Герб Темникова
Темников Темников
Неофициальный сайт города Темников

1536 - 2024

ТемниковТемников
Меню сайта

Здесь стоит побывать

Полезные ссылки

ТемниковТемников
Труды Мордовского заповедника. Выпуск 1 :. Генезис и лесорастительные свойства почв

Генезис и лесорастительные свойства почв Мордовского государственного заповедника

Настоящая статья написана на основании материалов исследований, проведенных в 1945—1947 гг. под руководством научн. сотр. заповедника А.А. Успенской при участии доц. К.М. Смирновой и студентов-почвоведов Московского университета: М.В. Алексеевой. К.А. Гаврилова, Т.Н. Кунаевой, Л.С. Каплуновой и других. Аналитические работы выполнены на кафедре химии и анализа почв МГУ под руководством проф. Е.П. Троицкого.

По южной границе дерново-подзолистой зоны Европейской территории СССР тянется широкая полоса песчаных аккумулятивных равнин или полесий, занятых преимущественно сосновыми лесами. Лишь северная оконечность Среднерусской возвышенности расчленяет эту полосу, отделяя Днепровско-Деснинское полесье на западе от Окско-Клязьминского полесья на востоке. Мордовский государственный заповедник расположен в Окско-Клязьминском полесье, занимая междуречье реки Мокши и её притока реки Сатиса. Материалы исследования почвенного покрова Мордовского заповедника характеризуют генезис и лесорастительные свойства почв весьма обширного района полесий.

Условия почвообразования

Коренными породами на территории заповедника служат доломиты (С3). При наступлении Днепровского ледника покров более поздних отложений был снесен. На обнаженные известняки верхнего карбона отложена Днепровская морена, чем несколько оглажен доледниковый рельеф. Описываемая морена имеет коричневато-красноватую окраску, содержит кристаллические валуны и прослойки гравия. Среди валунов преобладают кварцит, песчаник, розовый кремень, изредка встречаются валуны гранита и гнейса. Мощность морены от 1 до 10 м.

Почти на всей исследованной территории морена прикрыта слоем древнеаллювиальных и валунных песков. Последние представляют продукт размывания морены талыми ледниковыми водами. Кроме валунных лесков, встречаются и валунные супеси.

Наиболее высокая часть заповедника, служащая водоразделом Мокши и Сатиса, представляет IV современную террасу, по-видимому, выделенную в Днепровско-Валдайскую межледниковую эпоху.

Валдайский ледник не доходил до территории заповедника, но рожденные им потоки на довольно широкой полосе вдоль современного течения Мокши смыли отложения днепровского оледенения и образованную впадину частично заполнили древнеаллювиальными песками, иногда с прослойками пылеватого суглинка.

Имеется предположение, что впосле валдайское время происходило двукратное понижение базиса эрозии. Это привело к образованию двух террас (третьей и второй) Валдайской эпохи. Наиболее старая из них третья терраса покрыта отложениями Нижневалдайского возраста, а более молодая вторая терраса Верхневалдайского возраста. В пределах второй террасы моренные отложения полностью, а в пределах третьей почти полностью смыты, и древнеаллювиальные пески лежат непосредственно на известняках карбона. Исходя из наблюдений 3.М. Старостиной (7) можно предполагать, что на третьей террасе небольшие участки морены могли сохраниться. Современная пойма Мокши, представляющая первую террасу, выполнена глинистыми и песчаными аллювиальными наносами.

В результате водной и ветровой эрозии ступени, разделяющие террасы, в значительной мере сглажены, образуя как бы одну наклонную плоскость. Лишь местами сохранились ясно выраженные уступы между террасами. Сглаженность рельефа затрудняет проведение границ между террасами.

Таким образом, территория заповедника состоит из IV Днепровской террасы, служащей водоразделом Мокши и Сатиса, сложенной песчаными отложениями, подстилаемыми на глубине 1—1,5 м моренным суглинком, III и II Валдайских террас, сложенных глубокими песками, лежащими на известняках и террасы— современной поймы реки Мокши.

