УДК 631.445.51: (477.75)

DOI: 10.24412/cl-37200-2024-1075-1082

ПАРЦЕЛЛЯРНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПОЧВ СТЕПНЫХ БИОГЕОЦЕНОЗОВ БОЛЬШОГО СУХОРЕЧЬЯ КРЫМА

THE PARTIAL DIVERSITY OF SOILS OF STEPPE BIOGEOCENOSES OF THE GREATER SUKHORECHYE OF CRIMEA

Пышкин В.Б., Иванов С.П.

Pyshkin V.B., Ivanov S.P.

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Республика Крым, Россия

Crimean Federal V.I. Vernadsky University, Simferopol, Republic of Crimea, Russia

E-mail: vpbiscrim@mail.ru, spi2006@list.ru

Аннотация. Дана характеристика парцеллярного разнообразия почв степных биоценозов одного из районов Северного Крыма – Большого Сухоречья, включающего водосборные территории рек Чатырлык, Воронцовка и Самарчик. На основе созданной информационной базы данных CrimSoil, в которую вошли сведения о почвах 35 биогеоценологических парцелл Большого Сухоречья. Приводится краткая физико-химическая и агрономическая характеристика некоторых видов почв: представлены сведения по их почвообразующим породам, механическому составу, реакции почвенной среды и засолению. В исследуемом районе наиболее распространены элювиальные парцеллы с лугово- каштановыми карбонатными остаточно-солонцеватыми крупно-пылевато-тяжелосуглинистыми почвами на лессовидных глинах. Наименее распространены элювиальные парцеллы с лугово-каштановыми слабосолонцеватыми крупно-пылевато-тяжелосуглинистыми почвами, которые так же развиваются на лессовидных глинах. По днищам балок и западинам на аллювиальных отложениях или лессовидных суглинках сформировались луговые почвы ортоаквальных парцелл. Современным аллювием сложены пойменные, а древним – надпойменные террасы рек. Обсуждается последствия для почв хозяйственной деятельности, в том числе проведения масштабных гидромелиоративных работ, связанных с функционированием Северо-Крымского канала.

Ключевые слова: Крым, степь, ландшафт, биогеоценоз, парцелла, почва.

Abstract. The characteristics of the parcel diversity of soils in steppe biocenoses of one of the regions of Northern Crimea – Bolshoi Sukhorechye, including the drainage areas of the Chatyrlyk, Vorontsovka and Samarchik rivers are given. Based on the created CrimSoil information database, which included information about the soils of 35 biogeocenological parcels of the Bolshoy Sukhorechye. A brief physicochemical and agronomic characteristic of some types of soils is given: information is presented on their soil-forming rocks, mechanical composition, reaction of the soil environment and salinity. In the study area, the most common are eluvial parcels with meadow-chestnut carbonate residual-solonetzic coarse-silty-heavy loamy soils on loess-like clays. The least common are eluvial parcels with meadow-chestnut weakly solonetzic coarse-silty-heavy loamy soils, which also develop on loess-like clays. Meadow soils of orthoaquatic parcels were formed along the bottoms of gullies and depressions on alluvial deposits or loess-like loams. Modern alluvium is composed of floodplains, and ancient alluvium is composed of river terraces above the floodplain. The consequences for soils of economic activities, including large-scale irrigation and drainage work associated with the functioning of the North Crimean Canal, are discussed.

Key words: Crimea, steppe, landscape, biogeocenosis, parcel, soil.

Введение. Почва играет важнейшую роль в природных ландшафтах и в экосистемах. Она является важнейшим компонентом экосистем, выступает как фактор плодородия для растений и как самая насыщенная организмами среда. Изучение разнообразия почв, составляющих основу биоценотического и видового разнообразия нашей планеты, важно как с практической точки зрения, так и с точки зрения познания общих закономерностей эволюции экосистем и биосферы в целом [1, 2]. Особую актуальность изучению разнообразия почв придают современные ускоряющиеся темпы их антропогенного преобразования. Распашка последних участков целинных степей, степное лесоразведение, интенсификация сельского хозяйства создают реальные угрозы потери природного разнообразия почв [3, 4].

