Micromorphological Cryogenic Features in Meadow Podbels of Middle-Amur Lowland

Full Text

Введение

Луговые подбелы Дальнего Востока представляют собой периодически поверхностно-переувлажняемые и глубокопромерзающие текстурно-дифференцированные почвы с высоким содержанием гумуса, формирующиеся на отложениях тяжелого гранулометрического состава [2, 3, 8, 9, 11, 13, 17, 26]. Луговые подбелы приурочены к межгорным равнинам и речным террасам. Вопросы их генезиса известны лишь в общих чертах, в частности, неясен вклад криогенеза в структурное состояние и свойства почв. Опыт изучения различных мерзлотных и глубокопромерзающих почв показал целесообразность использования микроморфологического метода, подтверждающего или детализирующего криогенные черты генетических горизонтов. Проявления криогенных признаков в почвах зависят от гранулометрического состава и режимов увлажнения [15]. Макро- и микроморфологические признаки криогенеза в суглинистых и глинистых почвах весьма разнообразны и связаны с особенностями льдовыделения, режимами промерзания и оттаивания, вызывающими те или иные перемещения грубо- и тонкодисперсных компонентов микростроения [4, 5, 24, 34–36].

Весьма подробно и систематически криогенные микропризнаки обсуждаются в работах [35, 36], в которых объектами исследований были почвы Альп, Швеции, Земли Франца-Иосифа, Антарктиды. Проявления криогенеза и механизмы формирования криопризнаков рассмотрены авторами по следующим элементам микростроения: микроструктуры, трещины, основная масса – грубо- и тонкодисперсная ее части, новообразования – текстурные (пылевато-глинистые cappings “шапочки”, глинистые и железистые кутаны), дезинтеграция зерен скелета.

Обзор публикаций микроморфологов показывает, что больше всего внимания уделяется микроструктурам, среди которых плитчатые и линзовидные агрегаты в верхних горизонтах связываются со шлирами льда. Генезис округлых и овальных агрегатов преимущественно в средней части профиля более дискуссионный: он, несомненно, связан с мерзлотой, но свойства и механизмы образования агрегатов могут быть разными.

Помимо микроструктур, характерными проявлениями криогенеза считаются микрозональность в распределении зерен скелета – зон обогащения пылеватыми частицами верхней части линзовидных или плитчатых агрегатов, криогенная кольцевая (сферическая) ориентация тонкопылеватых или глинистых частиц по периферии округлых агрегатов, а также “выдавливание” зерен скелета в поры.

Перечисленные группы микропризнаков были описаны в работах [6, 10, 14, 18, 20, 27, 31]. Однако в этих и других работах объектами изучения были почвы с близким залеганием многолетнемерзлых пород (ММП): в пределах если не одного, то не более 1.5–2 м. Задачей данного исследования является рассмотрение суглинисто-глинистых почв, условно “немерзлотных”, но с глубоким и длительным промерзанием, высокогумусированных и переувлажненных в период муссонных дождей во второй половине лета.

ОБъекты и методы

Объектом исследования выбраны гумусовые текстурно-дифференцированные длительно и глубоко промерзающие почвы с осветленным подгумусовым горизонтом, занимающие вторую террасу Амура в его среднем течении (с. Бабстово, Хабаровский край, рис. 1). В Китае аналогичные почвы называют “бейджан-ту” – белые почвы, или почвы с белым горизонтом [11]. Традиционное ландшафтное название “луговые подбелы” было предложено Ливеровским [12] для почв среднего звена эволюционного ряда: от гидроморфных почв (лугово-болотных) до автоморфных лесных подбелов. В классификации почв России они отнесены к типам подбелов темногумусовых и подбелов темногумусовых глеевых [7, 22] отдела текстурно-дифференцированных почв. На Почвенной карте РФ масштаба 1:2.5 млн подбелы показаны как “луговые почвы (без разделения)” на глинистых и тяжелосуглинистых породах [23].

