Природные условия и основные факторы почвообразования в долине реки Аган Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Вестник НВГУ. № 1/2015

МА ТЕМА ТИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

УДК 631.4 Е.А.Коркина

Нижневартовск, Россия

ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В ДОЛИНЕ РЕКИ АГАН

Аннотация. Выделение типов почв основывается на взаимосвязи факторов почвообразования. Основные факторы почвообразования были описаны в ходе полевых исследований долины р. Аган: литология, рельеф, температура почв, уровень грунтовых вод, растительность. В ходе полевых работ изучены и описаны морфологические признаки почв, дано полевое определение механического состава пород, изучены основные характеристики рельефа (абсолютная высота, экспозиция и крутизна склонов), выявлен уровень грунтовых вод в летне-осенний период, произведено геоботаническое описание, температурные замеры почв маршрутным щупом для измерения температуры почвенных горизонтов. Почвы долины р. Аган представлены неоднородными типами. Это прежде всего обусловлено литолого-геоморфологическими условиями, связанными с геологической историей формирования территории. Суглинистые отложения среднеплейстоценового периода, сложенные в левобережье долины р. Аган, а также продолжительные низкие температуры и насыщенность воздуха паром позволяют развивать криогенные процессы в почвенных горизонтах. Криогенные процессы являются основными факторами, формирующими светлозёмы, ранее данный тип почвы в «Классификации почв» (1977) не выделялся. Светлозёмы могли определять как подзолистые, глее-подзолистые, элювиально-глеевые. На песчаных отложениях верхнеплейстоценового периода вдоль притоков правобережья долины р. Аган в условиях элювиирования сформированы почвы альфегумусового отдела: подзолы иллювиально-железистые, подзолы иллювиально-гумусовые, торфяно-подзолы. Правобережье долины р. Аган, сложенное в основном озерно-аллювиальными песками, в верхнеплейстоценовом периоде представляло собой водоём, поэтому в современном голоценовом периоде здесь сформированы обширные пространства олиготрофных болот с многочисленными озерами, что позволило сформироваться торфяным олиготрофным почвам с мощностью торфа до 5 м.

Ключевые слова: почвообразовательные процессы, температурный режим почв, таежная зона Западной Сибири, подзол, светлозем, торфяная олиготрофная почва, долина реки Аган.

Сведения об авторе: Коркина Елена Александровна, кандидат географических наук, доцент кафедры географии.

Место работы: Нижневартовский государственный университет.

Контактная информация: 628609, г. Нижневартовск, ул. Дзержинского, 11; e-mail: [email protected]

Работа выполнена в рамках исполнения базовой части государственного задания № 2014/801 Министерства образования и науки РФ.

Долина реки Аган располагается в северной части Среднеобской низменности. Водосбор левых притоков р. Аган начинается с верхней части Аганского Увала и проходит через его северную заболоченную выровненную поверхность. Правые притоки берут свое начало с восточных заболоченных границ Сургутского Полесья, их особенность проявляется в меридиональной вытянутости, здесь же берет свое начало Аган из озера Менсавэмтор. Сама река Аган имеет широтное проявление и делит долину на северную правобережную часть и южную левобережную часть (рис. 1).

Особенностью долины р. Аган в формировании почв является разный литологический состав четвертичных отложений правого и левого берегов. Правобережная часть, располагающаяся в восточной части Сургутского Поле-

сья, в основном сложена с поверхности аллювиальными и озерно-аллювиальными отложениями верхнеплейстоценового возраста. Представлены флювиальные формы рельефа, в основном по водотокам, сложенные тонкозернистыми песками с отчетливо выраженной слоистостью, которые повсеместно перекрыты торфами. Легкий песчаный состав пород и дренирующая способность поверхности вдоль рек позволяет развиваться почвам по подзолистому типу. Левобережье р. Аган относится к северной части Аганского Увала, сложенного среднечетвертичными отложениями суглинистого и супесчаного состава. Выположенная северная часть Аганского Увала заболочена, имеет слабый дренаж придолинных местностей, малый уклон поверхности, что приводит к процессу тор фонакопления.

