Гумус и азот почв северной тайги

В центральной и южной частях Кольского полуострова, где господствует лесная растительность, в автономных условиях на песчаных си^нозавалуненных моренных отложениях формируются подзолистые почвы, которые, согласно современным классификационным построениям (Указания..., 1967, Иванова, 1976, Классификация и диагностика..., 1977), относятся к группе родов почв с иллювиальным горизонтом, обогащенным преимущественно железом, алюминием и гумусом.

Для характеристики органического вещества почв лесной зоны приведем данные по нескольким разрезам, заложенным в разных экологических условиях и в разных районах Мурманской области. Иллювиально-железистые подзолы (разрезы 31, 75, 27, 19 и 73) занимают повышенные элементы рельефа под сосняками лишайниковыми и кустарничковыми. В более увлажненных местах, в верхних и средних частях склонов под сосновыми и елово-березовыми лесами с кустарничковым (преимущественно черничным и брусничным) напочвенным покровом развиты иллювиально-гумусово-железистые подзолы (разрезы 24, 29 и 95). Иллювиально-гумусовые подзолы, занимающие нижние части склонов, где проявляется влияние грунтовых вод (разрез 16), относятся к полугидроморфным почвам. В еще более увлажненных местах, при переходе от минеральных почв к торфяным, а также в заболоченных понижениях формируются торфянисто-подзолистые иллювиально-гумусовые почвы, которые характеризуются наличием достаточно мощного торфянистого горизонта Aq (разрез 21). Перечисленные разрезы заложены в западной части лесной зоны Кольского полуострова, где наиболее интенсивно проводится сельскохозяйственное освоение земель (от Кольского района на севере до Кандалакшского - на юге).

Гумусовый профиль подзолистых почв, сформировавшихся на песчаных грубозернистых породах, зависит от интенсивности проявления гумусово-иллювиального процесса, который характерен для почв этого типа (рис. 5). На возвышенных плакорах, покрытых, как правило, сосняками беломошными, развиваются очень бедные иллювиально-железистые подзолы, отличительной чертой которых является укорочеиноеть профиля и незначительное количество органического вещества даже в самой верхней части минеральной толщи. В подзолистом горизонте содержание гумуса в этих почвах обычно составляет 0.3-0.7%, а в верхней части иллювиального горизонта несколько больше - 1—1.5%. Слабая гумусированность этих почв обусловлена малым объемом растительного опада, поступающего на поверхность почвы, что связано с .относительной засушливостью местоположения. Дифференциация органического вещества по профилю иллювиально-железистых подзолов проявляется достаточно отчетливо. В результате элювиально-иллювиального перераспределения гумуса происходит обогащение им иллювиальных горизонтов, вследствие чего содержание в них гумуса, как правило, выше, чем в подзолистых горизонтах. В наиболее бедных подзолах такое явление выражено в меньшей степени, а с возрастанием увлажненности обогащенность иллювиального горизонта органическим веществом увеличивается.

Иллювиально-гумусово-железистые подзолы характерны для более увлажненных местоположений, они отличаются от иллювиальногумусовых подзолов большей гумусированноетью минеральной толщи. Это относится к подзолистым горизонтам почв, где содержание гумуса может превышать 1%, и особенно, к иллювиальным горизонтам, количество гумуса в которых обычно превышает 1.5%. Несмотря на большее обогащение органическим веществом подзолистого горизонта, степень выраженности элювиально-иллювиального перераспределения органического вещества в иллювиально-гумусово-железистых подзолах проявляется также достаточно отчетливо: содер-* жание органического вещества в подзолистом горизонте обычно в 2-3 раза ниже, чем в иллювиальном.

Рис. 5. Гумусовые профили почв лесной зоны. Обозначения те же, что на рис. 3.

Содержание углерода в органогенных горизонтах этих почв зависит прежде всего от наличия в них минеральных примесей, которые попадают из нижележащего подзолистого горизонта. Кроме того, имеет значение степень гумифицированноети растительных остатков, слагающих подстилку. Маломощные слабогумифицированные подстилки, обогащенные минеральным материалом, обычно содержат около 20— 30% углерода; в более мощных органогенных горизонтах, сложенных хорошо разложившимся торфянистым материалом, содержание углерода достигает 40% и более.

Иллювиально-гумусовые подзолы отличаются значительной гуму- сированностью минеральной толщи, причем высокое содержание органического вещества (5% и более) характерно не только для иллювиального горизонта, но и для подзолистого, обогащенного грубым гумусом.

Описанные почвы составляют единый генетический ряд, в пределах которого наблюдается постепенное изменение гумусового профиля в зависимости от степени гидроморфности почв от слабо** гумусированных иллювиально-железистых подзолов, формирующихся в наиболее сухих местоположениях под растительностью, дающей мало опада, до иллювиально-гумусовых подзолов, развивающихся в условиях хорошего, Но не избыточного увлажнения под кустарнич— ковой растительностью. Интенсивность накопления гумусовых веществ в минеральной части почвенного профиля нарастает по мере увеличения увлажнения и объема биомассы, поступающей на поверхность почвы в виде растительного опада. Как было показано выше (см. табл. 4), количество опада заметно увеличивается от сосняка беломошного до ельника кустарничкового и сосняка брусничного.

Под влиянием таких факторов, как степень увлажнения и характер растительности, гумусовый профиль почв изменяется в сторону большей выраженности элювиально-иллювиального перераспределения органического вещества в пределах минеральной толщи почв по мере возрастания гидроморфности.

Распределение азота по профилю почв подчиняется тем же закономерностям, что и распределение гумуса, поскольку почти весь азот в этих почвах, как и в почвах других типов, представлен органическими формами, связанными с гумусовыми веществами. Иллювиальное накопление азотистых веществ проявляется отчетливо во всех почвах, максимум его приурочен к верхней части иллювиального горизонта. Вниз по профилю обогащенность органического вещества азотом возрастает, о чем свидетельствуют меньшие показатели соотношения С: N, свойственные гумусу нижних слоев иллювиального горизонта. Наиболее широкое отношение углерода и азота характерно для органогенных горизонтов, где значительная часть органического вещества представлена слабогумифилированными растительными остатками, относительно бедными азотом.