 

Рис. 1. Положение объекта исследования на почвенной карте масштаба 1:2.5 млн: 1 – с. Бабстово, 2 –граница криолитозоны

 

Рельеф второй террасы Амура (абсолютная высота 20–60 м) плоский с многочисленными блюдцеобразными и ложбинообразными понижениями глубиной 1–1.5 м и очень пологими (~0.5°) склонами к ним. Почвообразующие породы тяжелосуглинистые и глинистые. При исследовании почв в траншеях наблюдаются морозобойные трещины, проникающие на глубину 0.8–0.9 м. Они расположены на расстоянии ~ 1–1.5 м друг от друга в почве повышения и ~0.5 м – на переходном участке и в понижении [4].

В растительном покрове ненарушенных участков преобладают злаково-разнотравные сообщества с господством овсяницы красной (Festuca rubra) и клевера люпинового (Trifolium lupinaster), понижения заняты разнотравно-вейниково-осоковыми сообществами с господством вейника Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorfii (Link) Trin.) и осоки Шмидта (Carex Shmidtii).

Климат ареала луговых подбелов континентальный с ярко выраженными муссонными чертами [21, 19]. Средняя температура января составляет –24°С, июля +20°С. Почва начинает промерзать в ноябре и чаще всего полностью оттаивает в июле. При сумме годовых осадков 600 мм на долю снега приходится всего 5–15%. Весной и в первой половине лета почвы иссушаются, и с наступлением дождливого сезона во второй половине лета, когда выпадает 50–60% годовых осадков, почвы переувлажняются и уходят в зиму со значительным запасом влаги [3]. В результате в луговых подбелах промерзание происходит на фоне высокого содержания влаги в профиле, а ее перераспределение в холодное время года приводит к образованию ледяных шлиров в подгумусовых горизонтах.

Профиль луговых подбелов имеет строение: AU–EL–(BEL)–BT–C [7, 22], субэлювиальный горизонт BEL не всегда присутствует. В международной классификации [30] луговые подбелы могут быть названы Tonguimollic Luvic Stagnic Phaeozems (Clayic, Albic, Humic, Gelistagnic).

Морфологическое строение почв исследовалось в соответствии с методами, предлагаемыми Розановым [25]. Физико-химические и физические свойства определялись по [28, 29].

Микростроение изучалось в трех профилях луговых подбелов: на повышенном ровном участке (разрез 1Б), пологом склоне (разрез 1В) и в понижении (разрез 3).

Микроморфологические исследования проводили по классическим методикам с использованием поляризационного микроскопа нового поколения Olympus BХ51 с цифровой камерой Olympus DP26 (оборудование Центра коллективного пользования научным оборудованием “Функции и свойства почв и почвенного покрова” ФГБНУ ФИЦ “Почвенный институт им. В.В. Докучаева”). Визуализация и измерение деталей микростроения проведены с помощью компьютерных программ, приложенных к микроскопу фирмы Olympus BХ51 (Япония). Описание элементов микростроения проведено согласно международной терминологии, переведенной на русский язык [1, 32, 33].

 

