The geochemical specificities of distribution of macroelements within the soils of undisturbed landscapes of Middle Ural (on the example of “Basegi” preserve)

Автор: Samofalova I.A., Rogova O.B., Luzyanina O.A., Savicthev A.T.

Журнал: Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil

Статья в выпуске: 85, 2016 года.

Бесплатный доступ

The geochemical specificities of mountainous soils of Middle Ural on the example of Basegi Ridge were considered in this work. We calculated and analyzed geochemical coefficients of accumulation, subsurface weathering, eluviation and oxidation. It is shown that soil forming processes on Severniy Baseg Mountain don't lead to the clear differentiation of the profile according to the content of one or another microelements. The level of concentrations of elements in landscapes was increased from elluvial to transaccumulative. This was determined by the increasing role of lateral distribution of concentration of chemical elements in mountainous ecosystems. This is confirmed by the calculated accumulation coeffecients and also by the results of cluster analysis. It shows that there are higher concentrations of Al, Fe, K, Ca, Mg, Mn in the soils of forest-mountainous belt, comparing to soils of goltsy altitudinal belt and subgoltsy altitudinal belt, and comparing to alpine belt. The analysis of the original data and literature sources confirmed that the climate change in the end of late Holocene affected dramatically on the climate change of mountainous part of western macroslope of Middle Ural.

Еще

Elements, bulk composition, geochemical coefficients, preserve, mountainous soils, undisturbed landscapes

Короткий адрес: https://sciup.org/14313675

IDR: 14313675 | DOI: 10.19047/0136-1694-2016-85-57-76

Текст научной статьи The geochemical specificities of distribution of macroelements within the soils of undisturbed landscapes of Middle Ural (on the example of “Basegi” preserve)

Почвенный покров горных территорий в целом исследован в меньшей степени, чем равнинных. В горных странах, в силу резкого варьирования всех основных факторов почвообразования (по В.В. Докучаеву и И.П. Герасимову) на сравнительно небольших площадях), один тип почв резко переходит в другой, и весь почвенный покров значительно более пестрый, чем на равнинах (Добровольский и др., 1990, 2000, 2002; Владыченский 1998; Вла- дыченский и др., 2004; Жангуров и др., 2012) . Это находит отражение в системе как вертикальной, так и горизонтальной зональности. В каждом вертикальном поясе процессы выветривания и почвообразования протекают с разной интенсивностью, что способствует формированию специфической геохимической обстановки и провинциальных особенностей почвенного покрова (Урушадзе, 1979; Карпачевский и др., 1997, 2012; Владыченский, 1998; Владыченский и др., 2004; Молчанов, 2008; Дымов и др., 2011, 2014; Борисова, 2012) .

В настоящее время изучение уральских почв ведется, в основном, на Северном Урале (Титова, Горячкин, 2010; Дымов и Жангуров, 201 1Семиколенных и др., 2013; Почвы и почвенный покрова…, 2013) .

Почвенные исследования в заповеднике “Басеги” начались Г.Н. Канисевым (1964; Летопись природы…, 1992) , в 2000 г. интерес к почвам заповедника проявили специалисты МГУ им. М.В. Ломоносова в составе комплексной экспедиции изучения ландшафтов особо охраняемой территории (Замесова и др., 2003) . Морфологические исследования почв проводились Л.В. Кульковой с 2007 по 2012 гг., ей составлена почвенная карта территории заповедника (Кулькова, 2012) . Начиная с 1994 г. Е.А. Ларионовой и Е.А. Ворончихиной (2003) велись детальные экологогеохимические исследования почвенного покрова.

И.С. Копыловым (2011) изучались геохимические особенности Западного Урала и Приуралья, в том числе горная часть, включая территорию заповедника “Басеги”. Автор выделяет данный район как природную аномальную литогеохимическую зону по элементам: Ga, PB, Zn, Mn, Cr, Ti, Cd, Zr.

Цель исследований – изучить геохимические особенности содержания ряда макроэлементов (включая Cr) в горных почвах ненарушенных ландшафтов Среднего Урала на примере ООПТ Государственного природного заповедника “Басеги”, в течение многих лет сохраняющего биоразнообразие горных экосистем.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили на территории заповедника “Басе-ги” в 2011–2013 гг., в границы которого входит хребет Басеги, вытянутый в меридиональном направлении. Хребет находится (между 58°50′ и 60°00′ с.ш.) на западных отрогах Уральских гор в восточной части Пермского края и имеет хорошо выраженные вершины: Северный Басег (951.9 м над ур. м.), Средний Басег (994.7 м над ур. м.), Южный Басег (851 м над ур. м.). Самая низкая точка в заповеднике находится в районе устья р. Коростелевка (314 м над ур. м.). Горная полоса относится к области грядово-останцового низкогорья Среднего Урала (Воскресенский, 1980) .

