Поиск

Модергумусовые палево-подзолистые почвы "Кологривского леса"
30.10.2015

Наши исследования в 'Кологривском лесу" проводились в абсолютно разновозрастных эутрофных бореально-неморальных ельниках кислично-щитовниковых (кварталы заказника № 87 и 88). Лес первого бонитета занимает пологий дренируемый склон, сложенный в основании карбонатной мореной и покрытый с поверхности тяжелым покровным суглинком мощностью 1,5-2 м. Последние 30 лет ветровальность составляла в среднем 40-42% от общего древесного отпада. Отчетливо выраженный ветровальный микрорельеф занимает 8,1% общей площади леса.
Характеристика ненарушенных фоновых модергумусовых палево-подзолистых почв основывается на выполненных авторами описаниях и камеральных исследованиях образцов из шести разрезов (КОЛ-1-83, 56-85, 63-85, 65-85, 66-85, 72-85), опубликованных и архивных материалах Лаборатории лесоведения РАН (разрезы 1-79, 6-79, 21-79, 21-81, 2-84), а также на статистическом анализе мощности верхних почвенных горизонтов, вскрытых широкой серией прикопок (табл. 4).

Модергумусовые палево-подзолистые почвы "Кологривского леса"

В качестве опорного нами выбран разрез 56-85, заложенный в верхней части склона северной экспозиции к ручью Вонюх (88-й квартал, в 100 м от его северной просеки и в 150 м от северо-восточного угла; ельник кислично-щитовниковый с вкраплениями липы и обильным подростом из ели и рябины). Хорошо выражен микрорельеф из ветровальных бугров и западин, приствольных повышений и валежа. В травянистом напочвенном покрове модальной кислично-щитовниковой парцеллы преобладают щитовники австрийский и остистый (Dryopteris austriaca Woynav, Dr. spmulosa Mull.) с общим проективным покрытием около 80% Под ними доминирует кислица (Oxalis acetosella). Ее проективное покрытие в среднем составляе т также около 80%. Моховый покров состоит из зеленых мхов, подавлен, фрагментарен, с общим покрытием в 5-15%. Уровень грунтовых вод не вскрыт. Верховодка находится на глубине 210-250 см. Почвенный профиль состоит из следующих горизонтов:
О - 3-0 см. Влажная рыхлая бурая подстилка типа "мулль-модср", "модер" Как правило, состоит из двух подгоризонтов O1 - мощностью 1 см (прошлогодний опад хвои, листьев, травянистых остатков). В 02 средней мощностью 2 см много мелкйх копрогенных агрегатов.
ELA1 - 0-4 см Влажный рыхлый легкосуглинистый горизонт серовато-буро-палевого цвета. Почти полностью состоит из мелких округлых копрогенных педов (0,5-3 мм), которые объединены в непрочные плитки и комки Среднее количество корней и тонких пор (5-10 на см2) На стенках пор и поверхности минеральных зерен отмечаются очень тонкие гумусово-железистые пленки.
В шлифах почвенная масса однородна. Микросложение слоеватое. Скелет крупнопылеватый, преимущественно отмыт от пленок. Много тонкой пыли. Единичны зерна песка. Плазмы мало. Она обесцвечена и состоит из беспорядочно ориентированных волоконец. Органика представлена темно-бурым дисперсным гумусом. В более рыхлых участках встречаются небольшие глинистые и гумусово-глинистые натеки (до 0,5 мм). В уплотненных зонах -мелкие ореховидные педы с повышенным содержанием глинистой плазмы и темного гумуса (до 0,5 мм). Переход ясный до резкого при волнистой границе.
ELf1 4-22 см. Влажный твердоватый супесчаный светло-палевого цвета с плитчатой структурой трех порядков и сильной "ноздреватой" пористостью, поры диаметром 1-3 мм - до 25 на см2. Первичные педы однородны и водопрочны, покрыты тонкими железистыми пленками и с верхней стороны пылеватыми скелетанами. Верхняя поверхность педов (ПП) часто несколько светлее нижней.