Изучение почв проводится во всех странах развитого земледелия, что служит основой для их рационального использования, а также решения общих экологических проблем на региональном и биосферном уровне [5].

Большое Сухоречье Крыма расположено в Западно-Присивашском районе Северо- Крымской (Таврической) аккумулятивной равнине. Большая часть территории Сухоречья (более 90%) распахана. Участки естественной растительности сохранились узкой полосой вдоль побережья Каркинитского залива и отдельными островками на водоразделах рек. Два таких участка Таукская степь и Самарчик включены в состав 50-ти приоритетных для сохранения биоразнообразия территорий Крыма [7]. Парцеллярное разнообразие почв степных биогеоценозов Большого Сухоречья Крыма обеспечивает достаточно ярко выраженное здесь фитоценотическое разнообразие – наличие на относительно небольшой территории нескольких достаточно контрастных растительных ассоциаций (рисунок 2).

Цель наших исследований – оценить парцеллярное разнообразие почв одного из степных районов Северного Крыма – Большого Сухоречья, дать краткую физико-химическую и агрономическую характеристику видов почв, наиболее распространенных в изученном районе.

Материал и методика. Большое Сухоречье Крыма (далее Сухоречье) представляет собой волнистую равнину, волнистость которой обусловлена наличием широких неглубоких балок и долин притоков рек Чатырлык, Воронцовка, Самарчик, склоны которых постепенно переходят в водоразделы. Большинство из них летом пересыхают, поэтому их водосборный бассейн именуется Сухоречьем. Абсолютные высоты здесь колеблются в пределах 7-16 м. Общая площадь изучаемого района около 5 тыс. га.

Материалом для изучения парцеллярного разнообразия почв степных биогеоценозов Большого Сухоречья послужила авторская база данных CrimSoil, которая включает сведения по физико-химическим и агрономическим свойствам почв, таксономическому составу, морфологии, экологии и хорологии почв Крыма, для которых достоверно известны пространственные координаты проведеных исследований [9-15].

Результаты исследований. Почвообразующие породы Сухоречья представлены в основном эолоделювиальными четвертичными отложениями, которые имеют легкоглинистый и тяжелосуглинистый механический состав. Эти лессовидные породы желто-бурого цвета, карбонатные слабопористые, гипсоносные и засолённые. Тяжелосуглинистые отложения содержат 51,5-57,4% частиц «физической» глины и 30,9-32,7% ила. Карбонатов кальция в лессовидных глинах и суглинках содержится 5,53-15,67%. Реакция почвенной среды средне- щелочная pH = 7,5-8,5. В надсолевом горизонте пород плотный остаток равен 0,06-0,19%, в солевом – 0,28-1,45%. Сумма токсичных солей в солевом горизонте равна 0,13-0,64%. Преобладает сульфатный тип засоления. Степень засоления колеблется от слабой до сильной. Оглеенные лессовидные породы распространены в отрицательных элементах рельефа. В поймах рек почвообразующие породы представлены современным и древним аллювием. Современным аллювием сложены пойменные, а древним – надпойменные террасы рек.

Территория изучаемого района по агроклиматическому районированию полуострова относится к Степному району с умеренно жарким, очень засушливому лету с умеренно мягкой зимой. Самые теплые месяцы июль и август со средней месячной температурой воздуха 22,3- 23,0°. Среднегодовая температура воздуха 10,3°. Сумма среднесуточных температур более 10°, в подрайоне достигает 3420°. Период активных температур (свыше 5°) начинается с 29 марта, заканчивается 19 ноября, его продолжительность 235 дней. Наибольшее количество осадков выпадает летом – 101 мм, наименьшее весной – 76 мм. Среднегодовое количество осадков равно 336 мм. Значительная часть осадков выпадает в виде ливней. Подрайон – очень засушливый. Летние высокие температуры воздуха вызывают сильное испарение. Испарение увеличивают и суховеи.

