевые (дубняки клено-липовые осоко-снытевые, D₂) на темно-серых и серых лесных суглинках по наиболее высоким элементам рельефа нагорного берега, I-II бонитетов. В первом ярусе дуб с примесью ясеня (8Д 2Яс), во втором - клен остролистный, липа, ильм, вяз, единично яблоня, груша. Подлесок средней густоты — лещина, клен полевой, бересклеты. В травяном покрове преобладают сныть, осока волосистая, единично - звездчатка, копытень, купена, фиалка удивительная и др. [51]. Участки выше упомянутых дубрав встречаются на водоразделах малых рек, в частности по левобережью р.Воронежа, в Усманском лесном массиве;

2. дубовые свежие субори (В₂) — порослевые дубняки на участках вырубленных сосново-дубовых лесов типа простых субореи; располагаются на второй и третьей надпойменных террасах по соседству с борами, на свежих супесчаных и глинисто-песчаных почвах, подстилаемых песками. Бонитет III. Чистые (однопородные) дубняки. В нижнем ярусе - редкие деревья липы, клена остролистного, рябины, боровых кустарников. В травяном покрове -разнотравье, характерное для простых суборей;

3) судубравы свежие (судубрава свежая кленово-липовая, С₂) образовались, как и дубравы суборевые, в результате смены пород. Располагаются там же, где и предыдущий тип, но чаще на прилегающей к приопушечной части боровых массивов, то есть на пологом склоне и на части плато третьей террасы. Занимают более богатые гумусированные дерново-лесные супеси, подстилаемые на небольшой глубине суглинками или глинистыми прослойками. Бонитет дуба -от I до II. Первый ярус состоит из дуба порослевого, местами примесь березы, осины; во втором ярусе - липа, клен остролистный. Подлесок редкий: клены татарский, полевой, липа, вяз, рябина, бересклет бородавчатый, бузина красная и др., в том числе дубравные кустарники, В травяном покрове - осока волосистая (обильно), звездчатка, купена лекарственная, единично — ландыш, костяника (Rubus saxatilis L.), грушанка и др.

Лесные насаждения, как хвойные, так и широколиственные, служат прекрасным местообитанием для многих видов животных. Фауна боровых лесов интересна и своеобразна. В Усманском бору обитают 4 вида копытных: благородный олень (завезен из Западной Европы), лось, косуля и кабан заселили бор самостоятельно. Из всех этих видов копытных только лосю удавалось избежать массовой гибели в суровые зимы. Тогда как олени и кабаны погибали от истощения и холода, несмотря на подкормку. Крупные звери оказывают большое влияние на лесные биотипы. В некоторых местах лоси и олени сводят на нет все усилия лесхозов по восстановлению культуры сосны. Под пологом вековых сосен бросается в глаза свежая древесина ошкуренных молодых деревьев, чаще всего сосенок, менее 5см в поперечнике на уровне пояса. В одном месте олень калечит, иногда ломая пополам или даже под корень, от одного до восьми стволиков. Кабаны сильно взрывают и обнажают почву, как под пологом леса, так и на открытых местах, способствуя потере влаги [17],

Мелкие млекопитающие (мышевидные грызуны и землеройки) являются одним из важных элементов лесных биогеоценозов. Различные формы их деятельности активно влияют на лесную подстилку и почву, на растительность и беспозвоночных животных. В нагорных дубравах лесостепной зоны из-за

55 недостатка влаги, поступающей в течение вегетационного периода, происходит накопление мощной подстилки. Эта территория находится за пределами естественного ареала крота, но численность мелких грызунов в них высокая. В борах

на песчаных и супесчаных почвах кормовая база крота, а следовательно, и он сам отсутствуют. Здесь численность мелких млекопитающих весьма низкая; норная сеть расположена непосредственно под подстилкой на глубине 2-3см. Ее объем не превышает 3% и создана она путем уминання рыхлого субстрата. Лучшие землерои в данных лесных ценозах — лесные и желтогорлые мыши [48].

Заметна в лесу средообразующая деятельность у воды - бобров. Уцелевшие в верхнем течении Усмани несколько семей бобров стали родоначальниками всех воронежских, а так же вывезенных в другие районы страны бобров. Вблизи старых бобровых поселений деревья и кусты пригодных в пищу пород уничто-жены полностью. Кроме того, бобры играют значительную роль в гидрологическом режиме массива: они устраивают на мелких притоках Усмани и на самой реке каскады прудов, перегораживая ручьи внушительными плотинами.

В гниющих пнях здесь выводятся разнообразные жуки: жук-олень, бронзовка большая зеленая, бронзовка мраморная, жужелица Щеглова, красотел пахучий, пчеложук, четырехпятнистый мертвоед и др.

Большую работу по переработке лесной подстилки и листового опада проделывают дождевые черви. В Теллермановской нагорной дубраве черви

перерабатывают 20-30г абсолютно сухого вещества на м. кв. в год, что состав-

ляет 5-9% от общей массы ежегодного листового опада [102].

2.5. Возраст надпойменных террас и почв

Фактор времени, или возраст, не менее важный, чем другие участники почвообразования. Процессы формирования почв и почвенного покрова проходят во времени. Прежде чем характеризовать возраст почв надпойменных террас рек Окско-Донской равнины, остановимся на времени образования самих террас.

Согласно данным Г.И. Раскатова [121], аллювиальные отложения днепровского оледенения слагают значительную часть четвертой надпойменной террасы в долинах крупных рек Окско-Донской равнины. Она имеет

цокольное строение; аллювий представлен серыми мелкозернистыми песками,

часто с галькой в основании. В период одинцовского межледниковья произошло

некоторое углубление речной сети, что привело к образованию уступа

четвертой террасы. Последовавшее затем московское оледенение увенчало

своими песчано-глинистыми аллювиально-озерными отложениями поверхность

этой террасы у рек бассейна Дона. Аллювий данного возраста почти

і повсеместно перекрыт покровными суглинками мощностью до 5-1 Ом.

Формирование третьей надпойменной террасы Г.И. Раскатов относит к концу московского оледенения и части микулинского межледниковья. Аллювий террасы (мощностью 10-3 Ом) представлен песками, сменяющимися вверх по разрезу глинистыми песками и суглинками. Терраса, имея высоту 40-8Ом, является цокольной.

Вторая надпойменная терраса при высоте от 15 до 30м характеризуется мощностью аллювия от 10 до 30м. Последнему присуща двучленность строения - два песчано-глинистых ритма, часто разделенные горизонтом ископаемой почвы. Возраст террасы датируется микулинско-калининским периодом.

Эпоха врезания первой террасы относится к мологошекснинскому межлед-никовью, а аккумуляции аллювия - к осташковскому оледенению. Высота террасы 8-Юм, она приближается к поверхности поймы и не всегда четко от нее отделяется. Сложена в основании песками с базальным горизонтом галечника: выше обычно следуют глины и суглинки. Мощность аллювия от 10-15 до 20м.

Надпойменные террасы р.Битюга имеют следующий возраст: третья - 45 тыс. л., вторая - 14-23 тыс. л., первая — около 12 тыс. л. [120]. По мере того, как формировались надпойменные террасы, аллювиальный материал, слагающий их, подвергался процессу почвообразования. Почвенный покров разновозрастных террас также будет отличаться по своему возрасту.

В почвоведении принято характеризовать почвы по абсолютному и относительному возрасту. Эти понятия были предложены еще в начале XX в. В.Р. Вильямсом [52] и развиты И.П. Герасимовым [65]. Под абсолютным возрастом следует понимать длительность существования почв в единицах времени. Он

определяется началом почвообразования, обычно моментом поселения растительности на горной породе. Почвы бореального пояса имеют возраст 10-12 тыс. л., то есть соответствуют длительности голоцена. Почвы, формирующиеся в одном временном отрезке, но в разных условиях, развиваются с разной скоростью. Соответственно, при одинаковом абсолютном возрасте они имеют разную степень зрелости, находятся на разных стадиях развития. Поэтому существует понятие относительного возраста, означающее принадлежность почвы к определенной стадии развития данного типа.

Существует ряд методов определения возраста почв, но для большей точности датировок следует использовать комплекс методов [80], Одним из основных методов определения абсолютного возраста почв является радио-углеродный. Он основывается на том, что в СОг воздуха помимо С содержится примесь радиактивного изотопа ¹⁴С. Соотношение между ¹²С и ¹⁴С в атмосфере стабильное, и в живом организме оно эквивалентно. Таким образом, можно достаточно точно датировать возраст растительных и животных остатков: древесины, хитина, коллагена костей, раковин моллюсков и т.д. Этим методом можно установить возраст в пределах от первых 1000 лет до 40 000 лет. Наиболее точно по ¹⁴С датируются образцы голоценового возраста (до 10 000 лет), для которых аналитическая ошибка составляет от + 30 до + 200 лет. Этот метод широко применяется почвоведами, так как по содержанию радиоуглерода в гумусе, можно установить время поселения на почвообразующей породе растений и других организмов, давших начало гумусу, то есть определить начальный момент почвообразования. С помощью этого метода установлено, что радиоуглеродные даты верхних горизонтов лесных почв (А1) в таежно-лесной зоне укладываются в интервале от современного до сотен лет назад, не превышая 600-800 лет в гумидных районах [158].

Исторический метод датирования почв заключается в определении возраста почв или продолжительности определенного этапа почвообразования по письменным историческим источникам (летописям, старинным картам). На основе этого материала можно судить о времени погребения и начала образова-

58 ния почв на валах, насыпях, курганах. Данные такого рода широко использовались для выявления влияния леса на почвообразование в лесостепной зоне.

Существует ряд почвенных методов, основывающихся на изучении изменений в химизме почвы: уровня залегания карбонатов в черноземах Русской равнины [105]; накопления фосфора в верхнем почвенном горизонте [137]; гидрогенной аккумуляции солей в профиле гидроморфных почв с испарительным водным режимом [95]. Эти методы имеют недостатки, главный из которых — допущение неизменности условий, в которых протекает тот или иной процесс.

В некоторых случаях о возрасте почв можно судить по их положению в рельефе. В первую очередь это относится к почвам речных долин. На ранней стадии развития каждая терраса представляла пойму, поверхность которой периодически подвергалась затоплению. В дальнейшем, вследствие понижения базиса эрозии или других причин, река врезается в дно долины, и пойма преобразуется в надпойменную террасу. Если река подвергается нескольким циклам эрозии, то она приобретает серию надпойменных террас. Самыми древними являются наиболее высокие террасы, а самой молодой - пойменная терраса. В соответствии с этим среди почв речных долин самые молодые покрывают поверхность поймы, а наиболее старыми являются почвы самой высокой террасы. Возраст почв, развитых на водоразделах, оказывается еще более древним.