В геологическом строении территории заповедника “Басеги” принимает участие сложный и многообразный комплекс метаморфизированных, терригенных, вулканогенных и интрузивных образований протерозойского, девонского и кембрийского возраста, перекрытый маломощным чехлом рыхлых четвертичных отложений (Ушков и др., 1989) . Хребет Басеги сложен осадками басег-ской серии, подразделяющейся на ослянскую, щегровитскую, фе-дотовскую и усьвинскую свиты (Младших, 1966) . Преимущественным развитием в составе серии пользуются филлитизиро-ванные сланцы, филлиты и кварцито-песчаники с преобладанием кварца в составе (Геология СССР…, 1969) .

Минералогический состав горных почв Пермского края изучали Михайлов, Градусов, 1969 (по Фирсовой, 1977) , Главатских (1977). Л.К. Главатских описывала, что он представлен смешано-слойными образованиями слюда-смектитового, хлорит-смектитового ряда, хлоритом и коалинитом. При этом для гумусового горизонта она отмечала обеднение минералами с набухающими пакетами и некоторое увеличение содержания хлорита, кварца и полевых шпатов.

Климат холодный и влажный, с проявлением континентальности. Западные и северо-западные воздушные массы атлантического воздуха богаты влагой (700–800 мм/год), которая выпадает в виде осадков, приуроченных, прежде всего, к западному склону хребта (Климат и гидрография,.,, 2016), что сказалось на характере дифференциации почвенного покрова территории (Шоба и др., 2014).

По зональному распределению растительного покрова территория находится в подзоне средней тайги бореально-лесной зоны с уникальным сочетанием элементов европейской и сибирской бореальной флоры. На хребте Басеги выражена высотная поясность, представленная горно-лесным, подгольцовым (субальпийским), горно-тундровым (гольцовым) поясами (Горчаковский, 1975) .

Ландшафтно-геохимическая структура района исследований четко дифференцирована в соответствии с высотной поясностью.

Элювиальные ландшафты выражены на высоте 800 м над ур. м. и более, они представлены каменистыми, кустарничковыми, травяно-моховыми тундрами. На вершинах хребта Басеги распространены элювиальные отложения гольцовой зоны, представленные глыбово-щебнистыми россыпями кварцитов и кварцито-песчаников, сцементированные песчано-глинистым мелкоземом. Мощность отложений - 0.5-2.5 м.

Транзитные ландшафты с субальпийскими лугами включают три высотно-растительных подпояса: парковое редколесье, луговое разнотравье, криволесье. Четвертичные отложения мощностью 3-5 м верхнего и современного звеньев представлены суглинками с обильным щебнем, крупноглыбовым материалом, мелкоземом со щебнем. Они характерны для довольно крутых, в настоящее время залесенных склонов, на которых в эпоху североуральского оледенения имели место и гравитационное перемещение материала, и делювиальный снос, и процессы солифлюкции.

Нижние части склонов - трансаккумулятивные ландшафты (горно-лесной пояс) до высоты 450-600 м над ур. м.- покрывает темнохвойная тайга с густым травянистым покровом. Делювиальные наносы подстилаются отложениями серебрянской серии. В составе серии развиты тиллитовидные конгломераты, сланцы углисто-слюдисто-кварцевые, глинистые, фосфатизованные или магнит-гематитовые, песчаники полевошпат-кварцевые с прослоями известняков, доломитов (Ушков и др., 1989; Геология СССР,,,, 1969) .

По более пологим склонам (южному, восточнму) трансаккумулятивные ландшафты имеют более высокую границу, поднимаясь почти до самых вершин.

Маршрутные исследования сочетали с использованием методов почвенных ключей и катен. Почвенные разрезы заложены на горе Северный Басег, в пределах данной ландшафтногеохимической макрокатены (абсолютная высота 950–315 м над ур. м.), где наиболее полно представлены высотно-растительные пояса горной части Среднего Урала. Использовали классификацию почв России (Классификация …, 2004; Полевой определитель почв, 2008) . Основные свойства почв (pH Н 2 О, рН KCl, гидролитическая кислотность Нг, содержание органического углерода С орг , содержание обменных Ca и Mg) определены по общепринятым методикам. Валовое содержание K, Na, Ca, Mg, Fe, Al, Si, P, S, Ti и Cr определено в 12-и разрезах методом рентгенофазового анализа на приборе “РеСпект” в лаборатории физико-химии почв Почвенного института им. В.В. Докучаева. Геохимические коэффициенты рассчитывали по (Перельман, Касимов, 1999; Орлов, Садовникова, 2005; Родионова, 2012; Околелова и др., 2014; Sandler et. al., 2012) . Обработку данных проводили методом парных корреляций и кластерным анализом (Microsoft Excel и Statistica 6.0).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Территория заповедника уникальна в отношении почв, которые отнесены к четырем отделам постлитогенного почвообразования: альфегумусовых (разр. 18), структурно-метаморфических (разр. 15, 17, 19, 26, 27, 30, 32), органо-аккумулятивных (разр. 28, 29), глеевых (разр. 31, 24). Диагностику типов и подтипов прове-дили по наличию в профиле соответствующих диагностических генетических признаков, материалы опубликованы ранее (Самофалова и др., 2012, 2014а, 2014б, 2015; Samofalova, 2012, Шоба и др. 2014; Лузянина, 2016) . Общими морфологическими характеристиками горных почв признаны: укороченный профиль, слабо выраженная дифференцированность генетических горизонтов. Морфологические признаки оподзоленности не выявлены, окраска горизонтов буроватая, коричневатая.