В условиях равнинного рельефа и континентального климата на богатых карбонатами лессовидных отложениях под изреженной степной растительностью ковыльно-типчаковых биогеоценозов Сухоречья сформировались темно-каштановые почвы. В понижениях, где уровень грунтовых вод находится на глубине выше 2 метров, в луговых и галофитно-луговых биогеоценозах – солонцы луговые, лугово-болотные и луговые почвы.

Рисунок 1. Фитоценозы крымских целинных степей: а – полынно-подмаренниково- типчаковая степь; б – злаково-разнотравная степь; в – тонконогово-ковыльная степь. Фото С. Иванова.

В шестидесятые годы прошлого века в результате проведения гидромелиоративных работ и строительства Северо-Крымского канала часть русел рек и их притоков были спрямлены, сегодня используется в качестве оросительных и дренажных каналов. Были построены дамбы, образовавшие многочисленные пруды площадью более 2 тыс. га. За счет поднятия уровня грунтовых вод в почвообразовательном процессе стали преобладать признаки лугово-степного и лугового типа почвообразования. Темно-каштановые почвы сменились на лугово-каштановые и каштаново-луговые. Проведение мелиорации солонцовых почв, плантажирование и внесение гипса привело к преобладанию в Сухоречье остаточно-солонцеватых почв.

Сравнительный анализ сведений информационной базы CrimSoil о физико-химических свойствах отдельных участков территории Сухоречья позволил выделить 35 основных биогеоценологических парцелл в северо-западной части равнинного Крыма. В более возвышенной части Сухоречья и более удаленной от побережья Каркинитского залива, на широких водораздельных плато с хорошо выраженным микрорельефом, где грунтовые воды залегают на глубине 3-8 м, в элювиальных и элювиально-аккумулятивных парцеллах развиваются лугово-каштановые почвы. Для них характерны пленочно-капиллярно-грунтовое увлажнение и сезонно-обратимый солевой режим. Все почвы остаточно- и слабосолонцеватые. Мощность гумусированной части профиля достигает 75-86 см. Реакция почвы по профилю щелочная рН=7,4-8,2.

Наиболее распространены в Сухоречье элювиальные парцеллы с лугово-каштановыми карбонатными остаточно-солонцеватыми крупно-пылевато-тяжелосуглинистыми почвами на лессовидных глинах. Мощность их гумусовых горизонтов 25-70 см. Горизонт «белоглазки» отмечен с глубины 35-96 см. Гумуса в двадцатисантиметровом слое почв содержится 1,2-2,9%. Вниз по профилю почв количество гумуса убывает до 0,2% в нижнем переходном горизонте. Сумма поглощенных оснований в слое 0-20 см достигает 23,88-35,79 мг-экв. на 100 г почвы. Из поглощенных оснований 67,96-87,79% приходится на катионы кальция, 9,97-29,38% – магния. Натрия поглощенного содержится 2,10-3,94% от суммы поглощенных оснований. Реакция почвы в слое 0-20 см и по профилю среднещелочная рН=7,5-8,1. Карбонатов кальция по профилю карбонатных почв в карбонатных горизонтах содержится 0,36-14,64%. Анализ водной вытяжки показал, что в надсолевом горизонте плотный остаток составляет 0,08-0,084%. Хлора в нем 0,007-0,009%. Сумма токсичных солей составляет 0,29-0,64%. Тип засоления – сульфатный. Степень засоления – сильная и слабая.

Менее распространены в ковыльно-типчаковых биогеоценозах Сухоречья парцеллы с лугово-каштановыми карбонатными остаточно-солонцеватыми среднезолистыми крупно- пылевато-средне-суглинистыми глубокозасоленными, лугово-каштановыми остаточно- солонцеватыми крупно-пылевато-тяжелосуглинистыми глубокосолончаковыми и лугово- каштановыми слабосолонцеватыми крупно-пылевато-тяжелосуглинистыми почвами. Все они развиваются на лессовидных глинах и занимают небольшую площадь [5, 6].

