Поиск

Слабодерново-палево-подзолистые почвы ельника кислично-щитовникового Центрально-лесного заповедника
30.10.2015

Первый ключевой участок в ЦЛБГЗ занимает верхнюю часть средне-дренированного склона с бореально-неморальным ельником кислично-щитовниковым (квартал № 80 южного лесничества). Основным отличием от участка, расположенного в "Кологривском лесу", является неоднородность почвообразующих пород: крупнопылеватый покровный легкий суглинок подстилается на глубине 30-35 см валунной среднесуглинистой мореной. Другая особенность - меньший возраст фитоценоза. Древостой имеет второй бонитет и относительно разновозрастный характер. Ветровальный микрорельф занимает 6,8% общей площади участка. В ненарушенных фоновых позициях преобладают слабодерново-палево-подзолистые почвы, описанные ниже.
Анализ фоновой почвы основывается на выполненных авторами описаниях и камеральных исследованиях образцов из восьми разрезов (11Ф-82, 12Ф-82, 13Ф-82, 6Ф-83, 7Ф-83, 8Ф-83, 11Ф-83, 13Ф-83), опубликованных и архивных материалах Биогеоценотической экспедиции ЛГУ, а также на статистическом нализе мощности верхних почвенных горизонтов, вскрытых широкой ерией прикопок (табл. 5).
В качестве опорного нами выбран разрез 12Ф-82, заложенный в 50 м от еверной просеки и в 120 м от северо-восточного угла квартала. Участок представляет собой кислично-щитовниковую парцеллу с обильным подростом из ели и рябины. В травянистом напочвенном покрове преобладают цитовники (Driopteris dilotata и Dr. felix-femina) и кислица (Oxaiis cetosella). Их общее проективное покрытие составляет 50-75%. Моховый покров состоит из зеленых мхов (Pleurozium schreberi, Hylocomium pecndens, Dicranum seoparium) с общим покрытием 10-15%. Уровень грунтовых вод не вскрыт. Почвенный профиль состоит из следующих горизонтов:

Слабодерново-палево-подзолистые почвы ельника кислично-щитовникового Центрально-лесного заповедника