Таблица 1. Физико-химические и физические свойства почв

Горизонт (глубина, см)	Гумус, %	рН		Обменные катионы		Гидролитическая	ЕКО	СНО*, %	∑ частиц <0.001 мм	Гранулометрический показатель структурности	∑ микроагрегатов, %		∑ макроагрегатов, %
		Н2О	КСl	Са2+	Mg2+	Н+					>0.05	1–0.25
				смоль(+) / кг
Разрез 1Б
АU (2–10)	8.60	5.4	5.0	18.2	7.4	10.9	36.5	70	19.0	77.6	67.5	48.2	75
ЕLg (20–35)	1.45	5.5	4.6	11.6	5.4	4.1	21.1	80	31.4	46.9	34.8	10.7	39
ВT1g (50–65)	0.83	4.8	4.3	13.2	8.7	5.1	27.0	81	48.6	95.3	61.1	40.5	79
ВT2g (75–90)	0.57	5.1	4.2	14.2	11.4	4.7	30.3	84	43.9	78.4	52.2	22.4	–
ВCg (100–120)	0.64	5.2	4.3	13.6	8.5	4.0	27.1	85	41.8	72.8	54.6	26.9	–
Сg (135–145)	0.60	5.3	4.4	15.7	10.3	4.0	30.0	87	40.1	67.6	47.0	16.3	–
Разрез 1В
АU (5–15)	8.28	5.8	4.7	23.6	6.8	10.0	40.4	75	18.1	64.4	54.5	43.3	80
ЕLg (20–30)	1.60	6.0	4.5	10.0	4.8	6.1	20.9	71	31.9	49.4	16.1	2.8	73
ВT1g (50–65)	0.91	6.0	4.6	17.6	9.4	5.8	32.8	82	53.8	116.9	57.1	28.8	77
ВT2g (90–110)	0.30	6.1	4.6	15.5	8.4	3.7	27.6	87	44.2	81.1	42.9	14.1	–
ВСg (130–140)	0.66	6.2	4.7	16.4	8.9	3.8	29.1	87	42.9	76.0	16.1	7.0	–
Разрез 3
АU (5–15)	9.71	6.2	5.0	21.8	6.3	12.1	40.2	70	18.0	88.7	50.3	37.6	–
ЕLg (25–30)	2.41	6.1	4.8	10.7	4.1	7.4	22.2	66	28.7	41.5	15.0	2.2	–
ВT1g (50–60)	1.31	6.4	4.9	14.1	5.9	5.4	25.4	79	55.1	126.7	49.2	31.3	–
ВT2g (70–80)	0.48	6.5	5.0	16.1	7.4	3.9	27.4	86	50.1	103.3	48.0	23.3	–
ВСg (110–130)	0.47	6.6	4.9	15.2	7.6	3.5	26.3	87	43.0	75.1	20.4	6.3	–

* СНО – степень насыщенности основаниями.

 

Результаты и обсуждение

Профили трех разрезов включают аккумулятивно-гумусовые, элювиальные, текстурные горизонты и почвообразующую породу. Почвы содержат в аккумулятивном горизонте от 8.28 до 9.71% гумуса, имеют реакцию от слабокислой до нейтральной, степень насыщенности основаниями – около 80%. Профили расчленены вертикальными трещинами, пересекающими несколько горизонтов до глубины 80–90 см. В почве разреза 3 в понижении залегание горизонтов волнистое в связи с криогенной деформацией [4].

Верхний горизонт профиля почвы на ровном участке (разрез 1Б, в автономной позиции) буровато-темно-серый с комковатой структурой и высокой степенью структурности (70% макроагрегатов), с небольшим количеством слаборазложившихся растительных остатков. Нижняя граница горизонта ровная и находится на глубине 20 см, что подтверждает сведения о том, что более 70 лет назад он был пахотным. На склоне и в понижении (разрезы 1В и 3) гумусовый горизонт темно-серый, почти черный и имеет меньшую мощность; в почве понижения появляются элементы слоеватого сложения.

В горизонтах ЕLg, расположенных глубже 20–25 см, содержание гумуса уменьшается до 1.45–2.41%. Во всех разрезах элювиальные горизонты белесые из-за отмытости части зерен кластогенных минералов от красящих пленок. В разрезе 1Б структура дробовидно-ореховатая: внутренние части агрегатов охристые, часто – это компактные нодули. В склоновом разрезе 1В структура тонкочешуйчатая, чешуйки в центральной части несколько утолщены и содержат железистые стяжения. В разрезе понижения структура тонкоплитчатая, железистые конкреции компактные. Количество макроагрегатов, как и микроагрегатов, минимальное и резко возрастает в горизонтах ВТg. Субэлювиальный горизонт BEL почти не выражен в разрезе 1Б, он встречается в виде отдельных морфонов в разрезе 1В почвы на склоне и значительно чаще – в почве понижения. Наличие мерзлотных трещин и беспорядочное расположение морфонов позволяет предполагать их криогенное перемещение.

Текстурные горизонты структурны, содержание микроагрегатов в них высокое и закономерно уменьшается книзу. Агрегаты в основном округлые, диаметром ~3 мм, в разрезах 1В и 3 они темно-серые за счет темных кутан на поверхности; по цвету, форме и размерам напоминают черную икру. Границы между горизонтами резкие, а форма границ неровная вплоть до карманистой. Горизонт ВТ1g почвы склона (разрез 1В) отличается наличием железистых стяжений в центрах агрегатов. В горизонте BT2g структура становится более мелкой и теряет рассыпчатость. Переходный к почвообразующей породе горизонт имеет массивную структуру и признаки оглеения в виде сизых, бурых и охристых тонов окраски.

