Глава 2. Характеристика экологических связей факторов почвообрзаования в бассейне р. Деймы.

2.1. Климатические условия. Климат Калининградской области носит черты переходного от морского к умеренно-континентальному. Под влиянием Атлантического океана наблюдается очень мягкая зима, часто без устойчивого снежного покрова, прохладное лето, теплая осень, высокая влажность воздуха, не резко выраженный годовой ход температур. Длительный безморозный период способствует большой продолжительности вегетационного периода, благоприятствующего активному росту растительной биомассы. Обычные для зимнего периода оттепели, обусловленные вторжением теплых морских умеренных воздушных масс, препятствуют накоплению гумуса.

Годовая испаряемость составляет 500–550 мм, гидротермический коэффициент изменяется в пределах от 1,3 до 1,6. Таким образом, климат исследуемой территории является гумидным.

С апреля по октябрь осадков выпадает в два раза больше, чем в холодный период (сумма осадков за вегетационный период - 300-380 мм). Максимум приходится на июль и август, минимум на февраль и март. Основная масса осадков выпадает в виде дождя, причем дожди идут и зимой, в период оттепелей. Снежный покров, как правило, неустойчив. Следовательно, преобладание осадков в летне-осенний период способствует развитию процессов оглеения в нижних горизонтах почв.

2.2. Рельеф. Калининградская область находится на западной окраине Восточно-Европейской (Русской) равнины. Территория бассейна р. Деймы охватывает два физико-географических района: Полесскую и Лава-Прегольскую озерно-ледниковые низменности, к которым на востоке примыкают западные отроги Инстручской гряды.

На формирование Полесской равнины оказало влияние отступление ледника под действием медленно текущих вод. В южной части равнины находятся невысокие холмы высотой до 25-30 м, разделенные обширными понижениями. В центральной части холмы становятся ниже, постепенно переходят в плоскую равнину (абсолютные высоты не превышают 10 м), слабо понижающуюся к северу. Крутизна склонов речных долин, достигающая 15°, более выражена по сравнению со склонами моренных холмов, имеющих крутизну 1-2°, что увеличивает эрозионную опасность почв надпойменных террас.

2.3. Почвообразующие породы. Территория бассейна Деймы сложена верхнемеловыми и палеогеновыми (эоценовыми) отложениями, причем палеогеновые отложения преобладают в западной части бассейна. Отложения меловой системы представлены такими составляющими как мел, мергели, опоки, песчаники, пески, алевриты, глины; эоценовые отложения представлены глинами, алевритами, песками.

Почвообразующие породы имеют преимущественно ледниковое происхождение. Различный гранулометрический и химический состав материнских пород определяет свойства сформировавшихся на них почв (содержание физической глины, водно-воздушный режим, химический состав – в частности, наличие карбонатов, содержание соединений фосфора и калия в подвижной форме, строение почвенного поглощающего комплекса и т.д.), а также обуславливают пестроту почвенного покрова.

2.4. Гидрологоические условия. Уклон реки Деймы не превышает 0,01 м на км, у притоков он может быть выше в десятки раз (Каменка), или же иметь величину уклона не меньше 1 м на км (Осушинка, Часовенка). На направление течения реки оказывают влияние нагонные явления, которые по данным исследователей (Калининградская область, 1999), бывают в Куршском заливе реже, чем в Вислинском.

Скорость течения Деймы изменяется от 0,5 м/с в верхнем течении до 0,1 м/с в устье. Пойма отличается незначительными перепадами высот. Уровень грунтовых вод в почвах поймы, как правило, не опускается ниже 1 м.

Максимальные годовые расходы воды на р. Дейме и ее притоках наблюдаются обычно во время весеннего половодья (начало марта) и осенних дождевых паводков обусловлены в основном метеорологическими факторами, создают в почвах поймы анаэробные условия, способствующие интенсивному развитию оглеения и накоплению торфа. Минимальный сток формируется во время летней межени и находится в зависимости от величины и режима подземного питания рек, также на величину минимальных расходов воды по водомерному посту Дейма – Гвардейск влияют сгонно-нагонные явления со стороны Куршского и Вислинского заливов.

Таким образом, можно констатировать наличие в пойме Деймы паводкового водного режима.

Биота.

2.5.1. Растительность. Растительный покров бассейна р. Деймы неоднороден, поскольку территория Калининградской области расположена на границе двух природных зон: южной тайги и зоны широколиственных лесов. Основными лесными фитоценозами территории являются широколиственно-хвойные подтаежные леса, занимающие большие площади в восточной и, в значительной меньшей степени, западной части бассейна. Также следует отметить сосновые кустарничково-зеленомошные леса, типичные для юго-восточной оконечности бассейна, ареалы широколиственно-сосновых и сосновых лесов с подлеском из лещины и жимолости.