Микросложение - слоеватое. Скелет аналогичен скелету гор. ELA1, но поверхности педов покрыты гумусово-железистыми пленками. Плазмы очень мало На нижней поверхности педов встречаются мелкие темно-бурые конкреции и микроконкреции.
Переход заметный по цвету при слабоволнистой границе.
ELf2 22-28 см. Влажноватый твердоватый легкосуглинистый подгоризонт буровато-палевого цвета с белесыми пятнами и округлыми измененными с поверхности микроблочными элементами (диаметр до 5 мм) горизонта B1. Последние составляют примерно 5% от общего объема горизонта. Первичная структура представлена плитками и, в меньшей степени, изометричными угловатыми педами из обогащенного глинистой плазмой материала (будем называть их орешками); на их нижней поверхности встречаются тонкие островные глинистые кутаны (до 0,5 мм). Орешки и плитки объединены в плитки 2-го и 3-го порядков тонкими железистыми пленками. Верхняя поверхность этих плитчатых педов осветлена и имеет фрагментарные скелетаны. Присутствует немного небольших темно-бурых конкреций.
Микросложение - слоевато-фрагментарное. Пор меньше, чем в ELf1, скелет тот же. Небольшое количество глинистой плазмы - волоконца с неупорядоченной ориентацией и чешуйки. На поверхности скелета отмечаются очень тонкие железистые пленки (до 0,02 мм). Единичные ожелезненные папулы (иногда внутри крупных конкреций).
Переход заметный по цвету при слабоволнистой границе.
EL(f)B1/B1 - 28-35 см. Влажноватый твердый среднесуглинистый неоднородный по морфологии и структуре горизонт. Состоит из двух четко различающихся морфонов. Основную массу горизонта составляет морфон EL(f)B1 (50-70%) Морфоны В, аналогичны основному морфону горизонта B1, который описан ниже. В морфонах ЕL(f)В1 первичные орехи и плитки объединяются в грубые плитки и призмы. На верхней ПП 2-го порядка хорошо развиты сплошные или связные пылевато-тонкопесчанистые скелетаны толщиной до 1 мм. Максимально они выражены по вертикальным трещинам, широко представленным в этом горизонте.
Микросложение фрагментарное с элементами слоеватого. Скелет тот же. Плазма - глинисто-железистая (из чешуек и беспорядочных волоконец) или гумусово-глинистая. Встречаются орешки разной степени разрушенности с иерархическим растрескиванием и заполнением микротрещин осветленным тонкопылеватым материалом. Довольно много глинистых кутан и папул. Последние бывают обратной ориентации. Встречаются сложные натеки из глинистых (до 0,2 мм) и глинисто-пылеватых (до 0,5 мм) слоев.
Переход заметный при слабоволнистой границе.
Вf1 35-63 см. Влажноватый бурый очень твердый тяжелосуглинистый горизонт. Ореховатые педы двух порядков имеют глянцевые глинистые кутаны, они водопрочные и объединяются в грубые плитки и призмы. На горизонтальных поверхностях крупных педов наблюдаются островные глинистые кутаны толщиной до 1 мм. На верхней поверхности они часто перекрыты очень тонкими пылеватыми скелетанами. В единичных широких вертикальных трещинах наблюдается неоднократное переслаивание бурых глинистых кутан и скелетан, причем последние всегда находятся на поверхности.
Микросложение фрагментарное. Пор значительно меньше, чем в вышележащих горизонтах. Скелет тот же. Желтовато-бурая глинистая плазма в основном имеет струйчато-параллельно-волокнистое строение. Струйчатые элементы сконцентрированы в зонах повышенной вертикальной трещиноватости. В плотных участках распространены чешуйки и субгоризонтальные волоконца. К рыхлым участкам приурочены желтые глинистые кутаны. Часть старых скорлуповатых натеков и папул имеет боковую или даже обратную ориентацию. В стенках крупных трещин (около 1 мм) может наблюдаться разъедание небольших орешков, сопряженное с тонкими глинистыми натеками в нижележащих небольших порах-трещинах. Много глинистых натеков в порах до 0,3 мм.