О/АО 4-0 см Свежая рыхлая бурая подстилка типа "модер” Состоит из двух подгоризонтов. Ol - мощностью 1-2 см (прошлогодний опад ели, листья и травянистые остатки). В 02 мощностью 2 см растительные остатки измельчены и находятся в ферментативной стадии разложения. Ниже часто выделяется переходный сантиметровый горизонт АО с редкими включениями осветленных зерен кварца, шпатов.
Al 0-3 см. Свежий буровато-темно-серый рыхлый легкосуглинистый горизонт с повышенным содержанием мелкого песка. Непрочная зернисто-породистая структура, много корней. Среди растительных остатков преобладают ильноразложившиеся с экскрементами клещей, энхитреид и личинок двукрылых. Обилие угольков и червороин с черными и бурыми копролитами, которые, разрушаясь, слипаются с образованием комочков. Зерна минерального скелета преимущественно осветлены, но на некоторых имеются хорошо выраженные пленки из гумуса, а также тонкие железисто-глинистые пленки на нижней поверхности крупных зерен. В небольшом количестве присутствует гумусовая и гумусово-глинистая плазма преимущественно изотропного, беспорядочно-волокнистого и реже раздельночешуйчатого строения.
Переход ясный при волнистой границе.
A1EL 3-11 см. Влажноватый пылеватый легкий суглинок серовато-палевого цвета. Рыхлый горизонт с непрочной комковато-мелкоплитчатой структурой. Довольно много корней и червороин с копролитами. Отмечаются многочисленные микроконкреции темно-бурого цвета, отмытые зерна кварца и полевых шпатов Поверхности педов (ПП) дифференцированны по цвету, в верхней части горизонта нижняя ПП светлее верхней и менее прогумусирована, в нижней части горизонта она уже темнее верхней и сильнее прокрашена соединениями железа.
Переход ясный при волнистой границе
ELf 11-34 см Влажноватый пылеватый легкосуглинистый горизонт палевого цвета, слабоуплотнен, с малопрочной ореховато-пластинчатой структурой и большим количеством мелких и средних пор Хорошо развиты темно бурые твердые таблитчатые и изометричные конкреции и микроконкреции с резкой границей. Отмечаются корни в среднем количестве и редкие червороины с копролитами. Зерна и микроагрегаты покрыты железистыми пленками, которые лучше выражены на их верхней поверхности Для крупных пор наблюдается обратная картина Железом пропитаны и трещины в крупных зернах полевого шпата. Встречается плазма глинисто-железистого состава, изотропного и беспорядочно-волокнистого строения
Переход заметный с волнистой границей.
IIEL(f)B 34-42 см. Влажный горизонт с чередованием светло-палевых участков ELf и красновато-бурых фрагментов гор В. Участки ELf имеют песчано-супесчаный состав, слоевато-рыхлое микросложение, непрочную пластинчато-ореховатую структуру. Основная масса минеральных зерен покрыта железистыми пленками, лучше выраженными с нижней поверхности. Около 10% зерен совершенно чистые. Встречается глинистая слабоожелезненная плазма крупночешуйчатого и беспорядочно-волокнистого строения, во внутрипедной массе - мелкие натеки и папулы. В блюдцеобразных ловушках на поверхности крупных зерен при большом увеличении обнаруживаются тонкая пыль и углистые частицы. В переходных зонах сосредоточены темнобурые и охристые конкреции, часто с нерезкой границей
Фрагменты гор В уплотнены, имеют супесчано-суглинистый состав и фрагментарно-компактное микросложение. В них хорошо развиты кутаны скелетаны - на вертикальных поверхностях пор и структурных отдельностей, аржилланы - на наклонных и горизонтальных поверхностях В мелких порах кутаны лучше выражены на нижней поверхности, в крупных - на верхней Имеются заполненные осветленным материалом трещины шириной до 2 см Около 90% минеральных зерен почти полностью покрыты пленками, 10% практически нацело от них отмыты. Хорошо выражена вокругскелетная сепарация железисто-глинистой плазмы, встречаются сложные кутаны и скорлуповатые натеки
Переход от заметного к постепенному.
В1(1) 42-65 см. Влажный суглинистый твердый слабооструктуренный горизонт красновато-бурого цвета с буровато-палевыми пятнами и субвертикальными осветленными трещинами. На верхней поверхности структурных отдельностей часто встречаются отмытые зерна скелета и тонкопылеватоглинистые кутаны, на нижней - охристо-бурые пленки из глины и полуторных окислов Отмечаются редкие корни, единичные гравий, галька и средневыветрелые гранитные валуны Физическое выветривание валунов привело к образованию поверхностных концентрических слоев вокруг плотного ядра с пустотами между ними, в которых могут обнаруживаться слои глинистого материала до 3 мм толщиной.
Переход постепенный.
В2(t) 65-105 см. Влажный суглинистый твердый слабооструктуренный горизонт бурого и красновато-бурого цвета. Более однородный, чем горизонт В1(t), содержит меньше трещин, кутан, несколько более утяжеленный гранулометрический состав и признаки иллювиирования, лучше выраженные на микроуровне.
Переход постепенный.
BCg 105-150 см. Отличается от предыдущего горизонта большей твердостью, худшей делимостью и обилием оглеенных пятен. Последние, как правило, охватывают массу, прилегающую к валунам и обломкам разной степени выветрелости, встречающимся в большом количестве. Признаки иллювиирования выражены очень слабо.
Переход от заметного к ясному при слабоволнистой границе.
IIIBD 150-170 см. Красно-бурый безвалунный средний суглинок довольно однородного гранулометрического состава, очень твердый и вязкий
Таким образом, слабодерново-палево-подзолистая почва Центральнолесного заповедника, имея общую с фоновой почвой "Кологривского леса" текстурную дифференциацию профиля, отличается от нее вложенным в элювиальную часть субпрофилем и характером переходной зоны (ELB) и глинисто-иллювиальных горизонтов.
В элювиальную часть профиля здесь вложен "дерново-палевый" субпрофиль с горизонтами: О/АО - Al - AlEL - ELf - IIEL(f)B. Под подстилкой типа "модер" О/АО отчетливо выделяются маломощный гумусово-аккумулятивный и элювиально-аккумулятивный горизонты Al -AlEL рыхлые, комковатые, с выраженной присыпкой из отмытых минеральных зерен (рис. 10). Элювиальный палевый горизонт субпрофиля ELf отличается непрочной плитчатой структурой (с элементами ореховатой), хорошо развитыми на поверхности минеральных зерен и микроагрегатов железистыми пленками и значительным количеством железистых конкреций. Нижняя граница ELf часто примерно совпадает с контактом покровного и моренного наносов. Однако при ее значительном варьировании нередки случаи значительного заглубления элювиального горизонта в нижний нанос. Переходный горизонт IIEL(f)B расположен в верхнем слое валунной морены, поэтому сильно опесчанен и уплотнен. Его элювиальные морфоны осветлены. В морфонах гор. В отмечаются глинистая плазма и элементы ореховатой структуры, покрытые песчано-пылеватыми скелетанами.
Глинисто-иллювиальные горизонты В(t) сформированы в очень твердой валунной морене с плотной упаковкой разноразмерного минерального материала. Это обусловливает слабую оструктуренность и трещиноватость В(t), сравнительно незначительное развитие в них кутан, появление морфологических признаков сезонного переувлажнения (прежде всего, в виде многочисленных железистых конкреций и микроконкреций) и в итоге менее отчетливо выраженную дифференциацию профиля (см. рис. 10). На микроуровне это проявляется в более компактном микросложении, появлении элементов микрозональности, редкой встречаемости микроагрегатов, сильном варьировании состава скелета и значительном участии в составе плазмы органо-железистых компонентов. В горизонте Bl(t) лучше выражены скелетаны и органо-железистые натеки. Глинистые кутаны преобладают в горизонте B2(t), отличающемся от B1(t) повышенным содержанием глинистой плазмы.
Подводя краткий итог морфологическому описанию фоновой слабодерново-палево-подзолистой почвы Центрально-лесного заповедника, следует отметить:
а) ее известную представительность - близость широко распространенным в литературе описаниям дерново-палево-подзолистых, дерново-подзолистых и палево-подзолистых суглинистых почв, сформированных на двучленных отложениях;
б) значительно менее четкую, чем в фоновой почве "Кологривского леса", элювиально-иллювиальную дифференциацию профиля, более простую организацию почвенного материала, меньшую прочность почвенной структуры;
в) проработку процессами элювиирования не только исходно облегченного наноса покровного суглинка, но и верхней части моренного наноса.
Слабодерново-палево-подзолистые почвы ельника кислично-щитовникового Центрально-лесного заповедника

