| Начало | "Кутса" | "Терский берег"| "Хибины" | "Лапландский лес" |

1. ПРИРОДНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРРИТОРИИ

1.4. Почвенный покров

Территория, предполагаемая для организации национального парка "Кутса", расположена в границах двух почвенных районов: Ковдозерского холмисто-равнинного района иллювиально-железистых подзолов и торфяно-болотных почв и Ковдорско-Кандалакшского района с господством горно-лесотундровых иллювиально-гумусовых подзолов, иллювиально-железистых подзолов и аллювиально-дерновых почв. На положительных элементах рельефа преобладают подзолы иллювиально-гумусовые (подзолы Al-Fe-гумусовые), торфяно-болотные почвы, развивающиеся в пониженных местоположениях с застойным увлажнением.

Объекты исследования

Детальные исследования свойств почв проводили на стационарных пробных площадях интенсивного наблюдения, а также на пробных площадях, использовавшихся при территориальной оценке 1995 г. (табл. 3)

Подзолы

Подзолы иллювиально-гумусовые (подзолы Al-Fe-гумусовые) доминируют на исследованной территории.

Подзолы иллювиально-гумусовые (подзолы Al-Fe-гумусовые) развиваются на моренных (ледниковых) отложениях - сильно завалуненных несортированных или сортированных породах легкого гранулометрического состава. Несмотря на некоторые гранулометрические колебания, минералогический и химический состав почвообразующих пород довольно постоянный. Он определяется составом гнейсов, гранитов и основных интрузий, чем обусловлено значительное исходное содержание кварца. Тем не менее, породы довольно богаты полуторными оксидами алюминия и железа, щелочными и щелочноземельными катионами.

Таблица 3. Общая характеристика пробных площадей

Подзолы Al-Fe-гумусовые (подзолистые Al-Fe-гумусовые почвы) имеют незначительные по протяженности, но макроморфологически четко выраженные черты протекания подзолообразовательного (подзолистого) процесса. Профилю этих почв свойственен такой набор основных генетических горизонтов: A₀-A₂-B_hfa-BC-C. Для данных почв характерны следующие макроморфологические признаки: маломощность (карликовость) и однотипность строения минерального профиля, обязательная прикрытость его грубогумусным органогенным слоем (подстилкой), осветленность верхней части минеральной почвенной толщи и наличие иллювированной органики, концентрирующейся (по интенсивности окраски) непосредственно под осветленным (элювиальным) слоем.

Гумусовому профилю этих почв свойственна хорошо выраженная бимодальная профильная дифференциация органического вещества, проявляющаяся как в изменении содержания гумуса и азота, так и в разнокачественности фракционного и группового составов гумуса. В аккумулятивной и элювиальной частях (горизонты А₀ и А₂) формируется фульватно-гуматный гумус (С_гк:С_фк=0.8-1.2), в иллювиальной части (горизонты B_hfa и ВС)- фульватный (С_гк:С_фк=0.3-0.1).

В минеральном профиле преобладают гранулометрические фракции крупнозема и песка, обязанные таковыми исходными свойствами породы. Минеральный профиль характеризуется резким делением на два существенно различающихся по морфологии и свойствам слоя и четким элювиально-иллювиальным типом распределения соединений типоморфных элементов - алюминия и железа. В элювиальном слое отмечается накоплением оксида кремния, низкое содержание полуторных оксидов алюминия и железа и наиболее широкие отношения SiO₂:R₂O₃. В слое иллювиально-гумусового алюмо-ожелезнения отмечаются противоположные тенденции. В Al-Fe-гумусовых почвах лесных биогеоценозов транзитных позиций ландшафтов эти различия проявляются более четко, что свидетельствует об усилении степени элювиирования (оподзоливания) по сравнению с почвами биогеоценозов автономных позиций.

Ответственными за элювиально-иллювиальное распределение полуторных оксидов железа и алюминия по почвенному профилю являются их органо-минеральные и минеральные аморфные соединения. Но при этом максимальное накопление соединений алюминия и железа не всегда совпадает, что связано с различиями в осаждаемости органо-железистых и органо-глиноземных комплексов.