Изучая возраст почв надпойменных террас р.Дона в пределах Казанско-Вешенского песчаного массива, А.Г. Гаель [59] использовал споро-пыльцевой анализ. Полученные данные позволили сделать следующие выводы. После прохождения основной фазы дефляции песков в конце плейстоцена — начале голоцена (около 12тыс. л.н.) на песках Дона начала распространятся сосна. В это время по междюнным понижениям формировались глеевые почвы с пальчатой пятнистостью. Возможно, около Ютыс. лет назад сосняки уступали место растительности холодной степи. Но затем сосна снова освоила дюнные пески, достигнув наибольшего распространения в атлантический период среднего голоцена (8-5тыс. л.н.). Под степными борами тогда формировались дерново-боровые почвы.

59 Таким образом, каждому циклу в почвообразовании, связанному с изменением климатических условий в голоцене, соответствует формирование нового яруса в разновозрастной трехъярусной почве на третьей надпойменной террасе Дона. Согласно полученным данным, можно приблизительно почвы третьих террас лесостепи датировать 11-8 тыс. л., почвы вторых террас — 8-5

тыс. л. (атлантический период среднего голоцена), а почвы самой молодой

і первой террасы имеют возраст около 2'тыс. л. (раннеголоценовые).

2.6. Антропогенное воздействие

Хозяйственная деятельность человека оказывает огромное воздействие на окружающую среду, которое может носить как губительный, так и созидательный характер.

Песчаные боры террас и дубравы Окско-Донской равнины появились в голоцене и занимали огромные пространства. С тех пор их облик неоднократно менялся, чему способствовали климатические колебания, а в историческую эпоху — деятельность человека. С самого отдаленного времени - от палеолита до наших дней — человек тяготел к речным долинам. Причин этому много, но можно выделить основные: разнообразие и высокий потенциал природных ресурсов в долинах рек и на прилегающих территориях, использование реки как транспортного средства, наличие потайных убежищ и удобных оборонительных рубежей во время военных действий.

Концентрация населения в речных долинах сопровождается их интенсивным хозяйственным освоением. Использование речных долин носит многоцелевой характер: промышленный, транспортный, энергетический (строительство ГЭС), сельскохозяйственный, лесохозяйственный, рыбопромысловый, рекреа-ционный. Речные долины привлекают людей своими эстетическими свойствами. Достаточно лишь сказать, что в лесных массивах близ рек расположены практически все дома отдыха, санатории, детские лагеря и туристические базы.

В далеком прошлом все речные долины были лесисты. На протяжении многих лет леса подвергались вырубкам и хищническому истреблению. В результате в конце 19в. в пределах Воронежской губернии площади лесов

60 сократились в 3-5 раз и более. Дубравії и песчаные боры не так давно покрывали большую часть междуречья Дон-Воронеж. Причиной высокой облесен-ности явилось широкое распространение здесь песчаных отложений различного генезиса. Наряду с борами и суборями широко были представлены злаковые сухие дубравы. Их остатки и сейчас еще можно видеть у сел Малышево, Под-клетное, Подгорное.

Будучи раз сведенными, сосновые боры, находившиеся на южной границе своего распространения, уже не восстанавливались естественным путем. Единственный массив их, дошедший до нас, - Усманский бор. В остальных местах распространены боры искусственной посадки. Искусственные посадки лесов — один из способов восстановить лесные ресурсы, хотя бы в некоторых местах. По данным М.П. Скрябина [138], в течении последних четырех столетий сосновые насаждения минимум четырехкратно опустошались в результате выборочных рубок, трижды восстанавливались естественным путем, а в последнее столетие - путем культурных насаждений. Так, в пределах заповедника в Усманском бору выделяются саморегулируемые урочища, которые формируются без вмешательства человека на местах вырубок и гарей. Это производные лесонасаждения с ярко выраженной тенденцией к смене пород [74].

К ним относятся: !

3. урочища осинника разнотравно-осокового, занимающие местообитания свежей субори. В первом ярусе растет осина IV бонитета (высота деревьев 22м, диаметр стволов 20см, возраст до 60 лет). Второй ярус высотой 15-18м состоит из дуба и сосны. Ярус кустарников разрежен, лишь в местах, где сомкнутость верхнего полога нарушена, он значительно гуще. Этот ярус представляют лещина, бересклет бородавчатый, рябина, степные кустарники - дрок красильный, степная вишня, ракитник, хорошо развит подрост сосны. Травы покрывают почву на 40-50%. Преобладают боровые виды, но присутствуют и дубравные - осока волосистая, звездчатка;

4. урочища дубняка осино-осокового образовавшиеся на месте вырубок естественных дубрав и отличающиеся от последних значительной примесью

осины. Состав древостоя первого яруса таков: 7Д ЗОс + Б, Яс, Кл. Высота деревьев от 21 до 25м, возраст 60-80 лет;

3. урочища березняка чернично-малинового, занимающие плоские понижения между песчаными буграми. Они возникли на месте вырубленных влажных боров. Состав древостоя: 9Б 1Д + С. Характерно обильное и надежное возобновление сосны, особенно в местах изреженного полога верхнего яруса;

4. урочища молодого соснового насаждения образовавшиеся в результате рубок лиственных пород, а также за счет облесения открытых мест. Так, брошенный около 20лет назад распахиваемый участок заняла молодая сосна, поросль которой покрыла землю густой щеткой. Здесь еще не сформировался подлесок и подрост; высота сосен 15м, диаметр равен 13см.

Как правило, природа самостоятельно восстанавливает свои лесные ресурсы, погубленные человеком. Но) имеют место и культурные лесонасаждения. Это осуществлялось на значительных площадях Окско-Донской равнины (Усманский и Хреновской боры) в производственных масштабах. Там, где лиственная порода была не очень густой и где регулярно производились рубки ухода, направленные на покровительство сосне, на участках культур образовались насаждения смешанного состава из сосны и лиственных, преимущественно дуба (в среднем до 40%). Древостой до 40-50 лет еще одноярусной структуры, во второй ярус уходит только липа. К более высокому возрасту формируются 2-3 ярусные сосновые насаждения со вторым ярусом из дуба, липы и с древесно-кустарниковым подлеском. Где уход был недостаточным, сосна до 30-40 лет отстает в росте от поросли и культуры ее еще находятся под пологом лиственных пород [138].

В прошлом на части территории вырубок, преимущественно судубрав, имел место другой вариант — рядовые посадки сосны. Эти насаждения, как правило, хорошего роста и продуктивности. Расположение деревьев правильными рядами, однородный состав и одноярусная структура внешне длительное время отличает их от естественных судубрав и суборей, изобилующих богатой флорой

и фауной (особенно много лесных птиц). Кроме того, чистые сосновые

62 насаждения односторонне используют почвенные ресурсы, что приводит к истощению запасов элементов минеральной пищи и, возможно, является одной из причин заболевания основных древостоев корневой губкой. Эта болезнь губит деревья, и древостой неравномерно разреживается. К более зрелому возрасту в рядовых посадках сосны появляется от занесенных птицами и ветром семян (особенно при близости участков естественного леса) подлесок из бузины красной и других кустарников, подрорт древесных пород, в том числе дуба; формируется негустой второй ярус (Хреновской бор, культуры Н.Д. Суходского на плодородных почвах третьей надпойменной террасы).

Культурным путем восстанавливались не только сосновые, но и дубовые леса. Первые лесокультуры дуба на Окско-Донской равнине были начаты в Теллермановском лесу в 1780г. Культуры создавались однопородные, чаще путем рядового посева желудей под соху или мотыгу. До векового возраста сохранилось 2/3 таких культур.

Леса, произрастающие на террасах и избежавшие хищнических вырубок, так же испытывают на себе антропогенное воздействие. В лесах часто пасут скот, что вызывает различные вредные последствия. Животные поедают молодую поросль деревьев, кустарников и трав, уменьшают или сводят на нет запасы грибов и плодовых растений — малины, лещины, земляники, костяники, брусники, черники, ежевики, смородины и многих других растений. Скот разоряет гнезда птиц и ведет к снижению или полному исчезновению птичьего населения, полезного в уничтожении вредных насекомых и сорняков леса и окружающих полей. Вследствие выпаса гибнут муравейники, божьи коровки, жужелицы и другие полезные насекомые уничтожающие вредителей. Скот заносит в лес сорные растения и содействует размножению вредных насекомых и грибов-паразитов. Выпас сопровождается уничтожением лесной подстилки и связанным с ним иссушением почвы. Из-за гибели подлеска увеличивается наводнение, ухудшается состояние леса и как финал - его гибель. Такие явления наблюдаются в лесах вблизи населенных пунктов.

Воронежская нагорная дубрава очень сильно изменена человеком. И дело не в отсутствии спелых насаждений, которые вырублены человеком, а в чрезмерном утомлении дубравы от наплыва отдыхающих, организованных и неорганизованных туристов, В особо тяжелом положении находится южная треть леса, включенная в лесопарковую зону г.Воронежа. Вытаптывание и массовый сбор букетов резко снизили численность подснежника, хохлаток, колокольчиков, редкостью стала вблизи Воронежа черемуха обыкновенная. Непродуманный сброс воды водокачкой вызвал в ряде случаев появление свежих оврагов, настолько крупных и глубоких, что обрушенными оказались 20-метровые деревья. Под влиянием₍ человека резко сократились размеры дубравы. До застройки г. Воронежа она тянулась на юг непрерывной полосой до впадения р. Воронежа в Дон, Остатки ее уцелели на склонах Ботанической балки, приустьевая часть которой занята под Городской парк культуры и отдыха. Здесь немало 200-летних дубов с окружностью ствола до 2,8-3,0м, а на днище балки - старые (120-130 лет) осокори с окружностью ствола до 4,5м.