В слабоволнистой пониженной долине в ковыльно-типчаковых биогеоценозах Сухоречья наиболее распространены парцеллы с каштаново-луговыми остаточно-солонцеватыми поверхностно-вторично-оглеенные среднещелочные крупнопылевато-тяжелосуглинистые на лессовидных глинах. Мощность их гумусовых горизонтов равна 30-70 см. Почвы остаточно- солонцеватые, плантажированные – соли глубже 200 см. Горизонт «белоглазки» залегает с 50- 80 см в некоторых разрезах карбонатный мицелий с 50 см. Гумуса в слое 0-20 см содержится 1,3- 3,0%. Реакция почв в слое 0-20 см колеблется от слабо- до среднещелочной РН=7,2-8,1. Тип засоления – сульфатный.

В этих биогеоценозах, также широко распространены элювиально-аккумулятивные парцеллы с каштаново-луговыми карбонатными остаточно-солонцеватыми слабосмытыми и намытыми песчанисто-среднесуглинистыми глубоко-солончаковатыми почвами на лессовидных суглинках. Они приурочены к равнине с частыми западинами. Грунтовые воды залегают на глубине 1,5-3,0 м. Мощность гумусовых горизонтов равна 26-54 см. Гумуса в этом слое содержится 2,6-3,3%. Почвы плантажированные, «белоглазка» залегает с 30-65 см.

Менее распространены – элювиально-аккумулятивные парцеллы, приуроченные к днищу балок с каштаново-луговыми слабосолонцеватыми намытыми крупно- пылевато-средне- суглинистыми солончаковатыми почвами на лессовидных суглинках. Мощность гумусовых горизонтов равна 80-120 см. Гумуса в этом слое 2,7%. Грунтовые воды залегают на глубине 1,5- 3,0 м. Вскипают с 70-75 см. Реакция почвы среднещелочная рН = 8,0 в слое 0-20 см. Анализ водной вытяжки показал, что почва с 50-80 см засолена, то есть солончаковатая, тип засоления – хлоридно-сульфатный. Степень засоления – средняя.

По днищам балок и частым западинам, на аллювиальных отложениях или лессовидных суглинках, где грунтовые воды залегают на глубине 0,5-1,5 м, сформировались ортоаквальные парцеллы с луговыми мало-натриевыми слабосолонцеватые крупно-пылевато- тяжелосуглинистыми солончаковатыми на современном аллювии и луговыми карбонатными слабосолонцеватыми крупно-пылевато-среднесуглинистыми солончаковатыми на лессовидных суглинках почвами.

Мощность их гумусовых горизонтов 35-48 см. Гумуса в слое 0-20 см 2,2%. Реакция почв среднещелочная рН=7,7-7,9. Гумуса в верхнем горизонте луговых почв 2,5%. Сумма поглощенных оснований в гумусово-элювиированном горизонте равна 28,44 мг-экв. на 100 г почвы. Преобладают поглощенные основания кальция 75,07%. На долю магния приходится 21,38%, натрия – 3,55%. В гумусово-иллювиальном горизонте сумма поглощенных оснований равна 29,48 мг-экв. на 100 г почвы, то есть увеличивается. Содержание оснований кальция падает до 72,01 %, магния увеличивается до 25,85%. Натрий составляет 2,14%, а сумма оснований магния и натрия достигает 27,99%. В слое 0–10 см сумма токсичных солей равна 0,14%. Тип засоления – хлоридно-сульфатный. Степень засоления – слабая, в слое 10-20 см сумма токсичных солей увеличивается до 0,426 %, степень засоления – до средней. Тип засоления в этом слое – сульфатный.

