Почвы и влияние на почвообразование вулканических пеплов

На ранних этапах исследования почв Камчатки господствовали представления о дерновом процессе как зональном в камчатских почвах (Ливеровский, 1947; Почвенная карта СССР, 1954).

В те годы альтернативой подзолистым почвам, свойственным таежной зоне в соответствии с зональным принципом, могли быть только дерновые. В камчатских почвах признаки оподзоливания незначительны или отсутствуют, а леса имеют мощный травяной покров и являются к тому же листопадными, что и позволило, особенно не нарушая зонального принципа, определить почвы как дерновые. Вулканизм как фактор почвообразования не рассматривался. Позднее И. П. Герасимовым и Л. П. Ильиной (I960) была показана зависимость проявления дернового процесса от вулканизма, который стимулирует гумусонакопление за счет большого количества оснований, содержащихся в свежих пеплах и стабилизирующих гумусовые кислоты. Было решено, что слабое влияние вулканизма приводит к появлению «особых форм оподзоливания», а именно альфсгумусового процесса в сочетании с интенсивным выветриванием минералов пеплов и активной миграции органожелезистых соединений. Исследованиями Ю. А. Ливеровского (1970) разновозрастных пеплов было внесено больше ясности в вопросы о механизме влияния пеплов и частично устранены противоречия между характером поступающего органического вещества и рядом свойств вулканических почв под каменноберезовыми лесами (кислой реакцией, гуматно-фульвагным составом гумуса, ненасыщенностью). К этому моменту за рубежом сложились достаточно полные представления об Андосолях¹ как особых почвах на вулканических пеплах, было проведено несколько специализированных конференций, посвященных пепловым почвам.

Свойства Андосолей своеобразны и связаны с химико-минералогическими свойствами пеплов, прежде всего с их слабой устойчивостью к выветриванию при высокой влажности в широком диапазоне термических условий. В результате выветривания минералов, содержащихся в пеплах, в первую очередь вулканического стекла, а также пироксенов, амфиболов, оливина и других ферромагнезиальных минералов, формируются специфические вторичные рентгеноаморфные образования — аллофаны и имоголит, а также органоминеральные комплексы железа и алюминия, свободный кремнезем. Андосоли содержат много гумуса, имеют высокую порозность, водопроницаемость и рыхлое сложение, псевдотиксотропность (при разминании структурных отдельностей они выделяют влагу), устойчивы к эрозии и отличаются высоким плодородием.

Наиболее полный анализ свойств вулканических почв Камчатки и закономерностей их распространения в связи с пеплопа;

Название «Андосоли» объясняется двояко: либо как почвы, широко распространенные и изученные в Андах, либо как европеизированная комбинация японских слов, обозначающих «темная земля*.

дам и, сочетающимися с другими факторами почвообразования, содержится в монографии И. А. Соколова «Вулканизм и почвообразование на Камчатке» (1973).

Выделенные И. А. Соколовым зоны пеплопадов разной интенсивности (см. рис. 5.18, табл. 5.11) имеют важное почвенногенетическое значение: в основу выделения положены не столько количество поступающих на земную поверхность пеплов и частота поступлений, сколько соотношение скорости почвообразования с погребением сформированных почвенных профилей. Так, в зоне самых интенсивных пеплопадов почвенные профили практически не успевают сформироваться до нового поступления пеплов. На свежих псплах поселяются немногие растения и образуется маломощный органоаккумулятивный горизонт, который через несколько десятков лет перекрывается новым слоем пеплов. Почвенный профиль на таких территориях напоминает слоеный пирог, в котором слои свежих или слабо измененных пеплов разной мощности (от нескольких сантиметров до 10−15 см) чередуются с тонкими органогенными прослойками. Количество таких элементарных профилей больше трех (Классификация…, 1997). Близость к центрам извержения определяет относительно грубый механический состав пеплов. Почвы называются слоисто-пепловыми или слоисто-охристыми и представляют собой пример синлитогснных образований; в известной мере они аналогичны слоистым аллювиальным почвам. И. А. Соколов (1997) назвал их вулканогенными педолитами, тем самым исключив их из мира нормальных почв. Другими словами, в зоне сильных пеплопадов литогенез «опережает» или подавляет почвообразование.

