Статья: Гидроморфная трансформация лесоболотных экотонов ложбин древнего стока Обь-Томского междуречья

Ландшафтный профиль общей протяженностью 200 м расположен в направлении от суходольного леса к центральной части болота перпендикулярно по отношению к простиранию межгривного понижения ложбины древнего стока (рис. 2). На протяжении профиля проведено описание трех почвенных разрезов на расстоянии 15, 20, 60 м и прикопки на расстоянии 5 м от границы болота в пределах лесоболотного экотона, выполнено восемь ландшафтных описаний на пикетных точках гипсометрического профиля. Кроме того, проведены ландшафтные описания доминантных фаций в пределах изучаемой территории.

^ Точки полевых ландшафтных описаний Границы фаций

Рис. 2. Ландшафтный профиль переходного болота в бассейне р. Кисловки

І-УІ фации: I - вершина гривы с сосново-березовым разнотравным лесом на светлосерой лесной сильнооподзоленной почве; II - склон гривы с березово-сосновым кустарничковым лесом на серой лесной сильнооподзоленной почве; III - склон гривы с березовососновым кустарничковым травяно-гипновым лесом на серой лесной глубокоподзолистой почве; IV - склон гривы с березово-сосновым травяно-сфагновым заболоченным лесом на болотно-подзолистой почве; V - межгривное понижение с березово-травяным болотом на переходной болотной почве; VI - межгривное понижение с травяным болотом на переходной болотной почв

Результаты

Переходное болото имеет однородную ландшафтную структуру с доминированием травяных фаций в растительном составе. Проективное покрытие древесного яруса из сосны и березы в пределах изучаемого профиля понижается от окраинной части болота к центру с 20 до 5%, высота деревьев, соответственно, изменяется от 2 до 0,5 м. Древесный ярус находится в угнетенном состоянии, сомкнутости не образует. Травяной ярус из осоки и пушицы занимает 90% поверхности болота. Гипновые мхи с проективным покрытием не более 10% распространены на повышениях микрорельефа. Мощность торфяной залежи увеличивается от окраинной части к центру болота с 0,8 до 1,1 м, сложена осоково-сфагновым переходным торфом. На гипсометрическом профиле центральная часть болота с травяной растительностью соответствует участку с уклоном поверхности 0,13% и уклоном минерального дна 0,10%, в окраинной части болота с березовотравяной растительностью уклон поверхности увеличивается до 0,19% и минерального дна до 1,83%. Наблюдается понижение уровня болотных вод от центра болота к его окраинам от 0 см до -10 см относительно средней поверхности болота.

В пределах лесоболотного экотона на основе анализа изменения степени гидроморфной трансформации геосистем выделены три зоны потенциального заболачивания - зона интенсивного заболачивания, зона сопряжения и нейтральная зона.

Зона интенсивного заболачивания включает в себя березово-сосновый травяно-сфагновый заболоченный лес (фация IV), развивающийся на сильно обводненных болотно-подзолистых почвах, сформированных на легких песчано-супесчаных и легкосуглинистых отложениях. Значительная обводненность при легком гранулометрическом составе обусловлена притоком болотных вод, формирующих дополнительное увлажнение и, как следствие, повышение уровня зеркала грунтовых вод. Полоса заболоченного леса пролегает вдоль болота шириной не более 10-15 м. Древесный ярус с сомкнутостью крон 0,25 состоит из сосны и березы. Сосна высотой 11 м находится в удовлетворительном состоянии, отмечено интенсивное возобновление сосны и появление кедра в подросте. Береза высотой 7 м характеризуется угнетенным состоянием, около половины стволов сухие, в ярусе подроста экземпляры березы отсутствуют. Проективное покрытие травяным ярусом составляет 40%, на повышениях микрорельефа распространены злаки, в понижениях встречается пушица. Сфагновый мох занимает 60% поверхности. Торфяная залежь мощностью 0,15 м сложена древесно-сфагновым торфом с высокой степенью разложения. Уклон современной поверхности заболоченного леса составляет около 2,5%, уклон минерального дна - 3,5%. Уровень болотных вод на момент наблюдения составил -20 см относительно средней поверхности болота (табл.).