К иллювиально-гумусовым подзолам, продолжая генетический ряд почв, примыкают торфянисто-подзолистые иллювиально-гумусовые почвы, которые формируются в условиях сезонного избыточного увлажнения и относятся к группе полугидроморфных почв. Они отличаются достаточно мощным органогенным горизонтом (более 15 см) с признаками оторфованности. Верхняя его часть сложена слабогу- мифицированными растительными остатками, с глубиной степень раз ложе нности торфянистого горизонта нарастает. Об этом свидетельствует увеличение в нижней части органогенного горизонта со— держания углерода и, в особенности, азота (разрез 33). Минеральная толща этих почв четко разделяется на элювиальную часть, представленную подзолистым горизонтом, и иллювиальную, обогащенную вмытым гумусом. Гумусированноеть минеральных горизонтов торфянисто-подзолистых почв значительна. С одной стороны, они отличаются большой аккумуляцией органического вещества как в подзолистом, так и, в особенности, иллювиальном горизонте, а с другой стороны, накопление иллювиального гумуса распространяется на значительно большую глубину, чем в почвах более сухих местоположений. Так, на глубине 60 см содержание углерода составляет 1% и более. В иллювиально-железистых и иллювиально-гумусовожелезистых почвах гумусовый профиль более короткий.

Подзолы равнинной части лесной зоны Кольского полуострова, как уже говорилось выше, характеризуются ярко выраженной дифференциацией почвенного профиля на элювиальную часть, для которой основным процессом является вынос веществ, в том числе и гумусовых, и на иллювиальную часть, где происходит аккумуляция вынесенных из верхних горизонтов органоминеральных веществ. Такому сочетанию почвообразовательных процессов отвечает бимодальный характер гумусового профиля подзолов, отличающегося двумя максимумами накопления органического вещества: в горизонте лесной подстилки и в иллювиальном горизонте. Профильная дифференциация органического вещества затрагивает не только его общее содержание, но также и состав - соотношение различных групп и фракций (рис. 6).

Фракционно-групповой состав органического вещества изучавшихся почв резко различается в разных генетических горизонтах.

В элювиальной части профиля гуминовые и фульвокислоты содержатся в равных количествах, в то время как в иллювиальных горизонтах резко преобладают фульвокислоты. Такое изменение состава гумуса по профилю вообще характерно для иллювиально-железистых и иллювиально-гумусовых почв, но в условиях холодного климата при резком преобладании осадков над испарением, на грубозернистых песчаных почвообразующих породах это проявляется наиболее четко.

В бедных гумусом и маломощных иллювиально-железистых подзолах (разрезы 31 и 75) количество гуминовых кислот мало изменяется при переходе от подзолистого горизонта к иллювиальному (абсолютное содержание их здесь невелико), а иллювиальное накопление в горизонте В проявляется в малой степени. В более гумусированных подзолах того же рода накопление гуминовых кислот в иллювиальном горизонте возрастает за счет более интенсивного иллювиирования его из вышележащих горизонтов. Как известно (Кононова, 1963), гуминовые кислоты подзолистых почв имеют признаки сходства с фульвокислотами, поэтому в природе они, по-видимому, могут мигрировать по почвенному профилю подобно фульвокис- лотам, однако масштабы такого иллювиального переноса гуминовых кислот значительно меньшие по сравнению с размерами выноса и осаждения в иллювиальном горизонте фульвокислот. Действительно,

Рис. 6. Состав органического вещества почв лесной зоны (углерод фракций, % от общего углерода).

Обозначения те же, что на рис. 4.

если абсолютное количество гуминовых кислот в почвах с наиболее резким проявлением гумусо-иллювиального процесса увеличивается от подзолистого горизонта к иллювиальному в 2-3 раза, то количество фульвокислот при этом увеличивается в 6-8 раз.

В иллювиально-гумусовых подзолах и в торфянисто—подзолистых почвах содержание гуминовых кислот в подзолистых горизонтах достигает более значительных величин, чем в менее увлажненных ил- лювиально-железистых подзолах, поэтому различия между подзолистыми и иллювиальными горизонтами по этому показателю менее выражены.

Во всех почвах среди фракций гуминовых кислот преобладают первая и третья, а вторая фракция, которая связаца с кальцием, присутствует в очень незначительных количествах, а в большинстве случаев ее нет совсем.

Содержание фульвокислот в большей степени подвержено профильной дифференциации. В элювиальных горизонтах количество их сравнительно невелико и, как правило, примерно такое же, как и содержание гуминовых кислот. Поэтому в органогенных и подзолистых горизонтах отношение Сгк:Сфк обычно близко к единице и лишь в отдельных случаях в подзолистых горизонтах фульвокислоты преобладают над гуминовыми кислотами (Срк:Сфк - 0.6-0.7). Такое соотношение данных двух групп гумусовых веществ в элювиальных горизонтах свидетельствует о том, что в лесных почвах (так же как в тундровых и лесотундровых) гумификация растительных остатков протекает по фульватному типу с образованием преимущественно фульвокислот, и только интенсивный вынос их из элювиальной части профиля выравнивает их количество с количеством гуминовых кислот, которые отличаются меньшей подвижностью. В иллювиальных горизонтах фульвокислоты значительно преобладают над гуминовыми кислотами, поэтому величины Срк:Сфк здесь обычно составляют 0.1-0.2, т.е, содержание фульвокислот в 5-10 раз выше, чем количество гуминовых кислот. По мере возрастания гидроморфности почвы степень накопления фульвокислот в иллювиальном горизонте увеличивается параллельно увеличению общей гумусированности почвенного профиля. Особенно велики размеры иллювиального накопления фульвокислот в иллювиально-гумусовых подзолах и торфянистоподзолистых почвах, где их содержание в иллювиальном горизонте в отдельных случаях (например, в разрезе 21) сопоставимо с их количеством в органогенном горизонте.