Переход постепенный.
В2(f) 63-85 см. Влажноватый светло-бурый твердый среднесуглинистый горизонт; первичные орешки покрыты очень тонкими бурыми матовыми кутанами и слабоводопрочны. Они объединяются в нечетко выраженные изо-метричные угловатые блочные педы и призмы. К субвертикальным трещинам приурочены белесо-палевые пылеватые кутаны.
Микросложение - фрагментарное. Скелет тот же, что и в гор. B1f. Глинистой плазмы и кутан значительно меньше, чем в B1f. В основной части горизонта кутаны фрагментарные и очень тонкие - до 0,05 мм. Встречаются небольшие участки (до 0,5 мм) интенсивного обогащения гумусово-глинистой плазмой с папулами и скорлуповатыми натеками.
Переход очень постепенный.
Модергумусовые палево-подзолистые почвы "Кологривского леса"

Гетероморфный горизонт EL(f)Bt/Вt включает в себя, наряду с доминирующими морфонами переходного характера EL(f)Bt также глинистоиллювиальные морфоны В, в виде останцов-заклинков горизонта B1t. Горизонт обогащен глинистой плазмой, имеет плитчато-ореховатую структуру и отличается от вышележащих горизонтов резким снижением меж-трещинной пористости при хорошо выраженной системе трещин с толстыми скелетанами. Скелетаны покрывают и основную часть поверхности сложных педов, нередко перекрывая при этом глинистые кутаны, лучше выраженные на поверхности первичных педов и микропедов.
С горизонта B1t в профиле начинается целая свита глинисто-иллювиальных горизонтов, имеющих отчетливо выраженную вертикальную дифференциацию, которая проявляется прежде всего в постепенном затухании с глубиной выраженности глинистых кутан на поверхности педов и обусловленной ими водопрочной ореховатой структуры (см. рис. 7). Горизонт B1t отличается также сравнительно хорошим развитием скелетан. В горизонте В2(t) они присутствуют только в трещинах. В горизонте В3 уже практически не встречаются.
Подводя краткий итог морфологическому описанию фоновой модергумусовой палево-подзолистой почвы "Кологривского леса", отметим:
а) ее типичный облик близок к имеющимся в литературе подробным описаниям палево-подзолистых почв;
б) сравнительно неглубокое отражение в профиле почвы современной парцеллярной (не ветровальной) пестроты лесного фитоценоза, как правило, ограниченное пределами верхних 5-10 см профиля;
в) наличие в материале горизонтов ELf2, EL(f)Bt/Bt и B1t, фрагментов с папулами и скорлуповатыми натеками неправильной ориентации (перевернутых на бок или даже опрокинутых вниз) и появление сильно трансформированных глинистых орешков в материале горизонта ELAl (при отсутствии их в горизонте ELf1), что может свидетельствовать об имевших место в прошлом локальных ветровальных нарушениях верхних почвенных горизонтов вплоть до горизонта B1t.
В то же время в профиле отмечается ряд морфологических признаков, позволяющих предположить наличие некогда интенсивных процессов текстурной дифференциации профиля: однообразие скелета в верхнем метре профиля; отчетливо морфологически выраженный вертикальный тренд ослабления обезыленности в горизонтах: ELf1 > ELf2 > EL(f)Bt/Bt > B1t; сопряженное с ним постепенное сокращение пространственной распространенности останцовых и притрещинных зон дезинтеграции глинистого материала в вертикальной свите горизонтов - EL(f)Bt/Bt > B1t > В2(t) и хорошо развитая система глинистых кутан в горизонте B1t (опускающаяся по трещинам в горизонты В2(t) и даже В3 и ниже).