Установлен следующий порядок вертикальных почвенных зон на склонах горы Северный Басег (Шоба и др., 2014) :

– почвы элювиальных типов ландшафта представлены лито-земами (755–930 м над ур. м.), петроземами и подбурами (930– 950 м над ур. м.);
– транзитных – органо-аккумулятивными (субальпийскими горно-луговыми почвами по Классификации почв (1977), (570– 760 м над ур. м.), приуроченными преимущественно к склонам южной и восточной экспозиции;
– трансаккумулятивных – буроземами (315–655 м над ур. м.).

Общие свойства почв характеризовались физикохимическими показателями. Содержание органического вещества в исследованных почвах колеблется в пределах от 3.2 до 4.1% от массы почвы (таблица). В почвах, формирующихся на высоте более 600 м над ур. м., гумусовый профиль характеризуется растянутостью за счет большей продуктивности субальпийских фитоценозов и фульфатного состава гумуса. В почвах паркового редколесья и горно-лесного пояса (разр. 27, 15, 19, 24, 26) с глубиной количество органического вещества уменьшается более резко.

Почвы имеют кислую реакцию среды (pH Н 2 О), характеризуются высокой обменной кислотностью (рН KCl), которая варьирует от 3.01 до 3.97. Такие закономерности изменения показателей кислотности в пределах почвенного профиля говорят об интенсивном протекании в этих почвах процессов трансформации минералов, сопровождающихся активным высвобождением алюминия и протонов (Соколова и др., 2012) . Ранние исследования (Самофалова, Лузянина, 2014) подтвердили обусловленность величины рН KCl высоким содержанием обменного алюминия. Установлено, что в почвах на сланцах, которые легко подвергаются физической дезинтеграции, содержание Al ³⁺ больше (Иванова, 1949) .

Почвы характеризуются высокой величиной гидролитической кислотности Нг (в верхних горизонтах она колеблется в пределах 8.8–25.2 мг-экв/100 г). Наибольшие показатели Нг отмечаются в органогенно-аккумулятивном горизонте. Вниз по профилю величина гидролитической кислотности снижается. Носителями такой кислотности, по Т.А. Соколовой, являются поверхностные гидроксильные группы, способные отдавать протон в определенном интервале рН и приуроченные к минералам гидроксидов железа и алюминия, аллофанам, боковым сколам глинистых минералов.

Б.П. Градусов (2000) обращает внимание на подобные минералогические закономерности как характерные для горных почв хло-рит-смектитового состава.

Отмечается четко выраженная пространственная закономерность в распределении величины потенциальной кислотности – наибольшие величины отмечены для почв северного, северозападного и западного склонов, а также для вершины Северного Басега. Это можно связать с возрастной неоднородностью почвообразующих пород склонов разных экспозиций и историей развития горных ландшафтов в голоцене (Шоба и др., 2014) . По высотным поясам закономерностей в изменении кислотности не выявлено (Самофалова, Лузянина, 2014) .

Почвы резко различаются по содержанию обменных Ca и Mg (от 0.1 до 22.3 мг-экв/100 г почвы в верхних органогенных горизонтах). В ряде случаев содержание этих катионов возрастает в породе и переходном горизонте.

Основной фон почвенного покрова заповедника “Басеги” составляют буроземы, поэтому ведущим процессом является бу-роземообразование (Лузянина, 2016) . Развитие буроземов протекает под влиянием процесса оглинивания. Текстурная дифференциация горно-луговых почв выражена слабо. Среди исследуемых почв преобладают почвы суглинистого и глинистого гранулометрического состава. В транзитных ландшафтах (разр. 31, 28, 17) гранулометрический состав более легкий; в трансаккумулятивных (разр. 26, 19) – более тяжелый. Оглинивание выражается в том, что в профиле идет накопление илистых частиц, а, следовательно, и вторичных глинистых минералов (Фирсова, 1977) . В почвах Урала (Михайлов, Градусов, 1969, цит. по Фирсовой, 1977) в минералогическом составе илистых фракций присутствуют различные глинистые образования, в том числе смешанослойные, а также тонкодисперсные мусковит-серициты, парагониты. Смешано-слойные образования представлены, главным образом, неупорядоченными слюда-смектитами и хлорит-смектитами.