Нередки случаи вырубки лесов, с последующим использованием освободившихся от древесной растительности почв в сельском хозяйстве. Особенно часто в агротехнический оборот вовлекаются более богатые почвы высоких террас. Легким почвам террас наносит существенный вред не только смена лесной растительности, но и последующая распашка, которая приводит к развитию эрозионных процессов. При смене природной растительности зерновыми культурами резко уменьшается количество поступающих в почву органических веществ. Это происходит за счет почти двукратного снижения количества подземной массы у культурных злаков и за счет отчуждения с полей надземной их части. Кроме того, смена лесных биогеоценозов агроценозами сильно влияет на водный, воздушный и тепловой режимы почв. Весной под лесом почвы увлажнены лучше, чем на пашне. Колебания температуры по сезонам года менее выражены под природной растительностью, нежели на полях. Таким образом, смена лесных биогеоценозов на культурные существенно изменяет характер и направление почвообразования. Эти изменения усиливаются в

64 результате агротехнических и мелиоративных приемов, применяемых при возделывании сельскохозяйственных культур [21]. Распашка приводит к нарушению строения профиля, особенно у почв с малой мощностью генетических

горизонтов (серые лесостепные, дерново-лесные). В результате обработки

і происходит перемешивание почвенной массы, что делает верхние горизонты

однородными, структура разрушается, физические свойства ухудшаются.

Следствием уничтожения естественных лесов и последующей распашки стали эрозионные процессы, особенно на склоновых формах рельефа. Легкие почвы террас подвергаются как водной, так и ветровой эрозии. Участки первых надпойменных террас покрыты песками, которые легко развеваются ветром и переносятся на окружающие поля. Эти территории нуждаются в облесении. На высоких террасах велико противоэрозионное значение дубрав. Лесные полосы из дуба хорошо закрепляют склоны балок и оврагов.

Определенное воздействие на окружающую среду оказывает промышленность и ее многочисленные отходы. На территории Левобережного придо-линно-террасового физико-географического района Окско-Донской равнины расположился Новолипецкий металлургический завод на первой надпойменной террасе. Вся территория покрыта сосновыми насаждениями 35-летнего возраста. Почвенный покров представлен сочетанием светло-серых лесных песчаных почв и боровых слабогумусированных песков.

Выбросы завода атмосферными осадками вмываются в почвенный профиль. Глубокому их проникновению способствует высокая фильтрационная способность песчаных почв. На поверхности почв формируется особый техногенный слой мощностью 2см (в 100м от завода). По мере удаления мощность его постепенно уменьшается до 1,5см на расстоянии 200м и до 1см на расстоянии 300м. В 500м и более от предприятия визуально этот слой не прослеживается. Формирование слоя обусловлено отложением пыли на поверхности подстилки и последующей вертикальной миграции с атмосферными осадками.

Техногенный слой ясно выражен по цвету (кремово-бурый), отличается по гранулометрическому составу - преобладают частицы размером 0,25-0,05 и

I 65 0,05-0,01 мм, на долю которых приходится 90-92%. По сравнению с почвами в нем резко уменьшено содержание частиц размером 1-0,25мм (в 6-8 раз) и повышено количество крупной пыли. По мере удаления от завода в составе техногенного слоя уменьшается количество грубых частиц. Валовой анализ свидетельствует об интенсивной аккумуляции в лесной подстилке и гумусовом горизонте тех элементов, которые содержатся в выбросах (Те₂0^, CaO, Mg, Мп). Выбросы бедны соединениями алюминия и титана и не оказали влияние на содержание этих элементов в почве и в (техногенном слое.

Таким образом, антропогенный фактор приводит к развитию новых процессов, не характерных в естественных условиях (механическое перемешивание пахотного слоя, вынос азота и минеральных веществ с урожаем, антропогенное внесение веществ, формирование техногенного слоя и т.п.), что приводит к образованию антропогенных вариантов почв.

Долгое время почвы формировались под воздействием естественных факторов почвообразования и их эволюция совершалась совместно с преобразованием этих факторов. Под влиянием человека формируются антропогенные ландшафты. Все изменения в ландшафтах находят отражение в почвенном профиле. Неразумное вмешательство в жизнь природы нарушает сложившееся веками подвижное равновесие между взаимосвязанными элементами ландшафтов и естественные закономерности их развития, уменьшает водные ресурсы, снижает запасы полезных и увеличивает численность вредных организмов. И, наоборот, вдумчивое отношение к природе способствует сохранению и преумножению природных ресурсов.

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ, СТРУКТУРА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА (СПП) И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ

Из приведенного выше описания экологических условий объекта исследований следует, что Окско-Донская равнина богата водными ресурсами, среди которых немало крупных рек с развитыми надпойменными террасами. Надпойменно-террасовый тип местности распространен в виде узких полос по левобережью речных долин. Наиболее сильно данный тип местности выражен в Левобережном придолинно-террасовом районе типичной лесостепи (28,9% от общей площади района) [149]. Это обусловлено наличием в районе одних из самых крупных рек Окско-Донской равнины - Дона и Воронежа с притоками. Надпойменно-террасовый тип местности здесь представлен серией из четырех террас Дона и Воронежа и двух-трех террас других рек.

Закономерности распространения почвенного покрова террас тесно связаны с факторами почвообразования, которые отличаются как на разновысотном террасовом уровне, так и на внутритеррасовом. Наибольшее влияние оказывают почвообразующие породы, уровень залегания грунтовых вод, растительные сообщества. Их разнообразие создает пестроту и характерные особенности почвенного покрова разновозрастных террас.

На распределении почвенного покрова Левобережного придолинно-терра-сового района отразилась его значительная протяженность с севера на юг. Кроме того, на террасированных левобережьях Дона и Воронежа проявляется меридиональная смена почв, обусловленная последовательным понижением местности от высоких к низким надпойменным террасам и пойме. На восточной границе придолинно-террасового района окраинная относительно дренированная часть водораздела и примыкающая третья терраса покрыты черноземами и лугово-черноземными почвами на лессовидных суглинках. В районе Усманс-кого бора они сменяются серыми лесостепными и дерново-лесными почвами (на песках и супесях). Последние почвенные типы образуют меридионально вытянутую полосу, приуроченную к первой и второй надпойменным террасам, лишенным суглинистого покрова. В поймах сформировались комбинации аллю-

б?

виальных дерновых, аллювиальных луговых и лугово-болотных и поименно-лесных почв разной степени заболоченности. Эта общая закономерность может нарушаться с изменениями состава почвообразующих пород и растительности.

В таких условиях формируются дерново-лесные почвы без признаков огле-ения. В них под гумусовым горизонтом, мощностью 15-20см, залегает буроватая, светло-коричневая или желтая толща песка (до 4-4,5 м), которая изобилует коричнево-серыми прослойками накопления органо-минеральных соединений. Общая мощность горизонтов 60-75см, гранулометрический состав их песчаный.

На границе перехода первой надпЬйменной террасы в пойму встречаются погребенные почвы, залегающие с глубины 30-90см. В таких местах произрастают свежие и влажные субори с богатым травяным покровом.

На второй надпойменной террасе под покровом сухих боров почвенный покров довольно однообразен и представлен почвами того же типа, что и на первой. Отличительной особенностью их является большая мощность гумусового и иллювиального горизонтов и более яркая (бурая или коричнево-бурая) окраска последнего. Кроме того, на второй террасе ближе к поверхности под слоем песка залегает суглинистый горизонт, на котором образуется верховодка. Нередко на второй террасе можно встретить на глубине 80-100см погребенные суглинистые почвы. Все это способствует широкому распространению сложных свежих суборей.

Почвообразование на третьей надпойменной террасе идет в условиях накопительного баланса, что обусловлено двучленностью почвообразующих пород (песчаная толща на небольшой глубине подстилается суглинком) и большим участием в составе соснового леса широколиственных пород - дуба, липы, ясеня, кленов. Эта терраса покрыта серыми лесостепными почвами легкого гранулометрического состава.

Четвертая надпойменная терраса Дона и Воронежа с поверхности сложена покровными суглинками, и почвообразование на ней обладает чертами процессов, протекающих на водоразделах. Поэтому здесь под судубравами и

68 дубравами формируются серые лесные почвы суглинистого гранулометрического состава, а на остепненных участках - черноземные почвы.

На надпойменных террасах по междюнным и межбугристым понижениям распространены заболоченные почвы. На них в условиях близкого залегания почвенно-грунтовых вод (0,5-1,5м) произрастают сосняки черничнико-зеленомошниковые и долгомошниковые.

Таким образом, существует тесная взаимосвязь почвенного и растительного покровов на террасах Окско-Донской равнины. Бонитет и состав боров, характер подлеска и напочвенного покрова меняются с изменением строения почвенного покрова. Не менее тесная связь имеется между гидрологическим режимом (уровень залегания грунтовых вод), почвами и растительностью.

Все рассмотренные почвенные типы с подтипами, видами и разновидностями существуют не изолированно друг от друга, а образуют структуру почвенного покрова надпойменных террас Окско-Донской равнины. При ее описании мы придерживались следующих основных понятий, предложенных В.М. Фридландом [150]. Структура почвенного покрова (СПП) - это закономерность пространственного размещения почв на небольших территориях, полностью выявляющаяся при детальном картографировании почвенного покрова. Перечень почв, образующих почвенный покров той или иной территории, классификационный состав почвенного покрова называются компонентами почвенного покрова. Характеристика СПП включает описание компонентов и состава (соотношение площадей компонентов почвенного покрова для той или иной территории) почвенного покрова, а так же описание взаимосвязей и процессов эволюции компонентов, пространственного узора, создаваемого ареалами почв. СПП — понятие почвенно-географическое (пространственное размещение почв) и, одновременно, почвенно-генетическое (включает взаимосвязь почв и их эволюцию).

Элементарной единицей почвенного покрова является элементарный почвенный ареал (ЭПА) — почвенное образование, внутри которого отсутствуют какие-либо почвенно-географичеОкие границы и которое по своей природе

69 может иметь весьма различную площадь. ЭТТА, чередуясь в пространстве, образуют более сложные единицы почвенного покрова - почвенные комбинации. Все почвенные комбинации могут быть объединены в 6 групп: комплексы, пятнистости, сочетания, вариации, мозаики, ташеты [150].

Для Окско-Донской равнины характерно наличие недренированных и слабодренированных междуречий с супераквальными ландшафтами и широким распространением надпойменно-террасового типа местности. Ему присущи многокомпонентные сочетания почв с преобладанием в составе комбинаций дерново-лесных, серых лесостепных и лугово-черноземных почв легкого и среднего гранулометрического состава и участием комплекса западинных почв. Здесь отмечается наибольшее варьирование числа компонентов почвенного покрова, различающихся по гумусности, гранулометрическому составу и мощности, то есть на уровне вида и разновидности [19].

