Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Почвы Курильских островов и острова Уруп в частности изучены недостаточно полно. Наиболее полная информация имеется по о. Кунашир, о. Алаид, о. Парамушир и о. Атласова, фрагментарно о. Симушир и о. Итуруп [1–3]. Связано это с труднодоступностью, неустойчивой погодой и практической необитаемостью большей части островов Курильского архипелага [4–6]. Рядом исследователей была показана взаимосвязь почвообразовательных процессов с определенными биоценозами [7–9]. И хотя процессы почвообразования не отличаются от таковых на материке, существует общая специфика почвообразования не только на каждом острове, но внутри их территорий. Цель работы заключалась в выявлении основных морфологических особенностей, физических и физико-химических свойств почв центральной части о. Уруп.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились в августе 2015 году во время комплексной морской экспедиции на острова Большой Курильской гряды на НИС «Опарин» (рейс № 47). На острове Уруп высадка осуществлялась в центральной части. Это прибрежная территория рейда Открытый, в районе протоки, соединяющей озеро Токотан с Охотским морем. При проведении полевых исследований были заложены две площадки размером 10х10 м на различных элементах ландшафта. Первая пробная площадка была заложена в средней части прибрежного склона озера Токотан напротив перешейка Токотан, а вторая площадка на береговом песчаном валу (морской террасе). На учетных площадках были заложены почвенные разрезы и выполнено по 4 прикопки. Образцы почв для анализов отбирались по общепринятым методикам. В полевых условиях описывались морфологические признаки почв и отбирались образцы для лабораторных исследований, описывался видовой состав растительности. В образцах измерялись водный и солевой рН потенциометрическим методом [10]. Плотность сложения определялась буровым методом [10]. Определение каменистости выполнено весовым методом.

Природные условия

В группе южных островов Курильского архипелага остров Уруп является самым северным. Он входит в число четырех наиболее больших островов гряды. По форме напоминает веретено длиной около 120 км, шириной до 20 км. Площадь острова 1430 км2. По административному делению о. Уруп входит в состав Курильского городского округа Сахалинской области. Остров представляет собой слившиеся подножием вулканы, которые составляют вулканические хребты [11]. Из известных вулканов вулканическая деятельность известна только в группе Колокол. В частности, у вулкана Берга в 1946 году отмечен выброс пепла, в 2006 году парогазовый выброс, а в настоящее время отмечается софатарная деятельность.

На острове Уруп распространен вулканно-тектонический рельеф с отдельными вулканическими постройками или массивами, расположенными на поднятом на разную высоту дочетвертичном складчатом основании [12, 13]. К низкогорному рельефу принадлежат сильно расчлененные хребты, сложенные третичными вулканогенными породами на Уруп (юго-западные отроги хр. Петра Шмидта и северо-восточное окончание хр. Шокальского). Холмистый рельеф представлен морскими террасами с высотами от 100 до 300 м. К равнинному типу рельефа относятся морские террасы и поверхности древнего выравнивания, лавовые плато, перешейки, аллювиальные и прибрежно-морские равнины [13]. На острове преобладают ландшафты крутых и средней крутизны склонов вулканических образований. Также выделяются ландшафты пологих и средней крутизны склонов, ландшафты вулканических плато. Широко распространены ландшафты склонов и днищ ручьев и рек [13]. На морских террасах можно отметить эоловые отложения (дюны), сформированные в среднем-позднем голоцене и состоящие из мелкозернистых песков. На о. Уруп широко развита гидрографическая сеть, состоящая из множества ручьев, небольших рек, озер, болот и водопадов. Река Токотан и озеро с одноименным названием, которые находятся в районе исследования относятся к наиболее крупным на острове.

