Сравнительная оценка серых лесных почв Красноярской лесостепи

   Зачастую изучаемые почвы, имея  в профиле общее специфическое  свойство – горизонт Ah, весьма различны по свойствам и генезису. Второй гумусовый горизонт, в разных почвах, также имеет существенные различия. Неодинаковы глубина его залегания от поверхности, мощность, структура, содержание и состав гумуса, химические и физико-химические свойства. Широкий разброс основных свойств почв позволяет говорить о различной природе образования второго гумусового горизонта. Отсутствие общепринятого мнения о механизмах образования сложного гумусового профиля почв указывает на недостаточную изученность вопроса.

   Отмечают приуроченность таких  почв к плакорам и склонам,  причем наибольшее развитие второй гумусовый горизонт достигает в средних и нижних частях склонов. Зачастую указывается на то, что степень выраженности второго гумусового горизонта ясно следует за малейшими изменениями рельефа. 

   Формирование второго гумусового  горизонта проходило не в условиях степи, а в условиях леса и лесостепи. В целом исследуемый профиль почвы является молодым образованием, развитие которого протекало в Субатлантический период голоценоза.

   Вполне возможно, что первопричиной  эрозии стала деятельность человека. Как известно, строительство Красноярского острога и первые распашки земель относятся к 1628 году. Вероятнее всего, уже в середине 16-го века верхняя часть склона и прилегающее к нему плато использовались, сначала как лесозаготовительный участок, а затем как пашня. Косвенным фактом деятельности человека является наличие в образцах, взятых из горизонта А1, В1 и верхней части - Ah, обугленных растительных остатков. Сведение леса, распашка земли привели к небывалой раннее эрозии, смыву и размыву почв и пород, накоплению над гумусовым горизонтом агроделювия, на котором позднее, в течение трех столетий, формировался гумусовый горизонт. Учитывая значительную крутизну склона, все названные процессы протекали очень интенсивно.

   История развития почв со вторым гумусовым горизонтом в Красноярской лесостепи тесно связана с формированием ландшафта и влиянием такого фактора почвообразования, как производственная деятельность человека (А.А. Шпедт, О.А. Малашенко, А.В. Арлавичус, 2006).  

1.4. Преобразование серых лесных почв при антропогенном воздействии

   Под влиянием распашки происходит  разрушение структуры. В целинных  почвах преобладают агрегаты  от 7 до 2 мм, в пахотных больше  мелких (от 2 до 0.5 мм). Процесс крошения, перемешивания при механической  обработке приводит к увеличению содержания микроагрегатов. Однако, структура, возникшая в результате такого воздействия, отличается малой водопрочностью. Большая ее часть разрушается в период осеннее-весеннего переувлажнения почвы. Часть агрегатов, образованных обработкой, под влиянием гумусовых веществ эволюционирует в стабильно прочную структуру. В данном случае механическая обработка оказывает двоякое действие, снижая прочность структуры и способствуя минерализации гумусовых веществ, в то же время, создавая лучшие условия для развития корневой системы растений. При этом образуются перегнойные вещества, мицелий и слизистые продукты жизнедеятельности микроорганизмов, повышающие прочность структуры.

   Как показали исследования, вовлечение  серых лесных почв в пашню резко нарушает дифференциацию на генетические горизонты, особенно в верхней части профиля. Происходит перемешивание аккумулятивно-элювиальных горизонтов и подпахивание нижележащих иллювиальных. В результате образуется качественно новый горизонт – пахотный слой. На пашне структура из ореховатой переходит в комковато-творожистую с признаками пылеватости. Более продолжительное освоение почв уплотняет и пахотный слой, что связано с тяжелым гранулометрическим составом серых лесных почв, со склонностью их к распылению, уплотнению быстрому заиливанию и заплыванию.

   При раскорчевке и распашке, стаскивании  комлей некоторая часть органического  вещества целинных почв теряется. Отмечается более энергичная  минерализация органического вещества, резкое усиление процессов нитрификации, нарушается пространственная однородность в распределении гумуса, особенно в почвах молодых раскорчевок (2 – 3 года). Наблюдается также снос коллоидных частиц и гумусовых веществ с открытой поверхности распаханных участков, даже при слабой выраженности эрозийных процессов.

   По сумме водопрочных агрегатов  на первом месте стоят целинные  варианты почв (55,1 – 56,3%), снижаясь  в распаханных до 34,0 – 35,6%.

   Ухудшение агрофизических свойств  освоенных серых лесных почв  связано не только с их генетическими особенностями, но и с систематическим нарушением агротехнических приемов обработки (отсутствием периодического почвоуглубления, мелкой некачественной вспашки и т.д.).

   Для распаханных серых лесных  почв по сравнению с целинными  под лесом характерна более высокая насыщенность основаниями и пониженная потенциальная кислотность.

