geolike.ru

Почвенный покров Каменной степи Воронежской области

Разнообразие почв

При выборе участка для действия «Особой экспедиции» Каменная степь попала не случайно. Конечно, большую роль сыграло то, что земли были казенные и выделялись для деятельности экспедиции безвозмездно. Но ведь из трёх выделенных участков (в Старобельском уезде Харьковской губернии, Мариупольском уезде Екатеринославской губернии) работы в полном масштабе были развернуты лишь в Каменной степи. Причиной тому послужила уникальность геологического строения Каменной степи. Верхняя четвертичная пачка пород преимущественно глинистая и слоистая. Это идеальный вариант строения кровли пород для целей накопления воды в ландшафте. Слоистые глинистые и опесчаненные отложения разных гидрогеологических свойств подобны ловушкам, эффективно улавливающим воду. На территории двух других участков распространенны среднесуглинистые лёссы, которые обладают провальной фильтрационной способностью и вряд ли смогли бы накапливать влагу. Каменная степь более всего подходила для воплощения задач экспедиции, потому-то она и была выбрана в качестве полигона.

Особенности геологического строения сказались не только на решении о выборе участка под деятельность экспедиции, но и на особенностях почвенного покрова. Территория полигона находится на стыке Окско-Донской низменной равнины и Калачской возвышенности. На юго-востоке Каменная степь имеет облик сходный ландшафтам Калачской возвышенности, в то же время другие части степи – плоскоместья Окско-Донской равнины.

По почвенному районированию центральных областей Русской равнины, выполненному А. Б Ахтырцевым с соавторами (1981), Каменная степь относится к южной окраине подзоны типичных черноземов, лугово-черноземных и луговых почв с пятнами осолоделых, солонцеватых и засоленных почв по западинам и лиманам. Южнее на, Калачскую возвышенность, данными авторами районирование не проводилось. По почвенно-климатическому районирования П. Г. Адерихина (1960) Каменная степь находится на южной границе Воронежско-Сампурского района типичных мощных черноземов с Бутурлиновским районом обыкновенных черноземов.

В логике почвенно-географического районирования Добровольского Г. В. и Урусевской И. С. (2004) Каменная степь расположена в граничной зоне двух провинций. На севере лежит провинция Л27 – Окско-Донская оподзоленных, выщелоченных и типичных среднегумусных и тучных мощных и среднемощных черноземов и серых лесных почв. На юге М 35 – Южно-Русская обыкновенных среднемощных среднегумусных и южных средне- и маломощных и малогумусных черноземов.

Таким образом, уже исходя из просмотра местоположения Каменной степи в системе районирования видно, что территория её обладает сложным, переходным почвенным покровом.

Нестеров А. И. (1971) выделяет в Каменной степи три типа местности. Это плакорный, междуречный недренированный и склоновый.

К междуречному недренированному типу местности относятся лишенные дренажа участки водоразделов с неглубоким залеганием грунтовых вод. Этот тип местности является характерным природным комплексом для Окско-Донской равнины. Конструктивный фон выполняют лугово-черноземные почвы в сочетании с черноземно-луговыми. Первые занимают выровненные слабодренированные плоскоместья, слабопологие склоны, вторые окружают различные депрессии и покрывают плоско-вогнутые участки водоразделов, лиманы, лощины. Ареалы этих почв обширные, изоморфные. Обязательными компонентами СПП являются сложные западинные комплексы и микросочетания почв.

СПП на плакорном типе местности, отличающемся от междуречного лучшей дренированностью и большей расчлененностью, характеризуется появлением и большей расчлененностью, характеризуется появлением в качестве основных компонентов наряду с лугово-черноземными почвами типичных и карбонатных перерытых черноземов. При этом доля участия черноземов в СПП увеличивается с увеличением овражности районов и уменьшением западин на плакорах.

В целом плакоры характеризуются сложными почвенными сочетаниями с участием в СПП гомогенных ареалов, пятнистостей типичных и карбонатных перерытых черноземов и лугово-черноземных тучных и среднегумусных мощных и среднемощных глинистых почв, а также западинных комплексов (Ахтырцев А. Б., 1981).

Генезис черноземов Каменной степи тесно связан с растительным покровом, с луговым режимом этой территории. Н. Н. Никанорова (1953) рисует его следующим образом При близком залегании грунтовых вод в прошлом, здесь была развита мощная влаголюбивая растительность. Начали формироваться луговые почвы, заболоченные, местами засоленные. При углублении и расширении овражной сети усилился дренаж и уровень грунтовых вод начал постепенно понижаться, а почвы лишаться избыточного увлажнения и непрерывно изменяться под влиянием преобладающих нисходящих токов атмосферных вод. Соли, находящиеся вверху, постепенно вымывались вниз; происходила дифференциация на горизонты. Формировались лугово-черноземные почвы. Одновременно менялся характер растительности, - появились степные формации, сменяющие луговые. Грунтовые воды опускались глубже, и влияние их на почвообразовательный процесс становилось все меньше. Появившиеся землерои увеличивали аэрацию почв, перераспределяли органическое вещество на большую глубину. Вследствие этих причин усиливалось остепнение и почвы приобретали все признаки черноземов. Они являются переходными от лугово-черноземных к почвам уже остепненным - черноземам.