Валовой состав почв и характер профильного распределения элементов – важные диагностические признаки процессов, происходящих в почве. Полученные экспериментальные данные под-

Характеристика почв заповедника “Басеги”
Г оризонт, глубина, см	Физико-химические свойства					SiO₂	АЮз	РегОз	В КгО
	pH		C opr, %	Ca²⁺+ +Mg²⁺ МГ-ЭКВ	Hr /100 г
	KC1	H₂O	C opr, %	Ca²⁺+ +Mg²⁺ МГ-ЭКВ	Hr /100 г
ВНР, А-24	3.64	4.25	3.6	21.4	9 22.1	ЛЮВЙ ’азр. li 67.26	АЛЫ-Г ?,950й 14.67	НЕ ЛА тнадур 4.69	НДША ■ м, Су 2.03
ВРап, 24-41	3.88	4.42	1.7	17.1	17.3	66.84	15.09	4.52	1.95
AYi, 13-23	3.01	4.07	4.1	2.7	20.7	ТРАН Try.3 68.67	ЗИТН1 3,9001 11.45	ЛЕ ЛА1 г наду[ 3.40	ТДША х м, бу tM
А¥г, 23-32	3.45	4.16	3.8	0.7	22.2	66.18	12.41	5.09	1.82
ВМ, 32-50	3.91	4.48	1.5	0.5	13.3	69.69	13.28	4.11	1.77
С,50-75	3.95	4:58	1.6	1.9	12.4	74.28	13.64.	3.84	1.81
О, 6-9	3.18	4.25	3.6	0.1	8.8	Разр. 80.38	31,743 6.64	мнад 0.93	ур. М, Г 0.98
G, 9-22	3.34	4.21	1.3	1.5	2.9	82.61	9.22	1.64	1.19
C-Gf, 22-33	3.16	4.25	1.0	—	9.9	76.99	11.85	3.39	1.67
AYi, 5-9	3.50	4.01	4.0	2.5	16.2	Раз 61.33	р. 32, 6 14.67	91 МНЕ 8.02	Д ур. ь 2.67
AY₂,9-22	3.77	4.18	2.6	1.1	13.9	61.51	15.34	8.23	2.66
AYf, 22-37	3.80	4.48	2.3	2.7	13.2	61.70	16.24	8.53	2:7
ВМ, 37-58	3.84	4.60	1.5	1.5	13.2	63.56	16.05	8.19	2.60
С,58-68	3.97	4.80	0.4	1.7	11.0	65.11	16.84	8.01	2.69
AYi, 3-8	3.53	4.67	3.4	5.0	Разр 15.0	. 29, 61 59.01	Змна, 14.46	дур. м, 7.14	темнот 2.40
AY₂, 8-18	3.58	5.0	4.6	4.2	15.3	61.20	14.92	7.35	2.59
AYm, 18-74	3.75	4.70	2.3	0.9	15.7	62.11	15.60	7.72	2.47
AYan, 112	3.80	.5.09	3.7	17.8	P 10.3	азр. 27, 63.10	590 м 16.11	надур. 6.14	м, бурс 2.29
AYg, 12-26	3.71	5.39	1.8	15.3	9.7	66.03	15.52	6.65	2.41
В Mg, 26-57	3.83	5.60	0.2	16.9	3.8	66.74	13.98	7.13	2.32
Cf,g, 57-67	3.84	5.67	0.1	22.3	3.8	66.38	15.07	7.59	2.45
AY, 4-13	—	—	—	—	—	Р.17, 58.82	590 mi- 13.70	адур. 5.82	я, буро 2.08
AYm, 13-23	—	—	—	—	—	59.38	14.37	6.40	2.17
BMi, 23-32	—	-	—	—	—	67.66	14.91	5.69	2.29
BM?„ 32-46	—	—	—	—	—	69.56	14.57	5.41	2.28
C.46-56	-	—	—	—	—	68.57	15.56	5.62	2.41
AY, 10-14	3.44	4.63	3.5	8.5	Раз 15.0	р. 15,5 71.45	77 мне 12.51	щур. м 5.02	, буро$ 2.06
BM, 14-21	3.47	4.81	1.6	—	17.3	69.64	14.51	5.98	2.08
BMi. 21-43	3.54	4.92	0.8	6.6	19.8	67.55	15.59	6.39	2.15
C, 43-70	3.72	5.14	1.0	5.4	14.1	69.77	14.28	6.13	2.16