Богатство почвообразующих пород полуторными оксидами алюминия и железа обусловливает наличие в зональных лесных биогеоценозах геохимического барьера для миграционнно активных и "агрессивных" гумусовых соединений и, следовательно, к накоплению в профиле фульватного гумуса. Подвижные гумусовые соединения, в свою очередь, вызывают энергичное, но очень незначительное (в пределах "карликового" профиля) передвижение соединений алюминия и железа, высвободившихся при выветривании, вниз по почвенному профилю, закрепляя большую часть соединений в иллювиально-гумусовом алюмо-ожелезненным слое в форме органо-глиноземистых и органо-железистых комплексов.

Кислотность и поглотительная способность

Еловые леса

Внутрипрофильные и парцеллярные различия. Данные, представленные в таблице 4 подтверждают представление о кислой природе подзолистых Al-Fe-гумусовых почв ельников кустарничково-зеленомошных (Никонов, 1979). Верхние органогенные горизонты отличаются особенно высоким уровнем кислотности. Ведущим фактором, определяющим кислотность этих горизонтов, является содержание органического вещества. На это указывают тесные отрицательные зависимости величины pH от содержания углерода (r²=0,229; n=65).

Известно, что поглотительная способность почв определяется природой почвенного поглощающего комплекса. Гумусовые вещества обладают наибольшей емкостью катионного обмена (Орлов, 1985). Поэтому органогенные горизонты почв еловых лесов характеризуются относительно высокой реальной емкостью катионного обмена, достигающей 30 мг-экв/100 г (табл. 4). В реальной емкости катионного обмена преобладают основные катионы (степень насыщенности достигает 70%), доли обменных алюминия и водорода сопоставимы.

Таблица 4. Кислотность органогенных горизонтов почв еловых лесов по парцеллам

Здесь и табл. 6-7, 10-12: * - минимум, ** - среднее, *** - максимум

Таблица 5. Емкость катионного обмена органогенных горизонтов еловых лесов

* здесь и в табл. 7-8, 12-14 степень насыщенности рассчитана на основе реальной емкости катионного обмена (ЕКО)

Для ельников кустарничково-зеленомошных достоверные парцеллярные различия в кислотности и поглотительной способности органогенных горизонтов не выявлены. Некоторые различия обнаруживаются для степени насыщенности основаниями, которая достигают максимальных значений в органогенных горизонтах почв еловых парцелл (табл. 6), где отмечается относительно высокое содержание обменного кальция.

В органогенных горизонтах почв выявляется значительная внутрипарцеллярная изменчивость показателей кислотности и поглотительной способности. Выделяются приствольные зоны и зоны края крон. Органогенные горизонты почв приствольных зон характеризуются самой низкой обменной кислотностью с преобладанием водорода, доля которого может достигать 72%. В реальной емкости катионного обмена, которая достигает максимальных для биогеоценоза значений, чрезвычайно высока доля обменного кальция. Поэтому степень насыщенности основаниями, рассчитанная на основе реальной емкости катионного обмена, может достигать 90%. Кислотность органогенных горизонтов почв зоны края крон значительно выше, чем в приствольных зонах. Эти различия обусловлены содержанием органического вещества и основных катионов. Следует заметить, что в органогенных горизонтах почв еловых парцелл зоны края крон содержание обменного алюминия и его доля в обменной кислотности достоверно выше, чем в почвах межкроновых парцелл. По сравнению с почвами приствольных зон резко снижается содержание обменного кальция, однако его уровень остается более высоким, чем в почвах межкроновых парцелл.

В минеральных корнеобитаемых горизонтах наблюдается уменьшение кислотности и емкости катионного обмена по сравнению с органогенными. Эти изменения обусловлены резким снижением содержания органического вещества. Одновременно наблюдается снижение степени насыщенности основаниями и, напротив, увеличение доли обменного алюминия (табл. 7-10).

Так, в подзолистом горизонте доля обменного алюминия в обменной кислотности значительно выше, чем доля ионов водорода. Реальная емкость катионного обмена и степень насыщенности основаниями подзолистых горизонтов почв еловых парцелл несколько выше, чем межкроновых.