Большинство почв Калининградской области возникло и развивалось под лесной растительностью, сохраняя характерные признаки и свойства лесных почв (Завалишин, Надеждин, 1961). Характерным примером влияния видового состава доминант лесных фитоценозов на протекание элементарных почвообразовательных процессов является формирование подзолистых иллювиально-железистых почв под хвойными (сосновыми) лесами южной части бассейна и развитие почв с признаками бурых лесных под широколиственными лесами, которые произрастают как в восточной, так и в западной части бассейна.

Значительную площадь бассейна занимают сельскохозяйственные угодья на месте сведенных еловых, елово-широколиственных и широколиственных лесов, однако в течение последних двух десятилетий наметилась тенденция к увеличению площадей залежей.

Луга и болота приурочены к пойме Деймы. Преимущественно это низинные болота и заболоченные луга, частично облесенные в сочетании с сельскохозяйственными землями, а также пойменные луга в сочетании с осоковыми болотами, локализованные в южной части бассейна, под которыми формируются аллювиальные болотные почвы.

2.5.2. Животные. Различные группы животных участвуют в обогащении почвы органическим веществом. Некоторые животные принимают участие в других почвенных процессах (дождевые черви создают капролитовую структуру почвы, наряду с кротами, участвуют в зоомелиорации; грызуны и муравьи способствуют перемешиванию почвы, увеличивая мощность гумусово-аккумулятивных горизонтов). Отмечено противоречивое и неоднозначное влияние почвенных животных на провоцирование, протекание и сдерживание процессов дефляции, плоскостного смыва и линейного размыва, что подтверждает данные М.Ю. Терентьевой (2005). Муравьи способствуют усложнению почвенного покрова. Нами была отмечена активная почвообразовательная деятельность муравьев на остатках фортификационных сооружений.

2.5.3. Микроорганизмы. Микробиологический режим почв Калининградской области изучен недостаточно и требует дальнейших исследований. Однако имеющиеся данные свидетельствуют об увеличение эмиссии СО₂ с понижением уровня грунтовых вод и при окультуривании, преобладании бактерий в лиственном опаде и доминировании грибной микрофлоры в грубых подстилках хвойных пород

Таким образом, различные живые организмы (растения, животные, микроорганизмы) при взаимодействии оказывают существенное влияние на водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы почвы, способствуя протеканию элементарных почвенных процессов (биогенно-аккумулятивных, элювиальных, элювиальных, метаморфических, эрозионных), которые в свою очередь, обуславливают как физические, так и химические свойства почв.

2.6. Антропогенный фактор. Территория бассейна р. Деймы уже в период Средневековья начала подвергаться интенсивному антропогенному воздействию (строительство каналов, запруд, вырубка лесов), сильно изменившему облик ландшафта. В настоящее время следует выделить два направления воздействия хозяйственной деятельности человека на почвы:

- связанное с сельским хозяйством (агрогенное воздействие);

- связанное со строительством и добычей полезных ископаемых (техногенное воздействие).

Примером первого направления являются сведение лесов, создание пахотного слоя при распашке верхних горизонтов, развитие эрозионных процессов в результате бессистемной обработки почвы и перевыпаса, мелиоративные работы, сопровождающиеся планировкой поверхности (Володин, Макарова, 1976, Сухачёва, 2004). Техногенное воздействие на почвы проявляется при проведении строительных работ (в том числе возведение фортификационных сооружений) и добыче полезных ископаемых.

Следовательно, антропогенный фактор оказывает заметное влияние на режимы, элементарные почвенные процессы и свойства почв, что позволяет сделать вывод о сопоставимости его воздействия на почвообразование с ролью биоты и почвообразующих пород.

Глава 3. Почвенный покров бассейна р. Деймы.

По данным почвенной карты М 1:500000 (составитель Н.Н. Лазарева), приведенной в Географическом атласе Калининградской области (2002), на территории бассейна р. Деймы выделены следующие почвенные разности:

- Дерново-подзолистые оглеенные (среднесуглинистые, легкосуглинистые и супесчаные);

- Дерново-слабоподзолистые окультуренные среднесуглинистые

- Дерново-слабоподзолистые оглеенные окультуренные (супесчаные, легкосуглинистые и среднесуглинистые);

- Аллювиальные дерновые (р-н Гвардейска)

- Аллювиальные болотные;

- Болотные низинные (устье).