На нижних террасах, сложенных супесями и песками, распространены сочетания-мозаики из двух или трех компонентных комбинаций почв легкого гранулометрического состава. В качестве основных компонентов СПП доминируют серые лесные супесчаные и дерново-лесные песчаные почвы с пятнистос-тями болотных почв по котловинам. Литологические особенности материнских пород определяют малую гумусированность и плохую обеспеченность почв азотом, фосфором, калием. Всхолмленный рельеф, легкий гранулометрический состав материнских пород, большая облесенность послужили причиной формирования на них разреженно-древовидных лесных литогенных сочетаний из серых лесостепных почв, выщелоченных черноземов супесчаного и суглинистого состава, серых поверхносто-глеево-элювиальных почв и задернованных песков.

На высоких надпойменных террасах особенности почвенного покрова обусловлены двучленностью материнских пород (покровные рыхлые отложения подстилаются древним аллювием), пятнистой дифференциацией увлажнения, воздействием лугово-степной и лесной растительности. Все это создает большое разнообразие компонентов структуры (разные подтипы черноземов, лугово-черноземных и черноземно-луговых почв, серые лесостепные, болотные

почвы), которые формируют пятнисто-древовидные фитолитогенные сочетания. В пределах первой и второй надпойменных террас образуются пятнистые сочетания-мозаики с округл о-линзовидной геометрией почвенных мезокомби-наций, в условиях третьей и четвертой террас формируются пятнисто-разреженно-древовидные сочетания. Аналогичные комбинации характерны для Левобережного придолинно-террасового района [21].

Нами установлено, что на первой надпойменной террасе, превышающей уровень реки Воронеж на 8-12м, конструктивным фоновым компонентом являются пески равнинные задернованные рчень слабогумусированные. По депрессиям сформировались черноземно-луговые почвы, гомогенность контуров которых нарушается болотными почвами.

Вторая надпойменная терраса превышает первую на 3-ій. Линия перехода плавная. Доминируют почвы легкого гранулометрического состава, местами почвенный покров развит слабо. Здесь формируются сочетания, чаще простые, включающие древовидные контуры луговых почв и гомогенные контуры светло-серых и серых лесостепных почв. Сочетания, образованные с участием пятнистостей серых и темно-серых почв, встречаются значительно реже.

На третьей террасе (в пределах анализируемого участка — совхозы «Добров-ский» и «Лесной») конструктивным фоновым компонентом служит пятнистость суглинистых выщелоченных черноземов, варьирующих по гумусности от слабо-до малогумусированных, по мощности - от средиемощных до мощных. Все контуры спорадически пятнистые. По западинам распространены микросочетания черноземно-влажно-луговых, серых поверхностно-глеево-элювиальных и лугово-болотных почв.

Для четвертой надпойменной террасы и прилегающих водораздельных пространств характерны пятнистая дифференциация увлажнения, чередования слабовыраженных склонов с обширными плакорами, на которых много западин. Господствуют почвы тяжелого гранулометрического состава. СПП образует сложное сочетание, главными компонентами которого являются

71 различные пятнистости выщелоченных черноземов (по мощности и гумусности).

Для изучения структуры почвенного покрова надпойменно-террасового типа местности нами были заложены геоморфологические профили на 2-х ключевых участках: в Рамонском районе (Донские террасы) и в Липецкой области, Ленинском лесничестве (Воронежские террасы). Изучение СПП на примере Рамонского геоморфологического профиля позволило выявить следующую картину ее строения.

На первой надпойменной террасе реки Дон распространены гомогенные ареалы округло-линзовидной формы, состоящие из равнинных песков разной степени гумусированности (слабо- и среднегумусированные). Массивы песков занимают открытые пространства и подвержены развеванию. На облесенных площадях под сосновыми лесами залегают полосчато-линзовидные пятнистости дерново-лесных глееватых и глубокооглеенных почв.

Вторую надпойменную террасу занимают сосновые леса с участием широколиственных пород. Здесь под борами образовались вариации дерново-лесных песчаных и супесчаных почв, а под суборями — сочетания дерново-лесных и светло-серых лесостепных почв легкого гранулометрического состава. Геометрия структур носит полосчато-линзовидный характер.

На покровных рыхлых отложениях третьей и четвертой надпойменных террас отмечаются сложные по своему строению комбинации. Преобладают пятнисто-разреженно-древовидные сочетания-мозаики, состоящие из 4-х компонентов: серых лесостепных средне- и тяжелосуглинистых и темно-серых лесостепных средне- и тяжелосуглинистых почв, развитые на лессовидных суглинках, подстилаемых древнеаллювиальными отложениями.

На нерасчлененных первой и второй надпойменных террасах р. Воронежа выделяются сочетания-мозаики, в состав которых входят гомогенные ареалы песков равнинных задернованных и пятнистости дерново-лесных почв разной степени оглеения на первой террасе; пятнистости и вариации, компонентами которых являются в пятнистостях - Дерново-лесные почвы, различающиеся

72 между собой по степени оглеения, и в вариациях — светло-серые лесостепные песчаные и супесчаные на второй террасе. На второй террасе имеются единичные вкрапления ареалов серых лесостепных почв со вторым гумусовым горизонтом. Комбинация фоновая, фон образован светло-серой лесостепной супесчаной почвой.

На высоких третьей и четвертой надпойменных террасах состав и строение почвенного покрова усложняются. СПП на данных террасах относится к пятнисто-древовидному фитолитогенному типу. Ее компонентами на третьей террасе выступают автоморфные пятнистости светло-серых и серых лесостепных супесчаных почв площадок террас и гидроморфные - с оглеенными их аналогами по межгрядовым понижениям, а так же вариации серых лесостепных легко- и среднесуглинистых почв на третьей и четвертой террасах. Геометрия комбинаций — пятнисто-разреженно-древовидного строения.

Таким образом, на более молодых песчаных террасах структура почвенного покрова характеризуется среднейі контрастностью и умеренно сложными комбинациями, что обусловлено литологическими особенностями древнего аллювия, повсеместным развитием сосновых лесов, микро- и мезорельефом.

Напротив, на высоких древних надпойменных террасах почвенные комбинации сильноконтрастные и сложные. Здесь структура почвенного покрова усложняется двучленностью материнских пород, пятнистой дифференциацией увлажнения, рельефом, унаследованным воздействием лесной растительности и антропогенным влиянием.

Исследование СПП надпойменных террас показало, что основными ее компонентами являются почвы, сформировавшиеся под покровом лесов различного генезиса, поэтому необходимо остановится на их классификации и разносторонней характеристике.

Классификация почв. Систематика и классификация лесных почв надпойменных террас до настоящего времени остается недостаточно разработанной. В своей статье Н.П. Ремезов сетует на недоработки существующих классификаций: «Еще в 1933-1938г.г. в Припятско-Деснинском полесье мне пришлось

⁷³! столкнуться с недостаточной изученностью свойств песчаных почв,

невыясненностью генезиса и неразработанностью классификации. На основании принятой в то время классификации М.М. Филатова в одну категорию слабоподзолистых почв подлежали отнесению почвы, обладающие отличительным строением и свойствами, а также резко разнящиеся по лесорастительному эффекту» [123], Проведя детальное изучение почв сосняков сложных в Мордовском государственном заповеднике в 1945г., которое с 1948г. было продолжено в Воронежском государственном заповеднике, Н.П. Ремезов отнес их к типу бурых лесных, к их песчаным и супесчаным разностям.

СВ. Зонн предложил классификацию лесных почв СССР [86], в которой принята следующая таксономическая система: 1) ряды типов, 2) группы типов, 3)типы.

По формам поступления и движения материи все лесные почвы объединяются в два ряда типов: а) биологический, б) биогенно-вулканический (отличается периодическим поступлением химической материи в виде пеплов, перекрывающей биологическое накопление ее).

По интенсивности аккумуляции атмосферных элементов лесными биоценозами выделяются следующие' группы типов: 1) лесотундровые, 2) таежно-лесные, 3) южно-таежные (хвойно-широколиственные), 4) лесостепные,

5) степные, 6) полупустыни, 7) субтропические.

По специфике круговорота веществ и энергии лесные почвы подразделяются на следующие типы: 1) фульватный H-Fe-Al, 2) фульватный Н-Fe, 3) гуматно-фульватный Н-Са, 4) фульватно-гуматный Са, 5) гуматный Са,

6) фульватно-аллитный Al-Fe, 7) гуматно-аллитный Са-А1.

Эта классификация имеет узкую специализацию и предназначена для лесо-производственных отраслей.

В 1958г. на межобластном научно-производственном совещании почвоведов Центрально-Черноземных областей стоял вопрос об унификации систематики и номенклатуры почв шести областей - Воронежской, Тамбовской, Липецкой, Орловской, Курской, Белгородской. Выделенная для этого

74 рабочая группа наметила единую систематику и номенклатуру почв, взяв за основу предложения Воронежской почвенной группы и Межведомственной комиссии при Академии наук СССР [4]. В данной классификации дерново-лесные почвы были выделены на родовом уровне как дерново-подзолистые на легких породах и дерново-подзолистые на аллювиальных породах подзолистого типа и дерново-подзолистого подтипа. Серые лесные почвы были определены как тип с последующим подразделением на подтипы светло-серые лесные, серые лесные и темно-серые лесные почвы.

Почвам лесостепи на легких породах уделено мало внимания во всех существующих классификациях. Так, в «Классификации и диагностике почв СССР» [92] выделяются песчаные почвы на правах родов зональных почв. В типе подзолистых и дерново-подзолистых на песчаных и супесчаных почво-образующих породах выделены роды почв с дальнейшим подразделением их на виды: псевдофибровые, слабодифференцированные и др. И только в зоне пустынь на песках выделен самостоятельный тип песчаных пустынных дерновых почв с недифференцированным профилем, с разделением на роды по минералогическому составу. Многообразие почв, сформированных на легких породах в разных климатических зонах, естественно, не соответствует этому делению. К сожалению, единой классификации почв на песчано-супесчаных почвообразую-щих породах нет. Разработаны классификации для отдельных природных зон.

В.Д. Тонконогов [145] автоморфнвіе почвы, формирующиеся по подзолистому типу на кварцевых песках с севера Европейской части России от южной тундры до границ южной тайги и лесостепи, объединил в один тип подзолистых Al-Fe-гумусовых почв с разделением на дерново-подзолистые и подзолистые почвы. Сходство почв, развивающихся в столь широком диапазоне биоклиматических условий, вызвано высокой водопроницаемостью и низкой влагоемкостью песков, а также бедностью их минералами.

