Элементы концепции рационального использования почвенно-растительных комплексов крайнего северо-востока Азии

функционировании растительных сообществ и почвенного покрова региона; б) Выявление пространственной дифференциации компонентов биомассы и типов химизма обмена веществ в системе почва-растение на рассматриваемой территории; в) оценка процессов естественного восстановления техногенных ландшафтов как основы ускоренного восстановления природной ценности нарушенных горными работами земель.

Исследования проводились по общепринятым методикам, применяющихся при изучении почвенного покрова и растительных сообществ [2, 3]. Использовалась также методическая основа изучения динамики и биологического круговорота в фитоценозах, разработанная Л.Е. Родиным с соавторами [4].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение особенностей функционирования ПРК в зоне повсеместного распространения многолетней мерзлоты показало, что общим свойством северных экосистем является заторможенность биологического круговорота веществ, проявляющихся в оторфовованности почв и накоплении значительных запасов измельченного корневого опада разной степени гумификации [1, 5, 6, 7]. При этом минимальные темпы разложения отмершей растительной массы свойственны горным тундрам (0,17 - 0,30), затем следуют болота (0,32 - 0,38) и зональные тундры (0,33 - 0,40), далее – кедровые стланики горных склонов (0,39 - 0,46), кедровые стланики котловин и плато (0,48 - 0,55), лиственничные редколесья (0,65 - 0,67) и лиственничные леса (0,82). Особенности почвообразовательных процессах в экосистемах рассматриваемой территории заключается в наличии вулканического пепла, геохимической специфики природных процессов в условиях горного рельефа, горных образований территории, своеобразии протека- ния почвенно-биологических процессов. Многовековое влияние криогенного фактора привело к существенным особенностям в структурноморфологической организации фитоценозов, строении и физико-химических свойствах почв. Результаты выполненных исследований дают достаточно четкие представления об общем объеме растительного органического вещества, накопленного в процессе функционирования экосистем. Расчеты, произведенные на основании массива имеющихся данных, показали, что запасы надземной фитомассы растительного покрова КСВ составляют 1,95 млрд. т при годичной продукции – 0,10 млрд. т. Долевое соотношение фитомассы различных типов растительных сообществ региона приведено на рис. 1. Показатели динамики растительной массы обсуждались нами ранее [8].

Разработка стратегии хозяйственного освоения территории региона как основы перспективного развития территории и обоснования наиболее эффективных путей использования биологических ресурсов рассматриваемой территории осуществлялась путем создания экспертно-прогнозных карт биопродуктивности природных почвенно-растительных комплексов [1, 3]. На основании более чем 30-летнего изучения разработаны карты продуктивности и биологического круговорота веществ, которые приобретают важное научно-практическое значение и могут служить основой для учета и рационального использования природных ресурсов территории. В настоящее время система оценки продуктивности почвенно-растительных комплексов является одним из критериев районирования территории Крайнего Северо-Востока.

ПРИРОДНЫЕ ЛАНДШАФТЫ

В ландшафтах зональных тундр краткость теплого периода, низкие суммы положительных температур, близкое залегание льдистой многолетней мерзлоты, медленное оттаивание, переувлажнение и оглеение всего деятельного слоя почв, плотная упаковка минеральных частиц и преобладание в их составе глинистых минералов обусловливают низкую энергетику почвообразования. Перечисленные факторы вызывают застойный водный режим, ограничивают нисходящие миграции почвенных растворов, способствуют активному развитию процессов криогенного влаго- и массообмена. Это приводит к гомогенизации деятельного слоя тундровых почв (быстрой - при солифлюкционных перемещениях и оплывании краев морозобойных трещин; более медленной - при пятнообразовании, пучении и термокарсте), обогащению его органическим веществом [6, 7]. При близком залегании мерзлоты элювиально-иллювиальный процесс иногда проявляется только в надмерзлотном накоплении наиболее подвижных компонентов почвенного гумуса и раскристаллизованных оксидов R₂O_3. Основная часть химических элементов, мобилизованных при выветривании минералов и разложении растительных остатков, вовлекаются в заторможенный из-за низких температур биологический круговорот, который характеризуется малой емкостью и интенсивностью, в связи с чем его влияние на минеральную часть почвенного профиля ограничено.

