Лабораторные эксперименты А. С. Керженцева показали, что из древесного угля с помощью щелочи можно экстрагировать гумусоподобные вещества, которые общепринятыми методами анализа качественного состава гумуса невозможно отличить от почвенного гумуса. Возможно, что часть гумуса A2h является обугленной фитомассой.

Мелкие частицы древесного угля, обладающие гидрофобностью, могли мигрировать вместе с нисходящим водным стоком по ходам корней, почвенным порам и трещинам. Но более вероятен следующий вариант. Во вре-мя лесного пожара во влажной почве при малом доступе кисло-рода происходит так называемая "цепная реакция горения угля" (тления), когда вся древесная масса по контакту обугливается без остатка, как бикфордов шнур до конца. Этим эффектом пользо-вались в прошлом углежоги, получая древесный уголь для домен-ных печей и бытовых нужд (утюги, самовары). Оказывается, сов-сем необязательно нагревать почву выше 200 градусов, чтобы обуглить корни деревьев. Для этого достаточно сжечь пень на влажной почве. Тогда корневая система обуглится в результате цепной реакции тления по контакту, причем каждый корешок обугливается в отдельности.

В следующем эксперименте было имитировано об-разование A2h в результате пожара за счет накопления частиц уг-ля в горизонте А2 подзолистой почвы на водоупоре иллювиально-го горизонта В. Для этой цели массу естественной подстилки пих-тача разнотравного, обугленную в муфельной печи при темпера-туре 150-200 градусов, перемешали с почвой разных горизонтов в соотношении 1:10 по весу: 1 часть обугленной подстилки и 10 ча-стей минеральной массы горизонтов А2 и С разного гран. состава. После сухого перемешивания в смесях был определен фракцион-ный состав "гумуса" по методу Коновой-Бельчиковой.

Полученные результаты оказались довольно близ-ки к качественному составу гумуса горизонта A2h в подзолистых почвах. Эти данные говорят о том, что общепринятый в почвове-дении метод не позволяет отличить настоящий гумус почвы от искусственной смеси минеральной массы с древесным углем. Возможно, этим обстоятельством объясняется нетипично высо-кое содержание гуминовых кислот в подзолистых почвах южной и средней тайги, отмеченное некоторыми авторами.

Косвенный аргумент в пользу "угольного" состава гумуса A2h - это несоответствие его интенсивной окраски содержанию углерода, которое отмечено многими исследователями. Во всех искусственных смесях (1:10) вместо ожидаемых 10% углерода было обнаружено не более 1-3%. Причем, максимальное количе-ство углерода экстрагировано из смеси угля с суглинистым А2, минимальное - с супесчаным А2 и глинистым С.

Также автором были провидены эксперименты с монолитами, на поверхности которых помещались угли. За год промывания монолитов происходило неоднократное появление темных полос в подзолистом горизонте.

Как отмечает автор, описанный механизм формирования второго гумусо-вого горизонта можно считать частным случаем, поскольку он связан исключительно с катастрофическими сукцессиями темнохвойных лесов южной тайги Причулымья, что не позволяет ин-терпретировать его как универсальный. Больше того, даже в этих конкретных условиях процесс формирования A2h складыва-ется из двух составляющих, которые могут проявляться как сов-местно, так и в отдельности, образуя различные сочетания ре-зультатов.

Общеизвестную приуроченность почв со вторым гумусовым горизонтом к зоне южной тайги А. С. Керженцев объясняет следующими соображениями

Во-первых, именно здесь особенно ярко выра-жен контраст микроклимата под пологом леса и на открытом пространстве. Следовательно, удаление лесного полога здесь приводит к резкому изменению процесса почвообразования. На об-ширных таежных "еланях" среди подзолов часто встречаются дерново-подзолистые почвы с мощным темноокрашенным гумусовым горизонтом.

Во-вторых, зона южной тайги - это основной ареал вредонос-ности сибирского шелкопряда, одного из сущест-венных факторов уничтожения темнохвойных лесов на больших пространствах. Многие исследователи растительности Причулымья отмечали существенную роль этого фактора катастрофических сукцессии в формировании растительного покрова южной тайги.