Согласно климатическому районированию о. Уруп входит в средний климатический район Курильских островов и характеризуется прохладным летом и достаточно многоснежной и мягкой зимой. Для характеристики климата нами были использованы данные метеостанций, расположенных в северной и южной частях острова. Можно предположить, что климатические показатели для центральной части острова находятся между этими данными. Кроме того, на острове не хватает не только базовых метеостанций, но и совершенно нет сведений о мезо- и микроклиматах, впрочем, как и на остальных островах. А эти сведения совершенно необходимы для понимания процессов почвообразования. Необходимо отметить и то, что район исследования находится на охотоморской стороне острова и отделен от тихоокеанской части высокими хребтами Криштофовича и Петра Шмидта и в теплый период времени, когда преобладают ветры юго-восточного направления, приносящие туманы на тихоокеанское побережье острова на охотоморской части побережья значительно больше солнечных дней, выше солнечная инсоляция. Среднегодовое количество осадков составляет 1015–1230 мм. Большая часть осадков (около 65 %) выпадает в теплый период. По значениям показателя увлажненности территория острова переувлажнена. Количество дней с туманами около 215, что является одним из самых высоких показателей для островов Курильского архипелага. Одной из причин этого является высокая относительная влажность воздуха. Среднегодовая температура около +2,5 °С (средняя по островам). Безморозный период около 225 дней, вегетационный период составляет 130–140 дней.

Согласно ботанико-географическому районированию о. Уруп относится к Восточноазиатской флористической области Урупскому флористическому району Южно-Курильского округа Сахалино-Хоккайдской провинции [12]. По литературным источникам флора острова насчитывает 531 вид сосудистых растений из 286 родов 90 семейств. Необходимо отметить, что основные исследования растительности и флоры проводились в северной и южной частях острова [12]. Было установлено, что флора этих частей острова существенно различается, кроме того существуют отличия и во флоре тихоокеанской стороны острова и охотоморской. В целом же доминантами являются каменно-березовые леса, стелющиеся леса представлены кедровым и ольховым стлаником. В связи с тем, что в качестве подлеска выступают сплошные покровы сазы, леса являются редкостойными. Общая площадь покрытая лесом составляет на Урупе с учетом стлаников примерно 50 % [12]. В узкой береговой полосе на песчаных пляжах, дюнах и береговых валах развиты приморские луга. На склонах охотоморской стороны вплоть до побережья выделяются разнотравные группировки. У южных подножий хр. Криштофовича выделяются бамбучниковые заросли с каменной берёзой и ольхой, заболоченные осоково-тростниковые луга и сфагновые болота. В верхних частях водотоков произрастает кедровый стланик с примесью каменной берёзы и ольхи. Ниже на склонах западной экспозиции доминируют каменно-берёзовые леса с высокотравьем и ивой, на восточных – берёзово-ольховые с высокотравьем и ивой. С тихоокеанской стороны острова в средней его части отмечены бамбучниковые заросли [13].

Как уже отмечалось, почвенный покров о. Уруп, как и большинства островов Курильской гряды, мало изучен. Кроме того, в опубликованных материалах исследователи использовали различные классификации. До введения понятия «вулканические почвы» осуществлялось традиционное выделение групп почвенных образований по аналогии с материковыми территориями. Было установлено, что основными факторами, влияющими на процессы почвообразования, являются вулканогенный и биогенный. Среди особенностей почв выделялись прерывистость почвообразовательных процессов, слоистость, легкий гранулометрический состав, часто неразвитость почвенного профиля и др. Наиболее подробная характеристика процессов почвообразования и классификация почв Курильской дуги, на основании литературных данных и данных ландшафтного картирования, даётся в Атласе Курильских островов [6]. По почвенно-географическому районированию о. Уруп входит в состав Урупского района Среднекурильского округа Сихотэ-Алинско-Сахалинской провинции [6]. По данным Н.М. Костенкова и В.И. Ознобихина [7] основными почвами Урупа являются охристые типичные – 51,5 % от площади острова, охристо-подзолистые – 20,3 %, сухоторфяные океанические – 10,9 %, литоземы перегнойно грубогумусовые – 6,3 %.