Почвы, сформировавшиеся в лесостепной зоне под сосновыми лесами, на песчано-супесчаных породах А.Г. Гаель назвал дерново-боровыми. Изучив

75
подробно морфологию и физико-химические свойства данных почв на примере
"f Хреновского и Бузулукского боров, А.Г. Гаель с соавторами предложил следую-

щую классификацию дерново-боровых почв [60];

Тип дерново-боровая почва включает роды:

1) по степени развития: типичные (развитые), короткопрофильные, слабо-сформированные; 2) по карбонатное: невскипающие, глубоко вскипающие (>1м), высоковскипающие (<1м); 3) по оглеению: контактно-глееватые, грунто-во-глееватые; 4) по характеру новообразований: псевдофибровые, ортзандовые, ортштейновые.

Виды по мощности гумусовых горизонтов: мощные А-В-ВС = 90-70см, среднемощные А-В-С = 70-40см, маломощные А-ВС = 40-10см, примитивные АС < 10см.

Разновидности по содержанию физической глины: рыхлопесчаные (0-5%), связнопесчаные (5-10%), рыхлосупесчаные (10-15%), супесчаные (15-20%).

По минералогическому составу выделяются почвы на мономинеральных (кварцевых), олигомиктовых и полиминеральных песках.

Здесь же авторы предлагают от лесостепной зоны до пустыни включи
тельно выделить особый ряд дерновых песчаных почв: дерново-боровых (лесо-
, _ч - степь), дерново-степных (степь), дерново-полупустынных, дерново-пустынных.

Они характеризуются как песчаные средне-, мелкозернистые с малым содержанием пыли. Физическая глина только в гумусовом горизонте достигает 3,5% и 5,7% в песчаных разновидностях и 7,8% - в супесчаных. Почвообразу-ющие пески рыхлопесчаные, физической глины в них содержится около 1-2% [140]. Мощность профиля почв (А-В-ВС) 50-70см до 90см в понижениях. Содержание гумуса 0,6-0,7% в горизонте А, но в горизонте В более резко уменьшается. Степень насыщенности основаниями 60% и 80%, величина рН колеблется от 5,4-6,0 в горизонте А до 6,8-7,2 в горизонте С.

76 Аналогичные почвы на террасах рек Неман, Нерис, Дубиса в Литве М.В. ВаЙчис [49] назвал бурыми лесными на уровне подтипа. В Германии террасовые почвы под сосновыми и смешанными лесами на древнеаллювиальных породах Мюкенхаузен еще в 60-х годах выделил как подтип бурых лесных почв.

В целом, песчаные почвы зональные. В таежной зоне на песках под сосновыми лесами развит тип подзолистых AI-Fe-гумусовых почв с подтипами подзолистых и дерново-подзолистых почв и тип неоподзоленных — бурых лесных. На песках в полуаридных и аридных областях почвы относят к типу дерновых ( с профилем А-В-ВС-С и аккумулятивным распределением ила, гумуса, железа).

В «Классификации почв России» 1997г. [93] дерново-лесные почвы входят
в ствол постлитогенных, отдел - альфегумусовые и носят название дерновые
альфегумусовые почвы. Они характеризуются наличием светлого гумусового
горизонта мощностью 10-15см при содержании гумуса 3%. Под ним залегает
альфегумусовый горизонт, постепенно переходящий в почвообразующую
породу. Дифференциация на генетические горизонты выражена слабо. Реакция
слабокислая, емкость поглощения 10-15мг-экв/100г почвы. В «Классификации и
диагностике почв СССР» [92] они примерно соответствуют роду подзолистых
слабодифференцированных почв. )

Подтипы выделяются по характеру аккумуляции иллювиированного железа, наличию оподзоливания и оглеения, а также по наличию нарушения верхних горизонтов. Формируются преимущественно на песчаных отложениях южной тайги и лесостепной зоны.

Обобщив имеющийся материал, мы придерживаемся следующей классификации дерново-лесных почв.

Тип: дерново-лесные почвы, формируются на песчаных и супесчаных отложениях в лесостепной зоне под сосновыми и смешанными лесами.

Подтипы: 1) псевдофибровые - диагностируются по наличию тонких железистых прослоек (ортзандов) ярко-ржавого или коричнево-ржавого цвета, которые могут служить внутренним регуляторам миграции влаги в профиле; 2)

77 осветленные - отличаются наличием осветленных пятен под гумусовым горизонтом и осветленных полос по профилю; 3) глееватые - характеризуются

признаками оглеения в нижней части профиля.

Виды: 1) по мощности гумусового горизонта: мелкие < 5см, средние 5-15см, глубокие > 15см; 2) по содержанию гумуса: малогумусированные 0,5-1,5%, среднегумусированные 1,5-3%, многогумусированные >3%; 3) по нижней границе осветленного элювиального горизонта: поверхностно осветленные < 10см, мелко осветленные 10-20см, неглубоко осветленные 20-30см, глубоко осветленные 30-45см, сверх глубоко осветленные > 45см; 4) по месту и глубине оглеения в профиле: глубокооглеенные - в переходном горизонте - < 1м, по-верхностнооглеенные - в поверхностном и подповерхностном горизонтах - < 50см; профильнооглеенные - пятна оглеения по всему профилю; 5) по степени насыщенности основаниями: сильноненасыщенные < 30%, ненасыщенные 30-50%, слабонасыщенные 50-70%, умереннонасыщенные 70-90%, сильнонасыщенные > 90%.

Классификация серых лесных почв оставалась спорной вплоть до Всесоюзного совещания почвоведов в 1950г., после которого в научную литературу прочно вошел термин серые лесные почвы. Тип серых лесных почв стал подразделяться на три подтипа: 1) светло-серые лесные почвы, 2) серые лесные почвы, 3) темно-серые лесные почвы.

Это деление принято и в «Классификации и диагностике почв СССР» [92], где особое внимание уделено фациальным различиям серых лесных почв. В ней были учтены диагностические признаки серых лесных почв подзоны широколиственных лесов (северной лесостепи) и южной окраины лесной зоны, но не нашли отражения зональные особенности почв дубрав типичной и южной лесостепи. Многолетние исследования почв широколиственных лесов во всех природных зонах Русской равнины [13, 14, 16, 147] показали существенное изменение их строения, состава и свойств в широтном направлении вслед за изменением биоклиматических и других условий.

78 В монографии «Серые лесные почвы Центральной России» [18] Б.П. Ахтырцев привел описание диагностических признаков серых лесных почв и их подтипов, распространенных в подзонах северной, типичной и южной лесостепи. Он показал, что общими признаками светло-серых, серых и темно-серых лесных почв северной лесостепи являются резкая дифференциация профиля (содержание ила и R2O3 в горизонте В в 2-3 раза выше, чем в горизонте А1; степень дифференциации по илу составляет 4,0-4,7 и одинакова у светлосерых, серых и темно-серых почв), кислая реакция, недостаточная насыщенность основаниями, значительное содержание обменного алюминия и малая обеспеченность азотом, фосфором, калием. В почвенном профиле встречаются признаки временной или постоянной глееватости, а также морфологической оподзоленности. Статистическая обработка результатов показала, что между светло-серыми, серыми и темно-серыми лесными почвами существуют достоверные различия по содержанию гумуса, мощности гумусового горизонта и

запасам гумуса в метровой толще. По другим признакам различия между ними

і незначительные или вовсе отсутствуют. Автор монографии сделал вывод, что

существующие различия между признаками носят видовой характер. Темно-серые лесные почвы на границе с типичной лесостепью занимают переходное положение между серыми лесными и серыми лесостепными почвами.

Последние распространены в типичной и южной лесостепи, где климат значительно теплее и суше. Здесь выделяются светло-серые, серые и темно-серые лесостепные почвы, которые имеют слабую дифференциацию профиля по илу (1,9-2,7) и R2O3. Содержание ила в горизонте В в 1,3, a R₂0₃ в 1,1-1,2 раза больше, чем в горизонте А1. Признаков оглеения в профиле лесостепных почв нет.

Статистическая обработка полученных данных показала, что достоверные различия между серыми и темно-серыми лесостепными почвами существуют по мощности гумусового горизонта, содержанию и запасам гумуса, по содержанию поглощенных оснований, величине гидролитической кислотности и степени насыщенности только в гумусовом горизонте. По другим диагностическим признакам различия между серыми и темно-серыми лесостепными почвами

79
недостоверны. Различия между серыми лесными и серыми лесостепными, а
*f" также между темно-серыми лесными и темно-серыми лесостепными почвами

оказались достоверными по всем основным признакам на подтиповом уровне.

Таким образом, существовавшее ранее подразделение серых лесных почв
на подтипы основывалось на видовых (содержание гумуса, мощность гумусо
вого горизонта), а не подтиповых признаках, что отражало лишь количествен
ную сторону процессов почвообразования. Различия же между почвами
северной и южной лесостепи не только количественного, но и качественного
порядка. Эти группы почв качественно отличаются по проявлению основного и
⁽-*' налагающегося процессов почвообразования. Поэтому они должны быть

Рельеф гидрология, гидрография

2.2.1. Рельеф. Современный рельеф Окско-Донской равнины сформировался в верхнечетвертичную эпоху, характеризовавшуюся повсеместными поднятиями, протекавшими в три этапа, каждому из которых отвечали фазы углубления долин с образованием уступов третьей, второй и первой надпойменных террас [121]. Ритмичный характер тектонических движений (чередование поднятий и опусканий) обусловил ритмичность линейной эрозии: вспышки эрозионной активности, развитие в длину и глубину овражно-балоч-ной сети сменялись заполнением делювиально-аллювиальными и прочими отложениями отрицательных форм рельефа. Такие вспышки эрозии с последующим ее затуханием получили название эрозионно-аккумулятивных циклов. В верхнечетвертичное время таких циклов было три [67]. В начале первого цикла образовался уступ третьей надпойменной террасы речных долин Окско-Донской равнины. В конце цикла глубокие долины оказались заполненными аллювием второй террасы мощностью до 30м. Во втором цикле произошло образование уступа второй надпойменйой террасы и аккумуляция 20-метровой толщи пород первой террасы [121]. Во время третьего эрозионного цикла в речных долинах образовался уступ первой надпойменной террасы, на междуречьях наблюдался рост и углубление овражно-балочной сети. В современную эпоху на Окско-Донской равнине преобладают плоские междуречья - ровняди. Примером может служить Доно-Воронежское междуречье.