Луговые подбелы относятся к криогенным холодным, промерзающим на всю глубину профиля почвам [16]. Исследования динамики влажности почв в зимний период [4] позволили выделить несколько зон в почвенном профиле с разным криологическим режимом, соответствующих генетическим горизонтам:

1. горизонт АU. Активное промерзание с частыми переходами через 0°С поздней осенью и ранней весной. Избыточное увлажнение не характерно;
2. горизонт ELg. Активное промерзание осенью с формированием ледяных шлиров и некоторым иссушением, весеннее таяние льда с оттоком влаги;
3. горизонт ВТ1g. Умеренное промерзание с зимним оттоком влаги к фронту промерзания в вышележащий горизонт и оттаивание с миграцией талой воды по порам вниз;
4. горизонт ВТ2g. Медленное промерзание и медленное оттаивание со слабым оттоком влаги зимой и ранним летом, накоплением – поздним летом;
5. горизонты ВСg и Сg. Постоянно влажные и относительно постоянные температуры в районе 0°С, медленное промерзание/оттаивание, что характерно для холодных почв [15].

Микростроение

Разрез 1Б. Рис. S2, ровная поверхность.

Горизонт AU. 0–5 и 7–12 см. Рис. S2а–S2d. Однородный, буровато-темно-серый, агрегирован, первичные агрегаты округлые, часто собраны в вытянутые педы второго порядка, проявляя тенденцию к плитчатости. Немного межагрегатных пор упаковки и тонкие трещины. Микромасса глинистая с дисперсным гумусом, часто изотропная, мелкой пыли мало, но местами образует осветленные микрозоны. Растительные остатки в верхней части горизонта, бурые волокнистые, фрагментированные, единичны углистые и сильно разложенные, есть выбросы энхитреид. Выбросы и следы выедания клещами в контуре крупного растительного остатка, частично заполненного неагрегированным материалом.

Горизонт ELg. 25–30 см. Рис. S2e, S2f. Светло-серый глинисто-пылеватый, округло-плитчатая микроструктура; много компактных нодулей с фрагментами тонких глинистых кутан по периферии, железистых сегрегаций в центрах агрегатов, мелких стяжений со светло-охристыми внешними краями, свидетельствующими о возможностях их “роста”. Сложение относительно компактное с частичной аккомодацией. Обогащенные скелетом микроучастки не обнаруживают сортировку частиц. Крупные агрегаты местами с пылеватыми микрополосками и тонкими глинистыми кутанами.

Горизонт ВТ1g. 55–60 см. Рис. S2g, S2h. Серовато-бурый, глинистый. Агрегирован, агрегаты-блоки, размером 3–5мм. Округлые агрегаты 1–3 мм, в компактных микрозонах. Поры упаковки тонкие извилистые; крупные биогенные поры. В центрах агрегатов – железистые стяжения, нодули, на периферии и в пустотах – скелетана. Микромасса в агрегатах железисто-глинистая, или имеет вид гумусово-железистых хлопьев. Высокое двупреломление тонкодисперсной массы, особенно в краевых частях округлых агрегатов, с тенденцией к фрагментарным вокруг-агрегатным кутанам в части агрегатов.

Горизонт BT2g. 78–83 см. Рис. S2i, S2j. Крупные агрегаты (0.5–1.0 мм), разной формы, плотно упакованные, разделяются узкими трещинами. Агрегаты округлые, овальные, блоковые и прямоугольные, некоторые с ожелезнением в центре. Глинистая микромасса с высоким двупреломлением представлена волокнистыми и струйчатыми, вокругагрегатными и околопоровыми формами, зерен скелета мало. Неоднородный крупный округлый агрегат с включениями: бурый составной агрегат и обрывки углистых растительных остатков. Глинистые кутаны по порам и волокнистые глинистые кутаны по краям всех агрегатов.