Роль отдельных фракций фульвокислот в разных генетических горизонтах неодинакова. В элювиальной части профиля обычно преобладают фракции 1 и 3. Наиболее подвижная фракция 1а здесь не накапливается, а, мигрируя вниз по профилю, осаждается в иллювиальном горизонте, где и преобладает над всеми фракциями гумусовых веществ, составляя от одной трети до половины содержащегося в этом горизонте органического вещества. Другие фракции фульвокислот в иллювиальной части профиля имеют подчиненное значение, их количество в сумме не превышает 20-30% от общего содержания углерода.

Таким образом, вся почвенная толща иллювиально-гумусовых подзолов делится на два резко обособленных слоя: верхний, представляющий собой элювиальную часть с фульватно-гуматным или гумат- но-фульватным гумусом, и нижний - иллювиальный, пропитанный фульватным гумусом. Спирто-бензольная фракция содержится в заметных количествах только в органогенном горизонте, где ее количество может достигать 24% от общего содержания углерода. В ми-

Состав сернокислой вытяжки из почв лесной зоны

неральных горизонтах эта группа органических веществ составляет обычно не более 10% и резко уменьшается с глубиной.

Как уже отмечалось выше, формирование профиля иллювиальногумусовых подзолистых почв на песчаных породах сопровождается выносом из иллювиальных горизонтов легкоподвижных форм органического вещества преимущественно в виде кислоторастворимой фракции фульвокислот в комплексе с полуторными окислами. Результаты анализа кислотной (0.1 н. H^SO^) вытяжки дают представление об интенсивности этого процесса в различных экологических условиях (табл. 14). В почвах лесной зоны, так же как и в почвах других подзон, отчетливо выражено элювиально-иллювиальное перераспределение кислоторастворимых форм органического вещества и полугор—

ных окислов. В подзолистых горизонтах эти вещества присутствуют в очень незначительных количествах, а в иллювиальных горизонтах их содержание увеличивается в 10-20 раз и более. Во всех почвах преобладает алюминий. Характер распределения кислоторастворимых полуторных окислов по профилю почв лесной зоны аналогичен таковому в почвах тундры и лесотундры. Можно лишь отметить, что в почвах лесной зоны аккумуляция полуторных окислов и фульвокислот в иллювиальном горизонте несколько меньшая.

Подзолистые почвы лесной зоны, как и почвы других природных зон, содержат некоторое количество органического вещества, переходящего в в. дную вытяжку (табл. 15). Это наиболее активная часть гумуса, играющая большую роль в почвенных процессах, в снабжении микроорганизмов питательными и энергетическими веществами. Горизонты лесной подстилки, состоящие из растительных остатков, содержат значительные количества водорастворимых органических веществ. Содержание их здесь сильно колеблется и зависит в основном от состава органогенных горизонтов, степени ми- нерализованности и гумифицированности растительных остатков, слагающих эти горизонты. Относительная же растворимость органичес-

alt="" />5 Заказ 618

кого вещества подстилок, составляющая примерно 4-6% от общего углерода, колеблется в более узких пределах. Это свидетельствует о стабильности доли органического вещества, способного к растворению в воде, несмотря на постоянное его обновление благодаря поступлению на поверхность Почвы свежего негумифицированного опада. Минерализация растительных остатков протекает достаточно быстро даже при неблагоприятных метеорологических условиях (например, поздней осенью и ранней весной), поэтому богатые водорастворимыми органическими веществами отмершие части растений довольно быстро теряют их, чему также способствует интенсивное промывание подстилки проходящими через нее водами. Благодаря этому содержание водорастворимого гумуса в подстилках находится на определенном уровне, мало изменяясь во времени.

В минеральных горизонтах содержание водорастворимого гумуса обычно на порядок ниже, чем в органогенном. Для всех почв характерна следующая закономерность в распределении этой фракции органического вещества: постепенное уменьшение его количества с глубиной. Иллювиальный максимум, наблюдающийся в отношении общего содержания гумуса, применительно к водорастворимой его части не проявляется. Это связано с разнокачественностью органического вещества в различных генетических горизонтах. Содержание водорастворимого гумуса зависит от распределения по профилю корневых систем растений, являющихся источником поступления в почву свежего растительного материала, богатого водорастворимыми формами органического вещества.

Наибольшей растворимостью отличается гумус подзолистого горизонта. В пересчете на общий углерод доля веществ, переходящих в водную вытяжку при нагревании, здесь составляет 6—9%, а в ряде случаев достигает 12%. В других минеральных горизонтах эта величина обычно не превышает 2-3, а в органогенных - 4-6%. Распределение биологической активности почв по профилю в целом согласуется с распределением водорастворимого органического вещества. Для нее характерны очень высокие показатели в горизонтах лесной подстилки и резкое снижение в минеральной толще почвы. Особенно существенные различия между подстилкой и минеральными горизонтами наблюдаются в активности сахаразы, которая очень быстро снижается с глубиной и в нижних слоях совсем не проявляется. Активность каталазы при переходе от органогенного горизонта к минеральным изменяется менее контрастно, в нижних горизонтах почв и в материнских породах она проявляется во всех разрезах. Для активности каталазы характерна другая особенность - возрастание в иллювиальном горизонте по сравнению с подзолистым, что не свойственно активности сахаразы.

Как уже говорилось, профильное распределэние азота повторяет распределение общего углерода. Разделение азотистых веществ почвы по их способности к кислотному гидролизу позволяет выявить различия в их составе, обусловленные проявлением гумусо-иллювиального процесса (табл. 16). Органогенные горизонты разных по степени гидроморфности почв содержат сравнительно мало азотистых

Фракционный состав азотистых веществ в почвах лесной зоны (данные Е.Е. Кислых)

Таблица 16

веществ, подвергающихся кислотному гидролизу. Суммарное количество легко- и трудногидролизуемых фракций органического азота в них составляет всего 6-7%. Остальная часть азотистых веществ представлена соединениями, устойчивыми к гидролитическому действию даже 6 н.              Азотистые вещества подзолистых гори

зонтов также достаточно консервативны, хотя их гидролизуемоеть несколько выше, чем в подстилках, и составляет 7—14%. Устойчивость азотистых веществ в этих горизонтах связана с генезисом и особенностями состава органического вещества. Элювиальная часть профиля подвергается интенсивному воздействию мигрирующих кислых растворов, которые выносят наиболее подвижные органические вещества, в том числе и азотистые. Следствием этого является обеднение элювиальной части почвы легкогадролизуемыми веществами и вынос их за пределы профиля. В органогенных горизонтах, а также отчасти и в подзолистых велика доля. слабогумифи- цированных растительных остатков. В иллювиальных горизонтах, напротив, органическое вещество представлено наиболее подвижными фракциями, поэтому здесь степень гидролизуемости азотистых веществ резко возрастает. Количество легкогидролизуемэго азота, состоящего, по-видимому, в основном из азотистых компонентов фульвокислот, в верхней части иллювиального горизонта может достигать 10-17% от общего содержания азота, а в более глубоких слоях - даже 3 0-35%. Следовательно, гидролизуемость азотистых веществ возрастает с глубиной, причем при переходе от подзолистого горизонта к иллювиальному это увеличение происходит скачкообразно, а в более глубоких горизонтах - постепенно.