После своего образования перечисленные террасы испытали вторичное расчленение, особенно в пределах наиболее старой IV террасы. Здесь проходит ряд водораздельных гребней и отдельных бугров, сложенных валунными лесками, подстилаемыми на глубине 1,5—2,6 м мореой. Наиболее крупный Игишев бугор имеет слой песка более 2 м. Склоны гребней пологие, высота около 10 м. Эти гребни служат водоразделами небольших рек и речек, притоков Мокши, берущих начало на IV, террасе. Большинство речек течет в пологих берегах и имеет неглубоко врезанное русло, поэтому их дренирующее влияние невелико.

Мезорельеф третьей террасы создает округлые воронки, ямы да плоские замкнутые понижения различного размера карстового происхождения. Как уже было сказано, в этой части непосредственно под толщей песка лежат известняки, что делает возможным развитие карстовых явлений. Образование провальных карстовых понижений наблюдается и в настоящее время. Недалеко от южной границы заповедника, вне его пределов имеется озеро карстового происхождения, носящее название «Ендовище»

Следует отметить значительное развитие микрорельефа на территории заповедника. Во многих случаях, особенно в сальниках, микрорельеф создается упавшими при ветровале стволами деревьев. Местами сильное влияние оказывают мушиные кучи, встречаются целые муравьиные городки.

Таблица 1

Данные механического анализа почвообразующих пород
(Приводимые в этой статье анализы механического состава сделаны методу Н. А. Качинского)

Терраса

№ разреза

Глубина взятия образца в см

Потеря от обработки в проц

Размер частиц в мм и их содержание в %

Сумма частиц 0.01

3-2

2-1

1-0.25

0.25-0.05

0.05-0.01

0.01-0.005

0.005-0.001

< 0.001

IV

18

65—85

0,34

-

0,69

81,07

11,06

1,03

1,61

0,64

3,56

5,81

IV

680

90—100

0,11

-

0,28

61,91

33,74

1,16

0,76

0,36

1,68

2,80

IV

742

70—80

0,48

-

0,61

30,28

24,79

11,69

2,51

6,17

23,55

32,23

III

69

150—160

0,48

-

0,81

56,50

39,08

0,93

0,49

1,04

1,08

2,58

III

75

150—160

0,14

-

-

61,43

35,51

0,65

0,64

0,55

1,08

2,27

III

727

125—135

0,09

-

2,09

80,25

14,65

0,68

0,38

0,42

1,44

2,24

II

3

160—170

0,14

0,04

0,14

47,71

47,29

0,93

1,23

1,25

1,27

3,75

Из данных механического анализа (табл. 1) можно видеть, песчаные материнские породы в основном состоят из частиц размером от 1 до 0,05 мм в диаметре; преобладает фракция от 1 до 0,25 мм, лишь в разрезе 3 (вторая терраса) и наблюдается одинаковое содержание обеих фракций. Образец из разреза №742 характеризует суглинок, подстилающий пески четвертой террасы. Из данных анализа видно, что это песчанистый средний суглинок.

Минералогический анализ показал, что пески на 99% состоят из зерен кварца. Кроме кварца, в их состав входят ставролит, каинит, турмалин, андалузит, рутил, ильменит, в ещё меньшем количестве содержатся эпидот, роговая обманка, лейкоксен, магнетит и некоторые другие. Общее содержание перечисленных минералов 0,5—1,0%.

Почти вся территория заповедника покрыта лесом. Преобладают сосновые леса: сосняки чистые и сложные (липняковые). В настоящее время ельники занимают очень небольшую площадь, но в прошлом, по-видимому, еловые леса имели значительно большее распространение в пределах IV террасы. Довольно большие площади покрыты вторичными березняками, осинниками и липняками, образованными на месте бывших вырубок. На первой террасе распространены пойманные дубравы, по поймам небольших речек развиты черноольшаники.