Горизонт ВСg. 100–105 см. Рис. S2k, S2l. Ожелезненные и осветленные микроучастки, неагрегированный, с массивной микроструктурой, с трещинами двух порядков. Микромасса глинисто-пылеватая, сильно обезжелезненная и обезиленная на большинстве участков, слабоанизотропная. Глинистые слоистые кутаны, крупные и мелкие. В ожелезненной части – мелкие глинистые кутаны и железистые разводы, мелкие углистые частицы. На пересечении трещин – слоистые глинистые кутаны, похожие на кутаны давления.

Разрез 1В. Рис. S3, склон.

Горизонт AU. 7–12 см. Рис. S3а – S3d. Отличается многопорядковостью агрегатов. Первичные, размером ~ 50 мкм, соединены в агрегаты второго порядка (200–400 мкм). Агрегаты размером ~600 мкм однородны или состоят из более мелких, но плотно упакованных отдельностей. Наиболее крупные агрегаты размером ~1000 мкм нередко осветлены или разделены трещинами. Светлые агрегаты анизотропные с чешуйчатым строением, некоторые с гумусированными “шапочками”. Микромасса глинистая с дисперсным гумусом, небольшой долей пыли, изотропна. На периферии агрегатов иногда наблюдается увеличение доли пылеватых фракций. Почти черные железистые нодули, диффузионные кольца иногда внутри округлых агрегатов. Внутри крупного агрегата включенные в него мелкие с элементами кольцевой ориентации пылеватых частиц по периферии.

Горизонт ELg. 25–30 см. Рис. S3e, S2f. Отличается от осветленного горизонта почвы на повышении ясной слоистостью. Слои состоят из неровных тонкопластинчатых агрегатов размером до 4 мм, включающих округлые слегка размытые агрегаты с ожелезненными центрами или нодулем в центре. Микромасса глинисто-пылеватая, пористость 15–20%. Неоднородное распределение пылеватых частиц в основной массе с зонами обогащения, образовавшимися в результате криогенной сепарации на плазму и скелет, ориентированность частиц почти отсутствует.

Горизонт ВТ1g. 55–60 см. Рис. S2g, S2h, S2i, S2j. Агрегирован, агрегаты-блоки, размером 3–5 мм. В компактных микрозонах округлые агрегаты, 1–3 мм, отличаются кольцевой ориентировкой глинистого вещества. Поры упаковки тонкие извилистые. В центрах агрегатов – железистые стяжения, нодули. Микромасса в агрегатах железисто-глинистая, или в центрах гумусово-железистые компактные хлопья. Высокое двупреломление тонкодисперсной массы, особенно в краевых частях округлых агрегатов, с тенденцией к фрагментарным вокруг-агрегатным кутанам. Агрегаты с новообразованиями в центре: стяжения в центральной части агрегатов, пропитка, редкие крупные нодули, покрытые тонкими глинистыми оболочками. Поверхности агрегатов покрыты тонкими глинистыми кутанами.

Горизонт ВТ2g. 95–100 см. Рис. S3k, S2l. Также, как в горизонте ВТ2g почвы повышения, агрегаты размером 1–2 мм слившиеся, микромасса пылевато-глинистая, гумусовая пропитка слабая. Тонкие глинистые светлые волокнистые кутаны, вокруг агрегатов слабопрерывистые. Единично иллювиальные мелкие глинистые кутаны в порах. “Включенный” бурый агрегат в более светлый, крупный и глинисто-пылеватый. Мелкая глинисто-железистая кутана в поре и глинистые тонкие папулы.

Горизонт ВСg@. 130–135 см. Рис. S3m, S3n. Бесструктурный. Разделен трещинами. Микромасса пылевато-глинистая, на большинстве участков обезжелезненная, пылеватые частицы не ориентированы. Бурая слоистая глинистая кутана с признаками фрагментации по крупной поре. Поры-камеры. Стенки покрыты частично скелетаной (отсепарированной тонкопылеватой фракцией). В ожелезненном микроучастке – интенсивная пропитка, по краю микроучастка – железистые кутаны.

Горизонт Сg. 150 см. Рис. S3o, S2 p. Почвенная масса разделена трещинами на отдельности размером 2–3 мм. Стенки трещин покрыты натечной глинистой кутаной с высоким двупреломлением. “Черное пятно”: возможно, крупный углистый растительный остаток или перемещенный криотурбациями морфон в глеевом микроучастке.

