Почвы фенологических площадок в заповеднике "Басеги"

Главной задачей каждого заповедника является экологический мониторинг - система комплексных наблюдений, оценки и прогноза всех изменений природы под воздействием естественных и антропогенных факторов. Почва как объект контроля занимает в системе мониторинга особое место [6, 11]. Почва - центральное звено экосистемы. В своем составе и свойствах почва отражает результат, взаимодействия всех природных сред в ландшафте. В свою очередь, почва оказывает обратное влияние на сопряженные с нею среды [2, 4, 9, 10, 12]. Почвенноэкологический мониторинг включает три взаимосвязанные части: наблюдение за состоянием почв и почвенного покрова и оценка их изменений во времени и в пространстве; прогноз изменения состояния почв и почвенного покрова во времени и пространстве; научно-обоснованные рекомендации по направленному регулированию состояния почв и почвенного покрова с целью сохранения и улучшения экологических условий [4, 6].

Стационарная форма мониторинга реализуется посредством проведения комплексных исследований на стационарных участках по расширенной программе [4, 6, 11]. Стационарный участок должен включать группу достаточных для длительных наблюдений опытных площадок, которые представляли бы все многообразие видов почв исследуемой территории. Размеры экспериментальных участков заранее определить очень трудно, их следует устанавливать в зависимости от протяженности и состояния

почвенных ареалов, длительности наблюдений, видов режимных исследований и их периодичности.

Выбор диагностических показателей

(контролируемых параметров) является наиболее важным в почвенно-экологическом мониторинге. Всю совокупность показателей изменения почвенноэкологической среды целесообразно объединить в три группы: 1) показатели ранней диагностики развития негативных процессов (ферментативная активность, интенсивность дыхания, азото фиксирующая способность, окислительновосстановительный потенциал, кислотность, плотность и фильтрация почв, минерализация почвенного раствора, дренажных и грунтовых вод и некоторые другие, с периодичностью наблюдений несколько раз в год; 2) показатели, отражающие более устойчивые изменения почв: количество и качество гумуса, валовое содержание элементов питания растений и тяжелых металлов, структура почвенного покрова, продуктивность природных ценозов (периодичность наблюдений один раз в 2-5 лет); 3) показатели устойчивых и глубоких изменений свойств почв (соотношения тонкодисперсных и более крупных фракций гранулометрического состава и другие), периодичность наблюдений один раз в 5-10 лет [4].

Особая роль почвенного мониторинга обусловлена тем, что все изменения состава и свойств почв отражаются на выполнении почвами их экологических функций, следовательно, на состоянии биосферы. Г.В. Добровольский рассматривая примеры тесных связей различных почв с характерными для них видами растений и почвообитающих животных, сделал вывод, что невозможно сохранить биологическое разнообразие, не сохраняя разнообразие почв [1].

В системе охраняемых территорий Пермского края имеется два государственных природных заповедника: «Басеги» (Средний Урал) и «Вишерский» (Северный Урал), где длительное время изучается флора и фауна, проводятся ландшафтные и геоботанические исследования. Старейшим заповедником федерального значения в Пермском крае является «Басеги», на территории которого сотрудниками кафедры биогеоценологии и охраны природы ПГНИУ проводятся научноисследовательские работы, еще задолго до его официальной организации.

В основе научно-исследовательской деятельности заповедника используется комплексный подход за ходом процессов и явлений в природе горнотаежного Среднего Урала, изучение абиотических факторов, их связей со средой, влияния на заповедную среду хозяйственной и рекреационной деятельности. Комплексный экологический мониторинг эталонной природной среды Государственного природного заповедника «Басеги» реализуется по утвержденным плановым темам [3, 5].

Почвенный покров заповедников является одним из компонентов охраняемого ландшафта, но, несмотря на это, почвы, в отличие от растительного и животного мира, изучены крайне слабо. Возможно, это связано с тем, что в утвержденной научноисследовательской программе заповедника, которая является стандартной для большинства заповедников России и проводится по программе ведения «Летопись природы», отсутствует тема по изучению, сохранению почв и почвенного мониторинга. В заповеднике существует программа научных исследований (комплексный экологический мониторинг) хода природных процессов и явлений, в которой, почвенные наблюдения ограничиваются изучением температурного и водного режимов почв; проводился геохимический мониторинг территории заповедника сотрудниками ЕНИ ПГНИУ [3]. Программы, которые затрагивали бы комплексный почвенный мониторинг, разработанной для внедрения в заповедниках, на сегодняшний день нет.

