Почвы бореальной полосы и особенности их развития

Особенности бореальной полосы, значимые для процессов почвообразования: повышенное атмосферное увлажнение при известном дефиците теплоты; большая продолжительность жизни деревьев-эдификаторов и, как следствие, большая дли­тельность оборота их поколений; относительно невысокая скорость биологическо­го круговорота. Более низкие, по сравнению с неморально-бореальной и немораль­ной полосами, скорости сукцессионных процессов и круговорота веществ определя­ют большую уязвимость бореальных экосистем, и почв в их составе, к антропоген­ным воздействиям; здесь дольше время восстановления после нарушений.

В целом для бореальной зоны характерно господство почв с подзолистыми или элювиальными горизонтами, при большой доле полугидроморфных и гидроморфных почв.

На плоских поверхностях и в понижениях широко распространены торфяно-подзолы, торфянисто-глеевые почвы, а также почвы болотного ряда (рис.). Часто торфянистые и торфяные горизонты подстилаются слоем углей (рис.), в некоторых случаях под слоем углей сохраняются фрагменты гумусово­го горизонта (рис.). Обширные площади водоразделов заняты вер­ховыми болотами.

На суглинистых отложе­ниях господствуют текстурно-дифференцированные, преимуще­ственно подзолистые почвы.

Буроземы зани­мают очень небольшие площади. Обычно их считают приурочен­ными к редко встречающимся по­родам, таким как карбонатные мо­рены, известняки, рыхлые гипсы. Для почв на этих породах описаны биогенное оструктуривание, фор­мирование муллевого гумуса.

Ельники и пихто-ельники черничные. В почвенном покрове бореально-кустарничковых (черничных) ельников и пихто-ельников наиболее обычны подзолы иллювиально–железистые и иллювиально–гумусово-железистые.

*Типы пихто-ельников (ельников): 1 — высокотравные плакорно-склоновые горные, 2 — высокотравные приручьевые, 3 — бореально-мелкотравные, 4 — крупнопапоротниковые, 5 — чернично-зеленомошные.

О наличии в прошлом неодно­кратных пожаров можно судить по присутствию углей во всех почвен­ных профилях. В большинстве почв пластинчатые угли встречены в виде слоя на границе подстилки и мине­рального горизонта, мощность слоя углей иногда достигает нескольких сантиметров. Мелкие пластинчатые и окатанные угли встречены также в горизонте Е и в материале отсыпки вывалов.

Ельники бореально-мелкотрав-ные. Преобладающие почвы — под-буры, подбуры оподзоленные (мощ­ность гор. BFHe 5-30 см), подзолы иллювиально-железистые (мощность горизонта Е 5—20 см); общая мощ­ность почвенной толщи не превыша­ет 70 см. Численность дождевых чер­вей иногда высока (до 40-60 шт./м²), но почти все они встречены в под­стилке. Угли встречены во всех про­филях, обычно на границе подстилки и минерального горизонта, иногда в виде крупных скоплений. Единичные угли или небольшие скопления встре­чены в горизонте Е.

Пихто-елъники крупнопапо­ротниковые. В равнинных районах под пихто-ельниками крупнопапо­ротниковыми преобладают подзоли­стые почвы (мощность горизонта Е до 20 см), слаборазвитые альфегуму­совые подзолы и маломощные неоподзоленные почвы, близкие к подбурам.

A(BM)turb

В целом, участки крупнопапоротниковых сообществ приурочены к наиболее смытым почвам дренированных местообитаний. Численность дождевых червей заметно меньше, чем в высокотравных типах — до 15-25 шт./м².

О наличии в прошлом пожаров свидетельствуют пожарные подсушины на ство­лах кедра (возраст деревьев до 400 лет, возраст пожарных подсушин 150-200 лет) и распространение углей в почвах. Включения углей (как пластинчатых, главным образом мелких, так и окатанных), единичных или в виде скоплений, обычны на грани­це подстилки и минеральных горизонтов и в верхней части минеральных горизонтов.

Вероятно, основным фактором формирования окатанных углей в горных услови­ях служит перемыв пластинчатых углей (вместе с минеральными частицами) на ми­нерализованной поверхности почвы, приводящий к «шлифовке» поверхности, ее ча­стичной маскировке пылеватыми частицами. Скопления окатанных углей приуроче­ны, обычно, к микропонижениям (результат переноса с латеральным стоком).

Ельники и пихто-ельники высокотравные на плакорах и склонах Почвенный покров обычно характеризуется высокой мозаичностью. Могут сосед­ствовать участки подзолов (иллювиально-железисто-гумусовых, иллювиально-гуму-совых), перегнойных почв, тофянистых почв (рис. 114), буроземов (рис. 115; илл. 122, 123) и др. Мощность горизонта А буроземов от 10 до 45 см, горизонта ВМ около 25 см. Почти во всех случаях в буроземах встречены дождевые черви, численность которых варьировала от 15 до 80 шт./м², при этом черви встречаются до значительной глубины.