В крупнокустарниковых тундрах, наряду с описанными выше тундровыми глеевыми, широко представлены тундровые элювиально-глеевые почвы, имеющие сложную полигенетическую

Фитомасса

Тополево-

Болота

1%

Горные тундры

3%

Зональные

чозениевые леса

4%

Лиственничные

леса

49%

тундры 10%

Кедровые стланики 11%

Лиственничные

редколесья

22%

Рис. 1. Фитомасса и продуктивность ландшафтов Крайнего Северо-Востока России историю. Их характерной особенностью является наличие в верхней части профиля своеобразных глеевых и глееватых горизонтов с ограниченным выносом образованных органо-минеральных соединений Al2O3 и Fe2O3. Тундровая зона в наибольшей степени благоприятствую развитию оленеводства.

Горно-тундровые ландшафты региона характеризуются интенсивным физическим разрушением и замедленным химическим выветриванием почвообразующих пород, приводящим к накоплению преимущественно обломочных фракций. В этих условиях функционирует сильно заторможенный, очень малопродуктивный биологический круговорот, результатом которого является ограниченное количество ежегодно формирующегося органического вещества в почвенно-растительных комплексах. Поверхностное поступление и накопление отмершей растительной массы, связанные с преобладанием фотосинтезирующих органов и расположением корневых систем в верхней части профиля, в сочетании с замедленной деструкцией растительного опада и его бедности основаниями приводят к образованию кислого и высокоподвижного гумуса, способного к внутрипрофильной миграции. При узком отношении между количеством реагирующего органического вещества и мобилизованными в подвижное состояние оксидами R₂O₃ формируются почвы [7] с морфологически неоподзоленным профилем (подбуры). Сущность подбурообразования заключается в специфическом сочетании кислого выщелачивания в окислительной обстановке, образования торфяногрубогумусовых горизонтов, ферсиаллитизации минеральной части, иллювиалъно-гумусового перераспределения соединений Fe и Al, миграции суспензий в профиле.

На рассматриваемой территории своеобразным и широко распространенным ландшафтным образованием является сообщества кедрового стланика. Этот вид (Pinus pumila (Pall.) Regel) характеризуются низкой зольностью биомассы, значительным содержанием трудно минерализуемых компонентов и веществ, подавляющих микробиологическую активность, что создает предпосылки к образованию гумусовых веществ преимущественно фульвокислотной группы. При узком соотношении гумуса и мобилизованных R2O3 формируются почвы с бурым морфологически неоподзоленным профилем. На глинистых, суглинистых, иногда суглинисто-песчаных породах с близким залеганием многолетней мерзлоты процесс почвообразования приводит к образованию гомогенно-глеевых почв с замедленной нисходящей миграцией подвижных соединений в нижние горизонты и за пределы профиля.

Ландшафты болот представляют собой сложные саморегулирующиеся системы, в которых степень продуцирования органического вещества растений во много раз превышает темпы их разложения, что приводит к образованию промежуточных продуктов минерализации в виде низкомолекулярных кислот и торфа. В конечном итоге в составе органического вещества накапливаются наиболее активные и подвижные фракции специфической и неспецифической природы. В условиях низменностей сочетание органического вещества и анаэробных организмов обусловливает интенсивное оглеение минеральной части почв, относительное обогащение их кремнекис-лотой, образование подвижных форм марганца, обеднение железом и, в меньшей степени, алюминием. Создаются благоприятные условия для образования разнообразных органо-минеральных соединений, имевших большое значение в миграции указанных элементов.

Болотные мерзлотные торфяные почвы формируются в условиях избыточного увлажнения на элементах рельефа, отличающихся затрудненным поверхностным и внутрипочвенным дренажем. Для них характерно наличие торфяного слоя, близкое к поверхности залегание мерзлоты, холодность профиля. Почвы очень кислые: рН солевой вытяжки редко поднимается выше 4 и, как правило, находятся в пределах 3,0-3,8 (табл. 1).