Гипотеза А. С. Керженцева поддерживается С. С. Трофимовым (1975): «… для конкретной территории Кемеровской области, прилегающей к Томскому Причулымью, современное происхождение второго гумусового горизонта нам представляется более соответствующим реально существующим экологическим условиям».

Рассмотренные выше гипотезы критически рассмотрены И. М. Гаджиевым (1982). На довод А. С. Керженцева о миграции новообразованных гуминовых кислот на щелочном фоне после катастрофических вспышек энтомоэпифитотий сопровождаемых пожарами он возражает, что вновь образованные гуминовые кислоты не мигрировали глубже 5-7 см в их, с М. И. Дергачевой (1978), опытах. Это кажется странным, так как четко оговорены условия миграции, а именно появление щелочного фона. На довод о проградации почв сверху необходимо указать на иллювиирование гумуса в почвах гарей на месте шелкопрядников, а водорастворимый гумус будет вертикально мигрировать вплоть до водоупорного горизонта, где и сменит своё движение на латеральное, постепенно осаждаясь на поверхностях разделов. Поэтому иллювиирование гумуса и начинается в глубине профиля.

Возражения И. М. Гаджиева о нехватки всей органики фитоценоза для образования гумуса второго гумусового горизонта не совсем ясны, если принять во внимание, что сукцессии, описанные А. С. Керженцевым, протекают не единожды, а несколько раз за тысячелетие. К тому же некоторая часть гумуса представлена тонкодисперсным углем.

Критическое рассмотрение доводов Е. Г. Нечаевой, по сути, отсутствует. Отмечена странность выводов и то, что для территорий исследования характерна высокая расчлененность. На основании этого проведена аналогия территории с подтайгой, что не совсем ясно. Разве не бывает елово-кедрово-пихтовой тайги в условиях расчлененного рельефа? Конечно, бывает. Ещё одним доводом о родстве изученной территории являются описанные Е. Г. Нечаевой почвы со вторым гумусовым горизонтом залегающим сразу под первым. Но такие же почвы имеются и на Васюганской равнине и на северных отрогах Кузнецкого Алатау. Они являются логичным звеном постепенного вытеснения подзолистого горизонта вторым гумусовым по мере нарастания объемов проходящего через профиль внутрипочвенного стока.

Можно согласиться с тем, что в силу специфичности рельефа нельзя напрямую экспортировать выводы Е. Г. Нечаевой на другие районы распространения второго гумусового горизонта с более спокойным рельефом. Но четкая корреляция степени выраженности этого горизонта в почвах в зависимости от форм рельефа может быть экстраполирована на другие сильно расчлененные, хорошо дренированные районы. По крайне мере в таких условиях можно ожидать наличия современных вторых гумусовых горизонтов.

Пытаясь взять от всех существующих гипотез самое лучшее и надежное, М. И. Дергачева, совместно с И. М. Гаджиевым (1977) на основании изучения изменений качественного состава гумуса в результате ежегодного промерзания разработали гипотезу самовозобновления гуминовых веществ путем репликации молекул.

В самом общем виде процесс возобновления гуминовых веществ можно представить как процесс репликации «поврежденных» каким-либо образом (микроорганизмами, химическими воздействиями) молекул. Гумины являются при этом молекулами-репликаторами. Скорее всего, гумины по своему подобию из «строительного материала», поступающего из разлагающихся растительных остатков, воспроизводят молекулы гуминовых кислот, поддерживая их на каком то определенном уровне. Веществом, транспортирующим к гуминовым кислотам строительный материал, являются новообразованные фульвокислоты с малой оптической плотностью, что свидетельствует о слабоконденсированном ядре и большой алифатической части. Они транспортируют необходимый «строительный материал» в виде сорбированных неспецифических органических веществ. По мере передвижения вниз по профилю почв фульвокислоты постепенно отдают необходимые для образования гуминовых кислот органические вещества, и в конце концов само ядро - основа молекулы - участвует в качестве «строительного материала» в процессе репликации. Тут стоит отметить передвижение не только по профилю, но и с боковым внутрипочвенным стоком.

