|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОГО ГУМИДНОГО КЛИМАТА В АРЕАЛАХ АКТИВНОГО ВУЛКАНИЗМАстатья Электронная публикация Глава в книге
- Автор: Макеев А.О.
- Сборник: КОМПЛЕКСНЫЕ НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И СОТРУДНИЧЕСТВО В АРКТИКЕ: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВУЗОВ С АКАДЕМИЧЕСКИМИ И ОТРАСЛЕВЫМИ НАУЧНЫМИ ОРГАНИЗАЦИЯМИ
- Год издания: 2015
- Место издания: Издательский дом им. В.Н. Булатова САФУ г. Архангельск
- Первая страница: 245
- Последняя страница: 249
- DOI: 1044-9
- Аннотация: А.О. Макеев Институт географии РАН, г. Москва Институт экологического почвоведения МГУ, г. Москва makeevao@gmail.com ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОГО ГУМИДНОГО КЛИМАТА В АРЕАЛАХ АКТИВНОГО ВУЛКАНИЗМА1 Вулканизм как мощный фактор почвообразования был впервые представлен в работах комплексной Камчатской экспедиции Русского Географического общества в 1908-1910 годах (Красюк, 1928). Камчатка. Командорские и Курильские острова являются единственным местом в России, позволяющим изучать воздействие современного вулканизма на почвообразование. Преобладание эксплозивного типа извержений обусловило широкое распространение пирокластического материала (преимущественно пеплов) являющегося основной почвообразующей породой. Отложение пепловых покровов настолько сильно меняет характер почвообразования, что почвы вулканических областей заметно отличаются от почв прилегающих территорий вне современной вулканической деятельности. Вулканическая деятельность определяет наличие этапов экстремального почвообразования. В зависимости от интенсивности выпадения пеплов возможно погребение почв с гибелью растительности, с временной остановкой роста деревьев, с гибелью травяной растительности, или просто привнос пеплового материала в верхние горизонты с сохранением растительности. При небольшом поступлении пеплов наблюдается стимуляция роста древесных насаждений и травянистых растений. Для мхов поступление тефры чаще всего губительно. Во время сильных и катастрофических вулканических извержений дневная поверхность перекрывается слоем вулканических пеплов, мощность которых составляет от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Установлено, что для погребения почвы пеплом необходимо, чтобы мощность выпавшего пепла в рыхлом неуплотненном состоянии была не менее 1–1,5 см. Менее мощные извержения, наблюдающиеся с частотой десятки-первые сотни лет, не образуют прослоев. Их материал входит в состав горизонтов почвенного 1© Макеев А.О., 2015 246 профиля и формирует "слепую" минеральную толщу. Таким образом, толща между маркирующими прослоями пеплов имеет также пирокластическую природу. Накопление пирокластического материала в периоды между катастрофическими извержениями проходит синхронно с почвообразованием. В результате формируется крайне сложный, слоистый, полигенетичный профиль, состоящий из серии погребенных почвенных горизонтов – почвенно-пирокластический чехол (ППЧ, Мелекесцев и др., 1969). ППЧ достигает мощности нескольких десятков сантиметров на удаленных от активных вулканов территориях и увеличивается до нескольких метров у их подножия. Строение почвенного профиля в значительной степени определяется строением ППЧ. При перекрытии дневной поверхности почвы пепловым материалом, преобладающим процессом на первом этапе становится гумусонакопление. Представление о скорости освоения вулканических субстратов высшими растениями как наиболее существенном показателе интенсивности почвообразования дают геоботанические исследования, проведенные в районе вулкана Тятя через 9 лет после извержения (Сидельников, Шафрановский, 1985). За этот достаточно короткий срок свежие пеплы оказались заселенными и низшими, и высшими растениями. В целом микроорганизмы и растительность начинают осваивать пеплы в первые же годы после извержения. Во время извержений на поверхности пепловых частиц сорбируется значительное количество анионов и катионов из газовой фазы – SO4-, Cl-, HCO3-, Na+, K+, Ca2+ и др. Свежевыпавшие пеплы обеспечивают высокое содержание растворенных веществ, при этом не за счет выветривания минералов. Исследование свежих пеплов указывает на их токсичность по отношению к растениям. Так, пеплы андезитового состава содержат водорастворимой серы в 50 раз, хлора в 63 раза больше, чем аналогичные старые пеплы (Карпачевский с соавт., 2009). Вынос соединений серы фильтрующимися сквозь толщу пеплов атмосферными осадками неизбежно приводит к активации в почвенном растворе оснований, подкислению почв и обеднению их элементами питания растений. Включение пеплового материала определяет характер верхних органогенных и органо-минеральных горизонтов. Постоянный привнос незначительных порций пеплового мелкозема приводит к увеличению мощности подстилок и формированию сухоторфянистых горизонтов, увеличение мощности гумусовых горизонтов и разобщение верхних горизонтов тонкими минеральными прослоями и линзами. Возраст верхних гумусовых горизонтов составляет от 6000 лет до <100 лет в зависимости от интенсивности пеплопадов. Характерное время образования зрелых (квазиравновесных) гумусовых горизонтов, составляет ~ 100 лет (Захарихина, 2006; Карпачевкий с соавт., 2009; Маречек с соавт., 2009). Поверхностные горизонты почв, сформированных вблизи активных вулканов, могут иметь возраст ~ 30 лет. Поэтому в