ГЕОГРА ФИЯ, ГЕОЛОГИЯ И ГЕОЭКОЛОГИЯ

Е.А.Коркина

А* ' t т ..

л < t J п f

/X Ч

'.•г.

1 1 Ji$U

Рис. 1. Почвенные разрезы района исследования долины р. Аган [6]

В геоморфологическом отношении правобережная часть долины р. Аган представляет собой плоскую поверхность со слабо выраженным уклоном от подножия Сибирских Увалов. Высоты поверхности абсолютных отметок колеблются в от 50 до 60 м, врезы рек имеют относительные отметки в пределах 6—12 м. Преобладают формы флювиальной и реликтовой криогенной морфоскульптуры — долины свободно меандрирующих рек, озерные котловины [3]. Левобережная часть имеет абсолютные высоты 80—70 м. Территория отличается сильной заболоченностью (80%), преобладающими типами болот являются верховые грядово-моча-жинные и грядово-мочажинно-озерковые [1]. В ряде случаев наблюдается и гривистый рельеф, существенно снивелированный торфяниками. Справа долина р. Аган дренируется реками Ватьёган, Ампута, Нангъёган, Егурьях и Нонгъ-ёган, слева — Ванъёган, Нёгусъяун, Вангунъё-ган (Вонгунъёган).

Климатические показатели являются важным фактором в формировании почв и протекании элементарных почвообразовательных процессов, определяющих типовое отношение почв.

Годовая амплитуда температур воздуха, составляющая 38—40°С, и средняя температура января и июля не позволяют накопившейся ор-

ганике разложиться, что приводит к накоплению торфа и подстилочного опада на плакорах.

Относительная влажность воздуха, характеризующая степень насыщения воздуха водяным паром, в течение года в районе исследований изменяется от 59% до 78%. Средняя сумма осадков составляет 499 мм. Минимальное количество осадков характерно для марта— апреля. Начиная с мая, месячные суммы интенсивно увеличиваются и к июлю — августу достигают пика. Из выпавших осадков на поверхностный сток идет 150 мм, подземный — 50— 80 мм и около 200—220 мм на испарение [3]. Характерно избыточное увлажнение.

Промерзание почв является одним из важных почвообразующих факторов. Плакорные почвы Аганского Увала— криометаморфиче-ские, светлозёмы, сложенные суглинистыми породами, — имеют глубинное промерзание в среднем до 1 м, полное оттаивание почв происходит к началу июля. Проявленная криоген-ность способствует формированию «икряной» структуры почв и накоплению органики в верхнем горизонте О.

Промерзание торфяных почв начинается одновременно с наступлением отрицательных температур воздуха. Датой начала промерзания болот считается дата устойчивого перехода

Вестник НВГУ. № 1/2015

МА ТЕМА ТИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

температуры воздуха через 0°С. Оттаивание болот начинается практически одновременно с переходом среднесуточных температур воздуха через 0°С. В этот период оттаивание болот происходит как снизу— за счет притока тепла из более глубоких слоев торфяной залежи, так и сверху — за счет притока тепла со снеговыми водами. Средняя интенсивность оттаивания болот при наличии снежного покрова 0,76 см/сутки.

Полное оттаивание болот происходит только в конце июня — начале июля. Промерзание торфяной залежи приводится в таблице 1 по результатам многолетних экспедиционных исследований болотных систем Западной Сибири [1]. В настоящее время ведутся стационарные температурные наблюдения в слое среднегодовых колебаний [4].