На западе его естественной границей служит р.Дон, на востоке и юге — р.Воронеж. Лишь на севере граница условна - на широте с.Хлевное — и совпадает с северной границей Подворонежья. Средняя ширина междуречья не превышает 15-20км, а абсолютные отметки его нарастают по мере движения с севера на юг — от 150-160м до 170-173м. Максимальная отметка междуречья зафиксирована в его южной части между с.Малышево и г.Воронеж. Над уровнем Дона и Воронежа междуречье приподнято на 60-70м. На запад к долине Дона оно опускается сравнительно полого, а на восток к долине Воронежа обрывается крутым уступом высотою 40-5Ом. Водораздельная линия между Доном и Воронежем смещена к востоку и местами почти подходит к самой бровке долины Воронежа, к ее крутому правому склону. Рельеф водораздела имеет характер слабоволнистой равнины. Последнее связано с ложбинами стока балок левобережья Дона и правобережья Воронежа. Правобережные балки зачастую пересекают водораздельную линию (Ботаническая, Ржавец, Лесная и др.). Значительная роль в формировании микрорельефа междуречья принадлежит западинам и котловинам [47]. Важнейшим элементом рельефа изучаемой территории являются надпойменные террасы. Они представляют собой прежние поймы, уже не заливаемые паводковыми водами, и образуются в результате врезания русла и углубления долины. Главный признак этих террас - присутствие на их поверхности аллювиальных отложений. Терраса представляет собой пологий, почти горизонтальный участок склона долины, ограниченный уступом со стороны реки (рис, 3), Главным элементом террасы является ее поверхность, обычно очень ровная и слабо наклонная в сторону реки. Второй главный элемент террасы — уступ, представляющий собой склон террасы и образующийся в результате различных процессов ее разрушения.

Вначале он развивается при эрозионной деятельности потока во время врезания русла, а затем разрушается склоновыми процессами и оврагами, при этом он отступает от реки, выполаживается и расчленяется. Снизу уступ ограничивается подошвой террасы, которая (при подмыве рекой) отделяет уступ от бечевника — узкой прибрежной полосы вдоль уреза воды в реке. Счет надпойменных террас ведется снизу от верхнего уровня поймы [122]. По геологическому строению речные террасы делятся на 3 типа, различающиеся по соотношению аллювиальной толщи и высоты уступа: 1. Цокольные (смешанные) террасы состоят из цоколя (основания), сложенного древними породами, образующими нижнюю часть уступа, и из аллювиальных отложений, слагающих его верхнюю часть и поверхность террасы, 2. Аккумулятивные террасы - на всю высоту уступа сложены аллювием, и его основание расположено ниже уровня воды в реке. 3. Эрозионные террасы - имеют на поверхности лишь небольшой слой аллювия или же там выступает выровненная боковой эрозией поверхность коренных пород. Надпойменные террасы отражают историю формирования долины и геологического развития страны, поэтому имеют большое историко-геологи-ческое значение. Они свидетельствуют о резком, скачкообразном изменении режима стока, которое может быть связано с колебаниями водности потока, количества поступающего в реку обломочного материала, и в особенности скорости течения. В результате сложных геологических процессов на территории Окско-Донской равнины сформировались надпойменные террасы в долинах многих рек. В строении террас прослеживаются общие черты. Четвертая терраса по своему і строению всюду является цокольной. Поверхность наклонная, ширина от нескольких сот метров до 2-Зкм, высота 40-70м. При мощности аллювия (пески, суглинки) от 10 до 40-50м высота цоколя не превышает 5-10м. Границы террасы не всегда выражены четко. Бровка сглажена, еще менее четко выражен тыловой шов, что в значительной мере связано с накоплением делювиально-солифлюкционных масс. Первичный рельеф террасы сильно усложнен формами более молодого овражно-балочного расчленения. Возраст - средне- и нижнечетвертичный. Третья терраса имеет наклонную поверхность, бровка и тыловой шов выражены лучше, чем у четвертой. Ее высота 25-4 Ом, но вверх по течению она снижается. Ширина 1-2км. Эта терраса развита по левым склонам. По своему строению она относится к цокольной, в некоторых случаях - к эрозионной. Высота цоколя от 10 до 30м. Поверхность террасы имеет пятнистый рисунок, обусловленный наличием реликтово-флювиальных западин. Вторая терраса развита повсеместно. Ее высота 12-15м по бровке и 20-3 0м по тыловому шву. Терраса обычно тянется сплошной лентой (шириной 2-6км) вдоль левых склонов. В долине р.Дона наблюдается пульсация ширины террасы, обусловленная неотектоникой. Морфологически четко выражена бровка, часто наблюдается крутой уступ террасьіі Хорошо выделяется тыловой шов. Поверхность террасы, особенно песчаной, зачастую сохраняет первично-аккумулятивный микрорельеф: старичные понижения, межрусловые гряды. Террасы суглинистые имеют более ровные поверхности, но и здесь встречаются реликтово-флювиальные западины. Они часто облесены (боровые массивы). На их поверхности обычно развиваются дюны. Террасы в основном аккумулятивные с подошвой аллювия, спускающейся до 10м ниже уровня рек. Возраст - верхнечетвертичный.

Первая терраса имеется у большинства речных долин, но распространение и степень сохранности от последующего размыва сильно уступают второй. Высота террасы от 5-7 до Юм. Сохраняется в виде останцев или узких и коротких лент. Поверхность ее часто неровная, с остатками старичных понижений и прирусловых валов. Песчаный аллювий террасы нередко перевеивается с образованием дюн. Терраса является аккумулятивной, с подошвой аллювия на несколько метров ниже уреза воды и лишь в редких случаях имеет цокольное строение. Возраст — верхнечетвертичный [121]. На территории Окско-Донской равнины к подзоне типичной лесостепи относятся четыре физико-географических района: Левобережный придолинно-террасовый, Центральный плоскоместный, Северо-Восточный Прицнинский, Южный Битю го-Хоперский [149]. Рельефообразующими породами во всех этих районах служат песчано-глинистые отложения неогена и четвертичного времени. Рельеф территорий районов носит отличительные черты. Поверхность Левобережного придолинно-террасового. района имеет вид слаборасчлененнои равнины, постепенно понижающейся с востока на запад - к поймам Воронежа и Дона. Абсолютные высоты у восточной границы района составляют 150м, у западной (поймы Воронежа и Дона) - от 105 на севере до 80м на юге. Максимально приподнято Доно-Воронежское междуречье - 165-170м. В районе господствуют надпойменно-террасовый тип местности (28,9%), занимающий первую и вторую надпойменные террасы Дона и Воронежа, и плакорный (25,5%), приуроченный к третьей террасе, отличается очень плоским и слаборасчлененным рельефом. На левобережье долины Дона М.Н. Грищенко [68] выделил 4 надпойменные террасы, каждой из которых соответствует название по местам, где были заложены опорные разрезы. Первря (Ямнинская) надпойменная терраса, с относительными отметками 10м над уровнем реки у с. Ямное, а у г. Лиски — только 8м. По возрасту - это самая молодая надпойменная терраса, соответствующая Осташковскому оледенению. Вторая терраса имеет два уровня: низкий (Подклетненский) и высокий (Павловский). Поверхность низкой террасы поднимается над уровнем воды в реке у с.Подклетное на 16м, пос. Нововоронежский - на 15м, у г. Лиски - на 14м.

Гранулометрический состав и его качество

Почвы являются сложными полидисперсными системами. Они состоят из частиц разного размера, которые для удобства изучения объединяются в группы, называемые фракциями гранулометрического состава. Мелкозем (частицы менее 1мм) делится на фракции среднего (1-0,25мм) и мелкого (0,25-0,05мм) песка, крупной (0,05-0,01 мм), средней (0,01-0,005мм) и мелкой (0,005-0,001мм) пыли и ила ( 0,001мм). Существенной для классификации почв по размеру частиц является граница 0,01мм. Она разделяет качественно различные по составу, свойствам и влиянию на почвообразование группы фракций, именуемые физическим песком (средний, мелкий песок и крупная пыль) и физической глиной (средняя, мелкая пыль и ил) [43]. Знание качественного состава физической глины и физического песка совершенно необходимо для правильной оценки их влияния на многие свойства и состояние почв, для выявления зависимости их от гранулометрического состава. Дело в том, что даже при одинаковом содержании той же физической глины, но при разном долевом участии средней пыли, мелкой пыли и ила влияние ее на гумусное, химическое, структурное состояние и на все свойства почв будет неодинаковым. То же самое следует сказать о роли долевого участия фракций среднего песка, мелкого песка и крупной пыли в физическом песке.

Это обусловлено существенными различиями минералогического, химического состава и свойств перечисленных гранулометрических фракций. Результаты исследований разных типов почв свидетельствуют о том, что частицы разной крупности имеют неодинаковый минералогический и химический состав. В Среднерусском Черноземье фракции, составляющие группу физического песка, большей частью представлены кварцем и отчасти полевыми шпатами. Так, в почвах, сформировавшихся на лессах с содержанием физического песка 65%, фракции среднего и мелкого песка и крупной пыли сложены на 70-85% кварцем и 12-21% полевыми шпатами. В почвах на покровных глинах содержание кварца достигает 77-90%, а полевых шпатов — 4-20%. Дерново-лесные песчаные почвы содержат во фракции среднего и мелкого песка 94-96% кварца и 1-5% полевых шпатов, в крупной пыли - 80-85% и 15-20% соответственно. Для физической глины характерно иное соотношение минералов. В средней пыли (0,01-0,005мм) количество кварца уменьшается, но увеличивается содержание аморфной кремнекислоты. Мелкопылеватая фракция по минералогическому составу является переходной к илистой фракции и содержит значительную часть продуктов химического и биологического выветривания. Илистая фракция сложена смектитом, иллитом, каолинитом, смешанно- слойными образованиями типа смектит + иллит, а также гидратами оксидов железа и алюминия, органическими и органо-минеральными соединениями с примесью тонкодисперсного кварца.