Характеристика почвенных разрезов ключевого участка

Известия Иркутского государственного университета 2016. Т. 16. Серия «Науки о Земле». С. 3-16Зона интенсивного заболачивания сменяется зоной сопряжения (фации II-III), соответствующей склону гривы с березово-сосновым лесом, на удалении 10 м от границы болота. Уклон поверхности колеблется в пределах 5-6%. Древесный ярус высотой 12-13 м с сомкнутостью крон 0,4 в удовлетворительном состоянии. Наблюдается интенсивное возобновление древесного яруса и смена березовой растительности на хвойную, проявляющуюся в усыхании взрослых экземпляров березы и ее отсутствии в ярусе подроста. Среди кустарничков широко распространена черника с проективным покрытием около 70%. Проективное покрытие травяным ярусом преимущественно из злаков увеличивается вниз по склону с 10 до 40%. В нижней части склона отмечено появление влаголюбивых видов - гипновых мхов, папоротника, что связано с повышением уровня грунтовых вод с 115 до 80 см ниже поверхности.

Для почвенного разреза в нижней части склона гривы (фация III) на серой глубокоподзолистой почве характерно наличие сильно оподзоленного гумусового горизонта мощностью 2-3 см, глубже которого расположен иллювиальный горизонт мощностью 10 см. В нем присутствуют новообразования окиси железа в форме пропитки, горизонт не сцементирован. До глубины 53 см выделяется наиболее осветленный во всем профиле горизонт, в котором отмечено наличие типоморфных элементов в иллювиальном профиле, как правило, характерное для почв легкого гранулометрического состава. Соединения железа и марганца в форме конкреций рассеянны по всему горизонту от мелких и уплотненных до более крупных единичных, в частности марганцевых диаметром до 1 см. Глубже в профиле появляется значительное количество тонких вертикальных языков окисного железа, свидетельствующих о динамичных окислительно-восстановительных условиях в границе влияния грунтовых вод, вскрывающихся на уровне 70 см. В целом на интенсивность протекания заболачивания указывает усиление оподзоливания и начало торфонакопления (см. табл.).

В верхней части склона гривы (фация II) распространена серая лесная сильно оподзоленная почва (см. табл.). На поверхности почвы имеется маломощный опад, состоящий преимущественно из хвои, под которым формируется среднеразложившаяся и густо пронизанная корнями подстилка торфянистого типа. Под ней развит маломощный (3-4 см) и сильно оподзоленный гумусовый горизонт. На границе перехода гумусового горизонта к иллювиальному появляются новообразования оксида железа в форме мелких пятен и языков, постепенно концентрируясь вниз по профилю, где на глубине 40 см наблюдается их максимальное содержание. Также этот горизонт наиболее осветленный в профиле, что свидетельствует о его интенсивном вымывании. Новообразования окисных форм железа прослеживаются по всему профилю в форме пятен, вертикальных прожилок и слабо сцементированных ортштейнов с формированием слабо заметных прослоев в нижней его части на 105 см. Грунтовые воды залегают на глубине 113 см. Наличие полос окисного железа у поверхности зеркала грунтовых вод дает основание полагать об их сезонной динамике и длительном застое на границе 105 см.

В целом участок березово-соснового леса, соответствующий зоне сопряжения, характеризуется средней степенью заболачивания, проявляющегося в основном в значительном оподзоливании всего профиля, выраженном за счет смены доминантов древесного яруса, и образованием специфического подстилочного горизонта торфянистого типа, формированием ортзандо - вой прослойки с сегрегацией железистых конкреций, а также присутствием гидрофильной растительности.