Разрез 3. Рис. S4 в Приложении, понижение.

Горизонт AU. 7–12 см. Рис. S4а, S4b. Отличается четко выраженной слоистостью: тонкие, <1 мм, пластинки состоят из линзовидных, редко – округлых агрегатов близких размеров; или состоят из неагрегированной массы. Поры упаковки тонкие, трещинообразные. Выбросы энхитреид. Углистые частицы, в биопорах сильно разложенные растительные остатки. Пластинки с неровными резкими границами, неоднородные в отношении гумусовой пропитки. Микромасса глинисто-пылеватая, пыль мелкая и средняя, беспорядочно рассеянная, тонкодисперсная масса изотропна.

Горизонт ELg. 15–20 см. Рис. S4c, S4d. Отличается хорошей аккомодацией округло-плитчатой микроструктуры, с тонкими извилистыми порами упаковки, отчетливой кольцевой ориентацией тонкопылеватых частиц. Округлые агрегаты правильной формы и разного размера с интенсивной железистой пропиткой или нодулем в центре плиток в буроватой основной массе. Вокруг крупных агрегатов – пылеватые скелетаны.

Горизонт ВТ1g. 25–30, 55–60 см. Рис. S4e, S4f. Аналогично микростроению горизонтов ВТ1g разрезов 1Б и 1В имеет мелкие однородные и крупные агрегаты с ожелезнением в центре. Пористость выше в микрозонах с мелкими агрегатами, крупные упакованы компактно. Микромасса пылевато-глинистая. В мелких агрегатах больше пылеватых частиц, микромасса анизотропна: околопоровые тонкие прерывистые волокнистые глинистые сепарации.

Горизонт ВТ2g. 70–75 см. Рис. S4g, S4h. По сравнению с аналогичным горизонтом почв разрезов 1Б и 1В отличается более рыхлым сложением. Агрегирован полностью. Микроагрегаты желтоватого цвета, округлые, размером 200–500 мкм и до 1 мм, состоят из первичных агрегатов, часть агрегатов сцементирована гидрооксидами железа в центральной части. Агрегаты без аккомодации. Микромасса (железисто)-глинистая с небольшой долей пылеватых частиц. Крупные агрегаты, иногда идеально круглые с интенсивной железистой пропиткой в центре и тонкими глинистыми кутанами по периферии; или округлые, относительно однородные со слабым ожелезнением в центре и неясной концентричностью пылеватых частиц и тусклой окраской.

В целом исследование микростроения луговых подбелов обнаруживает следующие общие черты гумусовых горизонтов: темная окраска, гумус типа мулль, хорошо оформленная двух- или многопорядковая микроструктура с наибольшей долей крупных, по сравнению с другими горизонтами, микроагрегатов (0.25–1.0 мм), высокое содержание гумуса и минимальное количество растительных остатков, что соответствует критериям темногумусового горизонта AU. Влажное жаркое лето обеспечивает относительно быструю трансформацию большой массы травяного опада с участием микрофауны: орибатид и энхитреид; органо-минеральных копролитов очень мало. Однако присутствие небольшого количества углистых частиц свидетельствует об избыточном увлажнении, как и небольшое количество мелких железистых нодулей.

По строению агрегатов почвы несколько различаются, при том, что агрегаты первого порядка однородны по составу и строению. Плитки, в которые собраны первичные агрегаты, лучше выражены в разрезах 1Б и 3. Коэффициент структурности у него самый высокий. В верхнем горизонте разреза на склоне агрегаты имеют иной облик: они округлые, с анизотропной микромассой, иногда с “шапочками”. Можно предположить, что они связаны с криогенными перемещениями по склону.

Общей чертой всех элювиальных горизонтов является повышенное содержание пылеватой фракции в микромассе, тренд к слоистости-плитчатости на фоне относительно компактного сложения. Плитчатость, по мнению большинства исследователей, формируется ледяными шлирами. Данные микроагрегатного анализа показывают резкий минимум в содержании микроагрегатов и минимальный показатель структурности. В шлифах из элювиальных горизонтов много гумусово-железистых нодулей, часть которых является ядром нечетких округлых агрегатов. В центрах агрегатов без нодулей отмечается интенсивная железистая пропитка или хлопья. В агрегатах с ожелезненным центром почвы понижения есть полоски оптически ориентированных глин. Присутствие железистых новообразований свидетельствует о застойно-промывном водном и пульсирующем окислительно-восстановительном режимах, приводящих к концентрации соединений железа в различных микроформах параллельно с образованием осветленного слабо агрегированного материала.

