ТОПОГЕННЫЕ БОЛОТА И ЯВЛЕНИЯ ЗАСОЛЕНИЯ В СТЕННОЙ ЗОНЕ

Топогенные болота возникают повсеместно там, где грунтовые воды располагаются очень близко к земной поверхности или где происходит их излив на поверхность почвы. Разумеется, уровень грунтовых вод может колебаться в известных пределах, но он не должен опускаться ниже гра­ницы, доступной для корней болотных растений.

В горных местностях, где грунтовые воды просачиваются на дневную поверхность и на самых низких позициях рельефа заболачивают почву, фактором, определяющим состав грунтовых вод, становятся различия в исходных породах. В районах, сложенных известняками, грунтовые воды содержат известь и имеют слабощелочную реакцию; в местах разви­тия песчаников, а также там, где обнажаются граувакки, глинистые слан­цы или граниты, грунтовые воды бедны известью и обычно слегка кислые. В пределах же равнинных областей Восточной Европы, где грунтовые воды почти не соприкасаются с подстилающими почву горными породами, а их приток и отток затруднены, воздействие климата более значительно.

В условиях гумидного климата, например в бореальной зоне, количе­ство осадков значительно превышает величину испаряемости. Поэтому раз­витые здесь подзолистые почвы выщелочены. Просачивающаяся сквозь почву и скапливающаяся в рытвинах вода почти не содержит растворен­ных веществ; коллоиды гумуса окрашивают ее в буроватый цвет, реакция воды кислая. В местах застаивания воды почва переувлажняется до преде­лов полного насыщения водой, образуются болота с залежами торфа. По мере поднятия болота вверх поверхностная его часть все более отда­ляется от зеркала грунтовых вод и в этом случае увлажнение почвы проис­ходит только за счет атмосферных осадков; начинается чисто омброгенное развитие болота.

Самые южные сфагновые болота распространены под Днепропетров­ском и Кировоградом^[61]. Южнее, количество осадков уменьшается, ис­паряемость увеличивается, и хотя легкорастворимые соединения еще все вымыты, в грунтовых водах происходит все большее накопление трудно­растворимых солей кальция.

Таблица 24

Доля верховых и плоских (низинных) болот в общей площади болот Восточной Европы (в %)

Реакция грунтовых вод становится все менее кислой, затем нейтраль­ной и даже слабощелочной.

Об экологии видов низинных болот известно немного. Хотя развитие этих видов связано с насыщенным водой субстратом, их листья могут иметь несколько ксероморфное строение. Осмотическое давление у отно­сительно высокорослых видов сравнительно большое, например у Kpyns ных осоковых — свыше 15 атм, у Phalaris — более 20 и у Phragmites на сухих местообитаниях почти 28 атм. Это явление, видимо, можно объяснить низкой пропускной способностью водопроводящей системы растений. Бросается в глаза большая ксероморфность образованных летом верхних листьев в сравнении с нижними листьями Ч Затруднения в погло­щении влаги, обусловленные плохой аэрацией почвы, по-видимому, зна­чения не имеют, так как маленькие, с нежными листочками растения харак­теризуются осмотическим давлением, колеблющимся в пределах 5—10 атм. Снабжение корней кислородом в часто содержащей H₂S и почти лишен­ной O₂ почве осуществляется через крупные межклетники, расположен­ные в основании побегов. Чем влажнее местообитание, тем большее про­странство в корнях занимают межклетники, тем меньше их удельный вес.

Низинные болота обычно используются как сенокос, дающий сено

для подстилки. Если выкашивание не производится, то уже в скором времени болота зарастают лесом. Сначала укореняются различные ивы (виды Salix), за ними следуют также древесные породы: на богатых пита­тельными веществами болотах ольха (A Inus glutinosa), на обедненных ими — береза (Betula). Низинные болота превращаются в заболочен­ные леса.