Почвы боров третьей и второй террас

На глубоких кварцевых древне аллювиальных песках названных террас распространены преимущественно чистые сосновые насаждения сменяемые на вырубках березняками. Преобладают сосняки брусничниковые, меньшие площади заняты сосняками черничниковыми по понижениям и сосняками лишайниковыми по повышенным и более сухим элементам рельефа.

На бедных основаниями глубоких кварцевых песках под воздействием сосняков зеленомошниковых происходит образование почв, именуемых подзолами или, по другой номенклатуре, подзолистыми. Первая характерная черта подзолообразовательного процесса, протекающего под пологом хвойно-мохового леса — образование на поверхности почвы грубоперегнойной лесной подстилки, в которой имеет место аккумуляция биологически важных элементов. Вторая характерная черта — развитие непосредственно под грубоперегнойной лесной подстилкой подзолистого горизонта, обедненного полуторными окислами и основаниями. Третья черта — формирование иллювиального горизонта, в котором происходит накопление полуторных окислов, он представляет следствие образования подзолистого горизонта (2).

Подзолообразовательный процесс и формирование подзолистого горизонта осуществляется лишь в условиях недостатка оснований, поступающих с лесным опадом, для нейтрализации органических и минеральных кислот, образуемых при разложении лесной подстилки. Поступление с опадом оснований в свою очередь зависит от породного состава насаждений и от богатства основаниями почвообразующей (и подстилающей) породы или ранее образованной почвы. Существенное влияние оказывает проявление элювиальных процессов, определяемых климатическими условиями, водопроницаемостью почвы и породы, глубиной залегания грунтовых вод.

Изучение биологического круговорота элементов в сосняках брусничниковых Мордовского заповедника было проведено в период 1945—1947 гг. под руководством автора и Л.Н. Быковой (2). В этих целях на территории заповедника в названном типе леса было заложено пять пробных площадей в разных классах возраста (14, 30, 45, 70 и 95 лет).

На пробных площадях двух первых классов возраста сомкнутость крон препятствовала развитию травяно-моховой растительности, и поверхность почвы была покрыта мертвой хвоевой подстилкой. На пробной площади 30 лет были встречены лишь отдельные куртины зеленых мхов и единичные экземпляры травянистой растительности (грушанка, марьяник, кошачья лапка и др.). Дальнейшее осветление древостоя привело к развитию сплошного мохового ковра (Pleurosium schrebery), покрова из брусники с примесью черники и вейника лесного. На пробной площади V класса возраста наблюдалось даже преобладание травянистой растительности над моховой.

Таким образом, на пробных площадях I и II классов возраста подзолообразовательный процесс протекал в наиболее чистом виде, а на других площадях (III и IV классов) был осложнен воздействием мохово-кустарничковой растительности, в спелом насаждении начало сказываться влияние травянистой растительности.

Ежегодное поступление на поверхность почвы опадающей хвои, веток, плодов и т.д. составляет 2.0—2,5 т/га (на высушенную при 100° массу). С отмершими деревьями, если не проводят рубок ухода, в I классе возраста поступает 0,2—0,7 т/га, затем с возрастом это поступление повышается, достигая 4,0 т/га в 40—45 лет, а затем опять снижается. Таким образом, поступление в почву сухого органического вещества колеблется от 2 до 6 т/га с максимумом в период 30—45 лет.

Изучение биологического круговорота элементов показало, что наибольшее количество элементов сосновый древостой берет из почвы и возвращает в почву также в период 30—45 лет. Это дает основание сделать вывод о наиболее сильном воздействии на почву описываемого соснового леса именно в этот возрастной период. Из всех элементов сосна в наибольшем количестве берет из почвы азот, второе место по потреблению занимает кальций, третье — калий, четвертое — алюминий, пятое — магний, далее в последовательном порядке идут кремний, сера, фосфор. Примерно в той же последовательности идет и возвращение в почву с опадом и сухостоем взятых из нее элементов (табл. 2).

Таблица 2

Круговорот азота и зольных элементов в сосняке брусничниковом кг/га в год
(Поступление с сухостоем вычислено по подчиненному ярусу)

Класс воз.-та

Воз.-ст (лет)

Вовл.-ся

Удер.-ся

Возвращается

Вовл.-ся

Удер.-ся

Возвращается

всего

с опад.