Таблица 1

Глубины промерзания торфяной залежи болот (Сургутское Полесье)

Дата Обеспеченность, % см

1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95

1/XI 27 19 16 12 10 8 7 5 4 2 1 0,5

I/XII 35 30 27 24 21 18 14 12 9 8 6 5

I/X 42 39 35 32 29 27 23 19 17 15 13 11

I/II 51 46 43 40 35 33 29 26 23 21 19 17

I/III 58 53 50 45 41 38 36 31 28 26 24 22

I/IV 62 58 55 51 47 43 39 35 33 31 27 25

Конец зимнего периода 64 61 57 53 49 45 42 39 36 33 29 27

Известно, что от таких показателей, как влажность и температура почвы, могут варьировать подвижные формы элементов в почве, поэтому в ходе мониторинга за качественными характеристиками почв необходимо учитывать климатические показатели во время отбора

проб. В ходе изучения факторов почвообразования на разных геоморфологических уровнях долины р. Аган были сделаны замеры температуры в почвах с помощью маршрутного щупа для измерения температуры почвенных горизонтов.

Температура почв долины р. Аган (август 2013 г.)

Таблица 2

Тип почвы Температура

глубина, см

0—10 10—20 20—30 30—40 40—50 50—60 60—70 70—80

Торфяная олиготрофная 8,5 8,1 7,7 6,2 7,0 7,8 9,0 9,4

Подзол иллювиально-гумусовый 6,0 6,4 6,6 6,8 7,2 7,1 Ордзанд

Светлозём типичный 7,0 3,8 3,8 0,4 0,4 0,2 — —

Из таблицы 2 видно, что температурные показатели почв отличаются на разных геоморфологических уровнях. На олиготрофных болотах, в торфяных почвах температура почв выше температуры воздуха (5°С) почти в 2 раза. Температура подзолов приближена к температуре воздуха. По мере увеличения глубины почвы температура почвы повышается. В торфяных почвах небольшое понижение температуры соответствует уровню верховодных вод 30—40 см. Разница температур между торфяной олиго-трофной почвой и подзолом иллювиально-

железистым составляет от 0,6°С в серединных горизонтах и до 2,5°С в верхних горизонтах. Необходимо отметить, что температура нижних горизонтов торфяной олиготрофной почвы на 1°С выше верхнего горизонта. Светлозём, относящийся к отделу криометаморфических почв, имеет разницу в температурах между верхним горизонтом О и серединным CR 6,8°С. Данный тип почвы оттаивает к середине июля, прогревание суглинистой почвы под органогенным горизонтом с 30 см практически не происходит. Сохраняющаяся долгое время криогенность

ГЕОГРА ФИЯ, ГЕОЛОГИЯ И ГЕОЭКОЛОГИЯ

Е.А.Коркина

формирует оскольчато-икряную структуру, водо-насыщенность почвы позволяет развиваться гип-новым мхам, благодаря которым аккумулируется органический горизонт мощностью до 15 см.

Типовое разнообразие почв в долине р. Аган зависит от природных условий и факторов почвообразования, северная правобережная часть, сложенная озерно-аллювиальными песками, представлена в основном торфяными олиго-трофными почвами, торфяно-подзолами, подзолами иллювиально-гумусовыми, подзолами иллювиально-железистыми. Южная левобережная сторона, сложенная плиоценовыми суглинками, представлена торфяными олиготрофными почвами, светлозёмами типичными и глеезёмами.

Их морфологическая характеристика с описанием основной растительности представлена ниже в таблицах 3—7.

Олиготрофное грядово-мочажинное болото правобережья р. Аган, в междуречье рек Ватьё-ган и Егурьях представлено сосново-кустарнич-ково-сфагновым типом грядово-мочажинных болот. Растительность: Pinus sylvestris f., Ledum palustre L., Vaccinium uliginosum L., Chamae-daphne calyculata L., Betula папа L., Rubus cha-maemorus L., Andromeda L., Oxycoccus microcarpus, Sphagnum fuscum, Sphagnum palustre L., встречаются пятна Cladonia rangiferina. Почва представлена торфяной олиготрофной.