В местах, где были когда-то лесные колки, в мелких понижениях и более глубоких западинах образовались выщелоченные и оподзоленные почвы. В условиях многолетней залежи в верхней части профиля этих почв идет накопление органического вещества, и они имеют довольно мощный гумусированный слой.

В настоящее время в Каменной степи грунтовые воды залегают на различных глубинах - от 2,5 до 10 м от поверхности, иногда и ниже.

Основные почвенные разновидности Каменной степи характеризуются следующими показателями.

Черноземы обыкновенные глинистые развиты на выравненных участках водоразделов с уровнем залегания грунтовых слабо минерализованных вод ниже 6 м. Мощность гумусового горизонта равна 45-50 см; мощность горизонтов A+B около 100 см. Содержание гумуса в верхнем слое колеблется от 7 до 10%. Уменьшение гумуса вниз по профилю почв постепенное. Запасы гумуса в черноземах обыкновенных составляют 500—600 т/га в метровом слое и 600—700 т/га в двухметровом.

Реакция черноземов обыкновенных близка к нейтральной, с небольшими колебаниями в зависимости от перерытости землероями. рН=6,8-7,2. Почвы обладают высокой емкостью обмена - до 50—60 мг-экв на 100 г почвы, что связано с высоким содержанием илистой фракции и высоким содержанием гумуса, а также с их минералогическим составом (наличие группы минералов монтмориллонита).

Черноземы выщелоченные глинистые распространены по микропонижениям, мелким широким лощинам, в плакорном залегании - среди лесных полос. Грунтовые воды находятся ниже 6 м. Мощность равномерно окрашенного гумусом слоя около 40 см. Мощность горизонта А + В доходит до 175 см, против 110 см в черноземах обыкновенных. Вскипание от НСl на глубине 80-100 см и зависит от количества проникающих в почву вод, насыщенных в различной степени, в зависимости от сезона, углекислотой и органическими кислотами. Намечается иллювиальный горизонт В1. Содержание гумуса в почвах такое же, как в черноземах обыкновенных, с некоторым накоплением (до 14%) в поверхностном слое. Это накопление произошло в предшествующее, до посадки леса, время, когда здесь был мощный луговой травянистый покров. Запасы гумуса в метровом слое равны около 718 т/га, в двухметровой толще 872 т/га. Емкость обмена достигает 55м-экв. Реакция почв слабокислая: рН водный - 6,2. Лугово-черноземные почвы глинистые расположены в слабо пониженных частях водораздела (на залежных участках). Уровень залегания грунтовых вод 3 - 4 м. Минерализация вод неоднородна: от 0,9 г до 11 г/л. Эти воды при перемежающихся периодах поднятия и опускания создали различное распределение солей по профилю почв. Лугово-черноземные почвы постепенно остепняются в связи с изменением окружающих условий: усилением дренажа, опусканием уровня грунтовых вод, сменой растительности, деятельностью человека. Почвы содержат значительное количество органического вещества в верхнем слое (около 14 - 15% гумуса). Запасы гумуса — около 638 т/га в слое 1 м.

В случае преобладания нисходящих токов воды лугово-черноземные почвы выщелачивают легкорастворимые соли и карбонаты вымываются вниз и намечается образование иллювиального слоя. По более глубоким замкнутым понижениям залегают оподзоленные лугово-черноземные почвы, близко напоминающие почвы Шипова леса, что заставляет предполагать наличие в этих западинах в прошлом лесных колков. Запасы гумуса в лугово-черноземных почвах составляют в метровом слое 600 т/га.

Все почвы Каменной степи в поглощающем комплексе содержат небольшие количества натрия, по-видимому, обусловливающего их темный цвет и часто грубую структуру при вспашке.

Во многих местах Каменной степи в плакорном залегании на глубине около 2—3 м имеется темноокрашенный гумусированный горизонт различной мощности. Содержание гумуса в нем около 1%. Причиной его возникновения, по-видимому, являются отчасти иллювиальные процессы, а отчасти его генезис связан с прошлой луговой стадией развития.

