Особенности морфологического строения почв хребта Каратау в границах геопарка Янган-Тау (Республика Башкортостан)

«Янган-Тау» – первый в Российской Федерации геопарк ЮНЕСКО, созданный в 2017 г. и имеющий площадь 1774 км2. Исследуемый ландшафт является единой географической территорией, где располагаются особо ценные геологические, археологические, исторические, культурные и природные объекты. На данной территории проводится работа по сохранению редких местных традиций башкирского этноса, популяризации знаний о Башкортостане, формированию туристко-рекреационного потен- циала Салаватского района [1, 2]. Геопарк «Янган-Тау» в декабре 2023 г. прошел процедуру валидации, чтобы подтвердить статус глобального геопарка ЮНЕСКО. Актуальность работы заключается в том, что в геопарке «Ян-ган-Тау» впервые проводятся почвенные исследования. Изучение фациальных и провинциальных особенностей почв горного хребта Каратау, расположенного на Южном Урале, представляет собой важную задачу для понимания экосистемы региона и его агрономического потенциала.

Цель данной работы – описать основные типы почв на хребте Каратау в границах геопарка ЮНЕСКО «Янган-Тау». Для реализации поставленной цели были выработаны следующие задачи: заложить три почвенных разреза на различных ландшафтных участках; отобрать почвенные образцы для подтверждения полевой диагностики почв; описать видовой состав фитоценозов на участках исследования.

Материалы и методы

Условия почвообразования. Салаватский район расположен на северо-востоке Республики Башкортостан, занимает восточную окраину Русской платформы и западные склоны Южного Урала. По тектоническому строению территория состоит из Пермско-Башкирского свода, Пре-дуральского прогиба и Башкирского мегантиклинория [3].

На территории известны шесть стратиграфических структур: рифей, венд,девон, карбон, пермь и четвертичный период. Каратауская серия позднего рифея представлена песчаниками,сланцами,песчанистымидоломитами.Палео-зойские отложения, состоящие из известняков, доломитов и песчаников, указывают на сложную геологическую историю региона, где происходили различные процессы осадкообразования и тектонические изменения [4].

Согласно схеме геоморфологического районирования, геопарк располагается на юго-восточной окраине Уфимского плато, низко- и среднегорьях западного склона Южного Урала и Юрюзано-Айской предгорной равнине [5], представляющей собой увалисто-грядовое предгорное понижение. В западной части расположены широкие долины рек Ай и Юрюзань. Восточная часть равнины приподнята, состоит из системы увалов и плато, сильно расчлененных овражно-балочной сетью. На карбонатных и гипсоносных породах развит карст [6].

Климат умеренно континентальный с теплым летом и холодной зимой. Средняя годовая температура составляет +2,10 С; самый холодный месяц – январь (-14,20 С), самый теплый – июль (+17,70 С). Годовая сумма осадков – 524 мм, в холодный период выпадает 136 мм, в теплый – 388 мм [7]. Сумма активных температур – 1700–18800. Продолжительность безморозного периода составляет 95–105 дней [5].

Согласно почвенно-географическому районированию, Салаватский район располагается в двух основных провинциях, каждая из которых характеризуется определенными типами почв и условиями их формирования. В Нижнекамской провинции преобладают оподзолен-ные, выщелоченные, типично-среднегумусные и тучные среднемощные черноземы, а также серые лесные почвы. В Южно-Уральской горной провинции встречаются как горные почвы, так и различные виды лесных почв [8]. Данный район входит в северо-восточную лесостепную природно-сельскохозяйственную зону, которая подразделяется на Айский равнинный и Юрюзано-Заайский увалисто-предгорный агропочвенные районы [9]. На территории распространены оподзоленные, темно-серые черноземы и серые лесные почвы. Серые лесные почвы занимают почти 30 % (из них серые лесные – 13 %, темно-серые – 9 %), черноземы – 32 % (из них оподзоленные – 2 %) территории республики. В классификации почв Башкортостана горные почвы по мощности рыхлой части почвенного профиля подразделяются на неразвитые, малоразвитые, неполноразвитые и полноразвитые [5].

По ботанико-географическому районированию Башкортостана территория геопарка входит в Месягутовский лесостепной район Приайской равнины и Мурсалимкин-ско-Ургальский район светлохвойных широколиственных и березовых лесов грядово-холмисто-увалистых предгорий западного склона Южного Урала [9].