В связи с возрастанием степени гидроморфности почв наблюдаются лишь количественные изменения содержания азотистых веществ в разных генетических горизонтах: увеличивается содержание гидролизуемых форм азота в подзолистом и, в особенности, в иллювиальном горизонтах. Если же сравнить степень гидролизуемости (долю гидролизуемых фракций по отношению к общему содержанию азота в почвах), то определенной зависимости подвижности азота от степени гидроморфности почв не отмечается. В подзолистых горизонтах колебания сравнительно невелики, а в иллювиальных они хотя и заметны, но не закономерны. По-видимому, эти изменения связаны с разным соотношением гуминовых и фульвокислот в этих горизонтах почв.

Подводя итоги изучению состава органического вещества подзолистых почв лесной зоны, можно заключить, что наиболее важным фактором формирования гумусового профиля в этих условиях является степень увлажнения, от которой зависят размеры растительной биомассы, а также интенсивность водной миграции минеральных и органических веществ в почвенном профиле.

Для рельефа Мурманской области характерно наличие достаточно высоких поднятий - горных систем, где отчетливо проявляется вертикальная природная поясность. Примером таких систем может служить Хибинский горный массив, расположенный в центральной части Кольского полуострова и сложенный изверженными породами - нефелиновыми сиенитами. Абсолютные высоты платообразных вершин достигают 1000-1200 м над ур. м. Высота равнины в районе Хибинских грр составляет примерно 150-200 м. Значительный перепад высот определяет вертикальную поясность растительности; От вершины к подножию гор наблюдается смена следующих поясов:

1) вьюокогорная пустыня, 2) тундра, 3) лесотундра и березовое криволесье, 4) березово-еловый редкостойный лес (Медведев, 1964).

Платообразные вершины гор покрыты нагромождениями камней, состоящих из коренных пород, между которыми накапливается мелкозем, служащий материнской породой для формирования примитивных почв высокогорной пустыни. Поверхность этих мелкоземистых пятен обычно лишена растительности, лишь в некоторых местах можно обнаружить подушки зеленых мхов и небольшие куртинки ожики (разрез 44).

В тундровом поясе* наиболее типичными растительными группировками являются лишайниковые, кустарничковые и кустарниковые. Горно-тундровые почвы характеризуются несколькими разрезами. Разрез 42 заложен на склоне юго-восточной экспозиции под лишайниковой растительной ассоциацией с участием мхов, сильно угнетенной брусники и осок. Разрез 50 характеризует почвы типичной для горно-тундрового пояса вороничной тундры, в растительном покрове которой встречаются другие кустарнички и ерник. Этот разрез заложен на платообразной седловине, где распространены почвы без подзолистого горизонта - подбуры. Аналогичные почвы формируются на склонах под кустарничковой (вороничной) группировкой (разрез 53).

В лесотундровом поясе под березовым криволесьем формируются иллювиально-гумусовые почвы с ясно выраженным подзолистым горизонтом Или без него. Разрез 46 характеризует иллювиально-гумусовые подзолы на моренных почвообразующих породах. Подзолистый горизонт в этих почвах выражен везде достаточно отчетливо. Почвы на элювиально-делювиальных породах, продуктах разрушения нефелиновых сиенитов, отличаются маломощным и слабовыраженным подзолистым горизонтом (иллювиально-гумусовые подзолы, разрез54) или совсем лишены его (подбуры, разрез 47). Делювий накапливается в основном в конусах выноса и на крутых склонах, покрытых каменистыми осыпями; он состоит из обломочного материала с небольшим количеством мелкозема, образующегося в результате физического выветривания коренных пород.

В горно-лесном поясе произрастают березово-еловые редкостойные леса, под которыми формируются иллювиально-гумусовые подзолы (разрез 55).

Рис. 7. Гумусовые профили почв Хибинского горного массива. Обозначения те же, что на рис. 3.

Гумусообразование в горных почвах Кольского полуострова изучено слабо, хотя первые данные о составе гумуса почв этого региона относятся именно к горным условиям. В.В. Пономарева (1940) исследовала органическое вещество в почвенных образцах из нескольких разрезов, заложенных в различных природных поясах Хибинского горного массива. Это позволило выявить основные закономерности формирования гумусового профиля иллювиально-гумусовых подзолистых почв. В другой работе В.В. Пономаревой (1951) приводятся данные о составе гумуса подзолов лесного пояса Хибин.К.Н. Манаков и Г.И. Ушакова (1975) определяли групповой и фракционный состав органического вещества в почвах тундрового, лесотундрового и лесного поясов Хибинских гор. Интерпретация этих данных представлена в работе К.Н. Манакова и В.В. Никонова (1979а). Этими перечисленными работами сведения о процессах гумус ©образования в условиях горного массива исчерпываются.

Рис. 8. Состав органического вещества почв Хибинского горного массива (углерод фракций, % от общего углерода).

Обозначения те же, что на рис. 4,

Полученные нами материалы позволяют выявить особенности формирования гумусового профиля почв и фракционно-группового состава органического вещества в зависимости от экологических условий.