Со времени работы в Каменной степи Никаноровой Н. Н. в почвенном покрове Каменной степи произошли существенное изменения. Произошло значительное поднятие грунтовых вод. На разных участках оно составило от 2 до 3-х метров. Средний уровень залегания грунтовой воды на плакоре в 50-х годах составлял 6 метров, сейчас же 2-4 метра. Более высокая увлажненность почв привела к тому, что тяжелая техника при вспашке более сильно уплотняет почву. В итоге переуплотнение почв – проблема всей каменной степи. Достоверно установлено повышение плотности за последние 50 лет благодаря применению ретроспективного мониторинга, а также снижение содержания гумуса на 1% (Хитров Н. Б., 2007).

Хитров Н. Б. и Чевердин Ю. И. (2007) в 2006 году выявили 95 ареалов сезонно-переувлажненных почв и/или затопленных в период с марта-начала апреля. 50 лет назад такого не отмечалось. Данные процессы начались уже в XXI веке. Близкое залегание грунтовых вод приводит к накоплению в гумусовых горизонтах почв легкорастворимых солей, преимущественно гипса. Но в некоторых местах, там, где рельеф водоупора имеет замкнутый характер, подтягивается сода, что приводит к осолонцеванию почв.

Поднятие уровней грунтовых вод привело к значительному увеличению участия в СПП лугово-черноземных почв (по классификации 2007 года), или гидрометаморфизованных почв (на уровне подтипа) в классификации 2004 года. Количественные оценки в изменении СПП не производились. В 2007 году собирался материал для составления СПП, после чего такая оценка станет возможной. Несмотря на очевидность переувлажнения «подпочв» на территории Окско-Донской низменности, этот факт очень долгое время оставался вне внимания почвоведов. В частности, в Каменной Степи широкое распространение грунтового увлажнения почв до середины 70-х гг. XX в. не учитывалось при их генетической интерпретации и классификационной оценке, соответственно оно не отражалось и при почвенном картографировании.

Ситуация исторически объяснима, так как В. В. Докучаев не относился к различиям в водном режиме как основанию для разделения почв. Почвенно-грунтовое переувлажнение в качестве составляющего элемента почвенного профиля и одновременно важного фактора почвообразования окончательно закрепилось в «Классификации и диагностике почв СССР» (1977). В качестве основного критерия при выделении гидроморфных почв принимался уровень грунтовых вод (>3,0 м - гидроморфные или луговые; 3,0-6,0 м - полугидроморфные или лугово-черноземные почвы).

С 50-х гг. XX в. в почвенном покрове Каменной Степи, как и вообще на Окско-Донской равнине, стали выделять лугово-черноземные почвы в виде небольших ареалов, приуроченных исключительно к плоским водораздельным понижениям, надсклоновым депрессиям и надпойменным террасам. В остальном почвенный покров недренированных водоразделов по-прежнему представлялся как господство автоморфных обыкновенных и выщелоченных черноземов.

Абсолютное преобладание луговых и лугово-черноземных на водоразделах Окско-Донской низменной равнины было установлено в ходе координационного маршрута, предпринятого в связи с программой «Черноземы СССР». Полученные материалы были опубликованы и нашли отражение на Почвенной карте России масштаба 1: 2,5 млн., где впервые в почвенном покрове водоразделов Окско-Донской низменной равнины господствуют лугово-черноземные почвы. Тем не менее, до настоящего времени почвы плоских водоразделов, имеющие в нижней части профиля верховодку или насыщенный влагой слой, зачастую определяются как «сухие» черноземы. Такое положение можно отчасти объяснить неопределенностью существующей диагностики лугово-черноземных почв, ориентированной на глубину уровня грунтовых вод, которые сами по себе не могут быть надежным критерием, поскольку «...не являются пространственно выдержанными и устойчивыми во времени; грунтовые воды в сухие сезоны могут опускаться или находиться весьма глубоко» (Классификация и диагностика почв СССР, 1977, с. 98).

Диагностика лугово-черноземных почв осложняется тем, что морфологическое проявление гидрогенного метаморфизма в почвах с реакцией среды, сдвинутой в щелочное крыло, отличается от традиционных представлений. Хроматические признаки оглеения в этих почвах выражены чрезвычайно слабо или совсем отсутствуют. Кроме того, верхние 80 -120 см профиля лугово-черноземных почв, включающие гумусовый и большую часть аккумулятивно-карбонатного горизонтов, по строению и свойствам очень близки к «сухим» аналогам. В частности, содержание гумуса, по крайней мере, в агропочвах, статистически не различается по средним данным, а разница по конкретным значениям незначительна, прослеживается как тенденция и не выходит за пределы пространственного варьирования показателя. Этот факт, в общем, объясним, поскольку верхняя часть профиля полу- и гидроморфных почв живет в режиме атмосферного увлажнения и в большинстве лет мало отличается по закономерностям поступления и расхода влаги от черноземов. Вместе с тем, очевидно, что выявление этих почв как компонентов почвенного покрова чрезвычайно важно для раскрытия эволюционных трендов территории, оценки влагообеспеченности сельскохозяйственных культур и правильного использования сельскохозяйственных угодий. Новая классификация почв России (2004), по возможности отошедшая от использования факторов почвообразования в качестве критериев для типового и подтипового разделения почв, позволяет более адекватно отражать дифференциацию почвенного покрова, что особенно важно для черноземных ареалов в связи с низкой контрастностью строения их профиля (Лебедева И. И., 2007).

