Особенности почвенного покрова полупустынного экотона юга Приволжской возвышенности

DOI:

Полупустынный экотон юга Приволжской возвышенности практически полностью находится в границах распространения светло-каштановых почв. Этот экотон входит в зональный макроэкотон, окаймляющий с юго-востока восточноевропейские степи [9; 10].

В условиях напряженного гидротермического режима полупустыни микрорельеф играет определяющую роль в перераспределении атмосферной и почвенно-грунтовой влаги. Как следствие, на плоскозападинной равнине сформировалась дробная и достаточно контрастная фациальная структура – так называемый трехчленный комплекс, описанный еще 100 лет назад Н.А. Димо и Б.А. Келлером [4]. Каждый из его членов размещается на определенных формах и элементах микрорельефа. При этом образуются микрокатены, включающие несколько высотных ярусов. Сверху вниз по катене друг друга сменяют: а) галофитно-пустынные фации микроповышений; б) пустынно-степные фации межзападин-ных ложбинообразных понижений и микросклонов к западинам; в) степные и луговостепные фации микрозападин [9].

В полого-волнистом мезорельефе полупустынного экотона юга Приволжской возвышенности не прослеживается четкая картина трехчленного комплекса почвенно-ландшаф- тного покрова. Однако лугово-каштановые (гидрометаморфизированные) почвы западин играют важнейшую роль в структуре почвенного покрова.

Несмотря на крайне малый размах высот, в микрокатене четко проявляется высотная и латеральная поляризация. На одном ее полюсе – в микрозападине – развиваются степные фации. На другом – на межзападин-ном микроповышении – фации пустынные. Промежуточную позицию занимают «зажатые» между крайними членами комплекса типично зональные для полупустыни фации. На их долю приходится роль катенарного микроэкатона. В описанном трехчлене нетрудно увидеть своеобразное преломление известного «правила предварения» В.В. Алехина [1].

В данной статье приведены материалы 10-летних исследований (2010–2020 гг.) почвенно-ландшафтного покрова зоны контакта юга Приволжской возвышенности и Северных Ергеней.

Цель исследований – выявить особенности почвенного покрова полупустынного экотона юга Приволжской возвышенности. В задачи исследований входило изучение структур почвенного покрова различного уровня сложности путем закладки почвенно-геоморфологических профилей и бурением скважин с последующим отбором образцов почв на тестовых полигонах.

Материалы и методы исследования

Использовалась методология ландшафтно-катенарных сечений, включающая изучение: мезорельефа, пластики рельефа (соотношение положительных и отрицательных элементов мезорельефа), микрорельеф и структуру почвенного покрова.

Эта методология основывается на сравнительно-географическом подходе В.И. Фрид-ланда [5; 16]. Он включает описание таксономических признаков почв (полевое название), мезорельефа (плакоры, низины, мезосклоны), условия увлажнения (автоморфные, гидроморфные, полугидроморфные), литологический состав пород, гранулометрический состав, карбонатность (глубина вскипания), мощность гумусового горизонта (А+АВ1, см).

Выделяются шесть групп почвенных комбинаций:

• 1.    Комплексы – обусловлены микрорельефом, почвы контрастно различаются.

• 2.    Пятнистости – то же что комплексы, но почвы слабоконтрастны.

• 3.    Сочетания – обусловлены мезорельефом, вышезалегающие почвы воздействуют на нижезалегающие.

• 4.    Вариации – то же что сочетания, но почвы слабоконтрастны.

• 5.    Мозаики – обусловлены различиями в почвообразующих породах, представлены резко контрастными почвами.

• 6.    Ташеты – представлены слабоконтрастными почвами, формируются под воздействием биологических факторов, например, смены растительности.

Основной объект исследований мезокатены [13], которые состоят из почвенных комбинаций, которые по степени сложности делятся на 2 уровня. Простые почвенные комбинации образованы элементарными почвенными ареалами, например, комплексы солонцов и каштановых почв. Сложные почвенные комбинации, компонентами которых являются простые почвенные, представляют собой второй уровень сложных единиц почвенного покрова или третий уровень таксономических единиц почвенного покрова. К числу сложных комбинаций относятся только сочетания, вариации, мозаики и ташеты.

Исследования проводились на полигонах «Дубовка», «Городище», «Лысая гора», относящихся к полупустынному экотону юга Приволжской возвышенности, а также на полигонах «Чапурниковская балка», «Тингута» – Северные Ергени.