Следствием неодинакового минералоги ческого состава перечисленных фракций является неодинаковый химический состав, а также различия катионно-обменной способности и многих других свойств почв. Этим определяется актуальность и необходимость изучения качественного состава физической глины и физического песка, которые в отношении всего разнообразия почв Среднерусского Черноземья остаются практически неисследованными. ! Рассмотрим соотношение составных частей этих групп фракций в почвах легкого гранулометрического состава, широко распространенных на пойменных и надпойменных террасах лесостепи Русской равнины, на примере дерново-лесных почв боровых террас долины Воронежа в Ленинском лесничестве Липецкой области. Эти почвы приурочены к первой и второй надпойменным террасам и сформировались на древнеаллювиальных песчаных отложениях под покровом сухих боров и сосняков-зеленомошников, сосняков-брусничников. Дерново-лесные почвы сформировались на сильно промытых древнеаллювиальных отложениях, в минералогическом составе которых абсолютно преобладает кварц. Это предопределило основные особенности гранулометрического состава почв. Прежде всего, по соотношению физического песка и физической глины дерново-лесные почвы первой надпойменной террасы относятся к рыхлопесчаным, хотя содержание и характер распределения физической глины в почвенном профиле имеет некоторые различия. По этим показателям рассматриваемые почвы можно разделить на несколько групп. К первой группе относятся почвы, у которых в горизонте А1 за счет накопления гумусовых веществ и выветривания минералов содержание физической глины достигает 5-7 и даже 11%. В нижележащих горизонтах оно резко уменьшается до 0,4-0,2% в средней части профиля и до 0% на глубине около 1м (табл. 2, разрезы 1, 2). Качественный состав физической глины характеризуется полным отсутствием наиболее ценной фракции ила. При очень малом содержании физической глины в ее составе преобладающей является фракция мелкой пыли (87-100% от общего содержания фракций физической глины), а иногда фракция средней пыли (37-100%) (табл. 3). Вторая группа почв характеризуется связнопесчаным гранулометрическим составом. Примером их является гранулометрический профиль дерново-лесной почвы разреза 3. В этом случае содержание физической глины меняется по горизонтам менее резко и колеблется в пределах 5,6-9,8% в горизонтах А и В, а на глубине более 1м увеличивается до 18% в связи со сменой песчаных отложений супесчаными.

Однако и в этих почвах в составе физической глины отсутствует илистая фракция вплоть до глубины 100-110см (см. табл. 2, разрез 3). Физическая глина сложена фракцией средней (21-58%) и мелкой (42-79% от общего содержания глины) пыли (см. табл. 3, разрез 3). В почвенном профиле на глубине 73-83см имеется прослойка связного песка, физическая глина в которой на 100% представлена мелкой пылью. Подстилающая ее супесь имеет физическую глину, состоящую из средней пыли (81%) и ила (19%). Для третьей группы дерново-лесных почв характерен неоднородный гранулометрический профиль. Рассмотрим его особенности на примере разреза 4. Верхняя часть профиля до глубины 30см по гранулометрическому составу (9,7-11,6% физической глины) занимает переходное положение от связнопесчаного до супесчаного. В ней почвенная массА лишена илистых частиц, а физическая глина сложена преимущественно фракцией средней пыли (85-95%). Лишь в слое дернины она полностью представлена мелкой пылью (см. табл. 2, разрез 4). В слоях 30-40, 40-50 и 50-60см почва имеет рыхлопесчаный гранулометрический состав с содержанием физической глины 2,4-5,0%. Не смотря на низкое содержание физической глины, в ней появляются илистые частицы (0,1-1,6% от массы почвы). Качественный состав глины здесь определяют мелкая пыль и ил, массовая доля которых составляет 58-82%, и средняя пыль — 18-42%.

Серые лесостепные почвы высоких надпойменных террас

На высоких террасах рек типичной лесостепи под лесными массивами на выровненных участках формируются преимущественно серые лесостепные почвы. В зависимости от характера почвообразующих пород почвы этого вида различаются по гранулометрическому составу от супесчаных до тяжелосуглинистых. На породах легкого гранулометрического состава под дубравами серые лесостепные супесчаные почвы имеют ограниченное распространение. 5.2.1. Морфология. Нами изучены серые лесостепные супесчаные, легко- и среднесуглинистые почвы, которые имеют несколько отличное морфологическое строение. Последние по всем внешним признакам, приближаются к тяжелым почвам водоразделов. Отличительными чертами их являются менее интенсивная гумусовая окраска и мощность гумусового горизонта, и менее выраженная оструктуренность. Типичное морфологическое строение профиля серых лесостепных супесчаных почв рассмотрим на примере разреза 11, заложенного на третьей надпойменной террасе р.Дона под дубравой с примесью хвойных пород. Разрез заложен в 1км от пункта ГИБДД на восток, 90м на север от асфальтированной дороги, ведущей в дачный поселок «Северный бор». Растительность представлена в I ярусе — дубом, кленом, вязом, сосной; во II ярусе - подростом основных пород, лещиной и др.; в травянистом покрове преобладают купена, сныть, звездчатка. Ад 0 - 4см. Дернина. А1 4 — 14см. Свежий, серый, равномерно окрашен, мелкокомковатый, структура непрочная, легкосуглинистый, пылевато-песчаный, слабоуплотнен, переход заметный. А1Е 14 - 45см. Свежий, серый с белесоватостью от обильной кремнеземистой присыпки, структура плохо выражена, супесчаный, пылевато-песчаный, слабоуплотнен.

На глубине 45-5 5 см залегает слой песка связного слабо окрашенного гумусом. 81 55 - 69см. Свежий, буровато-серый, комковато-мелкоглыбистый, супесчаный, слабоуплотнен. Переход постепенный. 82 69 — 98см. Свежий, серо-бурый, неравномерно окрашен, супесчаный, структура мелкоглыбисто-призмовидная, структурные отдельности легко разламываются, переход заметный по плотности. і ВС 98 - 135см. Свежий, неоднородно окрашен, светло-серый с палевым оттенком и серыми затеками, супесь пылевато-песчаная, призмовидно-комковатый, плотный, переход заметный по цвету. С 135см и глубже. Неоднородноокрашенный песок, на серо-буром бес-структурном фоне которого перемешаны темно-серые, желтые и бурые комочки. Таким образом, из приведенного описания морфологического строения профиля серой лесостепной почвы видно, что она имеет несколько большую мощность гумусового горизонта, более равномерную и интенсивную окраску его, чем в светло-серой лесостепной. Структурные агрегаты вниз по профилю укрупняются, но, приближаясь к материнской песчаной породе, профиль становится бесструктурным. Сами структурные отдельности в силу легкого гранулометрического состава не обладают механической прочностью. і 5.2.2. Гранулометрический состав. На высоких надпойменных террасах рек под смешанными лесами формируются серые лесостепные легко- и среднесуглинистые почвы, главным образом, на выровненных пространствах под судубравами. На склоновом типе местности с легкими почвообразующими породами под суборями распространены серые лесостепные супесчаные почвы. Последние содержат 11-18% физической глины (табл. 11, разрезы 11, 13, 25, 27), которая характеризуется разным качественным составом по генетическим горизонтам. В горизонте А1 физическая глина больше чем наполовину t состоит из частиц размером 0,001мм, относительное содержание которых составляет 50-68% (табл. 12).

Сумма двух пылеватых фракций (0,01-0,001мм) колеблется от 32 до 50%. Исключением является разрез 11, где в слое 4-14см содержание илистых частиц минимальное (2%) и максимальное количество пылеватых частиц (98%). В переходном горизонте относительное количество илистой фракции уменьшается до 32-50%, на долю средней и крупной пыли приходится по 20-35 і и 16-43% соответственно. В иллювиальном горизонте возрастает относительное V - содержание илистой фракции до 48-67%, в материнской породе до 72-76% на террасах р. Цны (см. табл. 12, разрезы 25, 27). На террасах Дона, напротив, резко уменьшается до 11-21% в горизонте С (разрез 13). Содержание фракции мелкой пыли снижается с глубиной от 19-21% в слое 80-90см до 10% в слое 140-150см. Качественный состав физического песка на террасах Дона характеризуется доминированием фракции среднего пеъка по всему профилю почвы. Относительное содержание частиц размером 1-0,25мм варьирует от 80-92% в гумусо- вом горизонте до 76-81% в иллювиальном и до 94%» в слое 140-150см (см. табл. 12, разрезы 11, 13). Содержание мелкого песка не превышает 10%, лишь в иллювиальном горизонте на его долю приходится 8-19%. Количество крупной пыли снижается от 17% в горизонте А до 11-13% в слое 40-90см и до 1-5% в горизонтах ВС и С. В почвах на террасах р.Цны качественный состав физического песка не однороден. В одном случае преобладает средний песок с относительным содержанием 51% в гумусовом горизонте, 53% в иллювиальном и 59% в горизонте С (см. табл. 12, разрез 25). Содержание мелкопесчаной фракции составляет 30-33% по всему профилю. Количество крупной пыли снижается от 17% в гумусовом горизонте до 9% в горизонтах ВС и С. Л В другом случае по всему профилю в составе физического песка преобла- дает мелкопесчаная фракция с относительным содержанием 81% в горизонте А и 70-72% в остальной части профиля. На втором месте находится фракция 1-0,25мм, содержание которой не превышает 20% по всему профилю. На третьем месте - фракция крупной пыли, накопление которой наблюдается в слое 30-40см (14%), в остальной части профиля относительное содержание данной фракции не превышает 10%» (см. табл. 12, разрез 27). Таким образом, на высоких надпойменных террасах рек типичной лесостепи, сложенных с поверхности легкими почвообразующими породами, под покровом лесной растительности формируются серые лесостепные супесчаные почвы.

Профиль этих почв обладает однородным, за редким исключением, супесчаным гранулометрическим составом с преобладанием песчаной фракции (1-0,05мм). На более тяжелых почвообразующих породах формируются серые лесо- i степные тяжело- и среднесуглинистые почвы. Содержание физической глины в них варьирует от 31-38% по всему профилю почв на террасах Цны до 38-48% на террасах Дона (см. табл. 11, разрезы 114 и 9). Качественный состав глины характеризуется преобладанием илистой фракции по всему профилю. Ее относительное содержание колеблется от 41-47% в слое 0-20см до 60-69% в остальной части профиля. Второе место в верхнем 20-сантиметровом слое занимают частицы размером 0,005-0,001мм (31-38%), на третьем — средняя пыль (15-28%). В иллювиальном горизонте на долю средней и мелкой пыли приходится по 12-18 и 17-20% от суммы фракций физической глины. і Содержание физического песка колеблется от 55-62% в почвах донских террас (разрез 9) до 62-69% в почвах на террасах Цны (см. табл, 12, разрез 114). Характерно, что в первом случае отмечается снижение доли физического песка от 59% в гумусовом горизонте до 55% в переходном и постепенное увеличение до 62% в горизонте ВС. Во втором случае, количество физического песка постепенно убывает с глубиной от 69% в горизонте А до 62% в горизонте ВС, Качественный состав физического песка разреза 9 характеризуется доминированием относительного содержания крупной пыли в гумусовом горизонте (45%) и мелкого песка (52%) в тяжелосуглинистом слое. В остальной части і профиля преобладающее положение занимает мелкопесчаная фракция, относительное содержание которой возрастает от 40% в слое 40-5 0см до 63% в слое 120-13Осм. Такой же характер распределения по профилю имеют две другие фракции. Содержание частиц размером 1-0,25 и 0,05-0,01мм уменьшается в пределах от 33 до 14% и от 27 до 23% соответственно от горизонта В к ВС. В разрезе 114 качественный состав физического песка характеризуется преобладанием мелкопесчаной фракции по всему профилю: с относительным содержанием 58% в слое 0-20см, 77% в слое 30-40см и 47-57% в остальной части почвенного профиля. Серые лесостепные почвы на суглинистых породах высоких надпойменных террас по гранулометрическому составу относятся к классу суглинки средние и тяжелые разновидность иловато-песчаные, реже пылевато-песчаные. 5.2.3. Структурное состояние.

