В центральной части нагорья Восточного Саяна находится Окинская котловина, которая к настоящему времени в почвенно-географическом отношении изучена крайне слабо.
Цель работы – исследование современного состояния почв, выявление экологических проблем изучаемого региона.
Материалы и методы исследования
Полевые работы проводились на 18 экспериментальных полигонах и катенах в Окинской котловине, пересекающих характерные для данной территории пространственно-сопряженные геосистемы с учетом условий поверхностной, внутрипочвенно-грунтовой миграции вещества и его аккумуляции на ландшафтно-геохимических барьерах. Заложено более 40 почвенных разрезов, и отобрано около 120 проб по генетическим горизонтам почв. В их идентификации использовалась современная классификация [6]. Физико-химические свойства почв определялись общепринятыми методами [1, 5] в лицензированном химико-аналитическом центре ИГ СО РАН. Анализы почв на содержание в них валовой формы макро- и микроэлементов проводились количественными спектрометрическими методами на приборах ДФС-8 и атомно-эмиссионном Optima 2000DV. Учет выпасаемого скота проводился на основе информации, предоставленной районной администрацией [2, 3], а также данных анкетирования местного населения.
Результаты исследования и их обсуждение
Согласно почвенно-географическому районированию исследуемая территория относится к горно-таежной зоне с проявлением вертикальной зональности. В котловине и окружающих ее горах сформированы почвы очень широкого диапазона – от криоземов до серогумусовых. Почвы степных ландшафтов простираются по межгорному понижению и нижней части южных склонов хр. Кропоткина. На пространственное распределение почв оказывает влияние экспозиция склонов. Южные и северные склоны резко различаются по структуре почвенного покрова и растительности, так как прогреваются и увлажняются в различной степени. В южной части горно-таежной зоны Окинской котловины на южных безлесных склонах формируются серогумусовые почвы, а на северных – подбуры грубогумусированные и буроземы оподзоленные.
Основными почвами высокогорий являются слаборазвитые почвы – петроземы и литоземы (торфяно-литоземы и литоземы грубогумусовые). Петроземы типичные и петроземы гумусовые также встречаются на базальтовых отложениях лавового потока в междуречье рек Жомболок и Сенца. На северных склонах в относительно пониженных элементах рельефа формируются криоземы, торфяно-криоземы и торфяно-подбуры глеевые, криометаморфические грубогумусовые и органо-криометаморфические почвы, для которых характерны длительное сохранение мерзлоты и связанные с этим процессы переувлажнения, криотурбации и оглеения.
Структура почвенного покрова горно-таежной зоны неоднородна и связана с проявлением вертикальной поясности, экспозицией склонов, многолетней мерзлотой. Основной фон почв составляют подбуры, дерново-подзолы, дерново-подбуры, буроземы грубогумусные. Почвенный покров в ландшафтах верхней, средней и нижней частей горно-таежного пояса неодинаков. В верхней части этого пояса в условиях низкой теплообеспеченности, относительно высокой увлажненности доминируют подбуры и криоземы, в средней – подбуры глеевые и дерново-подзолистые почвы, а в нижней – дерново-подбуры и буроземы грубогумусовые.
В зонах перехода от степных к лесным ландшафтам встречаются серые метаморфические почвы, которые сформировались на подгорных участках котловин и южных склонах останцовых сопок, находящихся внутри межгорного понижения или в нижней части горных склонов. В степных ландшафтах на выположенных участках днища котловины преобладают серогумусовые и темногумусовые почвы. По склонам южных экспозиций они иногда вклиниваются в лесостепные и таежные территории.
Почвы речных долин представлены аллювиальными серогумусовыми, темногумусовыми (глееватыми), перегнойно-глеевыми, торфяно-(минерально)-глеевыми. В поймах небольших рек распространены слаборазвитые аллювиальные слоистые почвы.
Присутствие многолетней мерзлоты в почвах определяет высокую динамичность их надмерзлотной части. Глубина сезонного оттаивания грунтов на южных склонах составляет 1,5–2 м, а на северных – 0,5 м. В аллювиальных длительно-сезонномерзлотных и мерзлотных почвах в результате подтока грунтовых вод концентрируются некоторые химические элементы, которые оседают здесь в виде новообразований железа, кальция, марганца. В почвенном профиле видны следы проявления криогенных процессов, которые приводят к длительному сковыванию почвенных растворов, мерзлотной аккумуляции веществ и криотурбациям. В нижней части профиля почв, расположенных на пологих склонах, иногда обнаруживаются горизонты латерального элювиирования, приуроченные к локальным водоупорам, по поверхности которых идет сток грунтовых вод.