Таблица 3

Разрез торфяной олиготрофной почвы

Рисунок почвенного ______профиля_______

Индекс горизонта Глубина, см Морфологическое описание горизонта

то 0—20 Сырой, желтоватый, не разложившийся сфагновый мох, видны веточки, корни кустарничковой растительности, характер перехода по степени разложения мха

т 20—30 Сырой, желтовато-коричневый, степень разложения торфа 30%, видны чехлики гидрофильной растительности, характер перехода к нижележащему горизонту явный по степени разложения торфа

тт 30—92 Сырой, коричневый, степень разложения торфа 70%, мелкие корни кустарничковой растительности

чг;;..

Разрез подзола иллювиально-железистого

Таблица 4

Рисунок почвенного профиля Индекс горизонта Глубина, см Морфологическое описание горизонта

— А АО 0—1 Буровато-черный с углями и песком, хвоя, кора, ризоиды лишайников

E 1— 8(12) Белесый, свежий, песок, рыхлый, корни единичны, граница волнистая, переход резкий по цвету

BF 8(12)— 36(72) Ярко-охристый, корни — 1%, песок, мелкие корни — 2%, книзу граница затечная, менее яркая

ВС 36(72)— 76 Охристо-палевый, песок, свежий, рыхлый, слева морозо-бойное пятно диаметром 40—70 см кофейно-охристого цвета, пятнисто-мозаичной окраски; Fe пятна, переход по новообразованиям

Ik. . i Я С 76—92 Светло-палевый, песок, свежий, рыхлый, бесструктурный

Вестник НВГУ. № 1/2015

МА ТЕМА ТИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

Таблица 5

Разрез подзола иллювиально-гумусового

Индекс горизонта Глубина, см Морфологическое описание горизонта

АО 0—2 Бурый, рыхлый, слабо разложившаяся целлюлоза, корни кустарничковой растительности — 5%, граница ровная, переход по цвету и составу

Е 2—40 (56) Белесый песок, свежий, рыхлый книзу слегка оглееными пятнами более темный, корни — 1%, граница волнистая, переход по цвету

BF 40(56)— 58(90) Охристо-темно-коричневый, свежий, песок, сцементирован Fe, Мп, справа карман, заполненный сцементированным песком с большим содержанием Мп, от кармана «россыпь» темно-коричневых пятен диаметром 1—3 мм, граница карманная, переход четкий по цвету и новообразованиям

ВС 58(90)— Охристо-палевый, песок, свежий, корней нет, с пятнами в виде Fe и Мп конкреций, плотный за счет сцементиро-ванности Мп

Рисунок почвенного профиля

Таблица 6

Разрез торфяно-подзола поверхностно-глеевого

Рисунок почвенного ______профиля_______

Индекс горизонта Глубина, см Морфологическое описание горизонта

т 0—10 Влажный, буровато-коричневый, торф, степень разложенное™ — 70%, корни травянистой растительности — 10%, граница ровная, переход по цвету и составу

Eg 10—23 Влажный, сизо-белесый, верхняя граница черноватого цвета представлена угольками; песок, рыхлый, корни травянистой растительности — 1%, граница затечная, переход по цвету

вн 23— 30(40) Влажный, окраска неоднородная от светло-коричневого до темно-коричневого цвета, песок, рыхлый, граница волнистая, переход по цвету

с 30(40)— 70 Сырой, светло-серый, однородной окраски, песок, с 65 см начинается тиксотропность, связанная с уровнем грунтовых вод

На хорошо дренируемых участках ленточных форм, относящихся к врезу рек, формируются подзолы иллювиально-железистые (табл. 4). Растительная ассоциация представлена сосново-лишайниковыми лесами.

В переходе от леса к болоту, в сторону междуречного пространства, в условиях сохранения промывного режима и периодически подни-

мающихся грунтовых вод формируются подзолы иллювиально-гумусовые (табл. 5).

Накопление гумуса в иллювиальном горизонте происходит за счет создания водоупора во время весеннего таяния снегов и поднятия поверхностных и грунтовых вод. Растворенное органическое вещество вымывается из верхних горизонтов, образуя мощный элювиальный горизонт,

ГЕОГРА ФИЯ, ГЕОЛОГИЯ И ГЕОЭКОЛОГИЯ

Е.А.Коркина

и аккумулируется на сцементированном Fe-Mn-ордзанде. Растительная ассоциация представлена сосновым беломошно-черничным лесом, в живом надпочвенном покрове имеются следующие виды: Vaccinium myrtillus L., Ledum palustre L., Vaccinium uliginosum L., Empetrum nigrum L.

