Групповой состав железа в профилях почв как естественных, так и техногенных экосистем имеет диагностическое значение, выражая различные внутрипочвенные процессы, такие как накопление гумуса, микроагрегация, формирование органоминеральных комплексов. Чувствительность железа к изменению окислительно-восстановительных условий, способность образовывать различные соединения с органическими кислотами, склонность к гидролизу и др. определяет одно из его главных свойств – способность отражать различные стадии почвообразовательного процесса [Зонн, 1982]. Объект исследования расположен в южной подзоне зоны северной тайги, в которой железо является элементом типоморфным.

В 2013 году проводился отбор образцов эмбриоземов, формирующихся на внешних транспортных отвалах, отсыпанных в поселке Рудном, расположенном в черте города Екатеринбурга. В том же году проводились аналитические работы и обработка результатов. Субстрат отвалов состоит из пород мезозойской коры выветривания. Возраст отвалов около 70 лет.

Железо подразделялось на формы и фракции, согласно классификации С.В. Зонна [Зонн, 1982]. Определялось силикатное и несиликатное железо, а также его аморфные формы. Общее (валовое) содержание железа (Fe вал), несиликатное или свободное железо (Fe Д), извлекаемое из почвы методом Мера и Джексона в модификации по Коффину, аморфные формы железа по Тамму, железо по Баскомбу определялись общепринятыми методами [Зонн, Рукака, 1978], что позволило выделить аморфные органоминеральные и минеральные фракции железа. При описании количества, распределения и соотношения форм и фракций железа использовался подход С. В. Зонна, который изучал данные параметры по абсолютному содержанию их в почве, а не в процентах от валового железа.

В окрестностях п. Рудного, под лесными хвойными массивами диагностируются дерново-подзолистые почвы, которые определяются, как зональные. Фоновыми почвами, формирующимися неподалеку от исследуемых отвалов, являются бурые лесные почвы.

Соотношения групп и фракций железа указывают на почвообразовательные процессы, которые могут идти в фоновых почвах таежной зоны: 1) подзолообразование – процесс, характеризующийся наибольшей профильной дифференциацией соединений железа, невысоким содержанием силикатных и несиликатных форм в верхней элювиальной толще. Для подзолообразования характерно слабое накопление аморфного железа при резком обеднении всеми формами и полном  выносе аморфного железа из горизонта А2. Горизонт В  определяется иллювиальной аккумуляцией аморфного железа, особенно его фракции, связанной с органическим веществом. В горизонте С присутствуют аморфное железо и сильноокристаллизованная фракция (характерна только для дерново-подзолистых, бурых лесных и таежных почв) [Зонн, 1982]. Подобное распределение форм железа отражает процессы разрушения первичных силикатов в горизонте А и накопление продуктов разрушения в горизонте В и отличает подзолообразование от всех остальных процессов; 2) буроземообразование – процесс неустойчивого, слабо дифференцированного соотношения и распределения силикатных и свободных, несиликатных соединений железа, с колебаниями содержания каждого из них от 27 – 33 % до 67 – 73 % от валового железа. Для буроземообразования характерно преобладание и увеличение с глубиной слабоокристаллизованной фракции и снижение аморфного железа; 3) псевдооподзоливание – процесс, определяющийся двучленной дифференциацией в распределении форм железа [Зонн, Рукака, 1978].

Данная краткая характеристика процессов представлена с целью определения направленности почвообразования путем сопоставления группового состава железа в естественных почвах с групповым составом железа в эмбриоземах техногенных экосистем.

Согласно классификации почв техногенных ландшафтов [Курачев, Андроханов, 2002], почвенный покров в нарушенных экосистемах формируется сингенетично стадиям развития растительных сукцессий. Проведенные ранее исследования показали, что развитие эмбриоземов в горно-таежной зоне имеет 2 направления: 1) инициальные ↔ органо-аккумулятивные; 2) инициальные → органо-аккумулятивные → дерновые → гумусово- аккумулятивные [Двуреченский, 2011]. Типы эмбриоземов характеризуются определенным строением слабовыраженного почвенного профиля и различаются по степени развитости биологических и почвообразовательных процессов.

Данное исследование группового состава железа позволило определить подтиповые особенности эмбриоземов органо-аккумулятивных: подтип буроземоподобные [Двуреченский, Середина, 2014]; подтип псевдоподзолистые [Двуреченский, 2015]; подтип типичные. Отмечается преобладание силикатного железа над несиликатным во всех почвах (табл.). В верхней части профиля эмбриоземов органо-аккумулятивных типичных и буроземоподобных, как и в фоновой почве, аморфное железо аккумулируется в верхней части профиля; снижается в средней и немного увеличивается в нижней. В эмбриоземе органо-аккумулятивном псевдоподзолистом аморфная форма аккумулируется в нижней части профиля.