В зоне умеренных пеплопадов скорость аккумуляции пеплов (т.е. литогенез) сопоставима со скоростью формирования профиля, и формирующиеся здесь почвы относятся к наиболее характерным представителям синлитогенных вулканических почв. С удалением от источников поступления пеплов — в зонах слабых и ослабленных пеплопадов — баланс почвообразования и.

Таблица 5.11

Среднее ежегодное (условно) поступление пирокластического материала на поверхность Камчатки (по Соколову, 1973).

литогенеза складывается в пользу первого. Пеплы шрают роль примеси к почвообразующим породам, а почвы приближаются к постл итоген н ы м.

Таким образом, при анализе почвообразования на пеплах Камчатки по сравнению с оценкой генезиса Андосолей в зарубежной литературе несколько смещены акценты: больше внимания уделяется динамике формирования почвенных профилей, чем минералогическим характеристикам почв. Этот подход отражает региональные особенности почв Камчатки в мире пепловых почв — Андосолей, определяющиеся ее холодным влажным климатом и спецификой вулканической деятельности.

Центральным типом вулканических пепловых почв Камчатки являются охристые типичные под травяными лесами из каменной или белой березы. Профиль их состоит из нескольких, обычно трех, элементарных профилей, соответствующих этапам активной вулканической деятельности (Соколов, 1973). Мощности элементарных профилей приблизительно одинаковы, границы между ними резкие, каких-либо закономерностей в их залегании, связанных с рельефом, нс наблюдается (цв. ил. 15).

Первый элементарный профиль состоит из горизонта подстилки мощностью около 5 см, которая содержит обычно примесь свежих пеплов основного или среднего состава. Под подстилкой залегает маломощный грубогумусовый или аккумулятивно-гумусовый горизонт (мощностью 3−6 см) с содержанием гумуса до 7−8% и отношением Сгк/Сфк немного больше 1. В составе гумуса преобладают бурые гуминовые кислоты и связанные с ними фульвокислоты. Вниз по профилю состав гумуса резко изменяется: отношение Сгк/Сфк падает до 0,2−0,3, а среди фульвокислот доминируют «агрессивные» фракции.

В некоторых охристых почвах выделяется подзолистый горизонт, чаще в условиях более сурового и влажного климата (на склонах северной экспозиции, на больших высотах и/или при кислом составе пеплов, т. е. дальше от вулканов). На глубине 10(13)—20(25) см располагается иллювиально-гумусовый темный буро-коричневый горизонт, называемый также охристым иллювиально-метаморфическим (Классификация…, 1997) с содержанием гумуса свыше 10%. Сложение его рыхлое, все частицы покрыты мощными натечными пленками, обеспечивающими простую «икряную» структуру из округлых водопрочных агрегатов первого порядка размером 1−5 мм. Характерны очень низкие значения плотности (< 1 г/см³) и упоминавшаяся ранее «пссвдотиксотропность», т. е. выделение влаги при растирании агрегатов. Иллювиирование гумуса прослеживается и в нижележащей прослойке круп;

ного пепла, отделяющей современный элементарный профиль от первого погребенного.

Погребенные элементарные профили состоят из гумусовых и охристых горизонтов с зерн исто-комковатой или мелкокомковатой непрочной структурой, рыхлым рассыпчатым сложением, более или менее толстыми охристыми пленками, обволакивающими все структурные отдельности. Второй (и следующие) погребенный профиль в общем аналогичен первому, хотя степень выраженности зависит от времени погребения, а для нижнего профиля — от подстилающих невулканических пород.

Охристые почвы имеют легкий гранулометрический состав, кислую или слабокислую реакцию среды, низкую емкость поглощения, что связано с преобладанием в илистой фракции аморфных образований. В верхней части профиля поглощающий комплекс нс насыщен основаниями, в нижней — слабо нс насыщен. Содержание несиликатных (в основном оксалаторастворимых) форм железа, алюминия и кремнезема исключительно высокое: 2−6, 10−15 и 4−7% соответственно. Признаки выветривания первичных минералов отчетливы и многочисленны, преобладают аллофаны и очень мало окристаллизованных форм минералов оксидов и алюмосиликатов.

Гумусовый профиль и физико-химические свойства охристых почв отражают влияние на почвенные процессы холодного влажного климата и достаточно интенсивного биологического круговорота.