Верхнюю выровненную часть гривы с уклоном поверхности около 1,5% занимает сосново-березовый разнотравный лес (фация I). Рассматриваемый участок соответствует нейтральной зоне потенциального заболачивания, расположенной в 30 м от границы болота. Сомкнутость крон составляет 0,4, состояние древесного яруса удовлетворительное, средняя высота деревьев 12-15 м. Отмечено интенсивное возобновление древесного яруса. Проективное покрытие кустарничково-травяным ярусом с преобладанием черники и злаков составляет 90%. Влаголюбивые виды и моховая растительность отсутствуют, что связано с положением участка вне зоны влияния болотного массива. Почвы сформированы на легких по гранулометрическому составу породах (см. табл.). Типологические данные почвы относятся к светлосерым лесным сильнооподзоленным почвам. На поверхности почвы присутствует уплотненная маломощная слаборазложившаяся подстилка. Имеется маломощный сильно оподзоленный гумусовый горизонт мощностью около 7-10 см. Отличительными особенностями профиля является его оподзоленность по всей глубине. Интенсивность оподзоливания различна - от мелкокристаллической формы в верхних горизонтах до белесых пятен различного диаметра и языков, присутствующих в нижележащих горизонтах. В профиле почвы отсутствуют новообразования карбонатов кальция в какой-либо форме, что дает основание полагать, что заболачивание происходит неминерализованными железистыми грунтовыми водами. Профиль имеет охристый оттенок, появление в профиле окиси железа в качестве новообразований отмечено с глубины 80 до 140 см в форме пятен и ортштей - нов разного диаметра. На глубине 140 см выделен сцементированный горизонт - ортзанд, на границе которого с вышележащим горизонтом имеются пятна глея, сформированного по окантовке отмерших крупных корней, причем первичная окантовка из глинистых отложений, вероятно, привнесенных с верхних горизонтов нисходящим током влаги, затем слой песка сизого цвета, который обрамлен сцементированным образованием окисного железа. Важным индикационным показателем является наличие в почвенном профиле новообразований марганца в конкреционной форме. Новообразование марганцевых конкреций характерно для почв с временным избыточным увлажнением. Уровень залегания грунтовых вод глубже 2 м.

Для сосново-березового разнотравного леса характерно периодическое подтопление с естественной устойчивостью почв без развития процесса заболачивания. Периодичность подтопления проявляется в формировании дополнительного водоупора - ортзандового горизонта, над которым развивается оглеение, выраженное в настоящий момент лишь обособленными, но значительными пятнами на границе контакта застоя почвенно-грунтовых вод, интенсивного оподзоливания, и сегрегации типоморфных элементов в конкреционной форме.

Выводы

Таким образом, в пределах рассматриваемого ключевого участка, расположенного в ложбине стока (бассейна р. Кисловки), наблюдается закономерная смена геосистем от болота к суходольному лесу, определяющаяся, главным образом, характером рельефа понижения минерального дна болота и прилегающих к болоту лесов. Зона влияния болота распространяется на расстояние 30 м от его границы, а ее ширина определяется уклоном поверхности, превышением местности над уровнем болотных и грунтовых вод.

Растительный покров лесоболотного экотона отличается высокой контрастностью. При удалении от болота отмечена смена доминантов древесного яруса с сосны на березу, увеличение высоты деревьев с 7 до 15 м. В зоне сопряжения отмечено единичное появление гидрофильной растительности - мхов, папоротника, болотных кустарничков и увеличение их проективного покрытия в зоне интенсивного заболачивания до 60-70%.

В целом для почвенного покрова лесоболотного экотона при приближении к болоту характерно уменьшение гумусового горизонта, развитие торфянистой подстилки, увеличение ее мощности с последующим развитием торфяного горизонта, повышение уровня грунтовых вод, общее усиление обводненности почвенного профиля, прогрессирование процесса оподзоли - вания и увеличение глубины подзолистого горизонта. Важным показателем гидроморфной трансформации почв является образование в профиле индикационных железисто-марганцевых новообразований в конкреционной форме с увеличением доли последних к нижней части склона с постепенным формированием самостоятельного ортзандового горизонта, спровоцированное изменением водно-воздушного режима почв или отдельных почвенных горизонтов, в частности в зоне контакта грунтовых вод, вероятным подпором их со стороны болотных вод.

По результатам оценки гидроморфной трансформации лесоболотных экотонов ложбин древнего стока Обь-Томского междуречья на примере ключевого участка в бассейне р. Кисловки выделены три зоны потенциального заболачивания. Зона интенсивного заболачивания протяженностью 10 м, соответствующая нижней части склона гривы с уклоном поверхности около 3%, характеризуется высоким уровнем грунтовых вод (0,2 м ниже поверхности) и началом процесса торфообразования (мощность торфа 0,15 м). Зона сопряжения протяженностью 20 м соответствует склону гривы с уклоном поверхности около 5-6%. В пределах зоны происходит понижение уровня грунтовых при удалении от болота с 0,8 до 1,15 м. Нейтральная зона соответствует верхней выровненной части гривы с низким уровнем грунтовых вод (более 2,5 м) и уклоном поверхности 1,5%.