Данный перечень не охватывает все разнообразие почвенного покрова бассейна Деймы, поскольку не всегда достоверно отображает гранулометрический состав материнской породы, играющей значительную роль в дифференциации структуры почвенного покрова. Однако приводимая в том же издании ландшафтная карта более детально рассматривает биогеоценозы бассейна реки, что позволяет высказать предположение о наличии противоречий между данными картографическими материалами.

Поэтому материалы описаний почвенных профилей, полученные во время полевых работ 2002–2007 гг., и диагностированные согласно Классификации и диагностики почв СССР (1977) и Классификации и диагностики почв России (2004), расположены в следующем порядке:

-Дерново-слабоподзолистые почвы лесов и сельскохозяйственных угодий (пашни, сенокосов, пастбищ и залежей), подразделяемые на дерново-слабоподзолистые обычные освоенные и дерново-слабоподзолистые оглеенные освоенные различного гранулометрического состава;

-Дерново-глеевые и дерновые глееватые почвы;

-Аллювиальные почвы поймы р. Деймы (аллювиально-дерновые и аллювиально-болотные);

-Антропогенно-измененные почвы, выделенные в отдельную группу на основании двух признаков: 1) сильного изменения морфологических свойств в результате антропогенного воздействия, не позволяющего отнести данную почву к какому-либо типу зональных почв; 2) наличию верхнего насыпного горизонта, с обилием включений антропогенного происхождения (строительный мусор и т.д.).

3.1. Дерново-подзолистые почвы. Иллювиально-гумусово-железистые почвы формируются в южной части бассейна под смешанными хвойными лесами с доминированием ели и сосны на породах легкого гранулометрического состава под хвойной древесной растительностью. Типичными ландшафтами, благоприятными для формирования данных почв являются смешанные леса с преобладанием хвойных пород на высокой надпойменной террасе в юго-восточной части бассейна, в окрестностях п. Солдатово. Строение почвенного профиля имеет вид А₀-(А₁)–А₂(А₁А₂)-В₁-В₂-ВHF-С или O-Е-В-ВНF.

Смена сообществ в результате вырубок обусловило преобладание лиственных пород над хвойными на отдельных площадках. Лиственные породы в свою очередь, не успели существенно повлиять на протекание процессов оподзоливания, несмотря на то, что лесная подстилка представлена не хвойным, а листовым опадом, поэтому элювиальный и гумусово-аккумулятивный горизонт могут не дифференцироваться, представляя единое целое. Неравномерное пространственное проявление иллювиально-гумусово-железистого процесса связано с флуктуационными процессами распределения железа и гумусовых веществ и деятельностью микроорганизмов.

Почвы ключевого участка отличаются маломощным горизонтом А₁, мощность которого не превышает 5 см, кислой реакцией среды и низким содержанием обменного калия (16-36 мг/кг). Значения суммы поглощенных оснований и содержания подвижного фосфора имеют тенденцию увеличиваться вниз по профилю.

Одной из особенностей дерново-подзолистых почв бассейна р. Деймы является слабая выраженность процессов оподзоливания (явные признаки этого ЭПП в виде присыпки SiO₂, были обнаружены только в одном из разрезов), что вызвано воздействием антропогенного фактора. Следовательно, на формирование морфологических свойств дерново-подзолистых почв оказывают влияние такие элементарные почвенные процессы как создание пахотного горизонта и гумусонакопление, поэтому дерново-подзолистые почвы бассейна Деймы следует отнести к дерново-слабоподзолистым почвам.

По степени гидроморфизма дерново-подзолистые почвы подразделяются на дерново-слабоподзолистые обычные (автоморфные) и дерново-слабоподзолистые глееватые (полугидроморфные). В отдельную группу следует выделить дерново-слабоподзолистые почвы с дифференцированным гумусовым горизонтом.

3.1.1. Дерново-слабоподзолистые обычные освоенные. Почвы этого рода почв приурочены к водораздельным равнинам, а также к верхним и нижним частям склонов. Для почв характерен промывной водный режим, без признаков застоя влаги в нижних горизонтах, диагностируемых по наличию глеевых пятен. Отсутствие оглеения обусловлено как особенностями рельефа, так и свойствами материнских пород.

Мощность гумусового-аккумулятивного горизонта данных почв, как и большинства почв бассейна, используемых в сельском хозяйстве, составляет более 20 см (максимальное значение - 40 см), что свидетельствует о влиянии вспашки на его формирование. Полученные результаты вполне согласуются с данными, полученными Д.П. Андреевым, С.Н. Чуковым и В.В. Яковлевой (2004) для почв залежей Приладожской зандровой равнины. Анализ химических свойств позволяет сделать выводы о широком диапазоне изменения показателей, обусловленном антропогенными и природными (в частности, геологическим) факторами почвообразования.