Хребет Каратау является западным отрогом субширотного расположения Южного Урала, по которому проходит северная граница распространения западных склонов Южного Урала. Максимальная высота – 608 м над ур. м. По литературным данным, разрез темно-серой лесной почвы в сосняке земляничном на элювии известняков в предгорьях Каратау описан А. Х. Мукатановым [10]. Мощность профиля составляет 75 см. Указано, что в почвенном профиле ясно выражены темногумусовый горизонт, характеризующийся высоким содержанием гумуса (9–11 %), и текстурный горизонт [там же]. Исследования почв в южной части западных склонов Южного Урала показали, что катенарная дифференциация почв на низкогорных массивах определяется мощностью элювиально-делювиальных отложений [11]. На среднегорных хребтах центральной части Южного Урала (г. Иремель) прослеживается вертикальная поясность [12].

Индексацию почвенных горизонтов и классификацию почв проводили с помощью полевого определителя почв России [13]. Сначала была описана характеристика места заложения почвенного разреза по факторам почвообразования. Затем проведено морфологическое описание почвенного разреза – ножом разрыхляли узкую вертикальную линию на лицевой стенке на всю глубину, после выделяли генетические почвенные горизонты и прикладывали на лицевую стенку рулетку. Смешанные образцы почв отбирали со всей площади каждого генетического горизонта лицевой стенки почвенного разреза. Лабораторноаналитические исследования образцов почв производили в почвенной лаборатории Центра защиты леса Республики Башкортостан. Содержание общего органического углерода определяли бихроматным методом [14]. Видовой состав фитоценозов анализировали в полевых условиях с помощью определителя высших растений Башкирской АССР [15].

Результаты и их обсуждение

В ходе маршрутного исследования в геопарке ЮНЕСКО «Янган-Тау» в 2021 г. заложено три почвенных разреза (рисунок) на хребте Каратау.

Разрез 1 (фото 1) заложен в 192 квартале Аркаулов-ского лесничества (координаты: E 57.781051; N 55.339516, абсолютная высота – 359 м). Положение его в рельефе – верхняя часть склона (крутизна – около 30) северо-восточной экспозиции. Растительность представлена

Рисунок. Фрагмент карты с расположением почвенных разрезов на хребте Каратау.

Figure. Map fragment indicating the location of soil sections in the Karatau ridge.

Фото 1. Литозем темногумусовый.

Photo 1. Dark humus lithozem.

смешанным лесом (фото 2), включающим березу повислую (Betula pendula) , осину дрожащую (Populus tremula) , ель обыкновенную (Picea abies) , дуб черешчатый (Quercus robur) , рябину обыкновенную (Sorbus aucuparia) , клен остролистный (Acer platanoides) , и травостоем – землянику лесную (Fragaria vesca) , сныть обыкновенную (Aegopodium podagraria) , пырей ползучий (Elytrígia repens) , вороний глаз четырехлистный (Paris quadrifolia) , колокольчик жестковолосистый (Campanula cervicaria) , черноголовку обыкновенную (Prunella vulgaris) , орляк обыкновенный (Pterídium aquilínum) , баранец обыкновенный (Huperzia selago) , кукушкин лен (Polytrichum commune) . Проективное покрытие трав составило 100 %.

Морфологическое описание разреза:

AU (0-13 cм) – на поверхности лесной опад,

Фото 2. Смешанный лес.

Photo 2. Mixed forest.

Фото 3. Чернозем глинисто-иллювиальный.

Photo 3. Clay-illuvial chernozem.

листья березы, осины, дуба, мелкие ветки деревьев, хвоя сосны. Рыхлый, цвет серый, мелкокомковатая структура, гранулометрический состав имеет средний суглинок, присутствуют обломки почвообразующей породы, горизонт пронизан множеством корней растений, переход к следующему горизонту заметный, граница волнистая.

AС (13-20 см) – цвет буро-серый, рыхлый, множество обломков горной породы, переход постепенный, мелкоземистая часть горизонта имеет влажноватый, мелкокомковатый, легкий суглинок.

С (20-67 см) – почвообразующая порода, включающая песчаник с выраженной горизонтальной делимостью. В пространстве между обломками песчаника присутствует мелкозем, который был отобран для анализа.

Почва представлена темногумусовым среднесуглинистым литоземом на элювиальных песчанистых породах.

Результаты лабораторных исследований представлены в табл. 1.

Фото 4. Луг разнотравный.

Photo 4. Meadow with mixed grasses.