Результаты исследования и их обсуждение

Учетная площадка Р У 1-15 (45 °51'38.27"C 149 °47'44.59"В). Расположена на охотоморской стороне о. Уруп, рейд Открытый, юго-западный склон г. Рудакова (изолированный конус вулкана Рудакова) (543 м), уклон 30 °, высота над уровнем моря 41 м, 510 м от рейда, 300 м от западной части озера Токотан. Склоны покрыты широкими и глубокими ложбинами. Дно кратерной воронки занято озером с пресной водой. Возраст этого вулкана – поздний плейстоцен (ранний голоцен). В составе пород превалируют андезито-базальтовые и андезитовые лавы с чередованием лавопирокластических и пирокластических отложений (вулканических туфов) [14]. Склон покрыт древесно-кустарниково-луговой растительностью. Древесно-кустарниковые представлены березой Эрмана, рябиной бузинолистной, тисом остроконечным и стлаником кедровым. Среди трав в период исследований преобладали лабазник камчатский, саза курильская, какалия мощная. Другие сосудистые растения, такие как купальница Ридера, полынь горькая и уналашанская, борщевик шерстистый, вейник Лансдорфа, василистник малый, встречаются часто группами. Проективное покрытие 100 %. Строение почвы можно проиллюстрировать следующим разрезом.

АО 0–1 см – опад, состоящий из неразложившихся листьев, стеблей травянистых растений.

Ад 1–7 см – дернина, состоящая из переплетенных живых и отмерших малоразложившихся растительных остатков корней травянистых и кустарниковых растений, темно-серый с буроватым оттенком, окраска однородная неравномерная, сырой, мажется, рыхлый, непрочно-мелко-комковатый порошистый, опесчаненный легкий суглинок, граница волнистая, упругий, переход ясный.

ВН 7–22 см – бурый, влажный, слабо выраженное явление псевдотиксотропии, непрочно-комковато-порошистый, рыхлый, плотнее предыдущего, включение легких светло-бурых «камней» 5–60 мм, корней много, переход заметный, граница волнистая.

2А 22–40 см – темно-бурый неоднородный по цвету, влажный, включения светлых камней 5–70 мм, много живых корней, переход заметный, граница волнистая.

2ВН 40–65 см – темно-бурый с рыжеватым оттенком, неоднородный, темнее предыдущего, мокрый, включения камней.

Дальнейшее углубление разреза затруднено из-за высокого содержания камней.

На данном этапе исследования мы диагностируем тип данной почвы как дерново-перегнойная среднемощная (охристая?) вулканическая.

Учетная площадка Р У 2-15 (45 °51'34.64"С 149 °47'7.91"В). Расположена на береговом песчаном валу (морская терраса) шириной около 25 м, высота 4 м, в 87 м от уреза воды. Кустарниковая растительность представлена шиповником морщинистым, среди травянистой растительности преобладает колосняк мягкий. Остальная растительность представлена сазой, бобовыми, полынью, осокой и вейником. Проективное покрытие 95–100 %. Морфологические особенности строения почвы на данной площадке показаны следующим разрезом.

АО 0–1 см опад, состоящий из неразложившихся стеблей и листьев травянистых растений.

АдА 1–46 темно-серый, неоднородно слоистый по окраске, чередуются светло- и темно-серые слои, густые живые корни, песчаный, влажный, уплотнен, граница слабо волнистая, переход заметный по цвету и плотности.

АВ 46–78 неоднородный по окраске от серого до темно-серого, но более светлого, чем вышележащий слой, песчаный, влажный, более плотный, чем предыдущий, в верхней части много корней, в нижней мало. Почва дерновая слоисто-песчаная.

По плотности сложения почва на площадке Р У 1–15 относится к вспушенным, богатым органическим веществам. Средне- профильная плотность составляет 0,66 г/см3 (табл. 1). Диапазон колебаний составляет 0,38–0,72 г/см3.