C приближением к границе между гумидной и аридной областями, то есть к полосе, где количество осадков соответствует испаряемости, на равнинной местности становятся все более заметными явления засоле­ния. Часто встречаются бессточные низины, вода из которых стекает только в особенно полноводные годы. В таких условиях из почвы вымы­вается лишь часть образующихся в процессе выветривания горных пород солей натрия (Na₂SO₄). Поэтому в почвах с близкими грунтовыми водами, в их гумусовом слое, происходит известное накопление ионов натрия. В результате избытка натриевых солей кальций вытесняется из обменно­способных частей почвы и замещается натрием. Так образуются гуматы йатрия или же такие соединения, как Na₂SiO₃ и NaAlO₂-

Во влажное время года почва глубоко и обильно промачивается водой. Избыток влаги, особенно если поступающая с поверхности вода в гумусо­вом горизонте обогащается GO₂, обусловливает развитие реакции гидро­лиза, при котором Na⁺ вытесняется H⁺ и может произойти замещение силиката^натрия Ga(HGO₃)₂

В том и другом случаях образуется легкорастворимая сода, которая нисходящим током воды вымывается в горизонт грунтовых вод. Однако в сухой сезон Na₂GO₃ накапливается на поверхности почвы и обусловли­вает содовое засоление почв, характерное для лесостепной зоны, в частности для райнов лесостепи Маньчжурии.

В Паннонском бассейне обширные площади прежде регулярно затап­ливались водами крупных рек.

Такого рода «содовые» почвы с «содовыми озерами» известны в Цен­тральной Европе в районе озера Нейзидлер-Зе, причем засолению в дан­ном случае способствует вымывание солей из соленосных поверхностных пластов горных пород третичного возраста ^[63]. Вендельбергер подразделяет

талофильные виды по их отношению к содержанию солей в почве на при­мере видов, распространенных в окрестностях озера Нейзидлер-Зе Ч Подразделим здесь (с некоторыми изменениями) растения по степени галофильности на 5 групп — от Г 5 (на сильнозасоленных почвах) до Г 1 {растения, избегающие засоленных почв). Римские цифры за видовым названием отражают степень потребности растений во влаге (от I — на очень сухих местообитаниях до V — растущих в погруженном в воду ■состоянии). Приводимая ниже классификация относится только к содо- BOivrv за солению.

^[1] В. А. К о в д а, Е. Н. Иванова: см. «Почвы СССР», т. I, 1939, стр. 299— 403; P. J anitzky, Salz- und Alkaliboden und Wege ihrer Verbesserung, Giessen, 1957.

^[1]G. Wendelberger, Die Vegetation des Neusiedler See-Gebietes, «Szb. Osterr. Akad. Wiss., math.-naturw. Kl.», Abt. I, 168, 1959, S. 305—314; O. S t о c k e r, Einige Bemerkungen uber die Salzstandorte ostlich des Neusiedler Sees, «Verh. Zool.-Bot. Ges. Wien», 100, 1960, S. 106—111; H. Franz, G. Husz, Das Neusiedlerseebecken, «Osterr. Bodenk. Ges.», H. 6, 1961, S. 52—75.

Систематизация галофильных видов при засолении почв хлоридами иная. В этом случае Salicornia относится к наиболее солевыносливым формам, Glaux также, видимо, должна быть причислена к более высокой группе.

Однако подразделение, основанное лишь на приуроченности растений к определенному типу местообитаний, еще не дает полного представления об их экологии. Например, Artemisia maritima и Limonium gmelini попа­дают в одну и ту же группу, поскольку в естественных условиях они обыч­но встречаются вместе. Однако, как показал Штоккер, корни этих видов •размещаются в совершенно разных почвенных горизонтах. У Artemisia корни '^располагаются около поверхности, и поэтому растение страдает ют летней засухи. Limonium, напротив, имеет стержневой корень, прони­кающий до грунтовых вод и благодаря этому постоянно обеспечивающий растение влагой.

Сообщества галофитов встречаются также в некоторых районах Цен­тральной Европы с гумидным климатом. Однако развитие их здесь обуслов­лено отнюдь не климатическими причинами. Галофиты поселяются в местах выхода на поверхность естественных или искусственных соляных источ­ников, и их распространение имеет лишь чисто локальное значение.

Более обширные площади засоленных почв располагаются на морских побережьях. Здесь засоление почв вызвано воздействием соленых морских вод или солоноватых вод суши (марши, кромки морских пляжей, лагуны; ср. гл. 5).

В аридных условиях собственно лесостепной зоны содержание Na₂SO₄ и особенно NaGl в грунтов х водах все более повышается. В этом случае

¹ G-Wendelberger, Zur Soziologie der kontinentalen HaIophytenvegetation Mitteleuropas, unter besonderer Berucksichtigung der Salzpflanzengesellschaften am Tieusiedler See, «Ogterr. Akad. Wiss., math.-naturw. Kl.», Denkschr. 108, S. 5.