аловое содержание элементов								Коэффициенты*
Na/О	СаО	MgO	ТЮ₂	МпО	Р2О5	S	Cl-	R	£вв	7&(без Na₂O)	Л ок
%, от прокаленной навески								R	£вв	7&(без Na₂O)	Л ок
ФТЫ ( хотор< 0.81	ГОрНО-1 )ЯНО-ПО 0.29	гундро дбур О 1.50	вый по, юристы 1.01	тс) й 0.07	0.12	0.19	0.002	2.08	0.33	17.45	0.32
0.98	0.36	1.56	0.94	0.05	0.08	0.14	—	2.18	0.32	17.08	0.30
ФТЫ( роз ем 0.62	субалы ■рубогу O.is'	1ИЙСКИ1 мусирс 0.41	it пояс) жанны 1.16	1 0.02	0.29	0.33	0.011	2.26	0.42	29.37	0.30
0.52	0.25	0.71	1.04	0.03	0.23	0.30	0.001	1.74	0.35	23.59	0.41
0.68	0.29	1.30	0.94	0.04	0.11	0.17	—	1.54	0.38	20.50	0.31
1.12	0.31	1.45	0.91	0.04	0.10	0.13	—	2.06	0.40	20.54	0.28
леезем 1.52	ожеле^ 0.17	ненны 0.27	1 1.19	0.01	0.17	0.36	0.005	2,48	0:90	56.29	0.14
2.21	0.07	0.37	1.30	0.01	0.04	0.10	—	3.47	0.78	50.47	0.18
0.90	0.14	0.11	1.32	0.04	0.12	0.23	0.004	1.89	0.46	39.89	0.29
:, буро: 0.59	ем оже 0.16	лезнен 0.96	ный 1.68	0.10	0.61	0.34	0.008	5.69	0.25	15.71	0.55
0.38	0.17	0.82	1.55	0.10	0.43	0.27	0.005	4.65	0.24	16.40	0.54
0.33	0.18	1.16	1.53	0.12	0.38	0.27	—	4.67	0.23	14.83	0.53
0.62	0.18	1.21	1.49	0.09	0.32	0.21	0.009	4.10	0.24	15.62	0.52
0.66	0.22	1.49	1.48	0.09	0.25	0.16	—	4.06	0.25	14.51	0.48
умусо] 0.88	вая мет 0.80	аморфт 2.23	ПИрОВЕ 1.63	иная 0.07	0.54	0.36	—	6.09	0.25	1073	0.50
1.28	0.76	2.1	1.62	0.07	0.80	0.41	0.003	8.04	0.25	11.09	0.50
1.77	0.68	2.30	1.59	0.07	0.66	0.26	0.012	8.22	0.24	11.24	0.50
зз ем гл 1.14	ееваты 1.11	й ожел 1.99	езненн] 1.33	яй 0.04	0.50	0.27	0.006	5.45	0.26	11.59	0.38
0.82	0.99	1.99	1.49	0.06	0.31	0.07	—	4.40	0.28	12.11	0.43
2.49	1.16	2.63	1.56	0.09	0.18	0.04	0.009	6.24	0.29	10.74	0.52
1.77	1.20	2.52	1.38	0.08	0.14	0.04	—	5.30	0.27	10.62	0.51
земме 0.16	гаморф 0.36	изиров 1.13	энный 1.09	0.10	0.72	0.53	0.012	5.00	0.28	16.02	0.43
0.45	0.30	1.46	1.09	0.08	0.49	0.37	0.010	4.07	0.27	14.81	0.45
0.74	0.38	1.58	1.11	0.06	0.16	0.23	0.004	2.52	0.31	15.66	0.39
0.19	0.40	1.63	1.05	0.05	0.06	0.10	0.001	2.40	0.33	15.95	0.37
0.86	0.39	1.86	1.07	0.06	0.12	0.17	—	2.85	0.31	14.54	0.37
ем гли 1.01	ЛИСТ O-I 0.51	1ЛЛЮВИ 1.04	ировэн 1.13	НЫЙ 0.15	0.17	0.20	—	2.28	0.38	18.99	0.41
1.03	0.43	1.76	1.13	0.05	0.07	0.08	—	2.82	0.32	16.11	0.42
0.98	0.42	2.03	1.10	0.06	0.06	0.04	0.002	3.18	0.29	14.49	0.41
0.78	0.42	1.59	1.06	0.06	0.02	—	—	2.40	0.32	16.46	0.43

Г оризонт,	Физико-химические свойства					В
глубина, см	t	H	C opr.	Ca^z++	Hr	siQi	AI2O3	ЕегОз	КгО
			%	+Mg²⁺
	KC1	Ж)		мг-экв/100 г
					Разр. 28, 577 м над ур. м				серого
AYh,4-13	—	—	—	—	—	57.20	12.22	6.33	2.28
AY, 13-18	—	—	—	—	—	59.71	13.56	7.36	2.35
AY, 18—35	—	—	—	—	—	62.32	15,91	8.22	2.51
С,33-43	—	—	—	—	—	64:39	15.19	7.96	2.49
						Разр. 19, 565 м над ур. м,
AY, 6-15	3.32	4.10	3.2	5.0	18.0	46.31	7.87	7.81	1.30
BMel, 15-30	3.83	4.47	1.5	—	14.2	64.71	15.63	7.63	2.25
BM, 30-72	3.78	4.61	0.9	2.5	13.2	65.92	14.95	7.32	2.22
С, 72-82	3.94	5.66	0.2	21.9	3.6	65.58	15.16	7.59	2.43
					ТРАНСАККУМУЛЯТИВНЫЕ Л2
						Разр. 24, 518 мнад ур. м, гл
Gf, 16-36	3.38	4.66	2.6	0.9	22.9	71.60	14.01	3.55	2.01
C-G, 35-58	3.35	4.92	0.9	7.0	20.2	68.53	15.47	6.79	2.07
Cg, 58-70	3.35	5.24	1.0	14.9	13.9	65.58	15.96	6.71	2.12
					Раз	у 26, 315 м над ур. м, буроз.
AY, 5-22	3.33	4.66	3.5	—	25.2	65.62	14.66	5,60	2.17
AY, 22-33	3.37	3.85	2.7	0.2	25.2	65.23	15.88	5.88	2.14
BM, 33-57	3.54	4.66	0.6	—	20.4	69.68	14.29	5.59	2.13
BMi, 57-67	3.48	4.83	0.5	2.5	17.5	71.40	14.50	5.45	2.27