   Таким образом, резкая смена  экологической обстановки на  раскорчеванных и освоенных серых  лесных Красноярской лесостепи  приводит к ослаблению дерново-аккумулятивного процесса, снижению активности процесса оподзоливания и ухудшению ряда показателей почвенного плодородия.

   Изучение влияния на серые  лесные почвы южной части Средней  Сибири двух равнонаправленных  процессов смены экологических  факторов показало высокую чувствительность этих почв к антропогенным воздействиям, быструю реакцию целого комплекса свойств и признаков на изменившиеся условия среды. Это является свидетельством слабой устойчивости и стабильности изученных экосистем, что ведет или может привести к экологическому риску (О.А. Сорокина, 2006).

2. Экологические условия  почвообразования  Красноярской лесостепи 

 Месторасположение и рельеф. Территория Красноярской лесостепи находится на юго-восточной окраине Западно-Сибирской равнины в пределах Чулымо-Енисейского денудационного плато. Полого увалистая равнина, наклоненная к северо-западу, окаймлена с запада Кемчугским поднятием, с юга отрогами Восточных Саян и с востока Енисейским кряжем. Формирование рельефа на этой площади связано преимущественно с экзогенными процессами (плоскостная денудация, водно-эрозионные, термокарстовые, эоловые и др. явления) (Биологическая активность и азотный режим почв Красноярской лесостепи, 1975).  Поверхность здесь расчленена на плоские увалы и плосковершинные холмы c абсолютными высотами 160 – 470 м. Падение высоты котловин происходит по мере приближения к их центру (Основы теории почвообразования, 1999).  Имеет заметно выраженный микрорельеф. Красноярская лесостепь захватывает в основном бассейн малых притоков среднего течения р. Енисея (Бузим, Верхняя и Нижняя Подъемная) (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975).  

  Породы. Геологическую основу составляют осадочные, изверженные и метаморфические породы, перекрытые чехлом различных четвертичные отложения (Основы теории почвообразования, 1999). Четвертичные осадки залегают на юрских континентальных озерно-речных отложениях. Они представлены древними речными песками с галькой, коричнево-бурыми глинами (с включениями гальки) делювиального происхождения, желто-бурыми лессовидными легкими глинами и тяжелыми суглинками. На террасах Енисея среди поверхностных отложений наиболее распространены лессовидные суглинки и супеси. Террасы притоков Енисея сложены чаще всего суглинками и глинами (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975).    

Климат. По агроклиматическому районированию территория Красноярской лесостепи относится к умеренному поясу и холодно-умеренному поясу и холодно-умереннному подпоясу, к области достаточного увлажнения (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975).   Сбалансированное увлажнение на равнинах и по периферии котловин и недостаточное в пониженных частях котловин. Континентальность климата повышается к востоку и центру котловин. В этом направлении количество осадков уменьшается, повышается температура. Средняя годовая температура января колеблется от 0,4 – 0,5º С до –0,5 … -1,5º С. Сумма температур выше 10 градусов С составляет 1600 – 1800º С, а безморозный период – 120 дней. Сумма осадков за год 360 – 460 мм (Ю.И. Ершов, 1999).  

   Зима продолжительная и суровая,  а лето короткое и жаркое, часто засушливое в первой половине (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975). В первую фазу зимы циклоническая деятельность несколько усиливается, хотя атмосферное давление и возрастает. Вследствие повышенной облачности суточная амплитуда температур становиться наименьшей (6 – 7º С). Стоит ветреная со снегопадами погода. Повторяемость ветров с большими скоростями в ноябре высокая (12,5%). На долю зимних осадков приходится 10 – 20 % годовой нормы. В виде снега в Красноярской лесостепи выпадает 30 – 60 мм осадков.  Мощность снегового покрова небольшая до 15 – 35 см. С повышением местности на каждые 100 м толщина снежного покрова увеличивается на 13 – 28 см. На высотах предгорий она достигает 80 – 100 см, а на высоте 1200 м – 105 – 130 см, в зависимости от экспозиции и уклона. К концу декабря и в январе устанавливаются сильные морозы. Температура падает иногда до –50. В январе температура ниже –25 держится обычно 10 – 12 дней. В горных районах нередко наблюдаются инверсии, когда на склонах гор температура воздуха выше, чем в котловинах, что связано с застоем холодного воздуха в последних. В третьей декаде февраля – начале марта промерзание почв достигает максимума, несколько усиливается циклоническая деятельность. Часты метели продолжительностью  от 1 до 5 дней.  Можно говорить о явном потеплении зим в последнее время, стали наблюдаться необычные для Сибири оттепели в январе уже в 70-е годы, в последнее время температура зимних месяцев выше нормы. Годовая сумма осадков при этом повысилась.

