Традиционно считается, что формирование и развитие почв на песчаных отложениях протекает практически независимо от зональных закономерностей и приводит к формированию почв, сходных по строению профиля, ведущим почвообразовательным процессам и свойствам, в широком спектре природных зон от таежной зоны до степной. Подобная особенность связана со слабой способностью песков реагировать на смену биоклиматических условий: одинаковыми во всех зонах водно-физическими свойствами субстрата. Данное представление является справедливым лишь отчасти, поскольку почвы, сформированные на легких отложениях, демонстрируют существенную внутригрупповую вариабельность в зависимости даже от незначительных изменений в минералогическом и гранулометрическом составе песков, положения в рельефе и уровня грунтовых вод. В пределах юга Западной Сибири широко представлены участки с широким распространением субаэральных покровных песчаных отложений и характерного древнеэолового дюнного рельефа, как правило, приуроченного к древним ложбинам стока, вторым и реже третьим надпойменным террасам рек. Значительные по площади массивы песков известны для территорий Тура-Пышминского [1], Обь-Томского [2–3], Обь-Енисейского междуречий [4], Кулундинской равнины, Северного Казахстана. Районы распространения покровных песчаных отложений юга Западной Сибири, приуроченные к долинам крупны рек, изначально выступали в качестве путей миграции человека, что подтверждают многочисленные археологические находки [5–6]. Многие крупные песчаные массивы располагаются в пределах основной зоны расселения юга Западной Сибири и испытывают интенсивное антропогенное воздействие. Исследование эоловых песчаных отложений песков и соответствующих почв может стать основой рационального использования данных территорий.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования выступили почвы песчаных массивов Тура-Пышминского и Обь-Томского междуречий. В пределах территории Тура-Пышминского междуречья субаэральные песчаные отложения и участки дюнного рельефа приурочены к поверхностям второй и третей надпойменных террас рек Туры и Пышмы, а также прибрежных районов Андреевской озерной системы. Отдельные участки распространения эоловых отложений, представленных мелко- и тонкозернистыми желтыми и желтовато-серыми песками, с прослоями супеси, встречаются в пределах высоких междуречий, сложенных ранне-среднечетвертичными осадками [1]. Климат территории – континентальный; его формирование происходит под влиянием западного переноса. Среднегодовая температура воздуха составляет 0,7 °С, количество осадков – 524 мм. Естественная подтаежная растительность водоразделов и высоких террас междуречья вследствие хозяйственного освоения приобрела лесостепной облик. Интенсивная антропогенная нагрузка, сплошные рубки и частые пожары привели к широкому распространению лесных культур сосны, вместе с тем длительно-производные сосновые леса достаточно редки. Согласно почвенно-географическому районированию юга Тюменской области, рассматриваемая территория относится к Тура-Пышминскому району серых лесных почв, выщелоченных чернозёмов и боровых песков [7].
Эоловый дюнный рельеф в пределах Обь-Томского междуречья приурочен к древним ложбинам стока и низким надпойменным террасам рек Томи и Оби [8]. Дюны имеют высоту до 22 м и ориентированы с северо-востока на юго-запад. Верхняя часть разреза отложений, слагающих эоловые формы, представлена хорошо сортированными мелко- и среднезернистыми кварц-полевошпатовыми песками с тонкой слоистостью [2]. Климат территории – резко континентальный с отепляющим влиянием рек. Среднегодовая температура 0,6 °С, среднегодовое количество осадков – 550 мм. Породный состав древостоя крайне однообразен по причине интенсивных рубок в недавнее время; спелые и перестойные сосновые леса сохранились фрагментарно. В крупных понижениях распространены преимущественно олиготрофные болота [9]. По почвенно-географическому районированию территория относится к Обь-Томскому комплексному району серых лесных почв [3].
При изучении особенностей почвенного покрова и почв участков распространения древнеэоловых ландшафтов использовались почвенно-морфологический, сравнительно-географический и литолого-геоморфологический методы. Названия почв и почвенных горизонтов даны в соответствии с Классификацией и диагностикой почв России [10]. Всего описано 40 разрезов.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенные исследования показывают, что между двумя рассматриваемыми территориями наблюдается ряд отличий как на уровне выраженности почвообразовательных процессов и строения профилей, так и в основных закономерностях организации почвенного покрова. В пределах древнеэоловых ландшафтов Тура-Пышминского междуречья выделены следующие области (рисунок):
I – область высоких террас реки Пышмы, переходящих в нижний ярус междуречья с абсолютными высотами 55–62 м. Распространение получили малоконтрастные почвенные комбинации, формирующиеся в условиях близкого залегания грунтовых вод (1 м) под сосновыми лесами с лишайниковым покровом. Песчаный субстрат отличается малой степенью эоловой переработки, а характерный дюнный рельеф отсутствует. Проявления альфегумусового процесса выражены слабо: мощность горизонта BF не превышает 5 см. Наиболее значимыми процессами в формировании почв (дерново-подбуров глеевых маломощных) являются процессы, связанные с оглеением.