с сухост.

всего

с опад.

с сухост.

 

N

Ca

I

14

36,7

19,0

17,7

17,0

0,7

22,3

8,0

14,3

14,0

0,3

II

30

47,0

26,0

21,0

17,5

3,5

44,0

21,0

23,0

20,2

2,8

III

45

56,8

25,7

31,1

22,0

22,0

36,0

17,0

19,0

13,0

6,0

IV

70

25,4

7,0

18,4

13,9

13,9

21,6

4,4

17,2

14,4

2,8

V

95

13,0

2,1

10,9

9,9

9,9

13,5

1,7

11,8

10,9

0,9

 

K

Mg

I

14

17,3

13,6

4,8

4,3

0,5

4,7

2,1

2,6

2,5

0,1

II

30

19,4

13,1

6,3

4,5

1,8

8,3

4,4

3,9

3,3

0,6

III

45

19,8

14,7

5,1

3,5

1,6

7,6

4,4

3,2

2,7

0,5

IV

70

8,9

3,2

5,7

3,7

2,3

3,1

0,6

2,5

2,1

0,4

V

95

4,7

1,6

3,1

2,4

0,7

2,5

0,4

2,1

1,9

0,2

 

P

S

I

14

2,0

1,2

0,8

0,77

0,04

3,1

1,6

1,5

1,47

0,05

II

30

2,8

1,5

1,3

1,05

0,21

3,2

2,0

1,2

0,96

0,27

III

45

2,5

1,6

0,9

0,78

0,16

4,8

3,9

0,9

0,49

0,41

IV

70

1,2

0,3

0,9

0,67

0,21

1,7

0,7

1,0

0,62

0,41

V

95

0,6

0,1

0,5

0,43

0,06

1,1

0,2

0,9

0,74

0,13

 

Si

Al + Fe

I

14

3,5

0,2

3,3

3,32

0,01

6,7

4,2

2,5

2,36

0,14

II

30

5,4

1,3

4,1

3,91

0,17

9,9

5,1

4,8

4,17

0,67

III

45

5,9

3,2

2,7

2,45

0,28

10,6

7,7

2,9

2,06

0,83

IV

70

2,5

0,4

2,1

1,89

0,25

3,5

0,8

2,7

2,24

0,49

V

95

2,5

0,2

2,3

2,21

0,08

2,4

0,4

2,0

1,82

0,18

Данные анализа показывают (табл. 3) очень невысокое содержание оснований в опаде и отдельных частях усыхающих в ходе самоизреживания деревьев. Из этого следует, что освобождаемых в процессе разложения лесной подстилки оснований может не хватить для нейтрализации образуемых органических кислот. В приведенных аналитических материалах (табл. 3) привлекает внимание более низкое, чем в хвое, содержание в опаде азота, калия, натрия, фосфора, серы. Это обусловлено только примесью в опаде хвои шишек и веток, но также оттоком из хвои перед опадом ряда элементов.

Таблица 3

Содержание азота и зольных элементов в опаде, стволе, ветвях, корнях

Объект анализа

 