Результаты и обсуждение

В «Классификации почв России» 2004 г. [11; 17] систематика почв каштанового типа претерпела существенные изменения. Подтипы каштановых и светло-каштановых почв выделяются на уровне типа в отделе акку-мулятивно-карбонатных малогумусовых почв под названием «каштановые почвы». Некоторая часть светло-каштановых почв отнесена к типу бурых почв этого же отдела. Неполноразвитый род помещен вместе с неполноразвитыми бурыми полупустынными почвами в отдел органо-аккумулятивных почв под названием светло-гумусовые почвы. Темно-каштановые почвы отнесены к другому отделу. Они совместно с черноземами южными образуют тип черноземов текстурно-карбонатных в отделе аккумулятивно-гумусовых почв.

Разделение типа на подтипы в классификации 2004 года осуществлено по признакам солонцеватости, засоления и гидроморфизма, а также в связи с агрогенными нарушениями верхней части профиля. Выделено 5 подтипов: типичные, солонцеватые, засоленные, гидрометаморфозные (по классификации 1977 г. [6] – это луговато-каштановые почвы) и турбированные.

Согласно данным по гранулометрическому составу полигона «Дубовка» (см. табл. 1), характеризуемые почвы суглинистые и тяжелосуглинистые с доминирующими фракциями в порядке убывания их доли: мелкого песка (0,05–0,25 мм), ила (<0,001 мм) и крупной пыли (0,01–0,05 мм). Самую большую долю составляет фракция мелкого песка – от 23 до 49 %, преимущественно 30–40 %. Содержание илистой фракции изменяется в пределах 20–28 %. На долю крупной пыли приходится от 12 до 32 %, чаще 15–25 %.

Количество гумуса в поверхностном горизонте варьирует от 0,87 до 0,52 %, в горизонте АВ – 0,77–0,43 %, в материнской поро де С (80–120 см) – 0,21–0,17 %. Наибольшее содержание углерода приурочено к горизонту А (0–20 см) – 0,49–0,29 %. Вниз по почвенному профилю содержание углерода падает. Отмечается облегчение гранулометрического состава до суглинка среднего. Содержание гумуса представлено в таблице 2.

На полигоне «Дубовка» почвенный покров водоразделов представлен комплексами светло-каштановых и каштановых малогумусных слабосолонцеватых средне- и тяжелосуглинистых почв. Меньшую площадь занимают лугово-каштановые почвы и солонцы. По лесорастительным свойствам выделяется следующий ряд: лугово-каштановые (лучшие), каштановые и свело-каштановые почвы, сильносолонцеватые почвы и солонцы (худшие) [8; 12].

Лугово-каштановые почвы, залегающие в слабых микропонижениях (западинах), обладают наиболее благоприятным водным режимом.

Почвы западин развиваются под влиянием дополнительного увлажнения за счет поверхностного стока и мощной травянистой растительности. Это усиливает дерновый процесс почвообразования, степень выраженности которого зависит от глубины западины. Чем больше глубина западины, тем больший слой воды в ней накапливается, глубже промачивается и выщелачивается почва, лучше развивается растительность, больше образуется гумуса при ее разложении. Почвы западин можно разделить на лугово-каштановые в мелких, глубиной до 20 см западинах, гумусовый горизонт А+В1 40–60 см и

Таблица 1

Гранулометрический состав светло-каштановой почвы (полигон «Дубовка»)

Ключевой участок	Глубина	Гигр. влажность, %	Размер фракции, мм							Название почв по ГМС
			1-0,25	0,250,05	0,050,01	0,010,005	0,0050,001	< 0,001	Физ. глина
1	0-20	13,6	7,8	30,7	12,0	6,4	17,0	26,1	38,5	Суглинок средний
	20-40	4,16	7,7	32,2	5,5	6,3	19,1	29,2	30,9	Суглинок средний
	40-60	3,0	9,0	49,6	5,6	6,5	20,1	9,2	32,2	Суглинок средний
	60-80	3,1	3,2	38,9	14,0	7,8	23,6	12,5	40,0	Суглинок средний
	80-100	4,2	6,6	39,3	7,25	7,1	18,4	21,35	32,75	Суглинок средний
	100-120	3,1	3,65	46,0	9,0	6,1	25,9	41,35	40,9	Суглинок средний
	120-140	4,2	2,4	37,7	16,6	7,8	24,3	11,2	48,7	Суглинок тяжелый
2	0-20	4,2	0,51	44,9	0,91	15,5	32,2	7,5	47,6	Суглинок тяжелый
	20-40	5,3	0,41	1,39	12,6	12,1	28,3	44,7	53,0	Суглинок тяжелый
	40-60	4,2	0,38	39,9	9,3	13,0	27,6	9,7	49,9	Суглинок тяжелый
	60-80	4,2	0,33	41,9	8,2	13,0	27,3	9,5	48,5	Суглинок тяжелый
	80-100	4,2	1,27	43,3	6,0	11,6	25,05	12,7	42,6	Суглинок средний
	100-120	3,1	0,63	44,7	8,1	11,8	27,9	6,9	47,8	Суглинок тяжелый
	120-140	4,2	0,63	21,2	22,2	9,3	31,8	14,9	63,3	Глина легкая