II – область междуречья с низким дюнным рельефом с абсолютными высотами 61–65 м. Сформированы сочетания маломощных дерново-подбуров в автономных позициях и дернов-подзолов в междюнных понижениях. Почвообразующие пески имеют характерные признаки эоловой переработки; высота отдельных дюн не превышает 2–3 м. В днищах локальных понижений вскрываются грунтовые воды (1,2 ± 0,1 м). В целом для данной области характерно формирование почв с наиболее развитым пятнистым альфегумусовым горизонтом либо горизонтом AYpa,e в почвах понижений. Все изученные почвы имеют четкие признаки распашки и обогащены углями.
III – область междуречья с рельефом высоких дюн (перепады более 10 м), с абсолютными высотами от 60 до 70 м. Почвообразование в пределах данной территории происходит при незначительной роли грунтовых вод, в то время как процессы латеральной миграции вещества в силу особенностей рельефа являются доминирующими. В автономных позициях на вершинах крупных дюн формируются морфологически слабо дифференцированные почвы – неполноразвитые дерново-подзолы иллювиальные-железистые, тяготеющие по внешнему облику к псаммоземам, типичным почвам «боровых песков». В междюнных понижениях, наоборот, распространены полно развитые дерново-подбуры иллювиально-железистые и, чаще, иллювиально-гумусовые в зависимости от конкретных условий дюнного рельефа, перепада высот, площади и формы водосбора. Общая мощность горизонтов, в которых интенсивны почвенные процессы (AY-AYe-BF), не превышает 30 см на вершинах дюн и возрастает до 50–60 см в понижениях. В горизонтах BC и C отмечаются псевдофибры, которые отличаются кофейно-коричневым цветом и обогащены органическим веществом.
IV – область сопряжения песчаных массивов и террас реки Туры с абсолютными отметками 52–59 м. Данная территория располагается в северной части междуречья и ограничивается крутым берегом реки Туры. Почвенный покров данной территории имеет сложное строение, поскольку в большинстве случаев отложения представляют собой двучлен: маломощный (до 0,5 м) слой эоловых отложений перекрывает карбонатные необлессованные аллювиальные суглинистые отложения. Большая часть территории распахана. Почвенные профили имеют следующее строение (PY-EL)eol-BT[au]-BCca. Мощность эолового наноса увеличивается при движении на юг (в сторону области I), а почвы постепенно сменяются типичными для территории дерново-подбурами с развитым гумусовым горизонтом AY. Интересной особенностью является наличие морфонов горизонта AU в горизонте BT, что свидетельствует о формировании темногумусовых почв, горизонт AU которых был впоследствии уничтожен и погребен песчаным наносом.
Разнообразие почвенного покрова в пределах отдельных областей древнеэоловых ландшафтов Тура-Пышминского и Обь-Томского междуречий: ТР-I – без дюнного рельефа, ТР-II – с низким дюнным рельефом, ТР-III – с высоким дюнным рельефом, ТР-IV – на двучленных отложениях, OT-I – дюнного рельефа, OT-II – западинного рельефа, OT-III – на двучленных отложениях
В пределах древнеэоловых ландшафтов Обь-Томского междуречья можно выделить следующие области (рисунок):
I – области распространения дюнного рельефа с абсолютными отметками 80–90 м. Участки развития дюнного рельефа в пределах древних ложбин стока и вторых надпойменных террас в настоящее время практически не испытывают влияния грунтовых вод, за исключением территорий находящихся в периферийных частях небольших озер и болот. В катенах крупных дюн автономные позиции занимают слаборазвитые дерново-подзолы оподзоленные иллювиально-железистые (схожие с псаммоземами), подчиненные – дерново-подбуры иллювиально-железистые, как правило, псевдофибровые, и реже дерново-подбуры имеющие характерную окраску цвета охры, генезис которых остается не совсем ясным, но, по всей видимости, обусловлен гидрогенным ожелезнением, происходившим при ином режиме функционирования территории. В днищах небольших междюнных понижений, преимущественно округлой формы, дерново-подбуры иллювиально-железистые сменяются дерново-подбурами иллювиально-гумусовыми с мощным горизонтом BH коричневато-кофейного цвета. Значительную роль в формировании современных почв и ландшафтов территории играли пожары, что устанавливается по значительному количеству углей на глубинах до 30–40 см в большинстве изученных разрезов.