в % на высушенную при 100° массу

N

Si

Fe

Al

Mn

Ca

Mg

K

Na

P

S

Опад

0,65

0,11

0,02

0,07

0,11

0,59

0,10

0,15

0,004

0,06

0,06

Ветки мелкие

0,46

0,05

0,01

0,10

0,02

0,36

0,07

0,33

0,010

0,07

0,08

Ветки крупные

0,23

0,005

0,003

0,03

0,02

0,28

0,04

0,11

0,005

0,02

0,06

Ствол

0,17

0,005

0,004

0,02

0,01

0,12

0,02

0,08

0,006

0,01

0,03

Корни крупные

0,20

0,01

0,005

0,03

0,02

0,16

0,04

0,16

0,004

0,06

0,03

Корни мелкие

0,37

0,16

0,04

0,13

0,04

0,34

0,09

0,24

0,018

0,06

0,12

В поступающих на поверхность почвы в сосновом лесу мертвых растительных остатках в наибольшем количестве из оснований содержится кальций (0,6—0,1%), второе место занимает калий (0,3—0,1%), магния содержится ещё меньше (<0,1%). Исследованиями нашей лаборатории и А. Номмика в Эстонии (10) показано, что кальций в составе хвои сосны довольно прочно удерживается, а калий быстро вымывается. По данным Д. Номмика, по прошествии года содержание в хвое сосны кальция составляло 90%, а калия только 10% от первоначального; по данным В.С. Шумакова (8) через год осталось 85% от первоначального содержания кальция. Быстрое вымывание из подстилки калия ещё более обедняет лесную подстилку основаниями для нейтрализации образуемых кислых продуктов.

В результате из лесной подстилки в лежащие непосредственно слои почвы просачиваются кислые растворы, обусловливающие их оподзоливание. Вымывание гидроокиси железа приводит к обесцвечиванию горизонта. По исследованиям В.С Шумакова вытекающие из разлагающейся хвои растворы имели весной и осенью сильно кислую активную реакцию, которая достигала рН=З,1; в летнее время активная кислотность растворов снижалась до рН=4,8—6,0.

Многолетний напочвенный покров из зеленых блестящих мхов и вечнозеленой брусники в очень небольшом размере участвуют в биологическом круговороте элементов. Несравненно большее значение имеет их участие в образовании грубого перегноя, влиянии на водно-воздушный режим, Водоудерживающая способность подстилко-мохового покрова составляет около 10— 12 мм. Таким образом, подстилко-моховой покров задерживает часть осадков, не давая им просочиться в почву. В то же время он предохраняет лежащие под ним слои почвы от потери влаги на испарение. Сумма атмосферных осадков составляет за год в среднем около 500 мм с сильными колебаниями по годам. Летние осадки выпадают преимущественно в виде ливней. Наиболее глубокое промывание почвы имеет место весной в период таяния снежного покрова, а в некоторые годы также осенью. Летние осадки промачивают почву сравнительно на небольшую глубину. Высокая водопроницаемость и малая полевая влагоемкость песчаной толщи облегчает глубокое промывание почвы в период наибольшего увлажнения.

На глубоких кварцевых песках в условиях выровненного мезорельефа под пологом описанных сосняков брусничниковых, местами со вторым ярусом из ели, развиты слабодерновые среднеподзолистые песчаные почвы. Они занимают большие площади на II и III террасах. Примером строения этих почв может служить описание разреза № 317 К, заложенного в сосняке брусничниковом 35—40 лет с единичной примесью березы. В подлеске редкие экземпляры рябины.

А0— 0,1 см. Лесная подстилка, грубо-перегнойная, серо-бурая, рыхлая.

А1— 1—6 см. Перегнойно-аккумулятивный. Окраска темно-серая с буроватым оттенком. Прокраска гумусом неравномерная, выделяются белесые зерна кварца. Песчаный. Слабо связан корнями. Переход в следующий горизонт постепенный, граница неровная, языковатая.

А2— 6—20 см. Подзолистый. В свежем состоянии окраска светло-серая со слабым желтоватым оттенком, в сухом серовато-белесая. Песчаный, рыхлый, бесструктурный. Корней значительно меньше. Переход к следующему отчетливый, граница ровная с небольшим количеством белесых языков.

В1— 20—52 см. Переходный. Окраска ярко-желтая, на фоне которой выделяются белесые языки, заходящие из А2. Песчаный, бесструктурный, плотнее предыдущего. Корней мало. С глубиной яркость окраски ослабевает. Переход к следующему постепенный, граница неясная.

В2— 52—95 см. Горизонт вмывания. Окраска неравномерная: на светло-желтом фоне вверху яркие охристые пятна, внизу охристо-желтые полосы ортзандов. Печаный, бесструктурный, слабоуплотненный. Переход к следующему постепенный.