Анализ распределения по профилю и расположения в горизонтах кутан и пленок выявляет сложную картину современного почвообразования. Поверхности педов, пор и минеральных зерен элювиальных и иллювиальных горизонтов (начиная с AlEL и кончая В2(t)), как правило, имеют достаточно четкую дифференциацию по степени осветления, отмытости и, наоборот, выраженности пленок и кутан. Процессы выноса максимально отражаются в гумусово-аккумулятивном, элювиально-гумусовом и переходном элювиально-иллювиальном горизонтах Al, AlEL и IIEL(f)B, где верхние поверхности педов, пор и зерен наиболее осветлены и отмыты. В основной массе палевого горизонта доминирует "мягкое" (достаточно равномерно распределенное) альфегумусовое иллювиирование. В горизонтах В(t) - иллювиирование ила, тонкой пыли и, в меньшей мере, органоминеральных соединений и комплексов. В созданных природой валунных "ловушках" горизонта В2(t) накопились значительные количества тонких фракций. В то же время по крупным вертикальным трещинам и порам и в горизонте ELf, и в горизонтах В(t) идет активное элювиирование мобильных компонентов.
Проведенный в образцах фоновых почв четырех разрезов анализ показателей цвета внутрипедной массы и поверхностей педов по шкале Мэнселла (см. рис. 10) выявил достаточно четкую цветовую дифференциацию как профиля на горизонты, так и материала самих горизонтов на внутрипочвенную массу и поверхность педов.
Гумусово-аккумулятивный и элювиально-аккумулятивный горизонты A1 и AlEL ясно выделяются во вложенном субпрофиле явно пониженными показателями осветленности и насыщенности цвета, его тоном. Примечательно, что проведенный анализ не выявил существенных отличий поверхности педов от внутрипедной массы.
Элювиальный горизонт ELf характеризуется максимальной осветленностью и наиболее "холодным" в профиле цветовым тоном. Поверхности педов отличаются от внутрипедной массы пониженной осветленностью (предельно возможной) и пониженным насыщением цвета.
В переходном горизонте IIEL(f)B закономерно меняются все цветовые характеристики, занимая промежуточное положение от ELf к В1(t). Согласно значениям показателей цвета, поверхности педов ближе к материалу горизонта ELf, а значительно отличающаяся от них (меньшей осветленностью и большей насыщенностью цвета) внутрипедная масса - к материалу горизонта В1(1).
Глинисто-иллювиальный горизонт В1(t) четко выделяется наиболее "красным" тоном, максимальным в профиле насыщением и минимальной осветленностью цвета. Правда, поверхности педов в нем прокрашены слабее внутрипедной массы.
Гранулометрический анализ фоновых почв шести разрезов (рис. 11a) подтвердил явную литологическую двучленность профиля (со средней глубиной подстилания морены 34 см) и очевидную дифференциацию по содержанию илистой фракции, профиль которой хорошо согласуется с описанной ранее морфологической картиной горизонтов и поступательно нарастающей с глубиной дисперсностью фракции физической глины.
Наряду с этим, стоит отметить: а) подповерхностное повышение содержания песка и мелкой пыли за счет уменьшения крупной пыли и вторичный субпрофиль элювиальноиллювиального распределения ила в горизонтах A1-A1EL; б) самую сильную по профилю вариабельность гранулометрического состава и среднего диаметра физического песка в горизонтах EL(f)B и В1(t); в) закономерную дифференциацию горизонтов EL(f)B-B1(f)-B2(t) и, прежде всего, по содержанию в них крупной пыли, мелкой пыли и ила, дисперсности физической глины.
Построенное по трем разрезам профильное распределение плотности сложения почвы (см. рис. 11б) показало четкую дифференциацию профиля на горизонты: A1-A1EL; ELf, IIEL(f)B, B(t). Сформированные в моренном наносе глинисто-иллювиальные горизонты B(t) отличаются очень высокой плотностью.
Слабодерново-палево-подзолистые почвы ельника кислично-щитовникового Центрально-лесного заповедника