Необходимость комплексного регулярного мониторинга почвенного покрова в современных условиях диктуется тем, что отсутствуют современные данные о почвах горной части Урала и их отклика на антропогенное воздействие на прилегающих территориях. Почвенный покров заповедника представляет собой систему эталонных и редких почв. В этом заключается их научное и неоценимое практическое значение [8, 12].

Стратегическим направлением любых научных исследований в заповедниках является долговременное изучение динамики и взаимосвязей природных процессов в охраняемых экосистемах путем стационарных наблюдений. Стационарные площадки заложены сотрудниками заповедника «Басеги» в разных высотно-растительных условиях в различное время, в основном со времени основания заповедника.

Планирование программы почвенноэкологического мониторинга в заповеднике «Басеги» должно составляться для конкретных объектов. В связи с этим, для выявления объектов почвенного мониторинга, на первом этапе, необходимо изучить почвенный покров на постоянных ключевых участках; определить исходные свойства почв и их особенности. Таким образом, объекты исследования: почвы на территории заповедника «Басеги» на горе Северный Басег.

Для определения и изучения разнообразия почвенного покрова закладка почвенных разрезов произведена вблизи учетных площадок во время прохождения летних учебных практик (2010-2018г.г.) кафедрой почвоведения со студентами Пермского государственного аграрно -технологического университета, обучающимися по направлению «Почвоведение». Проведена диагностика и морфологическое описание почв по классификации почв России [7] с отбором почвенных образцов по генетическим горизонтам для изучения качественного состава и свойств почв на постоянных фенологических площадках (ПФП).

На горе Северный Басег встречаются разнообразные горные ландшафты и экосистемы: тундры (пятнистая травяно-моховая, травянисто-кустарничковая); елово-березовые криволесья с различным наземным покровом; высокотравные луга, различающиеся по степени зарастания ивой и по степени увлажнения; пихтово-еловый аконитовый лес (разрез 22, нет ПФП) на западном склоне горы и ельник папоротниковый на восточном склоне; верховое болото; березово-еловый травянокустарничковый и березняк таволго-разнотравный (приручьевые леса в нижней части горно-лесного пояса на высоте 340-390 м на западном склоне Северного Басега), где в настоящее время фенологические площадки пока не созданы.

Разнообразие условий формирования почвенного покрова даже в пределах горы Северный Басег, определило количество и места для закладки почвенных разрезов (таблица 1).

Диагностика почвенного профиля по морфологическим признакам позволила выделить почвы различного генезиса в высотных ландшафтах. Так, в пределах фиксированных фенологических площадок формируются почвы постлитогенного и органогенного стволов. Определены почвы отделов: альфегумусовые (подбуры, подзол, дерново-подзол), структурно-метаморфические (буроземы), органоаккумулятивные (серогумусовые, темногумусовые), торфяные почвы. В нижней части горно-лесного пояса на западном склоне горы Северный Басег, где отсутствуют фенологические площадки, обнаружены почвы отдела глеевые (глеезем) и в приручьевом лесу - аллювиальные.

При описании морфологических признаков почв установлено, что все изучаемые почвы имеют визуально различимые поверхностные органогенные горизонты (очес, лесная подстилка, дернина) мощностью от 2 до 10 см. Гумусовый горизонт формируется не во всех почвах (в подзолах, в подбурах) и встречаются различные его модификации: от серогумусового и темногумусового до иллювиально-гумусового, перегнойного в зависимости от типа почвы. Мощность гумусовых составляет 5-25 см. Некоторые почвы имеют два гумусовых горизонта, мощность которых находится в диапазоне от 9 до 48 см.