Увеличение емкости катионного обмена иллювиальных горизонтов почв как древесной, так и межкроновой парцелл, по сравнению с подзолистыми обусловлено вмыванием продуктов почвообразования, выносимых из верхней части профиля, и высвобождающихся in situ в процессе выветривания почвообразующей породы. Возрастает доля обменного алюминия, концентрация которого находится в тесной отрицательной зависимости от величины pH (r²=0,452; n=59 для еловой парцеллы и r²=0,554; n=26 для кустарничково-зеленомошной). Обнаруживаются четкие парцеллярные различия кислотности и поглотительной способности: в почвах еловых парцелл актуальная, обменная кислотность, содержание обменного алюминия выше, чем в почвах зеленомошно-кустарничковых (различия достоверны при p=0.0003, p=0.0004, p=0.0000 соответственно). Сходные различия обнаруживаются и для емкости катионного обмена.

Таблица 6. Кислотность горизонтов А2 почв еловых лесов по парцеллам

Таблица 7. Кислотность горизонтов B почв еловых лесов по парцеллам

Таблица 8. Емкость катионного обмена в еловых лесах, А2 горизонты

Таблица 10. Емкость катионного обмена в еловых лесах, В горизонты

Сосновые леса

Основные тенденции внутрипрофильной изменчивости кислотности почв сосняков кустарничково-лишайниковых и ельников кустарничково-зеленомошных сопоставимы (табл. 11-13). Наибольшей кислотностью характеризуются верхние органогенные горизонты. В пределах почвенного профиля кислотность уменьшается с глубиной. Величина обменной кислотности органогенных горизонтов на порядок выше, чем минеральных. Участие водорода и алюминия в формировании обменной кислотности этих горизонтов сопоставимо, в обменной кислотности минеральных горизонтов преобладает алюминий. В органогенных горизонтах почв, также как и в еловых лесах, выявлена отрицательная зависимость актуальной кислотности от содержания углерода (r²=0,229; n=55).

Степень насыщенности основаниями органогенных горизонтов, рассчитанная на основе потенциальной емкости катионного обмена, колеблется в пределах 8 - 10%. В реальной емкости катионного обмена преобладают основные катионы, доли обменных водорода и алюминия сопоставимы (табл. 14).

Степень насыщенности основаниями органогенных горизонтов, рассчитанная на основе потенциальной емкости катионного обмена, колеблется в пределах 8 - 10%. В реальной емкости катионного обмена преобладают основные катионы, доли обменных водорода и алюминия сопоставимы (табл. 14).

Емкость катионного обмена минеральных горизонтов на порядок ниже, чем органогенных, что обусловлено снижением содержания органического вещества. В реальной емкости катионного обмена значительная доля принадлежит ионам алюминия. Насыщенность основаниями минеральных корнеобитаемых горизонтов исследованных почв значительно ниже, чем органогенных (табл. 15-16).

Таблица 11. Кислотность органогенных горизонтов почв сосновых лесов по парцеллам

Таблица 12. Кислотность горизонтов А2 почв сосновых лесов по парцеллам

Таблица 13. Кислотность горизонтов В почв сосновых лесов по парцеллам

Таблица 14. Емкость катионного обмена в сосновых лесах, органогенные горизонты

Таблица 15. Емкость катионного обмена в сосновых лесах, А2 горизонты

Таблица 16. Емкость катионного обмена в сосновых лесах, В горизонты

Парцеллярные различия

Для сосняков кустарничково-лишайниковых характерны достоверные парцеллярные различия в кислотности и поглотительной способности почв. Органогенные горизонты почв межкроновых лишайниковых парцелл характеризуются самой низкой кислотностью и емкостью катионного обмена, что главным образом связано с низким содержанием органического вещества (табл. 10-15). Если органогенные горизонты почв межкроновых парцелл достаточно богаты органическим веществом, то парцеллярные различия в кислотности нивелируются. Так, подстилки сосновых кустарничково-лишайниковых и межкроновых кустарничково-лишайниковых парцелл, характеризующиеся близким содержанием углерода, сопоставимы по показателям обменной и актуальной кислотности.