Началом репликации молекул гуминовых кислот или, по крайней мере, начало наиболее интенсивного ее периода начинается, по всей видимости, осенью, перед самым замерзанием, о чем можно судить по очень высокому содержанию гуминовых кислот, в этот же период наиболее активно формируется и верховодка.

Изложенная гипотеза построена целиком на данных о качественном составе гумуса в почвах разные времена года. Описанные механизмы являются гипотетичными и исходят из того, что гуматный гумус имеет реликтовое происхождение, а по профилю могут мигрировать лишь фульвокислоты. Описанная гипотеза интересна тем, что она признаёт динамичность почвенной системы и её способности изменяться во времени, а сохранность реликтовых гумусовых горизонтов не инертностью почвенной массы, а, наоборот, её динамичностью - поддержанием реликтов по мере нарастания количеств мигрирующих органических веществ.

Интересной является статья И. М. Гаджиева и Г. А. Симонова (1977) в которой авторы останавливаются на характеристиках почвы, со вторым гумусовым горизонтом отражающих её своеобразность (юго-восточная часть Васюганской равнины, бассейн реки Икса). Содержание ила и физической глины в отдельных генетических горизонтах наглядно свидетельствует о том, что второй гумусовый горизонт близок по механическому составу к иллювиальному горизонту (!) и, по сути, представляет его верхнюю часть, лежащую непосредственно под оподзоленным горизонтом.

Распределение кварца по фракциям в отдельных генетических горизонтах позволило авторам разделить профиль дерново-сильноподзолистой почвы со вторым гумусовым горизонтом на элювиальную (Ад, А1, А2) и иллювиальную (гор-ты Аh2, В1, В2) части. Таким образом ,по содержанию кварца в илистой фракции второй гумусовый горизонт относится к горизонтам иллювиальной природы. При этом в почвообразующей породе кварца несколько больше, что свидетельствует об относительном накоплении во втором гумусовом горизонте глинистых минералов. По несиликатному железу тоже второй гумусовый горизонт относится к иллювиальному.

Авторы пишут, что их аналитические данные наглядно свидетельствуют о иллювиальной природе второго гумусового горизонта, но ниже делают вывод о его остаточном образовании! Причем написано, что рассмотренная выше статья с М. И. Сергачевой также подтверждает положение о реликтовости горизонта, что кажется особенно странным, так как в пользу реликтовости ни в этой, ни в предыдущей статье не приведено ни одного довода.

Рассмотренная гипотеза о современных механизмах поддержания вторых гумусовых горизонтов в почве позволяет, в какой то мере, прийти к примирению полярных гипотез, выработать рациональное объяснение аргументам апологетов реликтовости и современности горизонтов. Но в то же время стоит отметить, если возможен процесс наложения одного на другое, то и по отдельности в определенных условиях должны себя проявлять эти накладываемые. Что наверняка и имеет место в широких географических условиях ареала почв со вторыми гумусовыми горизонтами инситного происхождения.

Заключение

Большинство почвоведов за основу объяснения природы вторых гумусовых горизонтов инситного происхождения таежно-лесной зоны принимает гипотезу его реликтовости и унаследованности от темноцветных почв оптимума голоцена.

При этом практически полностью отметаются какие-либо другие доводы. А сама концепция реликтовости для большей части почв строится на доказательствах по фракционному составу гумуса, при этом говорится так: «групповой и фракционный состав гумуса вторых гумусовых горизонтов схож таковому черноземных и луговых почв, следовательно, горизонт имеет реликтовую природу, так как в современных условиях на почве произрастает лес».

Но в самой постановке такого отверждения кроется большая ошибка, так как сравниваются срединные горизонт почвенных профилей таежной почвы и верхних гумусовых горизонт современных почв травяных фитоценозов.

То есть уже только из-за различия в местоположении профиля следует, что при тождественности состава гумуса вероятен различный генезис горизонтов. Вторым постулатом является невозможность перемещения гуминовых кислот по профилю почв. Но как наглядно показал А. С. Керженцев в определенные периоды развития БГЦ возможно появление щелочного фона необходимого для приобретения гуминовыми кислотами подвижности. Особенно широко развитие этот механизм должен получить на Васюганской равнине, где в силу повышенного содержания натрия в растительности стоит ожидать повышенной щелочности золы. Наряду с широко известными гипотезами реликтовости инситных горизонтов малоизвестными остаются альтернативные гипотезы, которые доказывают адекватность вторых гумусовых горизонтов в современных условиях. Именно такие гипотезы и были рассмотрены в реферате.