горизонтов варьирует в широких пределах и

Таблица 1

Схема заложения почвенных разрезов по высотно-растительным поясам на г. Северный Басег

Ландшафты	ПФП	Разрез	Координаты	Высота н.у.м., м, крутизна, °	Название почвы
Тундровый (гольцовый)пояс
Тундра пятнистая травяно-моховая	7	51	N58°56'952" Е 58°29'36"	936, восточный склон, 3	Перегнойно -темно гумусовая элювиированная
Тундра моховолишайниковая	-	102	N 58°56'768" Е58°29Т5.5"	836, склон западный, 15	Дерново-подзол грубогумусированный
Елово-березовое криволесье -редколесье	4	21-18	N 58°56'43.6'' Е 58°29'380"	809, югозападный, 11	Подбур грубогумусированный
Подгольцовый пояс (криволесье, луга высокотравные)
Елово-березовое криволесье	-	56	N 58°56.528' Е58°29.973'	743, уклон на Юго-Запад,	Подзол грубогумусированный иллювиально -железистый
Луга с зарослями ивы	3	49	-	623, западный склон, 5	Серогумусовая элювиированнная
Луга увлажненные	8	28	-	603, западный склон, 1,5-2,5	Темногумусовая глинисто-иллювиированная
Подгольцовый пояс (парковое редколесье)
Пихтово-еловый аконитовый лес	1	22	-	557, западной склон, 3	Бурозем элювиированный
Ельник ппоротниковый	10	15	-	577, восточный склон, 3	Бурозем глинисто-иллювиированный
Верховое болото	11	46	-	517, западный склон	Торфяная олиготрофная глеевая иловато- торфяная
Горно-лесной пояс
Елово-пихтовый лес травянокустарничковый	-	82	N58°47'36.093" Е58°21Т8.488"	389, склон Юго-Запад, 1,5°	Глеезем ожелезненный грубогумусированный
Березово-еловый таволговый (приручьевой лес)	-	37		353, западный склон, 3°	Бурозем грубогумусированный ожелезененный
Березняк таволгоразнотравный лес (приручьевой лес)		33		344, западный склон, 3°	Аллювиальная гумусовая глеевая элювиированная ожелезненнаяоруденелая

Мощность профиля почв варьирует от 17 до 102 см, в среднем мощность профиля составляет 56 см. Самый мощный профиль имеет аллювиальная

6) мощность горизонтов и в целом всего профиля почв варьирует в зависимости от приуроченности к высоте местности (коэффициент корреляции г= - гумусовая глеевая (разрез 33) в пойме реки Малый Басег. Почвы содержат обломки метаморфических пород и минералов различного размера: от самых мелких до очень крупных (более 200 мм).

0,73);

7) на высоте более 720 м н.у.м. (криволесье, тундра), где преобладает физическое выветривание (и в частности морозное), в профилях маломощных почв (10-30 см) обнаруживается слаборазвитый светлосерый горизонт мощностью 1-7 см.

Следующим этапом исследования является изучение качества и свойств почв, для того, чтобы

Определены следующие особенности морфологии почв на горе Северный Басег:

• 1)    в зависимости от высотно-растительных условий формируются различные генетические

поверхностные органогенные и органо-минеральные горизонты (О, ао, АО, Н, AY, AYao, AU, АН);

• 2)    наличие грубого гумуса в составе органической части почвы;

• 3)    мощность гумусового слоя больше в почвах, формирующихся на высоте ниже 700 м;

• 4)    в окраске горизонтов преобладают бурые тона с различными оттенками (от светлых до темных);

• 5)    наличие щебня в профиле, причем различные типы его распределения по профилю;

иметь исходные данные для проведения почвенноэкологического мониторинга. Предлагаем ввести постоянное наблюдение за качественным изменением состояния почвенного покрова заповедника. В качестве стационарных площадок необходимо использовать существующие постоянные фенологические площадки и предлагаем ввести новые, характеризующие иные горные ландшафты и типы почв.

Набор контролируемых параметров при почвенном мониторинге не может быть единым для всех почв, поскольку каждый тип характеризуется специфическими свойствами и особенностями строения и формирования, устойчивости к внешним воздействиям. Состав контролируемых параметров должен определяться спецификой конкретного почвенного мониторинга, и масштабами проявления негативных воздействий.

Почвы на стационарных площадках ПФП можно считать эталонами почв, формирующимися в особых экологических условиях, и, соответственно, рекомендуем включить их в Красную книгу почв Пермского края.