Примитивные почвы арктических высокогорных пустынь содержат мало органического вещества даже в самом поверхностном слое (рис. 7). Накопление гумуса в мелкоземе происходит очень медленно, его количество в верхнем горизонте составляет всего 1.2-1.3%. Отличительной особенностью гумуса этих почв является довольно высокое содержание в нем азота, о чем свидетельствует узкое соотношение C:N, равное 8-9. Данный результат связан с тем, что в образовании гумусовых веществ в этих почвах значительное участие принимают продукты метаболизма микроорганизмов, отличающиеся высоким содержанием азота. Другой причиной может быть невысокая интенсивность минерализации азотсодержащих органических соединений в суровых климатических условиях, свойственных высокогорным пустыням. Для группового состава органического вещества этих почв (рис. 8) характерно резкое преобладание фульвокислот над гуминовыми кислотами начиная с поверхностного горизонта. Отношение Ср^С^ здесь составляет всего 0.2. Среди гуминовых кислот фракция 1, связанная с полуторными окислами, является преобладающей. Вторая фракция гуминовых кислот отсутствует, а третья содержится в незначительном количестве. Общее количество гуминовых кислот составляет всего 12% от общего содерь- жания углерода. Распределение фульвокислот по фракциям более равномерное, но фракция 1а преобладает. Общее содержание фульвокислот составляет более половины всего органического вещества, находящегося в этих почвах.

Таким образом, гумусообразование в примитивных почвах идет по фу ль ватному типу без заметного накопления гуминовых кислот даже в самом поверхностном горизонте.

Почвы лишайниковых тундр, занимающих верхние части склонов, отличаются своеобразным гумусовым поофилем. Для них (разрез 42) характерно преобладание фульвокислот над гуминовыми кислотами по всему профилю, включая и органогенный горизонт. В верхних горизонтах до глубины 19 см отношение Сгк:Сфк составляет 0.7, что говорит о переходном характере гумуса. По-видимому, накопление фульвокислот здесь связано не только с фульватным характе*- ром гумификации растительных остатков, но и с менее выраженным выносом их в более глубокие горизонты почвы. В органогенном горизонте в составе фульвокислот преобладает фракция 1, а доля фракции 1а невелика. В переходном горизонте содержание агрессивных фульвокислот фракции 1а значительно возрастает, здесь они составляют около половины общего количества фульвокислот в этом горизонте. Одновременно здесь же увеличивается и содержание гуминовых кислот, поэтому соотношение Сгк:Сфк остается тем же, что и в органогенном горизонте. Под горизонтом А^В залегает типичный иллювиальный горизонт, в котором относительное содержание гуминовых кислот резко снижается, а количество фульвокислот, особенно фракции 1а, увеличивается. Соотношение Ср^Сфк здесь равно 0.2.

В типичной кустарничковои тундре формируются почвы с наиболее дифференцированным профилем как по содержанию органического вещества, так и по его фракционно-групповому составу (разрезы 50, 53). В органогенных горизонтах содержание гуминовых и фульвокислот примерно одинаково (Сгк:Сфк=0.8-1.1). Под этим горизонтом залегает иллювиальный горизонт с типично фульватным гумусом, в составе которого до 30% приходится на фульвокислоты фракции 1а. Минеральные горизонты этих почв отличаются высокой гумусированностью и значительным содержанием азота.

Таким образом, в горно-тундровом поясе Хибин (включая и зону высокогорных арктических пустынь) можно отметить ряд закономерностей в формировании гумусового профиля в зависимости от экологических условий. В* более примитивных тундровых почвах, развитых под бедной растительностью, которая представлена в основном моховым и лишайниковым ярусами, профильная дифференциация состава гумуса выражена в меньшей степени. Эти почвы отличаются меньшей гумусированностью, у них обычно отсутствует органогенный горизонт. Органическое вещество этих почв более богато азотом, чем таковое почв кустарничковых тундр. По мере продвижения вниз по профилю горы отношение С : Ы в почвах становится

более широким, В почвах кустарничковых тундр очень четко выражено элювиально-иллювиальное перераспределение органического вещества по профилю почвы.

Для горной лесотундры, как уже говорилось, характерны почвы с отчетливо выраженным подзолистым горизонтом и без него,

В подзолах распределение органического вещества по профилю подчиняется общим закономерностям, свойственным почвам этого типа.

В органогенном горизонте сосредоточено большое количество органического вещества в растительных остатках и продуктах их гумификации. Судя по величинам нерастворимого остатка, в этих горизонтах степень гумификации органического вещества составляет 50-65%. Соотношение гуминовых и фульвокислот здесь близко к единице, а в нижней части органогенного горизонта (разрез 54) гуминовые кислоты значительно преобладают. Для этого слоя характерен наиболее высокий выход гумусовых веществ (около 69%).

Степень выраженности элювиально-иллювиальной дифференциации гумуса в подзолах (разрезы 54, 46) зависит от экологических условий их формирования. В почве, развитой на элювии коренных пород на крутом склоне горы, содержание гумуса в подзолистом и иллювиальном горизонтах почти одинаково. Степень выраженности иллювиального накопления гумуса в горизонте В (общее содержание органического вещества и накопление наиболее подвижных фракций фульвокислот) в этой почве является в меньшей степени. Отношение Срк:СфК в подзолистом горизонте составляет 0.7. По данному признаку этот горизонт приближается к переходным горизонтам тундровых почв, но отличается от1 них отчетливо выраженными морфологическими признаками оподзоленности. В составе гуминовых кислот здесь резко преобладает фракция 1 (свободные и связанные с полуторными окислами гуминовые кислоты). Фульвокислоты распределены по фракциям примерно в равном соотношении, за исключением фракции 1а, содержание которой в подзолистом горизонте невелико.

При переходе к иллювиальному горизонту характер гумуса изменяется, хотя и не так резко, как это наблюдается в типичных подзолах. В верхней части иллювиального горизонта (В^) содержание гуминовых кислот несколько ниже, а фульвокислот - выше по сравнению с подзолистым горизонтом. Соотношение Сгк:Сфк здесь становится равным 0.4. В более глубоких горизонтах состав гумуса не претерпевает значительных изменений.