Таблица 2

Содержание углерода и гумуса в светло-каштановой почве (полигон «Дубовка»)

Ключевой участок Глубина Содержание углерода, % Содержание гумуса, % 1 0-20 0,49 0,87 20-40 0,43 0,77 40-60 0,53 0,94 60-80 0,46 0,81 80-100 0,12 0,21 100-120 0,12 0,21 2 0-20 0,29 0,52 20-40 0,24 0,43 40-60 0,05 0,09 60-80 0,07 0,13 80-100 0,09 0,17 100-120 0,01 0,08 мощные темноцветные почвы (черноземовидные) глубоких бессточных западин и балок, где толщина гумусового горизонта достигает 70–100 см [2; 3].

С целью получения дополнительной информации о пространственном распределении отрицательных форм мезо- и микрорельефа (падин и западин), как наиболее ценных эко-топов для лесомелиорации, был проведен анализ их морфометрических показателей. Западины представляют собой замкнутые понижения с плоским и слабо вогнутым дном диаметром от 1 до 20–30 м и глубиной 5–50 см, имеют круглую, овальную, грушевидную форму или неправильные сочетания. Падины представляют собой замкнутые неглубокие (1,0–1,5 м) понижения.

Статистическая обработка данных по встречаемости западин с различной площадью позволила установить, что распределение площадей западин и падин имеет логарифмически нормальный характер [13].

На основании проведенных исследований предлагается следующая классификация западин и падин в зависимости от их площади: западины мелкие (<0,01 га), средние (0,01– 0,05 га), крупные (0,05–0,25 га); падины мелкие (0,25–2,5 га), средние (2,5–5,0 га), крупные (5,0–50 га), сверхкрупные (>50 га).

Структура почвенного покрова полигонов «Городище» и «Лысая гора» принципиально не отличается от почвенного покрова полигона «Дубовка» и ранее их описание в совместных работах опубликовано [14; 15]

Полупустынный экотон южного окончания Приволжской возвышенности в районе балки Отрада переходит в северное окончание Ергенинской возвышенности.

Чапурниковская балка имеет протяженность 4 км, она простирается с севера на юго-запад, имея в плане дугообразную форму и многочисленные отвершки. Густота эрозионного расчленения достигает 1,5 км на км2. Характер расчленения почти симметричный. Глубина основного вреза достигает 30–35 м в средней части, уменьшаясь в низовье до 10 м. Абсолютные высоты +120, +140 метров. Плато сложено с поверхности мощной, свыше 30 м толщей неогеновых (ергенинских) белых песков, мелко- и среднезернистых, переполненных стяжениями рыхлых песчаников, так называемых «фигурных». Горизонт ергенинс-ких песков местами покрыт суглинками желто-бурого цвета.

В таблице 3 дана характеристика гранулометрического состава почв балки. В.М. Кретинин [7] выделяет в мезокатене Ча-пурниковской балки следующие типы почв.

Зональные светло-каштановые почвы водоразделов и склонов характеризуются маломощностью, укороченностью почвенного профиля, малогумусностью, легким грану-

Таблица 3

Характеристика светло-каштановых почв по гранулометрическому составу (тестовый полигон «Чапурники»)

Типы почвы Горизонт, глубина, см Гумус, % (по Тюрину) Гранулометрический состав, %; размер части, мм >1 1-0,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 <0,001 Сумма частиц <0,01 Светлокаштановая суглинистая Ап0-6 2,42 – 0,3 7,7 34,4 12,7 12,0 30,7 55,4 В1 18-28 1,51 – 0,2 6,2 34,8 6,7 11,8 37,7 56,2 В2 28-38 1,25 – – 4,8 36,0 6,0 9,9 36,0 54,9 ВС 40-50 1,00 – 0,2 4,6 33,7 6,3 8,5 31,1 45,9 С 60-70 – – – 8,1 34,2 5,7 8,9 24,9 49,5 Светлокаштановая суглинистая, сильно солонцеватая А1 0-10 1,56 0,7 4,5 24,2 34,0 5,2 5,6 23,8 34,6 А2 10-17 1,55 0,7 4,3 23,9 35,6 4,3 6,8 23,2 34,3 В1 20-30 1,09 0,3 2,9 16,2 30,1 7,0 4,8 36,4 49,2 Луговокаштановая намытая суглинистая Ап 0-6 3,27 – 0,8 8,5 34,4 6,5 11,4 33,6 51,5 А1 10-20 4,21 – 1,7 7,8 37,1 6,2 10,7 34,0 51,7 В2 50-60 2,05 – 1,0 8,5 38,7 6,2 9,4 34,4 50,0 С1 90-100 – – 1,1 8,9 38,4 6,0 нет нет нет лометрическим составом, эродированностью и слабой засоленностью.