Морфологическое описание основных почвенных типов

Фоновыми почвами плоских водоразделов региона являются агрочернозёмы миграционно-мицелярные гидрометаморфизованные глубиннослитизированные. Дополнительное поверхностное увлажнение приводит к дифференциации профиля фоновых черноземов по элювиально-иллювиальному типу. В зависимости от степени обводнения (размер западины, объём и площадь водосбора, длительность стояния воды и др.) прослеживаются разные стадии дифференциации, сопоставимые последовательно с черноземами глинисто-иллювиальными (располагаются узкими лентами в тальвегах лощин в верховьях балок, а также в виде замкнутых лен по контуру западин, либо в их центре), глинисто-иллювиальными оподзоленными и темно-серыми почвами (эти типы в западинах с наибольшей площадью водосбора, при глубоком залегании водоупорных глин).

Агрочерноземы сегрегационные распространены там, где близко к поверхности выходит постилающие трещиноватые суглинки с карбонатными нодулями в месте пересечения трещин.

По новой классификации такие горизонты могут попасть в аккумулятивно-карбонатный горизонт и тогда будут отнесены к сегрегационному подтипу черноземов.

Разрез Т-0067.

Поле западного селекционного севооборота, окруженное лесополосами № 34 (на севере), 40 (на востоке), 35 (на юге), 30 (на западе). В 200 м на юг от лесополосы № 34 и в 100 м на запад от лесополосы № 40. Краевая часть почти плоского широкого водораздела, осложненного слабовогнутыми поверхностями верховьев ложбин. Разрез находится на слабонаклонной поверхности северной экспозиции. Поле вспахано плугом с оборотом пласта без разделки боронами, поэтому поверхность бугристая. Уровень грунтовых вод на глубине 280 см. Глубина вскипания 65-70 см.

Название почвы:

агрочернозем

миграционно-мицелярный

гидрометафорфизованный

среднекарбонатный

среднемощный (типичный чернозем).

Разрез Т-0198

Координаты: 51˚01´0,9´´ с.ш., 40˚24´26,4´´ в.д. Верхняя часть склона. Поле восточнее полосы № 113. В 300 м восточнее 113-й лесополосы и столько же на север от 126 лесополосы. Верхняя часть слона, межложбинный наклонный гребень. На поле стерня и подрастающие сорняки: бодяк и вьюнок.

Название почвы: агрочернозем сегрегационный глубокогидрометаморфизованный среднесуглинистый на двухчленных отложениях (обыкновенный чернозем).

Т-0223. Лощина в верховьях Хорольской балки с пологими склонами. Разрез заложен вблизи тальвега. Поверхность неровная, бугристая. Кочки – муравейники. Луг заросший. 20 м на CCЗ от скважины. Поле между лесополосами. Вейниковый луг. Тальвег с порослью ивы. Крутизна склонов лощин около 1 градуса. На глубине 2,5 метров грунтовая вода

Название почвы: чернозем глинисто-иллювиальный метаморфизованный постагрогенный глинистый (выщелоченный чернозем).

Описанные выше три почвенные разности являются доминирующими компонентами СПП. Не приведенные здесь солонцы, темно-серые почвы и различные варианты склоновых почв занимают ограниченные площади (не более 10 %). Для всех почв в ходе экспедиции были выявленные следующие морфологические признаки, ранее неотмечаемые исследователями для этой территории:

- специфическая угловатая, острореберная, неправильной формы структура пахотных переуплотненных горизонтов;

- глинистые кутаны в карбонатных и выщелоченных от карбонатов горизонтах;

- поверхности скольжения в выщелоченных от карбонатов и карбонатных горизонтах;

- оливковая окраска сильно увлажненных нижних горизонтов, сравнительно быстро исчезающая при высыхании;

- закрытые вертикальные трещины усадки в средней части профиля, заполненные материалом гумусового горизонта;

- переходный слой между желто-бурыми покровными лессовидными глинами сверху и подстилаемым коричневато-бурым плотным глинистым слоем покровных четвертичных отложений проблематичного генезиса;

- карбонатные сегрегации AUSN горизонта тёмных солонцов ориентированные вдоль трещин, имеют грязно-светло-серый цвет. При этом вмещающая масса не кипит.