В органогенных горизонтах почв древесных парцелл обнаруживается самая высокая степень насыщенности основаниями, что обусловлено наиболее высоким содержанием обменного кальция.

В минеральных горизонтах почв обнаруживаются четкие парцеллярные различия в формировании кислотности. Кислотность иллювиальных горизонтов почв древесных парцелл достоверно выше, чем межкроновых, что подтверждается при сопоставлении показателей содержания обменного алюминия (p=0.05), обменной (p=0.05) и актуальной (p=0.018) кислотности. Эти парцеллярные различия подчеркивают значительную роль дерева в интенсификации процессах почвообразования. Достоверные зависимости содержания обменного алюминия от pH обнаруживаются в иллювиальных горизонтах почв как древесных, так и межкроновых парцелл.

Питательный режим

В северо-таежных лесах органогенный горизонт Al-Fe-гумусовых подзолов является основным источником питания растений (Никонов, Манаков, 1979). Хотя по валовому содержанию в органогенных горизонтах почв алюминий и железо превалируют над другими элементами, по доле подвижных соединений эти элементы стоят в конце рассматриваемого ряда элементов (Лукина, Никонов, 1996). Преобладающими среди доступных соединений элементов в этих горизонтах почв еловых лесов являются соединения кальция (табл. 17).

В органогенных горизонтах почв сосновых лесов обнаруживаются более высокие валовые содержания кремния, алюминия, марганца и железа, чем в почвах еловых лесов. Биогенную аккумуляцию элементов в почвах сосновых лесов, послуживших объектами нашего исследования, наиболее ярко демонстрируют фосфор и медь (табл. 18). Данные тенденции не проявляются для других элементов, поскольку их концентрации в минеральных горизонтах достаточно высокие. Для полуторных оксидов характерно элювиально-иллювиальное распределение, кремний аккумулируется в верхней части минерального профиля.

В органогенных горизонтах почв сосновых лесов из доступных соединений преобладают соединения кальция, в минеральных горизонтах - алюминия и железа. В органогенных горизонтах почв сосновых лесов содержание доступных соединений кальция, магния, калия, марганца, цинка, фосфора и серы ниже, а алюминия и железа выше, чем в почвах еловых лесах. Различия в доступности элементов питания обусловлены формами соединений элементов. По-видимому, в органогенных горизонтах почв еловых лесов элементы, главным образом, связаны в органических соединениях, а в сосновых лесах возрастает доля, связанная с полуторными оксидами и силикатами.

Выявляются парцеллярные и внутрипарцеллярные различия в содержании доступных соединений элементов в органогенных горизонтах почв. В еловых лесах наиболее высоким содержанием доступных соединений кальция (p=0.033), также как и его валового содержания, характеризуются органогенные горизонты почв древесных парцелл, особенно в приствольных зонах (табл. 15). Одной из возможных причин, объясняющих этот факт, является состав опадающих ассимилирующих органов. В опадающей хвое ели отмечаются значительные концентрации кальция - до 1.5 г/кг (Казимиров, Морозова, 1973; Манаков, Никонов, 1981). Кустарнички рода Vaccinium являются кальцефагами (Ingestad, 1973), листья вороники также отличается высоком уровнем аккумуляции этого элемента (до 1.1 г/кг) (Казимиров, Морозова, 1973; Манаков, Никонов, 1981; Лукина, Никонов, 1996). Как правило, в приствольных зонах и подкроновых пространствах основную долю опада составляют хвоя и листья кустарничков-кальцефагов, что может определять состав органогенных горизонтов.

Более высокие содержания доступных соединений марганца (p=0.005), цинка (p=0.010), никеля (p=0.016), меди (p=0.076) в органогенных горизонтах почв древесных парцелл могут определяться по сравнению с межкроновыми парцеллами, смывом и выщелачиванием из стволов и крон. Марганец, железо и алюминий, относятся к малоподвижным элементам и интенсивно накапливаются в хвое перед опаданием. Калий, магний и азот также поступают в почву с кроновыми и стволовыми водами (Helmisaari, Malkonen, 1989; Елпатьевский, 1993; Лукина, Никонов, 1996). Однако содержание доступных соединений калия в органогенных горизонтах почв древесных и межкроновых парцелл сопоставимо, а содержание магния и азота (аммиачного и нитратного) в древесных парцеллах парцеллах ниже. Это можно объяснить активным поглощением данных элементов елью. В межкроновых парцеллах поглощение элементов питания из почвы значительно слабее, поскольку здесь доминируют зеленые мхи, основным источником питания которых является атмосфера.