3.1.2. Дерново-слабоподзолистые с дифференцированным гумусово-аккумулятивным горизонтом. Имеющиеся данные о морфологическом строении профилей почв исследуемой территории позволяют выдвинуть несколько гипотез возникновения дифференцированного гумусового горизонта:

- образование в результате создания пахотного слоя (старопахотные почвы);

- погребение почвы в результате эрозионных процессов (намытые почвы);

- причиной формирования данных почв является планировка поверхности.

В пользу первого предположения можно привести такой аргумент, как наличие почв, с гумусово-аккумулятивными горизонтами, различающимися лишь по сложению, тогда как другие свойства, определяемые в полевых условиях (цвет, влажность, структура) у верхнего и нижнего горизонтов одинаковы.

Вторая версия представляется наименее вероятной, поскольку не объясняет особенностей формирования данных почв на участках со слабоволнистым рельефом, однако это утверждение вполне справедливо для почв склонов и подножий холмов (намытых почв), которые будут рассмотрены далее, в других пунктах настоящей работы.

Третья гипотеза была выдвинута при описании почвенных разрезов, в которых нижний горизонт имел более темную по сравнению с верхним окраску и, реже – иную плотность сложения, причем суммарная мощность обоих горизонтов превышала 40 см, поскольку такая величина явно превышает глубину вспашки.

В почвах с мощным пахотным горизонтом отмечено наличие колебаний значений гидролитической кислотности при постоянстве рН.

3.1.3. Дерново-слабоподзолистые глееватые освоенные. Почвы с признаками оглеения широко распространены в пределах исследуемой территории. Результаты изучения морфологического строения почвенных профилей показали, что существуют несколько причин проявления данного процесса.

Описанные в ходе исследований дерново-подзолистые глееватые почвы можно классифицировать по следующим признакам:

- интенсивности окраски глеевых пятен;

- процентному соотношению глеевых пятен в горизонте;

- глубине залегания оглеенного горизонта.

Сопоставляя данные признаки, мы пришли к выводу о необходимости классификации глееватых почв в зависимости от процентного соотношения глеевых пятен в горизонте на почвы со сплошным глеевым горизонтом, почвы с признаками оглеения в виде прожилок и почвы с признаками оглеения в виде пятен. Формирование сплошного горизонта связано с застоем грунтовых вод.

Светло-серые вертикальные прожилки в горизонте ВС являются свидетельством протекания процессов оглеения. Отсутствие характерного сизого оттенка обусловлено преобладанием окислительных процессов над восстановительными в летний период, когда закладывался разрез. Следует отметить, что результаты наблюдений полученные при исследовании оглеенных почв, вполне сходны с данными Ф.Р. Зайдельмана (1991) об изменении цвета суглинистых почвообразующих пород при переувлажнении.

Таблица 1

Химические и физико-химические свойства дерново-слабоподзолистых глееватых почв

Значение рН, близкое к нейтральному, обусловлено регулярным известкованием полей. В ходе корреляционного анализа было установлено, что значения гидролитической кислотности и суммы поглощенных оснований прямо пропорциональны (коэффициент корреляции 0,78). Если придерживаться критериев оценки плодородия дерново-подзолистых почв, приводимых в работе В.И. Панасина и В.В. Широкова (1983) данную почву по таким показателям, как рН, гидролитическая кислотность, содержание подвижных соединений фосфора и калия следует считать высокоокультуренной, по содержанию же гумуса и сумме поглощенных оснований её можно причислить к слабоокультуренным. Низкое содержание гумуса (ниже 2 %) типично для дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава (Чернов и др., 2004, Дричко и др., 2004). Таким образом, гумусовый горизонт в соответствии с Классификацией и диагностикой почв России (2004) следует отнести к агоросерогумусовым.

Четких закономерностей проявления оглеения в зависимости от условий рельефа, гранулометрического состава, химических свойств выявить не удалось. Оглеение может встречаться как на склонах, так и на вершинах холмов. Глеевые пятна появляются в нижних горизонтах независимо от их реакции среды.

Изучение морфологических свойств и результаты лабораторных анализов с использованием методов статистической обработки позволяют выявить тенденции, общие для дерново-подзолистых почв бассейна р. Деймы:

1. Мощность гумусового горизонта дерново-подзолистых почв сельскохозяйственных угодий и залежей в среднем составляет 28,7±1,20 см, в том числе для дерново-подзолистых обычных – 27,9±2,54 см (с недифференцированным горизонтом А₁ – 24,57±3,51 см), для глееватых – 29,29±2,09 см. Подобные значения позволяют сделать вывод об увеличении мощности гумусовых горизонтов по сравнению с зональными почвами в результате вспашки.

2. Содержание подвижных соединений фосфора и калия, как правило, является повышенным.