Разрез 2 (фото 3) расположен в 4 км на северо-запад от дер. Гусевка, на пологом склоне (крутизна – около 30) южной экспозиции хребта Каратау (координаты: 58º05'58.33'' E; 55º25'50.00'' N, абсолютная высота – 360 м).

Растительность сформирована из луга разнотравного (фото 4), проективное покрытие трав составляет 100 %. Разнотравье представлено видами из семейства Fabaceae (клевер луговой – Trifolium pratense, горошек мыши- ный – Vicia cracca), а также нивяником обыкновенным (Leucanthemum vulgare), лапчаткой гусиной (Potentilla anserina), кипреем узколистным (Epilobium angustifolium), земляникой зеленой (Fragaria viridis), звездчаткой злаковой (Stellaria graminea), костером безостым (Bromopsis inermis), осокой высокой (Carex elata), ковылем перистым (Stipa pennata), пыреем ползучим (Elytrigia repens), тысячелистником обыкновенным (Achillea millefolium), бедренцом большим (Pimpinella major), кровохлебкой лекарственной (Sanguisorba officinalis), короставником полевым (Knautia arvensis), наперстянкой крупноцветковой (Digitalis grandiflora), манжеткой обыкновенной (Alchemilla vulgaris).

Морфологическое описание горизонтов:

АU (0–28 см) – серый, свежий, уплотнен, комковатый, среднесуглинистый, множество корней трав, граница между горизонтами ровная, переход заметный.

BI (28–57 см) – бурый, плотный, свежий, крупно-комковатый, гумусовые натеки на гранях структурных отдельностей, переход постепенный.

ВС (57–65 см) – бурый, плотный, глинистый.

Почва представлена глинисто-иллювиальным среднесуглинистым черноземом на делювии глинистых пород.

Результаты химико-аналитических исследований отображены в табл. 1.

Разрез 3 (фото 5) находится в 1,5 км на юго-восток от дер. Чулпан (координаты: N 55.283533; E 58.113565 абсолютная высота – 283 м). Выкопан в нижней части склона (крутизна – около 9⁰) северо-восточной экспозиции. Растительность представлена смешанным лесом (береза повислая – Betula pendula , осина дрожащая – Populus tremula , клен остролистный – Acer platanoides , черемуха обыкновенная – Prunus padus и сосна обыкновенная – Pinus sylvestris ) и травостоем (сныть обыкновенная – Aegopodium podagraria , орляк обыкновенный – Pterídium aquilínum , хвощ полевой – Equisetum arvense , земляника лесная – Fragaria vesca , борец северный – Aconitum septentrional , гравилат речной – Geum rivale , будра плющевидная – Glechoma hederacea , крапива двудомная –

Urtica dioica , подмаренник душистый – Galium odoratum ) (фото 6). Проективное покрытие трав составляет 100 %.

Морфологическая характеристика почвенных горизонтов:

AUе (0–17 см) – серый, рыхлый, свежий, мелкокомковатый, средний суглинок, присутствует белесая присыпка на почвенных частицах в нижней части горизонта, корни трав и деревьев, граница волнистая, переход заметный.

BT (18–42 см) – серо-бурый, плотный, свежий, крупнокомковатый, средний суглинок, натеки гумуса на почвенных агрегатах, корни, граница слабоволнистая, переход заметный.

ВС (42-60 см) – бурый, плотный, свежий, крупно-комковатый, тяжелый суглинок, натеки гумуса.

Разрез представлен темно-серой среднесуглинистой почвой на делювиальных глини-

Таблица 1

Химико-аналитические показатели исследованных почв

Table 1

Chemical and analytical parameters of the studied soils

Горизонт Гумус, % рН водный рН солевой Разрез № 1. Литозем темногумусовый среднесуглинистый AU 7,7 5,5 4,2 АС 3,9 5,5 4,1 С (мелкозем) 0,9 5,9 4,2 Разрез № 2. Чернозем глинисто-иллювиальный среднесуглинистый AU 4,0 6,7 5,3 BI 3,4 6,4 5,2 ВС 1,9 6,1 4,4 Разрез № 3. Темно-серая среднесуглинистая почва AUе 6,1 6,4 5,3 BТ 3,0 6,2 4,9 ВС 1,4 5,4 4,4 стых отложениях.

Результаты химико-аналитических исследований отображены в табл. 1.