В почве, сформировавшейся на моренных отложениях в плакорн^к условиях (разрез 46), профильная дифференциация выражена значительно резче. В этой почве в горизонте В происходит интенсивное накопление вмытого гумуса; содержание его здесь достигает более 12%, что в 5 раз превышает таковое в подзолистом горизонте. Состав гумуса в этих двух горизонтах также резко различен. В подзолистом горизонте этой почвы в отличие от почвы на элювии (разрез 54) соотношение CrK:C^ близко к единице. В иллювиальном горизонте почвы на морене содержание фульвокислот примерно то же, что и в почве на элювии, но резко отличается соотношение фракций: около 75% их представлено фракцией 1а. Вниз по профилю почвы количество гуминовых кислот снижается, а фульвокислот увеличивается, поэтому отношение Сгк:Сфк в нижних горизонтах становится равным 0.2.

Разрез 47 характеризует молодую почву, сформировавшуюся на делювиальных отложениях конусов выноса в цирках Хибинских гор. Профиль этой почвы отличается слабой выраженностью дифференциации органического вещества в пределах минеральной толщи. Собственно органогенный горизонт мощностью 5 см имеет типичный аш этих горизонтов состав гумуса. Под ним залегает горизонт, сильно обогащенный органическим веществом гуматно-фульватного состава (Сгк:Сфк-0.7). Содержание фульвокислот фракции 1а здесь невелико, поэтому этот горизонт можно рассматривать как аналог подзолистого горизонта, характерного для подзолов. Большая примесь органического вещества в данном горизонте, в том числе и в виде растительных остатков, маскирует морфологические признаки опод- золенности. Минеральные горизонты в этой почве содержат мало гумуса (примерно 1.5%). В составе последнего преобладают фуль- вокислоты, поэтому вся толща, лежащая под горизонтом AqA^, представляет собой иллювиальный горизонт. Следует отметить, что здесь, так же как и в почве на элювии, не наблюдается очень интенсивного накопления фульвокислот фракции 1а, как это характерно для подзолов.

В горно-лесном поясе преобладают иллювиально-гумусовые подзолы с ясно выраженным подзолистым горизонтом. Эти почвы отличаются резко выраженной профильной дифференциацией органического вещества. Маломощная лесная подстилка (горизонт Aq) состоит из гумифицированных растительных остатков (степень гумификации около 50%); в составе гумуса здесь незначительно преобладают фульвокислоты, отношение Сгк:Сфк составляет 0.8-0.9. Содержание углерода в подзолистом горизонте сравнительно невелико. Состав гумуса в этом горизонте аналогичен его составу в подстил ке. Эти два горизонта представляют элювиальную часть почвенного профиля со свойственным ей характером органического вещества. Благодаря выносу в более глубокие горизонты фульвокислот, образующихся здесь при гумификации растительных остатков, в элювиальных горизонтах происходит накопление гуминовых кислот, кото* рые, однако, в этих почвах не преобладают в составе гумуса.

Иллювиальные горизонты почв горно-лесного пояса сильно обогащены органическим веществом. Интенсивное накопление иллювиального гумуса, не встречающееся в таких масштабах в автоморф- ных почвах равнинных районов Кольского полуострова, обусловлено двумя причинами. Во-первых, обильное увлажнение и более богатый химический состав почв и пород, свойственные условиям Хибинского массива по сравнению с равнинными условиями, способствуют большему накоплению фитомассы в горно-лесных биогеоценозах, чем в равнинных лесах (Манакоэ» Ушакова, 1976). Во-вторых, большое количество осадков, выпадающее в горных условиях, вызывает промывание почвенной толщи в течение всего вегетационного периода.

В таких условиях происходит довольно интенсивное преобразование растительных остатков, о чем свидетельствует отсутствие значительного накопления на поверхности почвы лесной подстилки. Образующиеся в процессе гумификации фульвокислоты выносятся из элювиальной части профиля и осаждаются в иллювиальных горизонтах в виде органо-минеральных комплексов. Богатый химический состав почв способствует довольно значительному накоплению органического вещества в иллювиальных горизонтах.

Для всех почв Хибинского горного массива характерна значительная обогащенность органического вещества азотом. Выше отмечалось, что в почвах высокогорной пустыни и тундры отношение С:Ы отличается небольшими показателями. В почвах других природных поясов Хибин эти значения несколько большие, но они намного уступают значениям С: Ы, свойственным почвам равнинных районов Кольского полуострова (Алексеева, Переверзев, 1974).

Некоторая часть органического вещества почв представлена соединениями, растворимыми в спирто-бензольном реактиве. В большинстве случаев относительное содержание этой фракции составляет не более 10% к общему количеству углерода. Во всех почвах распределение ее по профилю однотипно: наблюдается постепенное снижение содержания спирто-бензольной фракции от верхних горизонтов к нижним. Как правило, несколько более высоким содержанием этой фракции отличается подзолистый горизонт. Но эта зависимость проявляется не во всех почвах, имеющих в своем профиле подзолистый горизонт.

Отмеченные выше закономерности изменения профильного распределения содержания и состава гумуса в горных почвах в связи с изменением растительного покрова по вертикальным поясам подтверждены результатами изучения состава органического вещества почв другого горного массива - Чунатундры. ^ти горы расположены на западном берегу оз. Имандра и сложены кислыми породами архейского времени.

Исследования проводили на возвышенности (около 600 м над ур. м.), являющейся восточным отрогом Чунатундры. От подножия к вершине происходит смена растительных поясов: ельник черничный по северо-восточному склону сменяется неширокой полосой березового прямоствольного редколесья, а затем лишайниково-вороничны- ми тундрами. В тундровом и лесотундровом поясах ель приобретает стланиковую форму.