В поймах рек, где грунтовые воды залегают на глубине 0,5-1,5 м формируются субаквальные парцеллы с солонцами луговыми мало-натриевыми средне-солончаковыми суглинистыми на современном аллювии. Мощность их гумусовых горизонтов 32-46 см. Вскипают с глубины 32-57 см, «белоглазка» с 60-69 см. Гумуса в слое 0-20 см – 2,2%, вниз по профилю почв количество гумуса постепенно убывает до 1,3% в слое 40-56 см. В гумусово- элювиальном горизонте сумма поглощенных оснований равна 27,54-38,53 мг-экв. на 100 г почвы. Преобладают основания кальция 72,11-72,13%, магний составляет 18,85-22,32%, натрий – 5,55- 9,04%. Ниже по профилю сумма поглощенных оснований увеличивается до 40,89-41,50 мг-экв. на 100 г почвы. Реакция почв среднещелочная рН = 7,6-8,1. Солонцы луговые засолены с глубины 23 см. В надсолевом горизонте, плотный остаток равен 0,117%, в солевом – 0,58%. Тип засоления – сульфатный. Сумма токсичных солей в солевом горизонте равна 0,39%. Степень засоления – средняя.

В аквальных парцеллах долин рек и притоков, где грунтовые воды подымаются до 0,5 м и выше, местами выходят на поверхность формируются лугово-болотные крупно-пылевато- тяжелосуглинистые на современном аллювии почвы. По их профилю отмечаются признаки оглеения в следствии образования закисных форм железа в анаэробны условиях.

Обсуждение результатов. Почва является неотъемлемой частью сухопутных экосистем на любом уровне организации биогеоценозов. В целом, почвенный покров Земли сформировался как производное жизнедеятельности биоты, в следствие чего отличия физико-химических характеристик почв отдельных регионов определяются их отличиями в видовом составе растений и животных, обитающих на данной территории, а также режимом их функционирования. Наиболее однородной и наименьшей по площади частью сухопутной экосистемы является парцелла, облик которой в основном определяется растительностью. Таким образом структура почвенного покрова определенной территории на парцеллярном уровне должна отражать структуру растительности этой территории на уровне отдельных фитоценозов (ассоциаций), а их разнообразие с разнообразием растительных сообществ. Пространственное совпадение наименьших классификационных единиц почв и растительных ассоциаций теоретически возможно, но в реальности число растительных ассоциаций, как правило, больше почвенных выделов. Это связано с тем, что на изменения структуры фитоценоза оказывает влияние гораздо больше факторов (конкуренция видов, аллелопатия, численность и активность травоядных, антропогенные вакторы), чем на структуру почв [16]. Даже при распашке степи и ее хозяйственном использовании почва сохраняет параметры, свойственные видовому уровню почв, то есть парцеллярному уровню биогеоценозов. Об этом свидетельствуют результаты наших исследований. В настоящее время, почти вся территория Сухоречья Крыма распахана, почвы плантажированы и используются в сельском хозяйстве под пашни, сады и пастбища. Это обстоятельство существенно затрудняют выявление парцеллярного разнообразия почв.

Аналогичные данные получены при исследовании территории Калиновского ландшафтного парка (северо-восточный район степного Крыма). Здесь на относительно небольшой территории (13 тыс. га) с хорошо сохранившейся природной растительностью выявлено 24 растительных ассоциации, сформированных на почвах 6 подтипов [17]. Сопоставление карты растительных ассоциаций Калиновского ландшафтного парка с картой почв этой территории показало относительно хорошее совпадение границ залегания подтипов почв с границами отдельных групп растительных ассоциаций. Неполное совпадение этих границ есть результат неполного соответствия иерархии этих двух компонентов экосистемы, что объяснимо с учетом катенной организации как почвенного, так и растительного покрова [18].

Поиски возможностей сближения этих двух названных иерархий, особенно на фоне антропогенной трансформации почв представляется сложной, но вполне разрешимой задачей. Идентификация почв на уровне родов, видов, разновидностей и разрядов и выявление их связи с фитоценозами, экосистемами и ландшафтами разного уровня организации представляет собой перспективное направление почвенных исследований.