При этом погребенный гумусово-аккумулятивный горизонт имеет плотность сложения меньшую, чем ниже и выше расположенные. Каменистость вниз по профилю возрастает, причем с глубины 22–40 см резко до значений 40–50 %. Почва морской террасы более плотная. По показателям соответствует уплотненным и сильно уплотненным. Объясняется это характером гранулометрического состава и низким содержанием органического вещества.

Таблица 1

Физические свойства почв о. Уруп

В образцах почв были измерены рНH2O, характеризующий актуальную кислотность, и рНKCl, показывающий значения обменной кислотности, одного из видов потенциальной кислотности (табл. 2).

Полученные данные свидетельствуют о том, что почвы на учетной площадке под древесно-кустарниково-луговой растительностью более кислые, чем на морской террасе под прибрежной растительностью. По значениям актуальной кислотности их можно отнести к почвам с кислой реакцией среды. Можно предположить, что доступность фосфатов при этом будет пониженной. При таких значениях рН, как правило, подавлена деятельность бактерий и повышена активность почвенной микобиоты. Среднепрофильный рНводн в дерново-перегнойной вулканической почве составил 4,88, рНсолевой – 4,54 (среднекислые). Амплитуда колебаний для рНН2О от 4,75 до 5,05. При этом наибольшая профильная разница по этому показателю составляет 0,3 (разница < 0,5). Это позволяет отнести данный тип почвы к кислотно-недифференцированным. Почва имеет малую среднепрофильную разность между рНН2О и рНKCl – 0,34 и 2,18, что соответствует почвам с высокой разностью (при этом наибольшую разницу наблюдаем в органогенных горизонтах). Объяснить данный факт возможно большим количеством органических кислот и органических соединений. Полагаем, что это также связано с видовым составом растительности и соответственно, с качеством растительного опада. Кроме того, возможно на кислотно-основные свойства данного типа почв оказывают влияние большое количество осадков, низкие температуры в теплый период и в определенной степени свойства материнских пород.

Дерново-слоистые песчаные почвы имеют более высокие показатели рНH2O, чем дерново-перегнойные, и соответствуют почвам с реакцией среды от слабо-кислой до близкой к нейтральной. Значение среднепрофильного рНH2O 6,63 (близкие к нейтральным > 6,0). По величине наибольшей профильной разности рНH2O (0,7) почва может быть отнесена к кислотно-слабо-дифференцированной (в пределах 0,5–1). Такие значения актуальной кислотности, возможно, связаны с близостью вод Охотского моря, имеющих достаточно высокую щелочность. Показатели обменной кислотности находятся в пределах 4,93–5,55 (слабокислые). Среднепрофильная разница между актуальной и обменной кислотностью составляет 2,18. Это соответствует почвам с высокой разницей между этими видами кислотности.

Таблица 2

Физико-химические свойства почв о. Уруп

Выводы

1. Под древесно-кустарниково-луговой растительностью сформировались дерново-перегнойные вулканические среднемощные почвы. На морской террасе под прибрежной растительностью развиты дерново-слоистые песчаные почвы.

2. Почвы на крутосклоновых поверхностях имеют укороченный профиль с резко возрастающей каменистостью вниз по профилю. Наличие погребенных горизонтов свидетельствует о крупных извержениях вулкана Рудакова. Отсутствие видимых прослоек пеплов позволяет говорить о том, что район исследования длительное время находится в зоне слабых пеплопадов. Морфологическое строение почвенного профиля этих почв подтверждает, что почвообразование имеет синлитогенный (вулканогенный) характер.

3. Кислотно-основные свойства почв на склонах в большой степени зависят от биогенного и климатогенного факторов. Почвы кислотно-недифференцированы.

4. Можно предположить, что актуальная кислотность почв морской террасы зависит от удаленности от вод Охотского моря.