Морфологический облик почв отражает изменение их генетических особенностей в зависимости от высоты местности. В лесном и лесотундровом поясах формируются типичные иллювиально-гумусовые подзолистые почвы (разрезы 128, 129) с ясно выраженным подзолистым горизонтом светло-серого и серого цвета, который вниз по профилю сменяется иллювиальным горизонтом темно-бурого цвета. Окраска этого горизонта очень неравномерна в результате большой за валуне иное ти почв. В тундровом поясе на склонах развиты также иллювиально-гумусовые подзолы (разрез 127), но подзолистый горизонт этих почв, в отличие от почв лесного и лесотундрового поясов, значительно обогащен грубым гумусом, вследствие чего окрашен в темно-серые тона и отличается некоторой связностью, обусловленной присутствием в этом горизонте большого количества органического вещества. На вершине горы под тундровой растительностью формируются почвы (разрезы 125, 126), подзолистый горизонт которых выражен очень слабо - в виде маломощной (2-3 см) прослойки, состоящей из минеральных частиц белого цвета и значительного количества органического вещества в форме гумифицированных растительных остатков (горизонт AqA2). В некоторых местах на вершине горы образуются куртины, состоящие из травянистой растительности (ожика, мятлик), пространства между которыми заняты вороникой. В таких местах формируются почвы, в профиле которых отсутствует подзолистый горизонт (разрез 124). Под органогенным горизонтом залегает гумусо-иллювиальный горизонт темно-коричневого цвета, интенсивность которого с глубиной постепенно уменьшается.

Таким образом, морфологические признаки свидетельствуют об отчетливо заметном уменьшении степени оподзоленности от почв лесного пояса к почвам лесотундры и тундры. Как было показано выше, та же закономерность была выявлена и при изучении почв Хибинского горного массива. В целом же интенсивность оподзолен— ности в почвах Чунатундры выражена значительно сильнее. Так, если в тундровом поясе Хибин повсеместно развиты почвы без явно выраженного подзолистого горизонта (подбуры), то в Чунатундре даже на вершине горы под типично тундровой растительностью формируются почвы с признаками оподзоленнсти и только под луговой растительностью обнаружены почвы без морфологически выраженного подзолистого горизонта. Причина таких различий этих двух горных систем заключается в характере почвообразующих пород. В Хибинах это элювий щелочных пород, отличающийся очень богатым химическим составом. В Чунатундре почвы формируются на элювии кислых пород, менее богатых по химическому составу. Об этом свидетельствуют данные по валовому составу почв, приведенные в табл. 6.

Гумусовый профиль почв заметно изменяется в зависимости от высоты местности (рис. 9). Для иллювиально-гумусовых подзолов, формирующихся в лесном и лесотундровом поясах Чунатундры, характерно бимодальное распределение гумуса по профилю с ясно выраженным вторым максимумом накопления органического вещества в иллювиальном горизонте, причем в почве лесного пояса он выражен в значительно большей степени, чем в почве лесотундрового пояса. Следовательно, эти почвы по профильному распределению гумуса являются типичными иллювиально-гумусовыми подзолами. То же можно сказать, анализируя данные по составу гумуса в этих почвах. Соотношение фракций органического вещества свидетельствует о разнокачественное ти гумуса в разных горизонтах, обусловленной элю- виально-иллювиальным перераспределением органического вещества.

В почвах тундрового пояса гумусовый профиль имеет иной характер. В пределах минеральной толщи почвы содержание гумуса резко убы-

1 - подстилка, 2 - спирто-бензольная фракция, 3 - фракции 1-3 гуминовых кислот, 4 — фракции 1—3 фульвокислот, 5 — фракция 1а фульвокислот, 6 - остаток, 7 - отношение СМ ,              8 - содержание

гумуса.

вает от переходного горизонта AqA2 к иллювиальным горизонтам, а в тех почвах, где такой переходный горизонт отсутствует - от верхней части иллювиального горизонта к более глубоким его слоям. В последнем случае уменьшение количества гумуса не такое резкое.

Состав органического вещества горно-тундровых почв также отражает его профильную дифференциацию под влиянием иллювиального процесса. Элювиальная часть профиля в этих почвах со свойственным этим горизонтам составом гумуса (гуматно-фульватным) представлена органогенным и переходным (AqA^) горизонтами. Только в нижней части тундрового пояса формируются почвы с ясно выраженным подзолистым горизонтом (разрез 12^, который тем не менее также обогащен гумусом. Иллювиальные горизонты горно-тундровых почв, так же как и почв других поясов, характеризуются интенсивным накоплением фульватного гумуса, преимущественно фу львокисло т фракции 1а (от 30 до 50% от общего содержания гумуса). Следовательно, тундровые почвы Чунатундры по профильному распределению органического вещества аналогичны типичным под бурам Хибинских гор. Как уже говорилось, различие между почвами этих двух горных систем состоит в большей выраженности оподзоленности почв Чунатундры, что находит отражение и в профильном распределении «органического вещества.

Распределение кислоторастворимых форм полуторных окислов по почвенному профилю изучалось на примере почв Хибинского горного массива (табл. 17). Если рассматривать данные по содержанию в сернокислой вытяжке полуторных окислов, то прежде всего можно отметить резкое различие растворимости железа и алюминия. Количество кислоторастворимого железа даже в иллювиальных горизонтах не достигает 1% от массы почвы, или 4-6% в пересчете на валовое содержание этого элемента. Напротив, алюминий в этих почвах отличается чрезвычайно высокой растворимостью в кислоте, достигающей в иллювиальных горизонтах 30-40% от валового содержания. Столь высокая растворимость соединений алюминия, свойственная только почвам Хибинских гор, обусловлена особенностями их генезиса.. Как уже говорилось, почвообразующими породами в Хибинах служат элювий нефелиновых сиенитов, а также моренные отложения, обогащенные продуктами выветривания коренных пород, которые слагают Хибинские горы, - тех же нефелиновых сиенитов. Нефелин относится к группе минералов, легко разлагающихся под действием гумусовых кислот (Сотникова, 1975), поэтому почвы, сформировавшиеся на породах, обогащенных этим минералом, содержат большое количество не только валового алюминия, но и его кислоторастворимых соединений. Так, в почве горной тундры (разрез 53) валовое содержание АХ^О^ в иллювиальном горизонте составляет 26-27%, а кислоторастворимой формы этого окисла - 8- 10% от массы почвы. Количество кислоторастворимого железа в почвах Хибин примерно то же, что и в равнинных почвах.

Распределение полуторных окислов, переходящих в кислотную вытяжку, по почвенному профилю подчиняется общим закономерно-

точена основная масса корней высших растений и для него характерна наиболее высокая численность микроорганизмов (Ройзин,

1969).