   Весна холодная, сопрождается частыми и сильными ветрами, нередко недостаточно увлажненная с поздним возвратом заморозков. В связи со сходом снега наблюдается резкий подъем температуры воздуха и верхнего слоя почвы. Температура воздуха с 9º С во время снеготаяния поднимается в мае до 11 – 12º С, а при ясном небе до 17 – 18º С, иногда до 20º С и выше. К концу апреля – началу мая приурочивается переход температур через 5ºС, но в мае часты вторжения холодных масс арктического воздуха, иногда со снегопадами и обязательно с ночными заморозками, которые сев кукурузы и проса до конца мая. В конце мая наблюдается переход температур через 10º С. 

   Основная масса осадков выпадает  в летний период. В первой декаде  июня на юге и в середине  июля на севере среднесуточные  температуры переходят через 15º С; наступает летний сезон. Количество осадков в июне постепенно увеличивается и в июле достигает максимума. Во время ливневых дождей иногда выпадает по 40 и даже 50 мм за сутки. Июльские ливни вызывают значительную эрозию почв, особенно на полях под паром и пропашными культурами. В августе количество осадков несколько уменьшается, дожди приобретают более затяжной характер. Несмотря на увеличение количества осадков, число дней с засухами в июне и июле несколько возрастает (до 5 – 8 дней). Большая разница между прогретым воздухом котловин и охлажденным горных массивов способствует оживлению циклонов и является причиной обложных дождей в конце летнего сезона. К концу августа начинается постепенный спад температур, среднесуточная температура воздуха снова переходит через 15º С, а количество осадков уменьшается.

   После короткого лета наступает  осенний сезон. Среднесуточные  температуры переходят через  10º С. По ночам случаются заморозки, которые к концу сентября учащаются. Моросящие дожди часто мешают уборке хлебов. Безморозный период составляет 80 – 120 дней, что обычно достаточно для вызревания ранне- и среднеспелых сортов зерновых культур, но не достаточно для образования початков на кукурузе, которая нередко побивается ранними осенними заморозками. В сентябре заканчивается уборка зерновых культур. В начале октября среднесуточные температуры переходят через 5º С. Вегетация растений заканчивается. Во второй и третьей декадах октября заморозки в воздухе наблюдаются почти каждую ночь. Выпадает первый снег, а в таежных районах устанавливается снежный покров. В степных районах снежный покров устанавливается в первой декаде ноября (Агрономическая хар-ка почв СССР, 1971). Среднегодовая температура воздуха близка к 0º  С. Господствующие ветры – западные и юго-западные (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975).  

    Температурный режим почв. Основная часть территории Красноярской лесостепи находится за пределами зоны многолетней мерзлоты. В пределах юго-восточной окраины Западно-Сибирской равнины мощность сезоннопромерзающей толщи по мере  изреживания древесной растительности и нарастания остепненности (в пределах рассматриваемой площади) увеличивается (Казачинское – 86; Б. – Мурта – 147; Красноярск – 175 см). Начало устойчивого промерзания почв приходится на третью декаду октября (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975). Глубина промерзания определяется зимними температурами, высотой снежного покрова и влажностью почвы. При малом снежном покрове островных степей почва здесь промерзает на 2 – 2,5 м, а в некоторые годы и до 3 м. В таежных районах в связи с увеличением снежного покрова и с повышенной влажностью почв глубина промерзания падает до 0,5 – 1,5 м. Оттаивание почвы весной идет медленно, а в заторфованных понижениях часто встречаются острова многолетней мерзлоты. Мерзлотные процессы являются серьезными почвообразующим фактором. Толща почвы прорезается глубокими морозобойными трещинами, которые, заполняясь гумусной массой, дают начало своеобразным “языкам” и “карманам”; при большой влажности почв происходят различные деформации (выпирание, солифлюкция и т. п.) (Агрономическая хар-ка почв СССР, 1971).  Средняя дата полного оттаивания почв колеблется в широком интервале. В большинстве пунктов наблюдений полное оттаивание почв заканчивается к концу июня. Но в отдельных местах затягивается и до середины июля, а в иные годы – и до более поздних сроков (Э.П. Попова, Я.И. Лубите, 1975). При оттаивании почвы появляется надмерзлотная верховодка, которая вследствие низкой температуры лишь в малой мере может использоваться растениями, но создает временный анаэробиозис, что вызывает оглеение и ухудшение условий питания растений. При этом сильно понижаются биологическая активность почв и мобилизация питательных веществ (Агрономическая хар-ка почв СССР, 1971). Среднегодовая температура поверхности почвы близка к среднегодовой температуре воздуха. В летнее время температура поверхности почвы выше, чем температура воздуха по измерениям на высоте 2м.