На верхней части склона, на каменистом элювии песчаника под пологом смешанного леса формируются почвы отдела литоземы (разрез 1). Несмотря на маленькую мощность гумусового горизонта, в нем содержится довольно высокое количество органического углерода, содержание которого резко уменьшается вниз по профилю. Измеренные величины рН водной суспензии выявили слабокислую реакцию по всему профилю. Глинисто-иллювиированный чернозем содержит 4 % гумуса, и вниз по профилю содержание органического углерода постепенно уменьшается. По значениям рН водной суспензии гумусовый горизонт чернозема является нейтральным. По строению почвенного профиля, содержанию общего гумуса в гумусовом горизонте и особенностям границы между гумусовым и срединным горизонтом есть основание предполагать, что почвенный разрез выкопан на залежном участке. Оподзоленные черноземы Республики Башкортостан характеризуются высоким содержанием гумуса (до 11 %)

Фото 5. Темно-серая среднесуглинистая Фото 6. Смешанный лес.

почва.                                        Photo 6. Mixed forest.

Photo 5. Dark-grey medium loamy soil.

Таблица 2

Гранулометрический состав темно-серой почвы, %

Table 2

Texture of dark-grey soil, %

Горизонт	Фракции механических элементов, мм
	1-0,25	0,25-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	‹0,001	‹0,01
AUе	2,6	18,8	34,8	9,3	22,0	12,5	13,8
BТ	1,3	4,3	41,0	12,1	25,8	15,5	53,4
ВС	1,2	3,0	23,3	8,3	21,1	43,1	72,5

и определенными значениями рН водной суспензии (от 5,2 до 6,0) [5]. В нижних частях склона в аккумулятивных условиях формируются полнопрофильные темно-серые почвы. Горизонт AUе содержит 6 % гумуса, и элювиальный процесс выражен только в качестве признака. По значениям рН водной суспензии гумусовый горизонт является слабокислым. Текстурный горизонт по морфологической диагностике имеет крупнокомковатую структуру и характерные для этого горизонта натеки на структурных отдельностях. По литературным данным, содержание гумуса в темно-серых почвах находится в диапазоне 6,4-8,5 %, характеризуется высокой степенью гумификации и гумат-ным составом. Значения рН водной суспензии колеблются в диапазоне от 5,4 до 6,6 [там же]. В табл. 2 отражены результаты гранулометрического анализа.

В результате периодически промывного водного режима происходит дифференциация почвенного профиля темно-серой почвы. По полученным данным определен минимум в горизонте AUе по содержанию частиц физической глины (<0,01). В горизонте ВТ наблюдается накопление фракции пыли в результате иллювиирования из вышележащего горизонта. В соответствии с классификацией почв по гранулометрическому составу по Н. А. Качинско-му, горизонт ВТ диагностируется как тяжелосуглинистый мелко-крупнопылеватый [16].

Заключение

Распределение почв на субширотном хребте Каратау (Южный Урал) во многом зависит от экспозиции склонов и мощности четвертичных отложений. Почвенный покров верхних и средних частей склона характеризуется маломощностью, здесь произрастают смешанные леса, почвы имеют высокое содержание органического вещества. Два почвенных разреза (темногумусовый литозем и темно-серая почва) располагаются в лесных фитоценозах, но в разных ландшафтных условиях. Видовой состав фитоценоза участка заложения литозема включает шесть видов деревьев (вид доминант – клен остролистный), девять видов трав (вид доминант – пырей ползучий). Видовой состав фитоценоза участка заложения темно-серой почвы имеет пять видов деревьев (вид доминант – береза повислая), девять видов трав (вид доминант – сныть обыкновенная). Так как разрез темно-серой почвы был заложен в нижней части склона, то в этой части распространена влаголюбивая растительность, такие виды как черемуха обыкновенная, сныть обыкновенная и хвощ полевой. На участке в верхней части склона (темногумусовый литозем) также были встречены влаголюбивые растения (сныть обыкновенная и кукушкин лен), но в меньшем количестве. Темногумусовый литозем сформирован на песчанике, характеризующийся высоким содержанием щебня в нижних горизонтах. В связи с этим, предполагаем, что тип водного режима можно охарактеризовать как провальный, что дополнительно создает недостаток влаги. Разрез глинисто-ил лювиального чернозема заложен на разнотравном лугу, на южном склоне. Всего было определено в полевых ус- ловиях 17 видов растений. Таким образом, по результатам исследований описанные почвы принадлежат к следующим отделам: текстурно-дифференцированные почвы, аккумулятивно-гумусовые почвы и литоземы.