Аморфное железо общее, а также его органическая фракция накапливается в верхних горизонтах и уменьшается вниз по профилю, по мере ослабления интенсивности выветривания и почвообразования, то есть имеет аккумулятивный характер, что свойственно буроземообразованию. Содержание минеральной фракции аморфного железа снижается с глубиной. В эмбриоземе органо-аккумулятивном псевдоподзолистом аморфное железо и его органическая фракция выносится из средней части профиля и накапливается в нижней, что свойственно подзолообразованию.

   Таблица 1

Групповой состав железа

Горизонт, глубина, см	Валовое, %	Силикатное, %	Несиликатное, %	Аморфное, %
				Общее	Мине- ральн.	Орга- нич.
Бурая лесная почва
А1(6-16)	6,14	4,35	1,79	1,50	1,28	0,22
В1(16-27)	7,66	6,04	1,62	1,28	1,22	0,04
В2(27-50)	8,89	6,63	2,26	1,27	0,87	0,40
ВС(50->)	9,33	6,76	2,57	1,47	1,22	0,25
Эмбриозем органо-аккумулятивный буроземоподобный
А01(0-3)	12,24	7,97	4,27	2,22	1,16	1,06
А02(3-7)	34,34	19,24	15,10	1,34	0,13	1,21
С1(7-20)	43,12	27,22	15,90	1,44	0,29	1,15
С2(>20)	47,54	33,24	14,30	1,73	0,88	0,85
Эмбриозем органо-аккумулятивный типичный
А0(0-4)	11,94	8,75	3,19	2,15	1,50	0,65
С1(4-20)	11,41	8,84	3,57	1,44	0,02	1,42
С2(>20)	14,18	11,12	3,06	1,74	0,29	1,45
Эмбриозем органо-аккумулятивный псевдоподзолистый
Ад(0-5)	9,53	3,23	6,30	1,39	0,33	1,06
С1(5-10)	10,18	4,10	6,08	2,30	0,88	1,42
С2(>20)	11,18	7,10	4,08	1,82	0,76	1,06

Групповой состав железа эмбриоземов и фоновых бурых лесных имеет некоторое генетическое сходство. Это проявляется в следующем: а) преобладание силикатного железа над несиликатным свидетельствует о слабой степени выветрелости пород, зависящей от каменистости субстрата, времени почвообразования; б) аморфное железо накапливается в органогенных горизонтах, где представлено, в основном, органической фракцией, так как в горно-таежной зоне происходит биогенное накопление железа в результате преобразования растительного опада путем интенсивной аккумуляции, минерализации и гумификации органического вещества вследствие большого количества опада и благоприятными для этих процессов климатическими условиями. Вниз по профилю содержание аморфного железа снижается, т.е. подвижность железа падает.

Проведенные исследования показали, что в почвах, формирующихся на отвалах п. Рудного, направление почвообразования под лесной, в основном, хвойной растительностью происходит по типу буроземообразования. На открытых участках, под лесным разнотравьем почвообразование происходит по типу подзолообразования. На некоторых участках диагностируются эмбриоземы органо-аккумулятивные типичные, которые при дальнейшем развитии могут перейти в следующую эволюционную фазу – дерновую. В последующем возможно образование эмбриоземов  гумусово-аккумулятивных,  которые  считаются  наиболее  эволюционно  развитыми  почвами техногенных экосистем, при этом имеющие сложное морфологическое строение, по сравнению с другими типами эмбриоземов.

Таким образом, в почвенном покрове предполагается формирование бурых лесных почв, дерново- подзолистых почв и эмбриоземов гумусово-аккумулятивных. Вероятнее всего, площадь бурых лесных почв будет значительно превышать площадь почв дерново-подзолистых.

 

Список литературы

1.     Двуреченский В.Г. Географо-генетическая характеристика форм железа в эмбриоземах Кузбасса: автореф. дис. … канд. биол. наук. – Новосибирск, 2011. – 19 с.

2.     Двуреченский В.Г. Середина В.П. Характеристика почвенного покрова техногенных ландшафтов Красногорского каменноугольного разреза // Вестник Томского государственного университета, 2014. – № 387. – С.257-265.

3.     Двуреченский В.Г. Динамика группового состава железа в почвах техногенных ландшафтов лесостепных участков Кузнецкой котловины // Сиб. экол. журн., 2015. – №1. – С. 136-144.

4.     Зонн С.В. Железо в почвах. – М.: Наука, 1982. – 208 с.

5.    Зонн С.В., Рукака А.Н. Методы определения несиликатных форм железа в почвах. // Почвоведение, 1978. –№2. – С. 89-101.

6.     Курачев В.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов. // Сиб. экол. журн., 2002. – №3. – С. 255-261.