Антропогенная трансформация лесных почв

Смена растительности, распашка почв приводят к изменению морфологических признаков их. Характерные особенности антропогенноизменных почв рассмотрим на примере серой лесостепной супесчаной (разрез 12) и суглинистой (разрез 10) почв. Разрез 12. Серая лесостепная супесчаная. Рамонский район Воронежской области, надпойменная терраса р.Дона. Разрез заложен в 120м на юг от кольцевой дороги, 33м на запад от полевой дороги. Угодье - пашня, посевы овса. Аіпах. 0-22см. Сухой, светло-серый с седоватым оттенком, бесструктурный, при подсыхании пылит, супесчаный, плотный, пор нет, переход заметный, Аіподпах. 22-42см. Сухой, серый, супесчано- песчаный, бесструктурный, редкая кремнеземистая присыпка, переход постепенный. 42-69см. Свежий, неоднородноокрашенный, на светло-сером бесструктурном фоне палевые и черные комочки, которые легко крошатся, песчаный, присутствуют темно-серые ортзанды шириной около 0,5см. 82 69-150см. Свежий, неоднородноокрашенный, доминирует светлосерый цвет, вместе с ним встречаются палевые, желтые, белые, темно-серые разводы, мелкоглыбисто-комковато-пылеватый, на структурных отдельностях белый налет, супесчаный, переход заметный по цвету и гранулометрическому составу. і С глубины 150см следует толща связного песка, равномерно окрашенного в палевый цвет. По сравнению с почвой под лесом в антропогенноизменной почве сформировались пахотный и подпахотный горизонты с менее интенсивной гумусовой окраской. В них отсутствуют пористость и слабо заметна кремнеземистая присыпка, тогда как в лесных аналогах на глубине 0-40см отмечается ясно выраженная белесая присыпка.

Серые лесостепные суглинистые распаханные почвы имеют следующее строение, описанное на примере разреза 10. Разрез 10. Рамонский район Воронежской области. Заложен в 315м на восток от трассы Воронеж-Москва, 250м на юг от полевой дороги на переходе второй террасы в третью р.Дона. Угодье — пашня, пар, Апах. 0-22см, Свежий, темно-серый, пылевато-мелкоореховато-глыбистый, слабо уплотнен, тяжелосуглинистый, переход заметный. і Аподпах. 22-54см. Свежий, темно-серый, пылевато-мелкоореховатый, уплотнен, тяжелосуглинистый, пылеватый (содержание средней и мелкой пыли 32, крупной-28%). 81 54-70см. Влажноватый, серый с буроватым оттенком, комковато-ореховатый, тяжелосуглинистый, переход заметный по цвету. 82 70-107см, Влажноватый, грязно-бурый, крупноореховато-призма-тический, на гранях структурных отдізльностей коллоидные пленки и гумусовые примазки, тяжелосуглинистый, песчано-пылеватый, плотный, переход постепенный. ССа 107-145см. Влажноватый, буровато-желтый, комковато-призматический, тяжелосуглинистый, песчано-пылеватый, ржавые вкрапления, со 120см - среднесугл инистый. Вскипает от 10% НС1 со 107см. Сопоставление целинной лесной и распаханных почв свидетельствует о том, что под влиянием распашки произошло преобразование ореховато-зернис-той структуры в мелкоглыбистую. Такйш образом, можно сделать вывод, что смена растительности и распашка привели к изменению морфологических признаков в большей степени в суглинистых почвах, нежели в супесчаных. 6.2.2. Изменение физических свойств. Изученные целинные и пахотные серые лесостепные супесчаные почвы сформировались на двучленных породах и имеют двучленное строение почвенного профиля.

Полученные и опубликованные данные [41] дают возможность охарактеризовать основные параметры физических и водных свойств этих почв. Гранулометрический состав. Серые лесостепные почвы низких террас на пашне и в лесу до глубины 1м обычно кмеют супесчаный (11-18% физической глины), а глубже связно- и рыхлопесчаный составы. Иногда эта закономерность нарушается наличием песчаных прослоек в верхней части профиля, или легкосуглинистых слоев в середине профиля (табл. 30, 31 разрезы 12, 14). Профильное распределение ила показывает его миграцию вниз по профилю под влияни- ем элювиально-иллювиальных процессов. Это подтверждается содержанием ила в средней части профиля, превышающем в 1,5 раза количество его в пахотном горизонте. На высоких надпойменных террасах (третьей и четвертой) под лесами сформировались серые лесостепные почвы тяжелого гранулометрического состава. Его особенности в почвах на пахотных угодьях характеризуют данные по разрезу 10 (см. табл. 31). В профиле отчетливо выражены вынос ила из верхней распахиваемой части и накопление его в средней части. Содержание ила составляет 12-17 и 23% соответственно в этих частях. Особенностью их состава является преобладание пылеватых фракций, сумма которых достигает в пахотном слое 60-70%. В целом антропогенноизмененные почвы по гранулометрическому составу мало отличаются от своих аналогов под лесом, который произрастает в тех же условиях по рельефу, материнским породам и другим факторам почвообразования. Лишь при глубокой вспашке и перемешивании слоев разного гранулометрического состав, последний может заметно измениться. Структурное состояние. Структура почв относится к категории быстро реагирующих показателей на изменившиеся экологические условия. Целинные супесчаные почвы в сухом состоянии обладают удовлетворительной агрегиро-ванностью гумусового горизонта, 48-55% массы которого образуют агрегаты размером 10-1 мм. Коэффициент структурности здесь равен 3,8-5,0 (табл. 32). Однако водопрочность структурных агрегатов низкая, а среди водопрочных агрегатов доминируют менее ценные в агрономическом отношении агрегаты 1- I 0,25мм. На их долю приходится 40-45%. Почти столько же составляет пыль.

Ценные в агрономическом отношении водопрочные агрегаты размером крупнее 1мм содержатся в незначительном количестве (табл. 33). Структурные агрегаты супесчаных почв отличаются низкой механической прочностью. После часового встряхивания образцов на автоматическом встряхивателе АВУ-1 с частотой 100 колебаний в минуту, агрегаты крупнее 5мм подверглись разрушению, тогда как половина агрегатов размером 5-3 и 3-2мм сохранили свою механическую прочность. Значительно прочнее агрегаты 2-1, 1-0,5, 0,5-0,25мм, 70-80% их не подвергаются механическому разрушению. Утяжеление гранулометрического состава от супесчаного до суглинистого сопровождается повышением качества структуры. Серые лесостепные суглинистые почвы под лесом содержат до 70-80% агрономически ценных агрегатов размером 1-10мм. Верхний 10-сантиметровый слой отличается малым количеством фракции 5-10мм (11%) и повышенным содержанием фракций 3-5, 2-3, 1-2мм. Коэффициент структурности на протяжении слоя 0-20см находится в интервале 6,4-11,3. Структура данных) почв характеризуется не только лучшей агрегированностью, но и более высокой водопрочностью агрегатов крупнее 1мм (в 2,2-2,7 раза в слоях 0-10,10-20, 20-30см). На сельскохозяйственных угодьях серые лесостепные супесчаные почвы имеют заметные отличия структурного состава в пахотном горизонте. По сравнению с почвами под лесом в нем количество агрегатов 10-1 мм в 2 раза, а коэффициент структурности в 1,5 раза меньше. Уменьшается также коэффициент водопрочности агрегатов 1мм. На посевах ржи в момент уборки он был равен 0,37 в слое 0-10 и 0,55 в слое 10-20см, а под лесом 0,65 и 0,64 соответственно. На залежи этот коэффициент был равей 0,52 и 0,34 в слоях 0-10 и 10-20см против 0,63 и 0,35 под лесом (табл. 34). При распашке разрушаются все водопрочные агрегаты крупнее 2мм и уменьшается содержание агрегатов 2-1мм до 6,6 в слое 0-10см и 15,4% в слое 10-20см (табл. 35). На залежи структура частично восстанавливается. Здесь в бывшем пахотном горизонте повышается со- держание агрегатов размером 3мм до 8 и 5% в слоях 0-10 и 10-20см и крупнее 1 мм до 23 и 18% соответственно.

Похожие диссертации на Почвы надпойменных террас типичной лесостепи Окско-Донской равнины, их гумусное состояние и изменение при антропогенном воздействии

Изменение показателей почвенного плодородия и гумусное состояние окультуренной дерново-подзолистой глееватой песчаной почвы при ослаблении и прекращении активного антропогенного воздействия Павлова Ольга Юрьевна

Изменение свойств дерново-подзолистых песчаных почв при прекращении антропогенного воздействия Фомина Анна Сергеевна

Изменение структурно-минералогической основы, состава и свойств слитых почв при воздействии на них веществ различной природы (промышленные отходы, стандартные удобрения, мелиоранты) в условиях Центрального ПредкавказьяКубашев Сергей Казиуллович

Закономерности изменения свойств почв юго-востока Центрального Черноземья под влиянием антропогенного воздействияЧевердин Юрий Иванович

Основные типы почв прибрежных ландшафтов Терско-Кумской низменности: изменение их при динамике гидрологического режима и антропогенного воздействияАсгерова, Диана Бийболатовна

Подзолы Кольского полуострова и Северной Норвегии на разных почвообразующих породах и их изменение при агрогенном воздействииСтрелкова Марина Сергеевна

Природа щелочности солонцов Аршань-Зельменского стационара и ее изменение при антропогенном воздействииКлиманов, Анатолий Викторович

Факторы устойчивости аллювиальных дерново-глеевых почв пойм ручьев в подзоне южной тайги к воздействию кислот и оснований : на примере почв ЦЛГПБЗРусакова, Екатерина Сергеевна

Ферментативная активность почв при различных антропогенных воздействиях Крамарева Татьяна Николаевна

Мониторинг экологического состояния пахотных почв в зоне техногенного воздействия Березовской-1 ГРЭС Алхименко Роман Владимирович