Торфяно-подзолы (табл. 6) являются переходными от подзолов иллювиально-гумусовых к торфяным олиготрофным почвам. Их образование связано с прогрессивным заболачиванием территории таежной зоны Западно-Сибирской низменности, в связи с ее слабой дренирован-ностью [5]. Торфяно-подзолы формируются на олиготрофных болотах сосново-осоково-сфагнового типа на мочажинах — Sphagnum palustre L., Sphagnum fuscum, виды рода Carex L., Juncus, Eriophorum L.; на грядах — Chamae-daphne calyculata L., Ledum palustre L.

Основным условием формирования поверх-ностно-оглееных торфяно-подзолов является избыточное увлажнение, вызванное скоплением поверхностных вод, что приводит к заселению гидрофильной растительности.

Южное левобережье долины р. Аган представлено торфяными олиготрофными почвами, глеезёмами, криометаморфическими почвами, светлозёмами типичными (табл. 7). Дренированные поверхности заняты кедрово-еловой зеленомошной растительной ассоциацией. Растительность представлена следующими видами: Pinus sibirica, Picea A.Dietr, Populus tremu-la L., Juniperus, Betula pubescens, видами рода Salix, Vaccinium vitis-idaea, Vaccinium myrtillus L., Lycopodium L., Maianthemum bifolium L., Linnaea borealis, Pleurozium schreberi (Brid.), Cladonia cariosa.

Таблица 7

Разрез торфяно-подзола поверхностно-глеевого

Рисунок почвенного профиля Индекс горизонта Глубина, см Морфологическое описание горизонта

АО 0—10 Лесная подстилка, черновато-коричневый, рыхлый, сложен остатками гипнового мха, пронизан корнями кустар-ничковой растительности ~10%

EL 10—15 Сизоватый, суглинок с остатками корней ~5%, включения органики (остатки веточек), корни деревьев — 1%, слегка уплотненный, структура — оскольчато-икряная, граница ровная, переход по цвету

CR1 15—50 Кофейного цвета, слитой суглинок без определенной структуры, плотный, холодный, кристаллы льда, при разломе видны поры диаметром 1 мм, граница ровная, переход по структуре

‘•г? . CR2 50—70 Кофейного цвета, структура — более острая, оскольчатая, холодный, менее плотный, нож легче входит

Долина р. Аган располагается в средней таежной зоне. Типовое разнообразие почв долины реки зависит от литологической основы. На песчаных озерно-аллювиальных породах в условиях хорошего дренажа формируются подзолы. За счет легких фракций пород подзолы обладают хорошей теплопроводимостью, низкой влаго-обеспеченностью. Суглинистый состав пород

среднечетвертичных отложений ввиду высокой способности удерживать воду создает застойный режим в почвенном профиле, что, в свою очередь, при создании определенных климатических условий позволяет развиваться криогенным процессам, формирующим криогенные почвы — светлозёмы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Болота Западной Сибири, их строение и гидрогеологический режим / Под ред. К.Е.Иванова, С.М.Новикова. Л., 1976.

2. Климатическая характеристика зоны освоения нефти и газа Тюменского Севера / Под ред. К.К.Казач-ковой. Л., 1982.

Вестник НВГУ. № 1/2015

МА ТЕМА ТИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

3. Козин В.В., Москвина Н.Н. Дробное ландшафтное районирование Ханты-Мансийского автономного округа // Проблемы географии и экологии Западной Сибири: Сб. Тюмень, 1998. Вып. 3.

4. Коркин С.Е., Кайль Е.К. Температура грунтов в ландшафтах природного парка «Сибирские увалы» // Изв. Самарского науч. центра РАН. Самара, 2014. Т. 16. № 1 (4).