Второй тип представлен лесо-каштановыми среднегумусными маломощными легкосуглинистыми почвами. Он располагается в верховьях гидрографической балочной сети и на нижнем склоне балки.

Почвы сформировались под нагорными байрачными лесами (преимущественно дубравами порослевого и семенного происхождения). Почвы незасоленные, на поверхности образован слой лесной подстилки. Водный режим почвы относят к промывному и перио-дически-промывному типам. Характерно дополнительное увлажнение за счет поверхностного стока талых и ливневых вод. Почвы относятся к первой группе лесопригодности.

Следующий тип представлен луговатолесными, гумусовыми маломощными суглинистыми почвами днищ балок на аллювиальных супесях и суглинках. Почвы сформировались под байрачными дубравами с участием злаково-разнотравной растительности. На поверхности почвы слой лесной подстилки. Почвы незасоленные, характерен промывной тип водного режима. Грунтовые воды залегают на глубине 3–5 м. Отмечено захламление почв, хищение верхнего плодородного горизонта.

Четвертый тип представлен аллювиальными темноцветными гумусными среднемощными тяжелосуглинистыми лесными почвами на суглинках. Почвы сформировались под ольшаником, представленным тополем черным. Участие травянистой растительности в почвообразовании ограниченное. Характерно обильное увлажнение за счет поверхностного и внутригрунтового стока, выхода родников. Верховодка залегает на глубине 1–2 м. На поверхности почвы лесная подстилка относительно тонкая из-за ускоренного разложения опада. В нижней части профиля отмечается оглеение, переувлажнение. Почвы незасоле-ны, обладают высокой лесопригодностью.

Все лесные почвы Чапурниковской балки в Красной книге почв Волгоградской области [7] отнесены к категориям эталонов на территории России. Они нуждаются в охране и изучении, классификации.

Почвенный покров полигона «Тингута» представлен среднесуглинистыми, легкосуглинистыми и супесчаными светло-каштановыми почвами. Гранулометрический состав показан в таблице 4. Засоленность таких почв небольшая. Агроземы сельскохозяйственных полей малогумусные, незасоленные. Почвы западин и днищ балок – лугово-каштановые, среднегумусные, среднемощные, легкосуглинистые и суглинистые.

Заключение

Полупустынный экотон юга Приволжской возвышенности практически полностью

Таблица 4

Характеристика светло-каштановых почв (тестовый полигон «Тингута»)

Типы почвы Горизонт, глубина, см Гумус, % (по Тюрину) Гранулометрический состав, %; размер части, мм >1 10,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 <0,001 Сумма частиц <0,01 Светлокаштановая среднесуглинистая А1 5-15 1,41 0,5 7,4 32,9 22,0 7,5 – 22,7 30,2 В2 15-25 1,00 0,4 6,4 22,8 25,3 4,7 3,8 25,1 33,6 С1 30-40 0,59 0,5 6,5 24,2 22,9 6,1 1,0 22,7 29,8 С2 40-50 0,46 0,5 6,9 22,2 25,4 4,7 3,2 20,3 28,2 Светлокаштановая легкосуглинистая А1 15-25 1,85 0,3 5,9 25,7 28,6 4,2 4,4 22,7 31,3 В1 30-40 1,63 0,2 5,5 24,4 26,6 5,4 4,9 22,3 32,6 В2 48-56 1,24 0,3 9,9 24,4 23,9 1,8 5,3 19,8 26,9 С1 70-80 – 0,2 3,8 10,7 36,1 5,4 4,1 24,7 34,2 Луговокаштановая среднесуглинистая А1 8-20 3,15 – 4,6 36,4 34,7 7,6 12,2 3,9 25,1 В1 20-30 1,49 – 4,0 40,0 24,7 10,3 14,5 5,1 31,3 В2 40-55 1,93 – 3,2 52,2 14,7 8,7 13,7 6,5 31,4 С1 90-100 – – 9,4 37,4 22,4 5,5 11,2 4,7 22,9 С2 190 200 – – 7,4 46,0 22,4 6,8 8,6 3,9 20,8 расположен в границах распространения светло-каштановых почв на территории Волгоградской области. В структуре почвенного покрова экотона преобладает двучленный комплекс, где лугово-каштановые почвы западин играют важнейшую роль.