районах активного поступления пеплов в верхних гумусовых горизонтах отмечается низкое 247 содержание гумуса по сравнению с почвами, удаленными от центров извержений. В целом вся толща ППЧ характеризуется высоким содержанием гумуса, как за счет органического углерода, сохранившегося после эпигенетической трансформации гумуса погребенных почв, так и за счет углерода подвижных фракций гумуса дневных почв, поступающих в почвенно-пирокластическую толщу на всем протяжении периода ее формирования. Факторами стабилизации гумуса являются обилие аморфных гидроокислов железа, алюминия, кремнезема и аллофанов, образующих устойчивые органо-минеральные комплексы. Таким образом, почвы областей активного вулканизма представляют собой высоко ёмкий резервуар стока и консервации углерода гумусовых веществ (Глазовская, 2009). Так, в почвах Камчатки содержится 40–70 кг Сорг/м2. С учетом возраста маркирующих пеплов можно заключить, что такие запасы накопились за период 6–7,5 тыс. лет, а средняя скорость накопления педогенного углерода оценивается в 23.10-4 – 47.10-4 Сорг/м2 в год. Такое накопление на порядок выше, чем во всех других педолитоформациях. Для глубоких преобразований минерального состава Андосолей Мексики и их эволюции в зрелые почвы, соответствующие природной обстановке (Luvisols, Acrisols), требуется время, измеряемое первыми десятками тысяч лет (Solleiro-Rebolledo et al., 2014). Возраст наиболее древних пеплов представленных в почвенно-пирокластическом чехле не превышает 8000 лет. Для большей части почв Камчатки основу ППЧ составляют пеплы средне- и позднеголоценовых извержений. Поэтому, несмотря на обилие в профиле легковыветривающихся минералов и аморфных полуторных окислов, суммарная продолжительность почвообразования в условиях холодного гумидного климата не достаточна для глубоких преобразований минерального состава. Это определило наличие в почвенно-пирокластическом чехле ясно различимых прослоев пеплов различных извержений. Наиболее продвинутые стадии преобразования пеплов приурочены к охристым горизонтам (BAN), сформированных в среднеголоценовых пеплах. Маркирующие пеплы крупных и катастрофических извержений формируют обширные ареалы площадью сотни тысяч квадратных километров. Например, пепел извержения вулкана Ксудач (КС1, 1800 лет назад) прослеживается практически на всем полуострове, на расстоянии до 900 км от центра извержения. Всего на Камчатке выделено более 30-ти маркирующих пеплов (Брайцева и др., 2001). Поскольку они образуют обширные ареалы, ППЧ на значительных площадях имеет сходное строение. Устойчивое сочетание маркирующих пеплов, имеющее широкое площадное распространение предлагается называть тефростратотипом. Термин «тефростратотип» близок к понятию «нормальная пепловая колонка» по И.А. Соколову (1973). Ареалы тефростратотипов определяют сходное строение почвенного профиля в различных биоклиматических условиях (мощность ППЧ, количество 248 погребенных гумусовых горизонтов и пепловых прослоев, возраст поверхностных органогенных горизонтов, степень выветрелости пирокластического материала, интенсивность развития почвенных процессов, наличие охристых горизонтов, а также в значительной степени цвет, сложение и гранулометрический состав других почвенных горизонтов). Итак, почвы в областях активного вулканизма проходят этапы экстремального почвообразования, во многом определяющего их полигенетичность, характер органогенных горизонтов и высокое содержание органического углерода во всей толще ППЧ, а также его зависимость строения профиля от тефростратотипа. Исследование выполнено в рамках проекта РНФ №14-27-00133. Список литературы 1. Глазовская М.А. Педолитогенез и континентальные циклы углерода. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 336 с. 2. Захарихина Л.В. Почвообразование на кислых и основных разно-возрастных вулканических пеплах // Почвоведение. 2006. № 9. С. 1229–1236. 3. Красюк А.А. Колонизационный отчет по п-ву Камчатка / Камчатский обл. архив. 1928. 4. Маречек М.С, Алябина И.О., Шоба С.А. Почвенный покров централь-ной части Камчатки (ГИС-модель) // Почвоведение. 2009. № 11. С. 1283–1293. 5. Мелекесцев И. В., Краевая Т. С., Брайцева О. А. Почвенно-пирокласти-ческий чехол и его значение для тефрохронологиии на Камчатке // Вулканические фации Камчатки. М.: Наука. 1969. С. 61–71. 6. Почвы Камчатки / Л.О. Карпачевский, И.О. Алябина, Л.В. Захарихина, А.О. Макеев, М.С. Маречек, А.Ю. Радюкин, С.А. Шоба, В.О. Таргульян. М.: ГЕОС, 2009. 224 с. 7. Сидельников А.Н., Шафрановский В.А. Влияние современного вулканизма на горно-тундровую растительность полуострова Камчатка // Флора и растительность высокогорий. ДВНЦ, 1985. С. 107–144. 8. Сильные и катастрофические эксплозивные извержения на Камчатке за последние 10 тыс. лет / О.А. Брайцева, И.В. Мелекесцев, В.В. Пономарева, Л.И. Базанова, Л.Д. Сулержицкий // Геодинамика и вулканизм Курило-Камчатской островодужной системы. Петропаловск-Камчатский. 2001. С. 235–252. 9. Соколов И.А. Вулканизм и почвообразование. М.: Наука. 1973. 224 с. 10. Solleiro-Rebolledo E., Sedov S., Cabadas-Baez H. Use of soils and palaeosols on volcanic materials to establish the duration of soil formation at different chronological scales // Quaternary International (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.quaint.2014.12.002
- Добавил в систему: Макеев Александр Олегович