Активность ферментов в минеральных горизонтах горно-тундровых почв зависит от содержания в них гумуса, в частности водорастворимой его фракции. В некоторых почвах, как уже отмечалось при рассмотрении состава органического вещества, верхняя часть минеральной толщи в большой степени обогащена грубым гумусом и растительными остатками. Эти горизонты выделяются как переходные (AqA-^), они содержат большое количество водорастворимого органического вещества и мало уступают по ферментативной активности органогенным горизонтам. В менее богатых гумусом минеральных горизонтах снижается как абсолютное содержание водорастворимого органического вещества, так и растворимость содержащегося в них гумуса. Если в органогенных горизонтах растворимая (в горячей водной вытяжке) часть гумуса составляет в горнотундровых почвах 4—7%, то в нижних слоях почвы — обычно менее 1%. С глубиной уменьшается также и ферментативная активность. Особенно резко уменьшается активность сахаразы, которая, по- видимому, в большей степени зависит от содержания в почве подвижного органического вещества. Разложение перекиси водорода в почве может происходить и без участия фермента каталазы •( Барановская, 1954) при каталитическом участии тонкодисперсных минеральных частиц почвы. Поэтому даже в материнской породе обнаруживается достаточно высокая активность разложения перекиси водорода. Таким образом, для горно-тундровых почв характерно закономерное изменение содержания водорастворимого гумуса и активности ферментов по профилю: очень резкое снижение при переходе от органогенных горизонтов к минеральным и более сглаженное — в пределах минеральной толщи почвы.

Органогенные горизонты почв горной лесотундры и горно-лесного пояса также являются горизонтами максимального сосредоточения водорастворимого органического вещества и наиболее высокой активности почвенных ферментов. В разных почвах активность ферментов в этих горизонтах заметно различается: она зависит, по-види- мому, от экологических условий, определяющих характер растительного покрова и напряженность биохимических процессов. Кроме того, на этот показатель влияет состав органогенного горизонта, в частности наличие и размеры минеральных примесей, которые в нем присутствуют, особенно при небольшой его мощности. Содержание водорастворимого органического вещества в минеральных горизонтах этих почв зависит от распределения по профилю гумуса. В почвах с осветленным подзолистым горизонтом, который отличается невы- , сокой гумусированностью, абсолютное содержание водорастворимого органического вещества может быть довольно высоким, поскольку гумус в этом горизонте отличается большей растворимостью. Об этом свидетельствуют данные содержания углерода в горячей водной вытяжке, выраженные в процентах от общего углерода. Для подзолистых горизонтов эти показатели значительно выше, чем для ос- гальных. Тем не менее в почве, в которой интенсивность гумусоиллювиального процесса выражена очень сильно (разрез 55), содержание водорастворимого органического вещества в подзолистом горизонте ниже, чем в лежащем под ним иллювиальном горизонте.

В этом случае профильная дифференциация органического вещества отразилась на содержании водорастворимого гумуса. Ферментативная активность в этой почве также имеет максимум в иллювиальных горизонтах. В почвах же лесотундры содержание водорастворимого углерода и активность ферментов постепенно снижаются в пределах минеральной толщи без ясно выраженного иллювиального максимума, независимо от наличия или отсутствия подзолистого горизонта.

Таким образом, биологическая активность достаточно четко отражает генетические особенности почв в целом и отдельных генетических горизонтов.

Выше отмечалось, что горные почвы отличаются от почв лесной зоны более высоким содержанием азота в составе органического вещества. Это подтверждается данными по фракционированию азотистых веществ в почвах Хибинского горного массива с помощью растворов кислоты разной концентрации (0.5 и 6 н.). Распределение фракций азотистых веществ по профилю (табл. 19) отвечает общим закономерностям, свойственным подзолистым почвам других зон Кольского полуострова. В органогенных горизонтах азот малоподвижен, гидролизуемость его (по сумме двух фракций) составляет обычно 5-10% от общего содержания азота. В подзолистых горизонтах (в тех почвах, где он выделяется), а также в переходных горизонтах AqAjl, А^В относительное содержание фракций легко- и трудногидролизуемого азота также невелико, за исключением разреза 55. Заметное увеличение количества гидролизуемости азота отмечается в иллювиальном горизонте, причем азот наиболее подвижен в нижней части почвенного профиля. Это находится в соответствии с профильным распределением состава органического вещества, для которого характерно возрастание в нижних горизонтах содержания фульвокислот, в частности, кислоторастворимой, наиболее подвижной их фракции 1а,

В горно-тундровых почвах (разрезы 48, 50) элювиальная часть почвенного профиля представлена горизонтами Aq и AqA^, которые отличаются сравнительно невысокой подвижностью азота, однако абсолютное содержание легко- и трудногидролизуемых фракций здесь довольно высокое за счет большой обогащенности верхней части минеральной толщи этих почв органическим веществом. То же относится и к верхней части иллювиальных горизонтов, где наряду с увеличением подвижности азотистых веществ сохраняется высокое содержание гумуса. Благодаря этому весь профиль этих почв отличается обогащенноетью азотистыми веществами, в том числе и их гидролизуемыми фракциями. Это особенно наглядно видно при сопоставлении данных фракционирования азотистых веществ в горных почвах и в почвах равнинных территорий (см. табл. 16 и 19).

Результаты изучения органического вещества почв Хибинского горного массива показывают, что в горных условиях проявляются

специфические черты гумусообразования и гумусонакопления, обусловленные биоклиматическими факторами, и изменением характера почвообразующих пород. Для почв тундрового и отчасти лесотундрового поясов, сформировавшихся на богатых элювиальных породах, характерно отсутствие четко выраженного подзолистого горизонта; эти почвы имеют облик и гумусовые профили, свойственные подбурам. Гумусоаккумулятивная часть почвенного профиля ограничивается органогенным горизонтом и переходным горизонтом AqA^, под которыми залегает гумусо-иллювиальный горизонт В со свойственным ему составом органического вещества и азота. В горнолесном поясе развиты преимущественно иллювиально-гумусовые подзолы с ясно выраженным подзолистым горизонтом. Гумусовый профиль таких почв типичен для подзолов.