В3— 95—180 см. Горизонт вмывания. Окраска неоднородная: на желтовато-палевом фоне многочисленные охристо-желтые горизонтальные полосы ортзандов. Корней не обнаружено.

С — 180 см и глубже. Материнская порода. Светло-желтый рыхлый песок.

По механическому составу оба исследованных разреза относятся к пескам. Однако между ними есть различие: разрез 775 А выделяется более высоким содержанием частиц размера 1—0,5 мм и соответственно меньшим 0,25—0,05, чем разрез 317 К. Следует отметить значительное содержание во фракции физической глины иловатых частиц. Повышенное содержание иловатых частиц в перегнойно-аккумулятивном горизонте позволяет предполагать их накопление в результате синтеза.

Таблица 4

Данные механического анализа слабодерновых среднеподзолистых почв II и III терасс

№ среза

Глубина взятия образца в см

Потеря от обработки в %

Размер частиц в мм и их содержание в %

Сумма частиц 0,01

3-2

2-1

1-0,25

0,25-0,05

0,05-0,01

0,01-0,005

0,005-0,001

<0,001

317 К

1-8

0,54

нет»

нет

41,57

48,36

3,17

1,16

3,59

4,61

9,36

10-19

0,27

»

»

18,98

75,59

0,52

0,92

1,76

1,96

4,64

30-40

0,43

»

»

45,51

47,94

1,64

1,28

0,64

2,56

4,48

60-70

0,32

»

»

48,71

46,57

1,28

0,68

0,40

2,04

3,12

 

775 А

6-9

0,27

нет

нет

71,29

19,80

3,24

1,00

1,36

3,04

5,40

10-15

0,21

»

»

71,79

24,72

0,97

0,42

0,47

1,42

2,31

51-60

0,19

»

»

69,46

25,31

0,74

1,74

0,72

1,84

4,30

80-90

0,16

»

0,30

74,71

21,07

1,08

0,80

0,36

1,52

2,68

120-130

0,15

»

0,27

79,39

16,35

0,94

0,95

0,49

1,46

2,24

Очень высокая величина содержания перегноя в горизонте А1разреза 317 К (14,5%) обусловлена значительным содержанием в этом горизонте угольков от бывшего в прошлом низового пожара. Данные этого анализа нельзя признать показательными, более характерно для этих почв содержание перегноя, найденное для второго разреза. Соотношение N:C типично для грубого перегноя, свойственного данному виду почв.

Сумма обменных катионов, показывающая емкость их поглощения исследованными почвами, очень небольшая, лишь в горизонте А1она более значительна. Это соответствует очень низкому содержанию иловатых частиц во всем профиле и их накоплению в перегнойно-аккумулятивном горизонте.

Степень насыщенности основаниями очень невысокая, особенно в перегнойно-аккумулятивном горизонте (41—46%), с глубиной она возрастает (до 74%). Обращает внимание высокая степень насыщенности основаниями подзолистого горизонта разреза 317 К (80%). Это связано с более сильной разрушенностью поглощающего комплекса.

В составе обменных оснований преобладает кальций, магния очень немного. Содержание магния может быть завышено, поскольку вытеснение из почвы обменных оснований было проведено путем обработки 0,05 норм HCl. Следует отметить значительное содержание подвижного алюминия, особенно в перегнойно-аккумулятивном горизонте. Повышенное содержание в перегнойно-аккумулятивном горизонте подвижного алюминия обусловлено влиянием биологического круговорота. Выше уже было сказано, что с опадающей хвоей на поверхность почвы поступают заметные количества алюминия. Накопление в этом горизонте азота и обменного кальция также связано с биологическим круговоротом.

[1] [2] [3] [4] [5]

Труды Мордовского заповедника. Выпуск 1., 1960
Поделись ссылкой:
ТемниковТемников
Выпуск 1. 1960 год

Труды Мордовского заповедника

Заповедник Смидовича

Интересное о Заповеднике

Форма входа

Поиск

Статистика

Всего в Темникове: 1
Гостей: 1
Темниковцев: 0


Copyright MordovSoft © 2001 - 2024
ТемниковТемников