Их минеральная толща насыщена гумусом. Содержание его составляет 3,2-6,6% (в отдельных случаях 15,5%). Гидролитическая кислотность в торфянистых и торфяных горизонтах достигает 26,5 мг×экв. и более, а в минеральных снижается до 4,0 мг-экв/100г почвы. Количество поглощенных оснований достаточно высокое. Содержание подвижных форм фосфора низкое (до 10 мг/100 г).

Таблица 1. Аналитическая характеристика торфяно-глееземов

Горизонт	Глубина, см	рНка	Гумус по Тюрину, в %	Г. к.	Обменные основания		Степень насыщен-ности,%
					Са	Mg
				МГ-Э1	св/100 г по	чвы
01	0-8	3,4	95,2*	-	13,4	9,3	-
02	8-18	3,4	92,2*	26,5	24,0	9,9	56
02АО	18-27	4,0	47,1*	17,3	23,1	9,7	65
G 1 h	30-35	3,6	3,2	0,9	6,7	8,2	95
G 2 h	35-45	3,7	6,6	4,0	7,7	7,8	79

Примечание: Г.к.-гидролитическая кислотность

Почвенный покров лиственничных лесов и редколесий высоких плоских террас речных долин довольно сложный. Фоновыми являются торфяные болотные льдисто-высокомерзлотные и торфянистые почвы. Все они характеризуются наличием в профиле многолетней мерзлоты. Почвы вторых надпойменных террас представлены в основном пятнистостями и микрокомплексами подзолов иллювиально-гумусовых. Они имеют песчаный гранулометрический состав и подстилаются гравийно-галечниковым аллювием. Многолетняя мерзлота отсутствует. Почвенный покров первой надпойменной террасы (3 – 4 м над урезом реки) образуют старопойменные торфянистые и торфяные почвы. Верхние части минеральной толщи почв легкосуглинистые или супесчаные. На глубине 40-90 см они подстилаются щебнисто-галечниковым аллювием. Многолетняя мерзлота отсутствует, сезонная исчезает в июне. На высоких (2,5 – 3,0 м) над меженным уровнем реки частях пойм фоновыми являются пойменные дерновые, перегнойно-дерновые и торфянисто-перегнойные почвы супесчаного, реже легкосуглинистого гранулометрического состава, на которых формируются лиственничные леса, чозениевые и тополевые рощи, т.е. растительные сообщества наибольшей продуктивностью [3, 9, 10]

Пойменные почвы имеют супесчаный и легкосуглинистый гранулометрический состав с обильным включением гальки и небольших валунов. Они характеризуются слабокислой реакцией почвенного раствора, относительно невысокой гидролитической кислотностью, низкой обеспеченностью подвижными соединениями фосфора и калия, высокой гумусированностью минеральных горизонтов (табл. 2). В составе мелкозема пойменных мел- кодерновых почв доминирует фракция песка и мелкой пыли. Пойменные дерново-глеевые почвы отличает более тяжелый гранулометрический состав, преобладание в нижних горизонтах восстановительных процессов и оглеения. Они характеризуются среднекислой реакцией и высокой гидролитической кислотностью, распределение которой в почвенном профиле четко коррелирует с содержанием гумуса.

Подзолы иллювиально-железистые (гумусовые) формируются на хорошо дренируемых элементах рельефа, где приурочены к супесчаным, песчаным и суглинистым породам, обладающим свободным внутренним дренажом. Подзолы характеризуются высокой гумусированностью (до 14% в горизонте А₂h), низкими значениями рНсол. (4,3-5,5), слабой насыщенностью почвен-но-поглощаюшего комплекса основаниями (17-44%), бедностью подвижными элементами минерального питания (табл. 1). Им свойственна очень высокая обменная и гидролитическая кислотности. В иллювиальной части профиля наблюдается заметное повышение значений рН. По существу закрепление элементов питания осуществляется лишь в нижнем слое лесной подстилки и торфянистых горизонтах

Основными чертами фракционно-группового состава гумуса подзолов иллювиально-гумусовых является: 1 - доминирование фульвокислот над гуминовыми кислотами в иллювиальной части профиля, 2 - резкое преобладание в составе гуминовых и фульвокислот подвижных и агрессивных фракций, 3 - очень низкое содержание фракций гуминовых и фуль-вокислот, способных образовывать устойчивые комплексы с Са.