Встречаются также слаборазвитые подзолы и подзолистые почвы (мощность го­ризонта Е до 5 см); маломощные неоподзоленные почвы, близкие к подбурам; подбуры с горизонтом BFH мощностью до 20 см.

В буроземовидных альфегумусовых и перегнойных почвах иногда встречают­ся крупные скопления или слои углей в подстилке или перегнойном горизонте, пе­ремещенных сюда латеральным стоком с участков, расположенных выше по склону. В буроземах включения углей сравнительно редки, приурочены к материалу отсыпки ВПК внутри горизонтов А или ВМ.

Ельники и пихто-ельники приручьевые высокотравные (илл. 80). Преоблада­ют аллювиальные почвы с модер-гумусовым, модер-мулль-гумусовым горизонтами мощностью до 50 см (рис. 116). Численность дождевых червей на исследованных участках около 30 шт./м². Встречаются участки торфянистых и перегнойных глеевых почв. В низко- среднегорных районах по приручьевым ложбинам обычны маломощ­ные аллювиальные почвы. В поймах рек и крупных ручьев пластинчатые угли в почве встречаются единично или в виде скоплений, обычно в материале отсыпки вывалов в минеральных горизонтах. В поймах небольших ручьев встречены угли единичные или в виде слоя на границе органогенного и минерального горизонтов.­

Можно предположить, что высокое разнообразие видов и большая биомасса чер­вей в высокотравных темнохвойных лесах определяется богатством травяного покро­ва (в среднем 40 видов сосудистых растений на 100 м²) при преобладании по оби­лию и биомассе мезофильных и мезогигрофильных трав. Богатый опад и деятель­ность червей определяют формирование буроземов с копрогенно оструктуренным гу­мусовым горизонтом типа мулль.

На территории Карелии наибольшее обилие червей также характерно для тра­вяных (в широком смысле) типов леса, прежде всего березняков и ельников высоко­травных. Так, по результатам исследования Л.Б. Рыбалова (2006) в районе Костомук-ши в приручьевых ельниках на дерново-перегнойных почвах обилие червей составля­ло 36-50 экз./м² (Костомукша), а в районе Паанаярве в ельниках на перегнойных по­чвах — 20 экз./м². Наиболее низкий уровень численности (2—4 экз./м²) зарегистриро­ван в почвах ельников и сосняков зеленомошных на плакорах и на свежих вырубках (Рыбалов, 2006).

Типы пихто-ельников: 1 — высокотравный приручьевой; 2,3 — высокотравный; 4,5 — крупнопапоротниково-высокотравный, 6 — высокотравно-крупнопапоротниковый; 7,8 — бореально-мелкотравный; 9 — крупнопапоротниково-мелкотравно-зеленомошный; 10 — крупнопапоротниково-чернично-луговиковый

* Эколого-ценотические группы (ЭЦГ): Рп — боровая, Вг — бореальная, Nm — неморальная, Nt — нитрофильная, Н — высоко­травная (сборная)

ПН «Русский север». Особое место при исследовании почв таежных лесов уде­ляют карбонатным равнинам, распространенным преимущественно в южной части бореальной полосы. Значительные по площади участки таких равнин расположены в Архангельской, Вологодской областях. Карбонатность почвообразующих пород пре­доставляет «улучшенные» возможности для муллевого гумусообразования. При этом на таких территориях наиболее четко видны различия в строении почв, испытавших в прошлом воздействия разного характера и интенсивности.

На территории национального парка «Русский север» (Вологодская обл.) в пре­делах малонарушенного массива еловых лесов Шалго-Бодуновского лесничества нами описан ряд почв, сформированных на карбонатной морене. При этом в непо­средственной близости описаны профили подзолистой (рис. 120; илл. 115), дерново-подзолистой (рис. 121; илл. 116), рендзины (дерновой лесной почвы) (рис. 122; илл. 117). Как и в случае подзолов и подбуров в Карелии, признаки почв разных типов ино­гда сменяли друг друга в пределах одного профиля. Результаты исследования истории экосистем с применением морфологических методов анализа профилей почв пока­зали, что различия в строении почв связаны, в первую очередь, с тем, что на одних участках почвы использовали для земледелия, а на других — нет. Так, во всех подзо­листых и дерново-подзолистых почвах хорошо выражен старопахотный горизонт. Во многих случаях осветленный материал пахотного горизонта был замешан вывалами с материалом горизонта В. В профилях рендзин следов распашки не отмечено.

Установить связь степени деградации почв с пожарами для этой территории сложно, поскольку угли в большом количестве встречаются в профилях почв всех ти­пов. В подзолистых и дерново-подзолистых почвах встречаются как окатанные, так и неокатанные (пластинчатые) угли. Описаны крупные лакуны углистого материала в западинах старых вывалов. В дерновых лесных почвах преобладают мелкие и сред­ние пластинчатые угли, замешанные вывалами до глубины 60-100 см (судя по морфо­логическим признакам, преобладали вывалы ели и осины).

Особенности развития почв бореальной полосы

Результаты макроморфологического анализа почвенных профилей показывают, что основным естественным фактором оборачивания материала почв в исследуемых лесах является ветровал. Следы прошлых ветровальных нарушений (западины старых ВПК) отмечены практически во всех профилях. Современная ветровальная мозаика лучше всего выражена в высокотравных, а также неморально-бореальных темнохвой­ных лесах.