Проведенный по 11 разрезам анализ физико-химических свойств почв (см. рис. 11 б) выявил невысокую, а в элювиальном горизонте низкую емкость поглощающего комплекса, сильно кислую реакцию среды - вплоть до горизонта ВС, с минимумом pH в горизонтах A1-A1EL, погоризонтное снижение вниз по профилю ненасыщенности поглощающего комплекса от сильной в горизонте Al до очень слабой в горизонте В2(t).
Построенный по 11 разрезам профиль валового содержания гумуса имеет аккумулятивный характер (см. рис. 11б), демонстрируя сравнительно высокую (для слабодерново-подзолистых почв) прогумусированность "дерново-палевого" субпрофиля. Субпрофиль четко выделяется и по составу гумуса (C/N; Сгк/Сфк; 1-я фракция ФК). При этом, горизонт Al отличается гуматно-фульватным составом гумуса; в горизонте ELf особенно велика доля гумуса, связанного с железом (из вытяжки Баскомба); а переходный горизонт IIEL(f)B характеризуется резко фульватным гумусом при абсолютном преобладании первой фракции фульвокислот.
Исследование в двойной повторности валового состава фоновой почвы (рис. 12а) показало четкую дифференциацию профиля на:
а) элювиальную часть Al-AlEL-ELf-IIEL(а)B, обогащенную кремнеземом, обедненную алюминием, железом, магнием и калием, и
б) горизонты B(t) с обратной комбинацией свойств. Важно отметить несовпадение этой дифференциации с границей наносов и заглубление элювиальной части профиля в слой морены.
Вложенный в элювиальную часть профиля субпрофиль характеризуется слабой, но все же выраженной элювиальной дифференциацией, по валовому содержанию кремнезема, кальция, магния, калия и натрия, аккумулятивным распределением марганца и фосфора и стабильным содержанием в горизонтах Al-AlEL-ELf валовых алюминия и железа с минимумом их в горизонте HEL(f)B. Максимальной элювиированностью в профиле отличаются горизонты Al-AlEL и IIEL(f)B.
Проведенный в четырех разрезах анализ вытяжки Тамма выявил четкую аккумулятивно-элювиально-иллювиальную дифференциацию вложенного субпрофиля по содержанию в нем подвижных форм алюминия, кремнезема, и, менее четкую, железа. Формы железа, определенные по Баскомбу, имеют аккумулятивное распределение.
Проведенные в период с мая по август (включительно) наблюдения за режимами фоновой слабодерново-палево-подзолистой почвы ельника кислично-щитовникового ЦЛБГЗ (см. рис. 12) выявили преобладание в ней невысоких температур, увлажненно-влажного состояния, неудовлетворительной поверхностной водопроницаемости, кислой реакции раствора и слабоокислительных условий, средней биологической активности.
Слабодерново-палево-подзолистые почвы ельника кислично-щитовникового Центрально-лесного заповедника

Максимум температур приходится на июль-начало августа, когда они в элювиальных горизонтах поднимаются выше 12°С, в гумусово-аккумулятивных - выше 15°С. Во все пять сроков наблюдения почва находилась во влажном или увлажненном состоянии (лишь в июне горизонт B1 был сырым после дождя). Определенная в ненарушенной почве реакция почвенного раствора во все сроки была кислая (меньше 5), а в верхних горизонтах O-AlEL - очень сильно кислая (меньше 4,1). В период наблюдений в почве преобладали слабоокислительные условия с ОВП от 400 до 500 мВ; но в начале июня во всем профиле была слабовосстановительная обстановка - при ОВП менее 380 и даже 350 мВ. В целом невысокая биологическая активность также сильно изменялась в течение сезона, имея максимумы выделения CO2 и образования нингидринположительных веществ в мае, целлюлозолитической активности в июле.
Вся совокупность проанализированных характеристик фоновой слабо-дерново-палево-подзолистой почвы в целом хорошо согласуется с известной обобщенной схемой ЭПП для дерново-палево-подзолистых почв Центра Русской равнины. Близкое к поверхности подстилание покровного суглинка очень плотным моренным наносом обусловливает характерные для двучленных пород контактные явления и меньшую, чем в предыдущей фоновой почве, выраженность основной части профилеобразующих процессов.