* Геохимические коэффициенты: R - накопления элемента; Кев - внутрипо¹

тверждают это. Характер внутрипрофильного распределения полуторных оксидов и кремнекислоты свидетельствует о слабо выраженной степени развития иллювиально-элювиальных процессов, либо об их отсутствии, что обусловливает присутствие буро-земообразования и лугового почвообразовательного процесса (Лузянина, 2016) . Коэффициенты элювиально-иллювиальной миграции позволяют судить о слабой контрастности валового состава почвенного профиля.

Равномерное распределение титана по профилям почв свидетельствует о преобладании первичных минералов в составе почвы, о постоянном вовлечении в почвообразование новых слоев породы. Содержание титана в почвах значительно превышает среднее кларковое (Самофалова, Лузянина, 2014) , что соответствует литогеохимической аномалии района исследований.

Анализ парной взаимосвязи оксидов элементов по элементам ландшафтно-геохимической структуры хребта Басеги показал,

аловое содержание элементов								Коэффициенты*
Май	СаО	MgO	Ша	МпО	Р2О5	SO₃²"	СТ	7?	Дв	Кэ (без NazO)	Кок
% от прокаленной навески

/мусовая метаморфизированная 0.65 0.59 0.010 6.17 0.28 10.02 0.53 0.90 1.36 1.93 1.53 0.13 0.95 0.97 2.22 1.65 0.09 0.63 0.43 0.012 6.81 0.26 10.60 0.55 1.66 0.92 2.92 1.69 0.11 0.39 0.28 0.009 7.30 0.24 9.65 0.52 1.16 1.023 2.89 1.62 0.08 0.24 0.06 — 5.64 0.26 9.93 0.53 бурозе 1.10 мэлюв 0.30 иирова 0.84 нный 1.09 0.06 0.17 0.13 0.008 2.16 0.27 18.52 1.00 1.03 0.58 2.16 1.64 0.07 0.30 0.06 — 4.99 0.26 12.76 0.49 1.32 0.67 2.49 1.52 0.07 0.11 0.04 0.003 4.73 0.28 12.08 0.49 1.59 1.24 2.52 1.43 0.10 0.19 0.00 — 5.19 0.27 10.42 0.51 щдш еезем г 1.07 АФТЫ рубогу 0.45 (горне мусирс 1.45 -ле ено! уванньи 1.12 \ пояс) I 0.02 0.09 0.16 0.001 2.40 0.38 18.19 0.26 1.05 0.46 1.94 1.04 0.05 0.08 0.14 0.004 3.12 0.29 15.14 0.44 0.72 0.63 2.08 0.98 0.11 0.01 0.01 — 2.99 0.28 13.29 0.43 ЭМ гли 1.09 НИ СТ O-I 0.42 1ЛЛЮВИ 1.66 ирован 1.02 ный 0.10 0.16 0.19 0.002 2.65 0.31 15.05 0.39 0.66 0.36 1.37 1.05 0.08 0.16 0.10 — 2.24 0.28 16.48 0.38 0.81 0.39 1.65 1.06 0.07 0.05 0.04 0.009 2.34 0.33 16.40 0.40 0.98 0.43 1.51 1.06 0.07 0.03 0.07 — 2.47 0.34 16.62 0.38 звенного выветривания; Кэ—элювиальнбсти (без натрия); Кок - окисления что в каждом поясе выделяются пары элементов, характеризующие различия геохимической обстановки в соответствующих ландшафтах (рисунок). Так, в элювиально-транзитном ландшафте (гольцово-подгольцовом высотнорастительном поясе) усиливается теснота обратной связи в парах между Si и всеми элементами, кроме Na. Также в этом поясе сильнее проявляются взаимосвязи между элементами: Fe, Al, K, Mn, Ti, P, Cr, что говорит о преобладании здесь первичных минералов.