В минеральных горизонтах из экстрагируемых соединений элементов доминируют соединения алюминия и железа, содержания которых значительно выше, чем в органогенных горизонтах. Содержание доступных соединений всех элементов, а особенно алюминия, железа и серы, в иллювиальном горизонте значительно выше, чем в подзолистом. Повышенное содержание кальция в минеральных горизонтах почв еловых парцелл (p=0.030) может быть связано с его вымыванием из верхних органогенных горизонтов, а также с интенсивным выветриванием минералов, обусловленным более ярко выраженными процессами почвообразования под елью.

Таблица 17. Содержание доступных соединений элементов в органогенных горизонтах почв еловых лесов по парцеллам, мг/кг

Здесь и табл. 18: * - минимум, ** - среднее, *** - максимум

Таблица 18. Содержание доступных соединений элементов в органогенных горизонтах почв сосновых лесов по парцеллам, мг/кг

В почвах сосновых лесов также выявляются достоверные парцеллярные и внутрипарцеллярные различия в содержании доступных соединений элементов в органогенных горизонтах почв (табл. 18). В органогенных горизонтах почв древесных парцелл содержание доступных соединений кальция (p=0.0009), магния (p=0.0009), калия (p=0.09), марганца (p=0.038), цинка (p=0.054), железа (p=0.07), никеля (p=0.024), фосфора (p=0.0009) и серы (p=0.10) достоверно выше, чем в почвах парцелл межкроновых пространств. Это, вероятно, связано, с различиями в составе опада и с дополнительным поступлением элементов в почвы древесных парцелл со стволовыми и кроновыми водами. Особенно высокое содержание кальция наблюдается в органогенных горизонтах почв приствольных зон. Минимальные содержания доступных соединений элементов питания наблюдаются в почвах межкроновых пространств, что связано с низкозольностью лишайников, доминирующих в растительном покрове.

Минеральные горизонты почв древесных парцелл сосновых лесов богаче почв межкроновых парцелл магнием (p=0.049), калием (p=0.083), цинком (p=0.06). Сходные тенденции отмечаются и для кальция. Вероятно, эти различия, с одной стороны, связаны с поступлением элементов из верхних органогенных горизонтов, с другой - с более интенсивным выветриванием минералов в почвах под деревьями.

Торфяно-болотные почвы

Застойное увлажнение и длительный анаэробиозис обусловливают формирование торфяно-болотных почвах и накопление в них больших запасов мертвого органического вещества - торфа (свыше 2 тысяч т/га), являющегося почвообразующей породой и почвой одновременно.

Эти почвы отличаются слабокислой реакцией. С глубиной степень разложенности торфа увеличивается, что вызывает увеличение объемной массы, содержания азота, выход гидролизуемых соединений, содержание гуминовых кислот и сужается отношение C:N.

Выводы

Почвенный покров территории, предполагаемой для организации национального парка "Кутса", представляет типичное для северной тайги сочетание Al-Fe-гумусовых подзолов и торфяно-болотных почв. Al-Fe-гумусовых подзолы сформированы на сортированной и несортированной песчаной и супесчаной морене и характеризуются морфолого-генетическими характеристиками, свойственными этим почвам в целом.

Концентрации кислотообразующих агентов (SO₄) и тяжелым металлов (Ni, Cu) в атмосферных выпадениях, источником которых могут быть промышленные выбросы мощных медно-никелевых производств региона, соответствуют фоновым значениям. Это означает, что исследованная территория не подвергается фиксированному техногенному воздействию.

<<предыдущий раздел | оглавление | далее>>

| Начало | "Кутса" | "Терский берег"| "Хибины" | "Лапландский лес" |