Отличием их от гипотез реликтовости является подключение для объяснения механизмов формирования второго гумусового горизонта ландшафтных, биоклиматических и биогеоценотических факторов и эффектов, имеющих место в современных условиях, а не в далекой древности. Сюда относятся особенности динамики экосистем, особенности структуры почвенного покрова, соподчинения различных почвенных комбинаций, данные по микробиологической активности, результаты исследования особенностей стоковых явлений и др. В связи со сказанным интересными являются данные полученные во Владимирском ополье (Кирдяшкин, 2007).

Исследование некоторых физических и химических свойств серых лесных почв и серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом показало, что профиль этих почв дифференцирован по плотности, гранулометрическому и структурному составам, коэффициенту фильтрации, содержанию органического углерода. Гор. Ah выделяется по повышенному (до 3-4%) содержанию углерода, высокой микроагрегированностью, агрегатной и межагрегатной порозностью и повышенному коэффициенту фильтрации, как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях. Указанные данные ещё раз свидетельствуют о невозможности сохранности реликтовых признаков в столь благоприятных для развития миграционных процессов условиях. Следовательно, этот горизонт имеет или строго иллювиальную природу, либо в нем происходит процесс репликации гуминовых кислот.

К лагерю сторонников иллювиального механизма формирования второго гумусового горизонта примкнули и С. М. Горожанкина и В. Д. Константинов (1975), которые отметили, что «почвы со вторым гумусовым горизонтом будут формироваться до тех пор, пока сохраняются условия почвообразования, близкие к современным, и пока почвообразующие породы не подвергнуться полному выщелачиванию от карбонатов». Также отметим, что все гипотезы, доказывающие современное происхождение второго гумусового горизонта инситной природы относятся к подзоне южной тайги, где в качестве доминирующей породы выступает пихта сибирская. Возможно, что именно кедро-пихтовые и пихтовые сообщества являются наиболее благоприятными для проявления миграционных процессов и широкого распространения подобных почв.

Литература

Гаджиев И. М. Эволюция почв южной тайги Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1982. - 280 с.

Гаджиев И. М., Дергачева М. И. Изменение органического вещества дерново-подзолистых почв под влиянием зимнего промерзания // Проблемы сибирского почвоведения. Новосибирск, 1977. С. 97-106.

Гаджиев И. М., Симонов Г. А. Некоторые аспекты формирования второго гумусового горизонта в дерново-подзолистых почвах южной тайги // Проблемы сибирского почвоведения. Новосибирск, 1977. С. 107-116.

Горожанкина С. М., Константинов В. Д. Топология и география тайги с почвенно-геоботанической точки зрения // Вопросы почвоведения Сибири. Томск: Изд-во Том. Ун-та, 1975. - С. 24-35.

Караваева Н. А., Черкинский А. Е., Горячкин С. В. Понятие «второй гумусовый горизонт»: опыт генетико-эволюционной систематизации // Успехи советского почвоведения. М.: Наука, 1986. С. 167-173.

Керженцев А. С. Автоморфные почвы Причулымья. М., 1972. - 27с.

Керженцев А. С. Функциональная экология. - М.: Наука, 2006. - 259 с.

Нечаева Е. Г. География и генезис почв со сложным гумусовым профилем // Сибирский географический сборник. Новосибирск: Наука, 1980. - С. 169-206.

Нечаева Е. Г. , Щетников А. И. О почвах со вторым гумусовым горизонтом Сибири // Почвоведение. 1982. № 3. С. 5-13.

Пономарева В. В., Толчельников Ю. С. Некоторые данные о составе и свойствах гумуса и вопросы генезиса почв со вторым гумусовым горизонтом южной тайги Западной Сибири // Докл. Ин-та географии Сибири и Дальнего Востока, Иркутск: 1968. Вып. 20.

Трофимов С. С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. Новосибирск: Наука, 1975. - 300 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4