В почвах трансаккумулятивной части склонов теснота обратной связи между кремнием и перечисленными элементами ослабляется, усиливается только SiO 2 –Cl. Кроме того, здесь отсутствует взаимосвязь между содержанием Fe и Al, Fe и Mn, что характеризует усиление процессов выветривания и трансформации первичных минералов. В условиях низкогорной средней тайги появляется связь Fe и Al и усиливаются новые взаимосвязи концентраций элементов: Na 2 O–CaO, Na 2 O–MgO, Na 2 O–TiO 2 ;

"sid^Al Д'2 "dad "2 Xlgd" "lid,2 ^o

Дендрограммы содержания химических элементов в почвах разных компонентов ландшафтно-геохимической структуры хребта Басеги: А – гумусовый горизонт, элювиально-транзитный ландшафт; Б – гумусовый горизонт, трансаккумулятивный ландшафт; В – почвообразующая поро- да, элювиально-транзитный ландшафт; Г – почвообразующая порода, трансаккумулятивный ландшафт.

CaO–TiO 2 , MgO–TiO 2 , MgO–SO 3 . Взаимосвязь фосфора с элементами является слабой (кроме кремния). Интересным является факт проявления взаимосвязи между собой оксидов P 2 O 5 , SO 3 , Cl, которые сохраняют тесноту связи их содержания в почвах независимо от экспозиций склонов. Такие геохимические различия в распределении химических элементов осложнены вертикальной зональностью горных ландшафтов, где степень обогащения почв элементами увеличивается с падением высоты над уровнем моря, что определяется ролью потоков вещества каскадной ландшафтногеохимической системе гор (Сивоконь, 2015) .

В гумусовом горизонте почв элювиально-транзитного ландшафта обозначились кластеры по тесноте связи и сходства взаимодействия элементов, причем в состав кластеров с наиболее тесными связями входит по 2–3 элемента (рис. А). Например, MnO–Fe 2 O 3 –

K 2 O; TiO 2 –P 2 O 5 ; Cr 2 O 3 –Al 2 O 3 ; CaO–MgO. Отдельный кластер образуют Si–Na и Cl–S. В гумусовом горизонте почв горно-лесного пояса четко обозначаются 3 кластера с теснотой связи менее 1 (рис. Б). Один из кластеров, объединяющий биогенные элементы (Cl, S, P), имеет высокую степень близости элементов. В один кластер попали щелочноземельные элементы и Ti (с валентностью 2+ и 4+), в другой – элементы с валентностью 3+ и 1+. Обособленно отдаленными оказались Na 2 O и в некоторой степени кластер MnO–Fe 2 O 3 , что согласуется с данными Л.К. Главатских (1971).

Рассматривая элементный состав почвообразующих пород, обозначаются иные, чем в гумусовых горизонтах почв, геохимические ассоциации элементов как в горно-лесном, так и в гольцо-во-подгольцовом поясе (рис. В, Г). В почвах, формирующихся на элювии пород в суровых условиях, обозначаются 3 кластера по тесноте связи менее 0.5: Fe–K–Mn–Al; Mg–Ca–Nа; P–Cl–S–Ti. Обособленным из всех элементов оказался Si. В почвах под еловопихтовой крупнопапоротниковой растительностью формирование геохимической ситуации происходит под действием интенсивной латеральной миграции веществ, другой растительности, иного микроклимата, что, по-видимому, приводит к формированию тесных группировок P–Ti–K–Na; Fe–Mg–Ca. Кроме этого, выделяются два обособленных кластера: S–Si и Mn–Al, которые менее всего участвуют в формировании почвообразующих пород.

Таким образом, кластерный анализ методом Варда (по коэффициенту Пирсона) демонстрирует различные объединения химических элементов в зависимости от приуроченности почв к ландшафтной геохимической структуре хребта и генетического горизонта.

Для оценки различий в химическом составе природных компонентов составлены геохимические ряды распределения макроэлементов, серы и хлора. По коэффициенту концентрации ( К к ˃ 1) макроэлементы образуют следующий ряд: P 2 O 5 ˃ MgO ˃ ˃ TiO 2 ˃ Na 2 O ˃ K 2 O ˃ Fe 2 O 3 ˃ Al 2 O 3 , иногда SiO 2 ˃ Cl ˃ MnO. Таким образом, в химическом составе почв преобладают элементы первичных минералов, что указывает на процессы выветривания в почвах и их биологическое закрепление.

В почвах с интенсивным выветриванием аккумулируется Na, Ti, K, Mg. В буроземах горно-лесного пояса и органо-

Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2016. Вып. 85. аккумулятивных почвах подгольцового пояса заметно накопление Fe в профиле почв, особенно в срединных и гумусовых горизонтах соответственно, что типично для буроземообразования. Аккумуляция Si наблюдается только в почвах на высоте более 700 м над ур. м (бурозем, глеезем, подбур). Содержание Ca, Cr, S в почвах очень низкое.