5. Смоленцев Б.А. Структура почвенного покрова Сибирских Увалов (северотаежная подзона Западной Сибири). Новосибирск, 2002.

6. Google maps. URL: https://www.google.com/maps

REFERENCES

1. Bolota Zapadnoy Sibiri, ikh stroenie i gidrogeologicheskiy rezhim [The swamps of Western Siberia, their structure and hydrogeological conditions] / Ed. by K.E.Ivanov, S.M.Novikov. Leningrad, 1976 (in Russian).

2. Klimaticheskaya kharakteristika zony osvoeniya nefti i gaza Tyumenskogo severa [Climatic characteristic of oil and gas exploration areas in the north of Tyumen region] / Ed. by K.K. Kazachkova. Leningrad, 1982 (in Russian).

3. Kozin V.V., Moskvina N.N. Drobnoe landshaftnoe rayonirovanie Khanty-Mansiyskogo avtonomnogo okruga [Fractional landscape regionalization of Khanty-Mansiysk Autonomous District] // Problemy geografii i ekologii Zapadnoy Sibiri: Sbornik [Colleciton of works on geographic and ecological problems of Weastem Siberia]. Tyumen, 1998. Issue 3 (in Russian).

4. Korkin S.E. Kayl E.K. Temperatura gruntov v landshaftakh prirodnogo parka «Sibirskie uvaly» [Soil temperature in the landscape park Sibirskie Uvaly] // Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. Samara, 2014. Vol. 16. № 1 (4) (in Russian).

5. Smolentsev B.A. Struktura pochvennogo pokrova Sibirskikh Uvalov (severotaezhnaya podzona Zapadnoy Sibiri) [The structure of the soil cover of Siberian Ridgrs (northern subzone of Western Siberia)]. Novosibirsk, 2002 (in Russian).

6. Google maps. URL: https://www.google.com/maps

E. A. Korkina

Nizhnevartovsk, Russia

NATURAL CONDITIONS AND MAJOR FACTORS OF SOIL FORMATION IN THE AGAN RIVER VALLEY

Abstract. Soil types are identified on the basis of the relationship between soil-forming factors. The major soil formation factors, including lithology, topography, soil temperature, groundwater level, and vegetation, were described during fieldworks at the valley of the Agan River. During these fieldworks the researcher has studied and described the morphological characteristics of soils, given the definition of the mechanical composition of the rocks, studied the basic topography characteristics (such as altitude, exposure and steepness of slopes), identified the groundwater level in the summer-autumn period, produced geobotanical description, and made measurements of soil temperature using a route probe to measure the temperature of the soil horizons. The soils of the Agan River valley are of heterogeneous types, which is primarily due to the lithological and geomorphological conditions associated with the geological history of the territory. Loamy sediments of the Middle Pleistocene period in the left bank of the Agan River valley, together with prolonged low temperatures and vapor in the air create conditions for cryogenic processes in the soil horizons. Cryogenic processes are the main factors shaping so-called “light soils”, which were not identified as a separate soil type in the handbook on “Soil Classification” (1977). These soils could be earlier defined as podzolic, gley-podzolic, or eluvial-gley soils. The soils on sandy sediments of the Upper Pleistocene period dominating along the tributaries of the right bank of the Agan River valley under eluviation were formed as soil alfehumic type, such as illuvial-ferruginous podzols, illuvial-humus podzols, peat-podzolic soils. The right bank of the Agan River valley was formed mainly by lacustrine-alluvial sands, as during the Upper Pleistocene period this bank used to be a water body, therefore during the modem Holocene period the territory is formed by vast expanses of oligotrophic bogs with numerous lakes, which created the conditions for the development of oligotrophic peat soils with peat thickness up to 5 m.

Key words: soil formation; soil temperature; taiga zone of Western Siberia; podzol; light soil; oligotrophic peat soil; Agan River valley.

About the author: Elena Alexandrovna Korkin, Candidate of Geography, Assistant Professor at the Department of Geography.

Place of employment: Nizhnevartovsk State University.