Срединный горизонт ВТ1g выделяется как текстурный – иллювиальный по содержанию илистой фракции, хотя в нашем случае не исключается литологическая неоднородность, в частности, в почве понижения: значения Кд сильно превышают требования диагностики текстурного горизонта ВТ по классификации почв России [7]. Другой его важный признак – иллювиальные кутаны, обнаруживающие при исследовании в шлифах небольшую толщину и, часто, прерывистость. Самый яркий микропризнак горизонта – сплошная агрегированность. Выделяется три типа агрегатов: “с железистым нодулем”, “с хлопьевидными стяжениями или плотной пропиткой в центре, преимущественно округлые, близкие к округло-блоковым с тонкими глинистыми кутанами по периферии, сплошными или прерывистыми¹”, “со слабым ожелезнением в центре и с признаками концентрической организации”. Размеры агрегатов колеблются от 1 до 3 мм, они имеют четкие внешние границы и выражены тем лучше, чем выше доля пылеватых частиц в основной массе. Сепарации скелета и микромассы встречаются редко, что, по мнению [33], обычно для глинистых мерзлотных почв. Высокая структурность горизонта подтверждается профильным ходом величин коэффициента структурности, самым высоким в профиле. Основная масса содержит некоторое количество рассеянного тонкодисперсного гумуса, что может быть причиной темной окраски и соответствует аналитическим данным.

В нижней части текстурного горизонта в целом сохраняются микроструктуры с агрегатами с ожелезненными ядрами, но они становятся более компактными. Оглеение проявляется в виде железистых стяжений различных размеров и форм обычно внутри агрегатов как индикатор криогенного обогащения незамерзшей части влаги растворимыми веществами при образовании льда. С глубиной меняются проявления оглеения: к глинисто-железистым и железистым кутанам добавляется ярко выраженная микрозональность, как следствие миграции скелетаны по трещинам. Застойный водный режим в холодных глубоких горизонтах определяет не только развитие “классического” оглеения, но и аккумуляцию иллювиальной глины в виде крупных однородных кутан в основной массе и по трещинам и образование агрегатов и аморфных гидрооксидов железа, что может быть связано с промерзанием. Сохранность органических остатков аналогична описанной в тундровых почвах [14] в предлагаемом ими горизонте CRO – надмерзлотно-органо-аккумулятивным.

Комплекс микропризнаков верхней части текстурного горизонта во многом соответствует представлениям о свойствах и генезисе гумусово-криометаморфического горизонта CRH в классификации почв России [7] – горизонта, формирующегося в гумусированных избыточно увлажненных почвах с близким залеганием мерзлоты или глубоким промерзанием. По комплексу свойств рассматриваемый срединный горизонт соответствует определению текстурного ВТ, но может быть дополнительно охарактеризован на уровне сложного подтипа как глееватый и гумусово-криометаморфический с диагностическими признаками g и crh.

В итоге формулу объектов исследования – профиля лугового подбела – в системе классификации почв России можно представить следующим образом: (O)–AU(ао)–ELnn–BTcrh–BTg–ВCg(@).

Заключение

Влияние мерзлотного фактора на свойства луговых подбелов проявляется в развитии особых микропризнаков, связанных с длительностью промерзания, режимами замерзания–оттаивания, увлажнения-иссушения, гранулометрическим составом. В глубокопромерзающих и мерзлотных почвах эти признаки почти идентичны и дифференцированы по генетическим горизонтам.

Несмотря на влияние длительного промерзания, для гумусового горизонта характерно формирование гумуса мулль. Различия в увлажнении проявляются в соотношении слаборазложенных, углистых и ожелезненных растительных остатков, их фрагментированности и в характере агрегатов гумусовых горизонтов. Плитчато-чешуйчатая структура, образованная динамикой ледяных шлиров, выражена во всех гумусовых и элювиальных горизонтах независимо от количества и состава (гумусированности) округлых биогенных агрегатов. Циклическое промерзание не мешает активности клещей и энхитреид, копролиты которых обнаружены в гумусовых горизонтах.