При этом в буроземах и перегнойных почвах, реже в подбурах и дерново-аллювиальных почвах часто наблюдается соответствие глубины современных ветро­вальных западин и мощности органических и органо-минеральных горизонтов, что го­ворит об относительной стабильности этих почв. В остальных почвах мощность орга­ногенных горизонтов невелика — обычно вывалы перемещают материал подзолисто­го (или элювиального) и иллювиальных горизонтов.

Такая ситуация связана с действием факторов деградации, экзогенных по отноше­нию к биогеоценозам. Причиной их могут быть как природные катастрофы, так и хо­зяйственная деятельность человека.

Признаки давних пожаров встречены нами в бореальных лесах всех типов. При этом характер выраженности следов пожаров для типов сильно различен (табл. 21). Проведенные нами исследования позволяют сделать заключение, что большинство сосняков всех типов, ельников и пихто-ельников черничных и зеленомошных сфор­мировались после неоднократных или многократных пожаров. Во всех почвенных профилях здесь присутствуют угли, на старых соснах встречаются пожарные подсу-шины. Во многих случаях угли залегают в виде одного или нескольких слоев, что сви­детельствует об очень длительном отсутствии перемешивания почвы вывалами дере­вьев. Такая ситуация возможна либо при интенсивных рубках сосен послепожарного поколения, либо при господстве ветролома.

В случае пихто-ельников крупнопапоротниковых также можно говорить о срав­нительно недавнем времени последних пожаров (по пожарным подсушинам на со­снах, распространению углей в почвах). Выявить следы более давних пожаров в ле­сах этого типа в большинстве случаев невозможно в связи с преобладанием слабораз­витых, либо смытых почв (отсутствием погребенных углей).

Для ельников и пихто-ельников бореально-мелкотравных наиболее обычно при­сутствие углей в материале отсыпки ВПК. Можно предполагать, что после послед­него пожара лес развивался в спонтанном режиме, который сопровождало падение деревьев с образованием ВПК. В целом, длительность спонтанного развития лесов этих типов после последних сильных нарушений соответствует времени жизни одно-го-двух поколений темнохвойных видов деревьев.

В высокотравных лесах нужно отметить наибольшую встречаемость участков без признаков пожаров в прошлом. В случаях присутствия следов пожаров в этом типе леса в виде углей в почве можно предполагать длительное спонтанное развитие леса после последнего пожара (угли встречены только в материале отсыпки ВПК). Вместе с тем, даже в почвах высокотравных приручьевых пихто-ельников встречено до нескольких ярусов «погребенных» разновозрастных западин ВПК с включениями углей (илл. 38) — в этом случае вероятно многократное чередование пожаров с дол­гими периодами спонтанного развития леса.

Известно, что сгорание травяно-мохового покрова, подстилки, почвенного пере­гноя ведет к развитию окислительных процессов, минерализации органического ве­щества. Одновременно получают развитие процессы поверхностного осветления по­чвенного материала — как в результате разрушения органо-минеральных комплек­сов под действием огня, так и в результате дезагрегации материала и его перемыва на поверхности почвы. Ухудшение физических свойств почвы связано с уменьшени­ем аэрации и водопроницаемости; обеспечением условий для развития глеевого про­цесса. В итоге пожар инициирует развитие комплексного процесса «оподзоливания-лессиважа-оглеения», ведущего к формированию в почвах осветлен­ного (подзолистого, элювиального) горизонта.

В результате пожаров обедняется население почвенных беспозвоночных, проис­ходит исчезновение основных деструкторов растительного опада, что приводит в конечном результате к снижению биологической активности почв. Вместе с изменением состава напочвенного покрова это определяет изменение характера гумусонакопления (переход к образованию грубого гумуса).

Такая ситуация характерна для подавляющего большинства почв зеленомош­ных и черничных ельников и пихто-ельников, а также для многих почв в иных типах леса. При этом в период накопления грубого гумуса сохраняется высокая пожароопасность, возможность быстрого распространения пожара по поверхности.

. При­уроченность массивов почв со сложным гумусовым профилем к северной тайге мо­жет быть связана с меньшей антропогенной освоенностью этого региона (сравнитель­но позднее распространение производящего хозяйства при сохранении локальности его очагов) и относительно меньшей нарушенностью расположенных здесь лесных массивов. В настоящее время основная часть малонарушенных темнохвойных лесов на территории Европейской России находится в подзоне северной тайги (Ярошенко и др., 2001, 2008).

Опираясь на данные о возрасте погребенных темногумусовых почв и сведения о динамике растительности на территории современных бореальных лесов, можно предположить, что смена типа гумусообразования на основной части тер­ритории бореальной полосы началась не позднее 3000-2000 л.н.

В ходе восстановительных послепожарных сукцессии в таежных лесах суще­ственно меняются многие почвенные параметры, в том числе тип гумусообразования и мощность гумусового горизонта.