II – переходные поверхности между участками древнего дюнного рельефа и междуречьями, покрытыми лессовидными суглинками с абсолютными отметками 85–95 м Отличительной особенностью данной области является наличие в толще субаэральных песчаных отложений погребенных слоев или отдельных линз буровато-коричневого суглинка. Эоловые формы практически не выражены: преобладает западинный рельеф, а в растительном покрове преобладают сосновые леса с березой, осиной и лиственницей с разнотравно-вейниковым травянистым ярусом. Наличие плотных прослоев суглинистого материала, по всей видимости, улучшает водный режим почв, что приводит к формированию достаточно развитого горизонта AY. Вблизи старых деревень имеются признаки былой распашки.
III – области междуречья с эоловым песчаным наносом, перекрывающим лессовидные суглинки с абсолютными отметками 90–100 м. Небольшая мощность эолового наноса (до 0,5 м) и близкое к поверхности почвы залегание суглинистых отложений значительно улучшают водно-физические свойства почв, делают их пригодными для сельскохозяйственного использования, поэтому данные территории находятся преимущественно под пашней. Как и для аналогов Тура-Пышминского междуречья (зона IV), внутри почвенного профиля наблюдается литологическая неоднородность: PY и EL – формируются из песчаного эолового наноса, перекрывающего розовато-бурый плотный суглинок.
Почвы песчаных массивов Тура-Пышминского и Обь-Томского междуречья имеют ряд сходств, проявляющихся как на уровне общих закономерностей организации почвенного покрова, так и в наборе и интенсивности основных почвообразовательных процессов. Для территорий распространения дюнного рельефа характерна ведущая роль альфегумусового процесса. Гумусонакопление и подзолистый процесс выражены слабо из-за провальной фильтрации песков, низкой зольности опада, динамичности почвообразования и преобладания латеральной миграции [11–12]. Отметим, что в аналогичных условиях Восточной Европы на этой же широте в верхней части дюнных комплексов встречаются развитые подзолы [12]. В Западной Сибири подобного не происходит, что по всей видимости объясняется более коротким периодом активности биохимических процессов (в силу глубокого и длительного промерзания), а также, возможно, меньшим возрастом почвообразования. В подзолах и дерново-подзолах альфегумусовых автономных позиций на глубине 40–70 см происходит формирование горизонта устойчивого иссушения, что приводит к тому, что большую часть года биологически активна только небольшая часть почвенного профиля. Более благоприятные условия для гумусонакопления наблюдаются в почвах, формирующихся в днищах междюнных понижений, а также переходных поверхностей, где линзы суглинка выполняют роль локального водоупора и стабилизируют водный режим. Именно поэтому наиболее контрастные почвы с выраженными гумусовыми горизонтами и интенсивным альфегумусовым процессом более характерны для участков с низким дюнным рельефом Тура-Пышминского междуречья. Также именно в пределах таких участков наиболее заметны признаки элювиирования. В почвах участков с высоким дюнным рельефом четко выраженного горизонта E не наблюдается ни в одном профиле. Почвы территорий распространения суглинистых отложений, перекрытых маломощным слоем эолового наноса, располагаются в периферийных частях песчаных массивов, отличаются наиболее благоприятными лесорастительными свойствами и потенциалом сельскохозяйственного использования. Различия между почвами таких территорий проявляются главным образом в природе и основных свойствах покровных суглинков междуречий.
Заключение
Результаты проведенных исследований показали, что почвенный покров песчаных массивов Тура-Пышминского и Обь-Томского междуречья характеризуется достаточно сложной организацией. В пределах рассматриваемых участков выделяются области распространения дюнного рельефа и преимущественного формирования альфегумусовых почв, переходные поверхности с линзами и прослоями суглинка, а также междуречья, перекрытые маломощным эоловым наносом. Более благоприятные условия современного почвообразования характерны для участков с относительно низким дюнным рельефом Тура-Пышминского междуречья, что по всей видимости обусловлено благоприятным водным режимом при близком залегании грунтовых вод и меньшей континентальностью климата.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках проекта № 17-35-50007 мол_нр.