Различные варианты собственно охристых почв господствуют в равнинных и низкогорных частях полуострова, преимущественно в его центре, в зоне умеренных пеплопадов, и отличаются друг от друга в соответствии с экспозицией склонов, удалением от океана и высотой (рис. 5.19). Общая тенденция к ослаблению влияния вулканизма с удалением от Восточного хребта проявляется в развитии на юге западной низменности охристо-подзолистых или подзолисто-охристых почв (Почвенный покров…, 2001), переходных к материковым подзолам. Встречаются в сочетаниях с перегнойно-охристыми, перегнойнои торфяно-глеевыми.

Перегнойно-охристые почвы формируются под ольховым стлаником или редкостойными каменноберезовыми лесами с ольховым стлаником, т. е. в условиях относительно влажного климата. В травяном ярусе доминирует вейник, имеющий мощную корневую систему и образующий оторфованную дернину, сменяющуюся перегнойным горизонтом.

Самые «сухие» позиции со светло-охристыми почвами связаны с условиями хорошего дренажа в результате подстилания профиля галечниками или пролювиально-аллювиальными отложениями в Центральной Камчатской депрессии, а также с ее.

Рис. 5.19. Зависимость между вулканическими охристыми почвами и условиями их формирования (по Соколову, 1973).

относительно сухим и теплым климатом. Светло-охристые почвы развиваются под белоберезовыми травяными лесами с кустарниковым подлеском.

Кроме рассмотренных вулканических охристых почв к особым почвенным образованиям Камчатки относятся почвы (или педолиты?) термальных полей вулканического пояса на гидротермальных глинах, формирующиеся под воздействием двух специфических явлений: высоких температур и периодической аэральной подсыпки тефры. Мощность последней колеблется от долей до нескольких десятков сантиметров вплоть до полного погребения почвообразующей породы. Высокотемпературные почвы были детально изучены Н. П. Солнцевой и И. Л. Гольдфарбом (1998) и названы термоземами, представляющими особый класс синлитогенных почв. Они имеют уникальный тепловой режим благодаря эндогенному притоку тепла и сильно варьирующие химические свойства, что связано с разнообразием состава питающих их термальных вод (цв. ил. 16). По тепловому режиму среди термоземов различают перегретые, горячие и теплые с температурой гидротермальных глин, изменяющейся в интервале от 80 до 30 °C. Термоземы могут быть сильнои слабокислыми, засоленными, солонцеватыми. Строение профиля, имеющего мощность до 1,5 м, зависит от положения почвы по отношению к выходам термальных вод; в профиле обычно присутствуют органогенный и гумусовый горизонты, сильно измененные слои тефры и в той или иной мере развитый альфе гумусовый или охристый иллювиально-метаморфический горизонт. В зависимости от условий увлажнения почвы разделяются на дерновые термоземы и термоглееземы.

На западе Камчатки распространены торфяные почвы с мощностью торфяной залежи около 3 м, содержащей прослойки тефры (Почвенный покров…, 2001).

Вертикальная зональность является второй по значимости закономерностью строения почвенного покрова Камчатки, причем наиболее распространенными почвами выше лесного пояса являются тундровые и подбуры сухоторфянистые. Последние «заменяют» вулканические пепловые почвы на крутых склонах и/или в ареалах слабых пеплопадов в пределах лесного пояса и в его верхней части. Границы вертикальных почвенных зон в очень большой степени определяются широтой и расположением местности по отношению к океану. Так, тундровые примитивные почвы мохово-лишайниковых тундр и частично стлаников спускаются к побережью на севере в районе Парапольского дола; на юге Камчатского полуострова они появляются начиная с высоты 800 м. Выше 1500−2000 м почвенный покров фрагментарен и представлен самыми примитивными вариантами литоземов. С. Н. Голубчиков (1997) определяет эти высокогорья как холодные каменистые пустыни.

Таким образом, для почвенного покрова и почв Камчатской области наиболее характерны следующие черты:

• • широкое распространение вулканических псплов со своеобразными синлитогенными вулканическими почвами — Андосолями;
• • разные формы влияния аккумуляции пеплов на почвенный покров в зависимости от ее интенсивности и соотношения с поч вообразован ием;
• • вертикальная зональность как фактор дифференциации почвенного покрова в областях с умеренными и слабыми пеплопадами, дополненная широтно-экспозиционными закономерностями;
• • особые свойства охристых вулканических почв: многослойное строение профиля, растущего вверх в результате пеплопадов, своеобразный состав минеральной основы, интенсивное альфегумусовое иллювиирование, необычные водно-физические свойства, обеспечивающие оптимальный водный режим для растений, высокое плодородие.