летом вследствие непрерывного испарения поднимающейся по капилля­рам воды на поверхности почвы накапливается много солей, образующих белую солевую корку. Развивается хлоридно-сульфатное засоление и формируются настоящие солончаки, называемые в Аме­рике «белыми щелочными почвами» в отличие от «черных щелочных почв», или содовых солончаков. Дело в том, что гуматы натрия легко пептизи- руются и в воде образуются темные коллоидные гумусовые растворы (черная корка). Напротив, в концентрированных растворах солей гуму­совые вещества выпадают в осадок и поверхность почвы покрывается скрепленной только солями коркой белого цвета^[64]. Растения — индикаторы содового и хлоридного засоления относятся к самым различным видам. Для засоленных почв Восточной Европы можно назвать следующие имею­щие индикаторное значение виды.

Содовое засоление (сильно увлажненные почвы): Trifolium Jragiferum, Triglochin maritimum, Juncus gerardi, Geranium collinum, Taraxacum bessarabicum, Aster tripolium, несколько южнее также Scirpus maritimus, Puccinellia palustris, Peucedanum Iatifolium, Senecio racemosus и др.

Засоление хлоридами: Salicornia europaea (= Jierbacea), Suaeda prostrata, Limonium tomentellum, L. caspica, на солончаках в прибрежной полосе Черно­го моря, кроме того, Halocnemum Strobilaceum, Obione pedunculata, Bassia hirsuta, Suaeda altissima, Salsola soda, Petrosimonia crassifolia, Frankenia hirsuta, Aeluropus Iitoralis_f Tamarix pallasii и др.

Приведенные данные указывают на особенно отчетливую связь рас­тительности, свойственной местообитаниям с высоким уровнем грунтовых вод, с определенным типом зональной растительности, развитие которой обусловлено фактором «климат».

Резкогумидный климат: засоление отсутствует, преимущественно развиты олиготрофные болота бореальной зоны.

Гумидный климат: засоление отсутствует, преимущественно распро­

странены эвтрофные болота зоны смешанных лесов.

Субгумидный климат: засоление карбонатами кальция, «щелочные» боло­та зоны, пограничной с зоной лесостепи.

Семиаридный климат: содовое засоление лесостепной зоны.

Аридный климат: засоление хлоридами собственно степной зоны

и зоны полупустыни.

В качестве примера приведем очень ровные речные террасы левобе­режья Днепра с высоким уровнем грунтовых вод. Севернее Киева засоле­ние не встречается; несколько южнее наблюдается накопление в почве значительных количеств карбонатов кальция; на террасах выше Днепро­петровска очень широко распространено содовое засоление; далее к югу хорошо выражено засоление хлоридами, которое вблизи Черного моря и особенно у Сиваша охватывает обширные площади.

Наряду с такого рода засолением сильно увлажненных почв известна засоление сухих почв. Оно сопровождается все большим участием видов Artemisia (сначала A. austriaca, затем A. maritima), вследствие чего степная растительность принимает облик полупустыни.

Слабое засоление почв, не испытывающих воздействия грунтовых вод, в восточноевропейской степной области связано с приносом ветром солевой пыли. Обширные площади, затопленные солоноватыми водами Сиваша, летом высыхают и покрываются белой коркой соли. Ветер взвих­ривает соль в воздух и переносит ее к северу, где она отлагается в пределах зоны южного чернозема. Последний при дальнейшем увеличении аридно- сти становится беднее гумусом, из-за чего горизонт А все более светлеет. Такие почвы уже называют каштановыми. У этих почв горизонт с пятнами карбонатных новообразований (белоглазка) по мере возраста­ния сухости воздуха поднимается все выше по разрезу и, наконец, у свет­лых типов почв залегает на глубине всего 30 см. Каштановые почвы в свою очередь переходят і бурые почвы полупустыни, а послед­ние, уже В полосе ПЛ ‘ТЫНЬ,— в лишенные гумуса сероземы.

Отложение солевой пыли на поверхности почвы в зоне южного черно­зема и каштановых почв вызывает характерное изменение почвенного профиля. Во влажное время года, после таяния снега, соль из верхних горизонтов почвы вымывается, причем образовавшиеся соединения гуму­са и натрия переходят в неустойчивую форму. Образуются золи гумуса, которые вместе с полуторными окислами (Fe₂O₃, Al₂O₃) перемещаются в более глубокие горизонты почвы, где осаждаются и формируют гори­зонт В. Процесс напоминает подзолистый период почвообразования с той лишь разницей, что здесь пептизирующую функцию Н-иона выполняет Na-ион; реакция почвы становится щелочной (pH более 9). Такие почвы называются солонцеватыми (рис. Ill, 1 и 2).