Широко распространенное перекрывание глинистых кутан скелетанами, фрагментарность и маломощность свободных от подобного перекрывания аржиллан, вероятно, отражают замедленность современных процессов перераспределения илистых фракций в профиле фоновой почвы. Глинистопылеватую слоистость многих старых кутан и папул можно интерпретировать как следствие временной цикличности периодов доминирования процессов партлювации и лессиважа. Повышенная гумусированность их глинистых прослоек и заметно повышенная мощность гумусово-глинистых кутан (по сравнению с глинистыми) подчеркивают роль органического вещества в периодическом усилении процессов лессиважа.
Усредненный по шести разрезам фоновых почв гранулометрический состав (при пересчете фракций крупнее 0,001 мм на обезыленную навеску) показал незначительные колебания по профилю содержания песка и крупной пыли (рис. 8). Содержание фракций средней и тонкой пыли после резкого снижения на нижней границе горизонта ELA1 поступательно возрастает при переходе к глинисто-иллювиальным горизонтам, отличаясь значительным пространственным варьированием в горизонтах EL(f)Bt/Bt и B1t.
Модергумусовые палево-подзолистые почвы "Кологривского леса"

Профильное распределение ила четко отделяет элювиальные горизонты (с содержанием ила в 7-12%) от глинисто-иллювиальных (с содержанием ила в горизонте B1t 27-33%). Переходный горизонт EL(f)Bt/Bt отличается значительным пространственным варьированием содержания ила, но, как правило, ближе по нему к горизонту B1t, самому богатому по илу в профиле. Нижележащий горизонт В2(t) характеризуется значительным снижением усредненного значения содержания или при повышенных пределах варьирования. Еще ниже содержание ила в горизонте В3.
Расчет гранулометрических показателей выявил принципиальное постоянство в метровом слое почвы среднего диаметра песчаных компонентов и закономерные изменения по профилю дисперсности глинистых компонентов - от мелкопылеватых в горизонте ELf к тонкоилистым в горизонте B1, и снова мелкопылеватым в горизонте В3.
Исследования агрегатного и микроагрегзтного состава, проведенные по Сабанину, позволили выделить в профиле четыре зоны, существенно различающиеся по составу и природе агрегатов (см. рис. 8а). В горизонте ELA1 прогумусированные агрегаты довольно равномерно распределены по фракциям, а микроагрегаты отличаются хорошей водопрочностью. Элювиальный горизонт ELf1 отличается высоким содержанием мелких агрегатов и минимальной в профиле водопрочностью микроагрегатов. В одну группу (с высоким содержанием агрегатов крупнее 5 мм) выделяются горизонты ELf2 и EL(f)Bt/Bt. При этом, горизонт ELf2 характеризуется максимальным значением коэффициента агрегации (более 90%), по всей видимости, вследствие образования в нем значительного количества сцементированного железом псевдопеска. Глинисто-иллювиальные горизонты также отличаются высокой водопрочностью микроагрегатов и преобладанием агрегатов крупных размеров. В горизонте В2(t) содержание агрегатов крупнее 10 мм превышает 70%, что, по-видимому, является следствием преобладания исходной породной составляющей в структурной организации данного горизонта.
С агрегатным составом почвы хорошо согласуется профильное распределение плотности ее сложения. Поверхностный горизонт ELA1 резко отличается своей рыхлостью от остальной части профиля, в которой максимальной плотностью характеризуются горизонты переходной зоны ELf2 и EL(f)Bt/Bt (около 1,5 г/см3). Столь же резко выделяется в профиле горизонт ELA1 и по содержанию гумуса: в среднем выше 3% по сравнению с 0,5-0,4% в нижележащих горизонтах. Профильное распределение суммы обменных катионов во всех исследованных разрезах имеет отчетливо выраженный аккумулятивно-элювиально-иллювиальный вид, хорошо согласуясь с распределениями ила и гумуса. Рассчитанная по Гедройцу степень насыщенности поглощающего комплекса возрастает вниз по профилю с резким скачком в горизонте EL(f)Bt/Bt. Реакция среды имеет преимущественно кислые значения при незначительном варьировании как по профилю, так и внутри горизонтов (см. рис. 8а).