В верхних горизонтах почвы понижения, расположенных в зоне активного подтягивания влаги к фронту промерзания, ледяные шлиры формируют неровные плитчатые агрегаты второго порядка, включающие округлые железисто-гумусовые агрегаты. В остальных почвах перестройка округлых гумусовых агрегатов ограничивается их субпараллельной ориентацией. Максимум плотных Fe-гумусовых нодулей приходится на осветленные (обезиленные) элювиальные горизонты с контрастным редокс-режимом при фазовых переходах влаги.

В верхних частях текстурных горизонтов сегрегация железа выражена иначе и слабее. Отмечены нодули с диффузными границами, жeлезистые кольца и пропитка центральных частей некоторых агрегатов. Встречаются округлые агрегаты с кольцевой ориентацией глины вокруг гумусово-железистых центров, которые можно отнести к агрегатам-ооидам, генезис которых связывают с криогенными процессами.

Ниже текстурных горизонтов характерны типичные застойно-глеевые черты: массивная микроструктура, яркая микрозональность по железу, чисто железистые кутаны, редкие углефицированные растительные остатки. В отличие от собственно мерзлотных почв, они связаны с тяжелым гранулометрическим составом и аккумуляцией влаги снеготаяния и муссонных дождей.

Наличие на макроуровне криотурбаций во всех профилях подтверждает криогенную природу выявленных микропризнаков.

Во всех трех разрезах, начиная примерно с полуметра, появляются тонкие глинистые слоистые кутаны, иногда сложные с железистыми и гумусовымии пылеватыми слоями. По-видимому, глинисто-иллювиальный процесс усиливается в периоды оттаивания в начале лета и во время летних муссонных дождей. Слоистые глинистые кутаны в нижних горизонтах частично разрушаются, вероятно, в результате не только периодического промерзания, но и процессов набухания и усадки благодаря смектитам в составе глинистых минералов.

Таким образом, для глинистых гумусированных длительно промерзающих почв характерны:

1. фрагментирование ожелезненных растительных остатков, криогенное оструктуривание верхних горизонтов, образование линзовидных и плитчатых микроструктур;
2. редокс-криогенные плитчато-линзовидные микроструктуры с большим количеством органо-жeлезистых нодулей в элювиальных горизонтах и изометрические микроструктуры с кольцевой ООГ на периферии вокруг гумусово-железистых стяжений в текстурных горизонтах – ооиды;
3. кольцевая ориентация силикатных пылеватых частиц при соответствующем (пылеватом) гранулометрическом составе;
4. причины образования стресс-кутан – тонких гипокутан на поверхности агрегатов при смене температурных режимов, а также разрушение слоистых глинистых кутан при смене режимов увлажнения–иссушения при мерзлотных процессах остаются дискуссионными.

Благодарность

Авторы выражают признательность д.г.н. Валентине Ивановне Росликовой за помощь в обсуждении полученного материала и к.б.н. Оксане Олеговне Плотниковой за помощь в описании и фотографировании почвенных шлифов.

Финансирование работы

Работа выполнена при поддержке бюджетного финансирования по темам НИР: № 121030100228-4 ФГБУН Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, № 0591-2019-0028 и 0439-2022-0013 ФГБНУ ФИЦ “Почвенный институт им. В.В. Докучаева”.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Дополнительная информация

Онлайн-версия содержит дополнительные материалы, доступные по адресу https://doi.org/10.31857/S0032180X24050016

 

¹ Иногда в таких агрегатах обнаруживаются “шапочки”.

About the authors

A. B. Gyninova

Russia Institute of General and Experimental Biology, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ayur.gyninova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7897-7848
Russian Federation, Ulan-Ude, 670047

M. I. Gerasimova

Lomonosov Moscow State University; Dokuchaev Soil Science Institute

Email: ayur.gyninova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1815-4476
Russian Federation, Moscow, 119991; Moscow, 119017

M. P. Lebedeva

Dokuchaev Soil Science Institute

Email: ayur.gyninova@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119017

References

Supplementary files