Чем дальше к югу, тем большим становится количество солей, пере­носимых пылью, горизонт А выщелачивается все более интенсивно_г а горизонт В уплотняется. Летом при высыхании почвы образуются тре­щины, которые рассекают ее на столбчатые отдельности. Такой тип струк­турной почвы называют солонцом (рис. 111, 3 и 4).

Солонец имеет следующее строение:

Горизонт А полностью выщелочен, пепельно-серый, с листоватой структурой, обогащен кремнеземом. Горизонт вмывания В очень темный, плотный, распадается на хорошо выраженные столбчатые отдельности. Отсюда название «столбчатые солон­цы». Если горизонт А имеет толщину всего несколько сантиметров, такую почву назы­вают корковым солонцом.

Во влажном состоянии горизонт В, содержащий поглощенный натрий, сильно набухает и становится водонепроницаемым, вследствие чего весной во время таяния снега и после летних или осенних дождей почва совершенно размокает. Горизонт С, в верхней части которого появляется белоглазка (C₁), содержит на глубине гипсовые трубочки (C₂) и, наконец, конкреции гипса (C₃). Резкощелочная реакция горизонта В свидетельствует о том, что произошло образование соды. Абсолютное содержание солей в почве невелико.

На типичных солонцах злаки отступают на второй план, раститель­ный покров становится более разреженным и принимает облик, харак­терный для полупустыни.

Типичными растениями-индикаторами солонцов являются: PuccinelUa convoluta, Camphorosma annua, C. monspeliaca, Limonium alutacea, Artemisia maritima ssp. salina, Kochia prostrata, Linosyris villosa, Lepturus pannonicus, Gypsophila stepposa, Petrosimo- nium volvox и др.; на корковых солонцах преобладает Artemisia pauciflora.

На крайнем юге степной зоны, на солонцеватых почвах, нередко встречаются бессточные впадины, сходные с долинами карстовых обла­стей. Здесь под мощным лёссовым слоем залегают осадочные породы мор­ского происхождения (третичные известняки). При вымывании содержа­щихся в этих породах включений соли возникают полости, обусловливаю­щие проседание грунта. Такие бессточные впадины называют «подами». Это могут быть впадины небольших размеров, но могут быть и понижения диаметром во много сотен метров и площадью 15 тыс. га.

Что касается образования подов, то Махов (устное сообщение) на осно­вании данных бурения доказал, что современный рельеф в значительной

Рис. 111. Типичные профили слабо- и сильнозасоленных почв в Восточной Европе.

1 — южный чернозем (слабосолонцеватый) со слабоуплотненным гори­зонтом A₂B; 2 — темно-каштановые почвы с отчетливо выраженным горизонтом В; пятна белоглазки (Gi), ниже аккумуляция гипса (труб­ки G₂ и друзы G₃); в типах 1 и 2 горизонт A₁ имеет пластинчатую струк­туру; гв — горизонт вскипания; в % указано содержание гумуса; S — светло-каштановые почвы (сильносолонцеватые): горизонт В тем­ный, столбчатый и очень плотный, горизонт А беден гумусом, пластин­чатый, в остальном такой же, как предыдущий; 4 — типичный столбча­тый солонец: горизонт А пепельно-серый, пластинчатый, горизонт В мощный; 5 — солонец, измененный поднимающимися грунтовыми водами, белоглазка растворена, выделения гипса прослеживаются до глубины 40 см, внизу горизонт оглеения(в); 6 —типичный солончак при высоком стоянии грунтовых вод, с темным гумусовым горизонтом A₁ Ji гипсовыми трубками в горизонте G, ниже — глеевый горизонт; на поверхности часто образуется солевая корка.

мере соответствует рельефу третичного времени до начала процесса отло­жения лёсса, когда западины уже существовали. Если во впадинах скап­ливается вода, которая насыщает лёсс, то лёсс (вследствие переотложения пылеватых частиц) «проседает», благодаря чему поды углубляются.

Весной талые воды заполняют понижения. Летом в центре пода может еще сохраниться небольшое озерцо.

При длительном воздействии воды, медленно просачивающейся в со­лонцеватую почву, ионы натрия вымываются и замещаются в гумусовом комплексе ионами водорода. В результате формируются особенно сильно­деградированные солоди, соответствующие подзолам; разница состоит в том, что горизонт грубого умуса в них отсутствует.

Растительность подов обн* рущивает резко выраженную поясность.