Глубокие преобразования почвенного покрова в северном Крыму, произошли в ходе строительства и функционирования Северо-Крымского канала. В частности, подъем уровня грунтовых вод, их соединение с поверхностными водами привело к засолению значительных территорий Присивашской низменности. В настоящее время функционирование Северо- Крымского канала приостановлено. Можно ожидать, что на фоне произошедших изменений системы земледелия в почвообразовательном процессе в будущем будут преобладать признаки степного типа почвообразования. В биогеоценозах будут восстанавливаться темно-каштановые и каштановые почвы, что, возможно, приведет к увеличению разнообразия почв.

В настоящее время угрозу разнообразию почв Крыма представляет не столько освоение целинных участков, которых осталось ничтожно мало, сколько масштабные планы степного лесоразведения. Основная тому причина – непонимание со стороны лесоводов пагубности последствий такого лесоразведения как для почв, оказавшихся под несвойственной им древесной растительностью, так и степных экосистем в целом.

Дальнейшее изучение почв биогеоценологических парцелл достаточно перспективно на территориях с сохранившейся естественной растительностью. К сожалению, таких территорий в Крыму осталось немного. Площадь особо охраняемых природных территорий в степной зоне полуострова не превышает 3,6%. В этих условиях представляется крайне актуальным создание Красной книги почв Республики Крым, постановление о создании которой было принято еще в 2015 году [19].

Заключение. Парцеллярное разнообразие почв одного из районов Северного Крыма – Большого Сухоречья, включающего водосборные территории рек Чатырлык, Воронцовка, Самарчик, относительно велико. Здесь выявлено 35 видов почв, соответствующих биогеоценологических парцеллам.

Выделение биогеоценологических парцелл оказалось возможно на основе анализа данных информационной базы данных CrimSoil, включающей подробные физико-химические и другие характеристики каштаново-луговых, лугово-каштановых и луговых почв изученного района.

В исследуемом районе наиболее распространены элювиальные парцеллы, с лугово- каштановыми карбонатными остаточно-солонцеватыми крупно-пылевато-тяжелосуглинистыми почвами на лессовидных глинах. Наименее распространены лугово-каштановые слабосолонцеватые крупно-пылевато-тяжелосуглинистые почвы, которые так же развиваются на лессовидных глинах. По днищам балок и западинам на аллювиальных отложениях или лессовидных суглинках формировались парцеллы с типично луговыми почвами. Современным аллювием сложены пойменные, а древним – надпойменные террасы рек.

Полученные данные подтверждают предположение о тесной связи почвенных классификационных подразделений с биогеоценологической градацией экосистем, включая парцеллярный уровень. Разнообразие выделенных нами видов почв в значительной мере соответствует разнообразию фитоценозов на парцеллярном уровне.

Идентификация почв на уровне родов, видов, разновидностей и разрядов и выявление их связи с фитоценозами, экосистемами и ландшафтами разного уровня организации представляется перспективным направлением почвенных исследований. В том числе потому, что почвы дают нам последнюю возможность получить ретроспективное представление о фитоценотическом разнообразии антропогенно-преобразованных территорий на разных уровнях организации, включая наинизший – парцеллярный.

Почти все почвы Сухоречья Крыма в настоящее время плантажированны, используются в сельском хозяйстве под пашни, сады и пастбища. Помимо антропогенного воздействия, свой отпечаток на почвы накладывают как процессы глобального масштаба, например, потепление, сопровождающиеся повышением аридности климата, так и местного, например, прекращение функционирования здесь в прежнем объеме Северо-Крымского канала. Можно ожидать, что на фоне изменения системы земледелия в почвообразовательном процессе в будущем будут преобладать признаки степного типа почвообразования. В биогеоценозах будут восстанавливаться темно-каштановые и каштановые почвы, что, возможно, приведет к увеличению почвенного разнообразия.