Геохимические коэффициенты позволяют оценить тренды распределения химических элементов в горных экосистемах, установить генезис почв и эволюцию ландшафтов в голоцене. Коэффициент накопления ( R ) макроэлементов рассчитывался как среднее геометрическое отношений содержания каждого определенного элемента в исследованных образцах к их кларковому содержанию (Виноградов, 1957) . Он является максимальным для транзитных ландшафтов почв с субальпийскими фациями (разр. 29, 28). В почвах, формирующихся на высоте выше 700 м над ур. м., R меньше в 2–4 раза. Резкая геохимическая дифференциация вероятно связана с полихронностью склонов хребта Басе-ги, обусловленной воздействием экзогенных (склоновых) процессов в периоды похолодания и усиления интенсивности криогенных явлений (Шоба и др., 2014) . Исследования эволюции почвенного покрова заповедника “Басеги” Лузяниной (2016) на основе определения радиоуглеродного возраста почв, изотопного анализа, полиморфных профилей щебнистости и гранулометрического состава почв, отношения С гк/С фк, величин магнитной восприимчивости подтвердили гипотезу о холодном климатическом эпизоде позднего голоцена (2500–1500 л. н.), когда ледники Урала, по мнению Соломиной (1999), вернулись к своим позднеплейстоценовым границам. В исследуемом районе оледенение не было покровным, скорее носило горно-долинный характер.

Модифицированный показатель соотношения кремнезема и полуторных оксидов (SiO 2 : (10R 2 O 3 )) (Родионова, 2012) характеризует внутрипочвенное выветривание ( К вв). В почвах – разр. 28, 29, 32 – К вв является наименьшим. Молодость отложений почв межгорной седловины (разр. 28, 29, 32) обусловлена воздействием позднеголоценовых оледенений, в то время как почвы верхних частей склонов оказались не затронуты или подверглись незначительному воздействию процессов, вызванных малым ледниковым периодом (Лузянина, 2016) . Так, К вв диагностирует максимальное

Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2016. Вып. 85. внутрипочвенное выветривание в глееземе, сухоторфяно-подбуре и буроземе на высоте более 700 м над ур. м.

Коэффициент элювиирования ( К э = SiO 2 :(RO + R 2 O) показывает, что максимально этот процесс выражен в глееземе (разр. 31). По значениям К э в гумусовом горизонте, исследуемые почвы объединили в 3 группы: 1) К э меньше 12 (разр. 27–29); 2) Кэ изменяется в пределах 12–20 единиц (буроземы горно-лесного пояса); 3) Кэ больше 20 (в почвах, формирующихся на высоте более 700 м, разр. 30, 31). Распределение К э по профилю почв может, как нарастать к породе (разр. 26, 29), так, и наоборот, убывать (разр. 18, 30, 31, 19, 27, 24). Для разрезов 15, 17, 28, 32 отмечается бимодальное распределение коэффициента, что отражает разные климатические флуктуации голоцена на Среднем Урале.

Коэффициент окисления ( К ок = (Fe 2 O 3 + МпО)/А1 2 О з ) почвенного материала показывает, насколько интенсивно происходит окисление Fe и Mn в профиле почв. Максимальное окисление элементов установлено в глееземе (разр. 31), так как К ок является минимальным, особенно, в гор. O, G . Это указывает на наличие окислительного барьера, который, возможно, создается за счет промерзания и сезонного поверхностного переувлажнения. Невысокий К ок отмечается и в горизонтах, имеющих признаки оглее-ния (разр. 24, 27). В буроземах горно-лесного пояса окисление Fe и Mn происходит в меньшей степени. Так, показатель К ок в верхних горизонтах почв изменяется в пределах 0.30–0.43 единиц с незначительным варьированием по профилю. В почвах субальпийского пояса под высокотравной луговой растительностью отмечается наименьшее окисление почвенного материала в пределах всего профиля, что диагностирует развитие лугового процесса, максимально проявляющегося в данных почвах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Определяющими факторами дифференциации содержания макроэлементов в почвах хребта Басеги являются литопетрографические условия, строение горной долины, климатические условия, ландшафтно-геохимическая структура и эволюция ландшафтов в голоцене.

Уровень концентрации элементов в ландшафтах увеличивается от элювиальных ландшафтов к трансаккумулятивным, что определя- ется возрастающей ролью латерального распределения концентраций химических элементов в горных экосистемах. Это подтверждается рассчитанными коэффициентами накопления, а также приведенными результатами кластерного анализа, показывающими, что в почвах горно-лесного пояса больше Al, Fe, K, Ca, Mg, Mn по сравнению с гольцово-подгольцовым и субальпийским поясом.

Изменение климата в позднем голоцене оказало решающее влияние на формирование почвенного покрова горной части западного макросклона Среднего Урала. Рассчитанные коэффициенты R и K вв подтвердили молодость отложений нижней части склонов (разр. 28, 29, 32, 17, 15), в то время как верхние части склонов (разр. 18, 31, 30) оказались не затронуты экзогенезом во время похолоданий.

Статья научная