Почвенный покров межгорных долин более сложный, чем в предшествующем ландшафте. Его

Таблица 2. Аналитическая характеристика подзолов и старопойменных почв

Горизонт	Глубина, см	pH KCl	Гумус, %	Г.К., мг-экв 100 г/почвы	Обменные Ca2++Mg2+, мг-экв 100г/почвы	Степень насыщенности, %	Ил, %
Подзол иллювиально-многогумусовый
01	0-4	3,4	93,2*	76,7	16,8	18	-
02	4-11	2,7	88,3*	149,0	7,6	10	-
А1Е1	11-15	2,8	6,7	19,3	1,9	9	3
Bhf	>15	4,8	3,0	6,9	2,3	25	2
ВС		4,7	1,9	6,2	2,6	30	0
Старопойменная мелкодерновая
Ao	0-4	5,3	92,56х	н/о	26,2	-	-
AoA 1	4-11	5,4	3,14	14,7	5,3	26	7
Bh	12-22	5,5	1,60	9,3	3,2	26	16
Bf 1	30-40	5,5	0,75	4,5	4,0	47	8
Bf 2	>42	5,7	0,38	1,9	5,4	74	4

х) – здесь и далее потеря при прокаливании; %; хх) – водород по Гедройцу, мг-экв/100 г почвы; – не определялось.

образуют различные подтипы, роды и виды подзолов иллювиально-гумусовых, различающихся между собой по мощности органогенных и подзолистых горизонтов, наличию или отсутствию в почвенном профиле многолетней мерзлоты и, соответственно, присутствию надмерзлотного оглеения.

В континентальных районах области широко представлены криоземы грубогумусовые типичные . Они характеризуются супесчаным- легкосуглинистым гранулометрическим составом (табл. 3). Им свойственна высокая кислотность, значительная гумусированность и насыщенность почвенно-по-глощающего комплекса обменными основаниями.

пределяет проявления нежелательных последствий, которые усугубляются суровостью климата и широким распространением многолетней мерзлоты. Проявляясь в естественных условиях мерзлотных ландшафтах, механизмы нарушений резко активизируются при внешнем воздействии на экосистемы, вызывая ускоренную деградацию ПРК. Очень мало осталось ландшафтов КСВ, не затронутых в той или иной степени хозяйственной деятельностью [12].Основные перспективы экономического развития региона и снижения его дотационной зависимости лежат в приоритетном развитии минерально-сырьевого комплекса. Оно

Таблица 3. Аналитическая характеристика криоземов грубогумусовых

Горизонт	Глубина, см	pH Н 2 О	Гумус по Тюрину, %	Г.к.	Обменные основания			V,%
					Ca	Mg	Сумма
				мг-экв/100 г почвы
AOv	0- 5	4,1	-	48,8	22,4	18,8	41,2	46
Bgh	2- 11	3,4	10,5	49,0	6,2	3,9	10,1	17
Bg	12-22	4,5	2,9	5,0	5,0	4,4	9,4	65
BCgh	25-35	4,7	1,5	4,6	5,8	2,2	8,0	63
BCg	40-50	4,8	1,9	2,0	11,8	3,9	15,7	89

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что неудовлетворительное гумусное состояние почв является одной из ведущих причин, определяющих низкий уровень плодородия почв региона и продуктивность растительного покрова рассматриваемой территории в целом. При сельскохозяйственном освоении мерзлотные почвы в большинстве случаев нуждаются в глубокой мелиорации и внесении органических и минеральных удобрений, агроруд.

Выполненные исследования позволяют определить 15 уровней устойчивости ПРК горных ландшафтов к внешнему воздействию [11]. Экосистемы легко выходят из равновесного состояния. По этой причине рациональное использование ПРК региона должно быть ориентировано на экологически допустимое сбалансирование факторов природной среды и антропогенных воздействий с учетом их регламентации с природно-климатическими условиями конкретной местности и мирового опыта освоения северных территорий в целом. Практическая реализация эколого-ресурсной оценки почвенно-растительных комплексов региона при хозяйственном освоении в большинстве случаев должна преследовать цель не сохранение их первоначальных параметров, а оптимизацию показателей, определяющих устойчивое и качественное состояние природной среды.

АНТРОПОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ

Качественное многообразие хозяйственной деятельности на Крайнем Северо-Востоке предо- включает освоение месторождений Яно-Колым-ского золоторудного пояса и Охотско-Колымской вулканогенной зоны (драгоценные металлы, цветные металлы) добыча и переработка углеводородов (месторождения черных и бурых углей), развитие горнопромышленной инфраструктур, сооружение «северного автотранспортного коридора», линий электропередач к рудникам-гигантам и т.п., а также разведка нефтяных и газовых полей на шельфе Охотского моря. Изучаются и другие ресурсные возможности территории, связанные с безлюдностью пространств и повсеместным распространением многолетнемерзлых пород, позволяющие размещать на Колыме хранилища радиоактивных и химических отходов, с «чистотой речных вод» - перспектива, открывающая возможность масштабного промышленного производства водорода – вероятной основы энергетики будущего, создание тепловых машин, «оригинальный» рекреационный ресурс в виде той же стужи и т.п. [13].

Устойчивость природных комплексов криолитозоны к антропогенным воздействиям зависит от ряда факторов, таких как строение профиля почвы и ее свойств, особенностей генетических горизонтов, криологического состояния, положения почв в рельефе, естественно-динамических тенденций развития ландшафтов, а также запасов и структуры продуцируемой биомассы [11]. Важным фактором, влияющим на устойчивость экосистем при хозяйственном освоении территории, являются локализация в ландшафте участка освоения, степень дренированности поверхности, включая уклон местности, характер микрорельефа и водопроницаемость сезонно-протаивающего слоя. Создание благоприятных условий при хозяйственном освоении территории может обеспечиваться специальными инженерными мероприятиями, предотвращающие криогенную деформации поверхности полей в сочетании с четким целевым обоснованием направленности воздействия. Повышение эффективности сельскохозяйственного освоения длительно-мерзлых почв достигается посредством принципиально новой технологии их освоения, заключающейся в утилизации растительной массы и органогенных горизонтов, оптимизации гидротермических параметров. Самовосстановление почвенно-растительных комплексов в нарушенных мерзлотных ландшафтах протекает большей частью неудовлетворительно [14]. На протяжении длительного времени техногенные образования остаются постоянными источниками загрязнения природной среды. Техногенные образования, сформировавшиеся в результате освоения месторождений полезных ископаемых или строительства, нуждаются в обязательной рекультивации для ускоренного восстановлении природной ценности нарушенных экосистем. Полученные обширные данные позволяют утверждать, что только при использовании в качестве интродуцентов видов местной флоры, наиболее адаптированных к жестким условиям среды, использованием современных технологий обеспечивается успешное восстановление нарушенных земель [15].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современное потепление и увеличение гу-мидности климата обусловило деградацию или опускание уровня сезонного оттаивании многолетней мерзлоты, разрастание редколесий и кустарников на широтных и высотных пределах распространения лесой растительности. Наблюдается увеличение емкости и активности биологического круговорота, развитие процессов оглеения почвенных горизонтов. Такие изменения предъявляют новые требования при оптимизации природопользования в мерзлотных ландшафтах. Обеспечение охраны и рационального использования почвенно-растительных ресурсов региона основывается на учете особенностей функционирования почв в целостной системе ландшафта, применении экологически обоснованных технологий освоения земель. Создание благоприятных условий для ведения хозяйственной деятельности обеспечивается применением специальных инженерных решений в области охраны окружающей среды, включая мероприятия по предотвращению криогенной деформации поверхности. При этом объективность привязки систем к специфике местных ус- ловий достигается тремя уровнями: зональным, региональным и ландшафтным. Практическая реализация эколого-ресурсного потенциала ПРК региона в большинстве случаев должна преследовать цель не сохранение их первоначальных параметров экосистем, а оптимизацию показателей, определяющих устойчивое и качественное освоение биологических ресурсов территории.