Исследованный в трехкратной повторности валовой состав почвы демонстрирует четкое разделение профиля на элювиальные и глинистоиллювиальные горизонты. Максимальной элювиированностью отличается поверхностный горизонт ELA1. Несколько слабее она выражена в подзолистом горизонте. Горизонт EL(f)Bt/Bt имеет переходные характеристики. Анализ вытяжки Мера-Джексона показал довольно четкое аккумулятивно (в горизонте ELA1)-элювиально-иллювиальное распределение по профилю несиликатных форм кремния, алюминия и особенно железа. Содержание подвижных форм этих элементов в вытяжке Тамма значительно ниже и слабее дифференцировано по профилю. Профильное распределение содержания железа по Тамму имеет аккумулятивный характер, довольно хорошо согласуясь с профильным распределением темно-бурых железистых ортштейнов (см. рис. 8б).
Илистая фракция почвы имеет смектит-каолинит-иллитовый состав (рис. 9). В составе ила вверх по профилю возрастает относительное содержание каолинита (в горизонте ELA1 оно снова несколько убывает), уменьшается содержание железистых иллитов, а в горизонтах элювиальной части профиля - и общее содержание иллитов. В горизонте В2(1) отмечается хлорит и (под вопросом) упорядоченное смешаннослоистое иллит-вермикулитовое образование. В вышележащих горизонтах признаки иллит-вермикулита исчезают, неоднозначно диагностируются хлорит и вермикулит. Такое профильное распределение глинистых минералов хорошо согласуется с их положением в ряду по устойчивости к разрушению в почвенных условиях: триоктаэдрические слюды и хлориты < диоктаэдрические слюды < вермикулиты < смектиты < каолиниты - и позволяет предположить существование в профиле процесса кислотного гидролиза. Увеличение содержания смектита в горизонте ELA1 и сопряженное уменьшение содержания иллита указывают на процесс смектизации иллита. Появление в ELf неоднозначно диагностируемого почвенного хлорита позволяет предположить наличие в горизонте процесса хлоритизации. Распределение глинистых минералов в пересчете на всю массу мелкозема подтверждает выявленные ранее закономерности.
Модергумусовые палево-подзолистые почвы "Кологривского леса"

Вся совокупность проанализированных характеристик фоновой модергумусовой палево-подзолистой почвы хорошо укладывается в обобщенную процессную схему, предложенную ранее для близкой дерново-палевоподзолистой почвы Центра ETC. Отличается от нее значительно меньшим развитием процессов муллеобразования, оглеения, сегрегации и трещинообразования. Согласно эволюционно-процессной схеме, в подобных почвах основные отмеченные эпп действовали, вероятно, в течение всего голоцена.
Незначительные колебания по профилю содержания песка и крупной пыли, практически постоянный в метровом слое средний диаметр песчаных компонентов позволяют признать правомочной гипотезу о преимущественно почвенном происхождении глинистой дифференциации профиля. В пользу этой гипотезы косвенно свидетельствуют прямая связь выраженности натеков и содержания ила, закономерные изменения по профилю дисперсности глинистых компонентов и слабо изменяющийся в профиле минералогический состав илистой фракции.
В завершение описания фоновой почвы особенно важно отметить ее типичность и хорошую представительность проанализированных разрезов. Типичность фоновой почвы позволяет, в принципе, достаточно широко экстраполировать результаты исследований ее ветровальных нарушений и сукцессий. Представительность проанализированных разрезов дает возможность опираться на их усредненные характеристики при сравнительном анализе почв ветровальных почвенных комплексов.