Современные криогенные явления обнаруживаются практически во всех почвах региона. Наибольшее распространение имеет сезонное морозное растрескивание почвы с образованием гексагональных полигонов. Позднеплейстоценовое похолодание оставило в рельефе свои следы в виде полигональных структур, инициированных образованием сети морозобойных трещин. В голоцене после вытаивания ледяных жил появился посткриогенный бугристо-западинный рельеф. Приповерхностные палеокриогенные образования оказывают значительное влияние на почвообразование, определяя ряд физических свойств почв и грунтов, особенности миграции в них влаги и подвижных веществ.
Почвы наледных участков весьма разнообразны – от аллювиальных серогумусовых и слоистых до аллювиальных темногумусовых гидрометаморфических и торфяно-минерально-глеевых. Реакция водной вытяжки верхнего торфянистого горизонта щелочная, а нижних, торфянисто-перегнойного, минерального оглеенного и глеевого, близка к нейтральной. Для таких почв выявлено активное накопление карбонатов кальция и других солей в верхнем торфянистом горизонте. Здесь происходит превращение их в труднорастворимые соединения и прекращение миграции. Содержание солей в среднем составляет 0,3 % (на сухую почву), что соответствует незасоленным почвам. По химическому составу сами поверхностные воды слабоминерализованы, а их состав гидрокарбонатный кальциевый, кальциево-магниевый и гидрокарбонатно-сульфатный.
Реакция среды преобладающего числа проанализированных почв, близкая к нейтральной. На карбонатных аллювиальных отложениях они имеют слабощелочную и щелочную реакцию (рН 7,2-8,8). В развитых на кислых породах (гранитоидах и др.) почвах тундры и горной тайги среда слабокислая и кислая (рН 6,6-3,8). При большом диапазоне накопления гумуса в верхнем почвенном горизонте (от 3 до 12 %), его количество на глубине 0,5 м снижается до 0,5–1 %, кроме гидроморфных почв, где на этой глубине содержится 4–13 % гумуса. В минеральной составляющей почв региона концентрация ряда химических элементов ниже кларка литосферы и выше кларка кислых пород. На кислородном барьере верхней части гидроморфных почв и в горизонтах, обогащенных глинистым веществом, отмечается аккумуляция железа и элементов его группы.
Часть земель котловины используются местным населением как пастбищные угодья, большинство из которых представляют собой участки слабой нарушенности ландшафтов из-за небольшой численности поголовья скота. Пастбищная нагрузка не превышает 2 гол./га. В составе поголовья преобладает крупный рогатый скот – 79 %, овцы – 9, а лошади – 12 %. На территории Окинской котловины используют полуоседлую и оседлую формы скотоводческого хозяйства, которые менее экологичны, чем кочевая. На локальных участках котловины в огражденных пастбищах при оседлой форме скотоводческого хозяйства (при пастбищной нагрузке до 4 гол./га) наблюдается средняя степень деградации ландшафтов, при которой происходит уплотнение серогумусовой почвы до 1,3 г/см3 (при фоновых значениях – 0,94 г/см3) и уменьшение продуктивности наземной массы разнотравно-злаковой степной растительности на 29,6 % (до 38 г/м2). При такой же пастбищной нагрузке, где используется кочевая форма хозяйства (Дархатская котловина) наблюдается слабая степень деградации ландшафтов [7].
По сравнению с сопредельной территорией, например Дархатской котловиной Северной Монголии, где максимальная пастбищная нагрузка в 5 раз больше, деградация ландшафтов в Окинской котловине еще не достигла критического уровня, при которой происходят необратимые изменения в ландшафтах. Но неконтролируемое использование под выпас пастбищ с чрезмерной нагрузкой может привести к значительным нарушениям структуры и продуктивности растительных сообществ, механическому разрушению дернины, эрозии и уплотнению верхнего горизонта почв, микротеррасированию склонов и закочкариванию [8].
Лесные пожары являются существенным фактором, влияющим на формирование и развитие лесных экосистем. При неоднократной повторяемости пожаров, сильном прогорании лесной подстилки и гумусового горизонта усиливается задернованность почвы, понижается уровень мерзлоты, активизируются процессы эрозии. Горный рельеф и сильные ветры весенне-летнего периода, преобладание лесов с легковоспламеняющимися подлеском и опадом усугубляют пожароопасную ситуацию. Полное уничтожение лесного полога ведет к повышению нагрева поверхности и ускорению оттаивания мерзлоты, в результате чего в отрицательных формах рельефа из-за поступления поверхностных и подземных вод усиливается заболачивание. С повышением увлажнения почв криоземы эволюционируют в криоземы глееватые, а в дальнейшем – в торфяно-криоземы глееватые. В мерзлотных подзолистых почвах развиваются процессы оглеения и оторфования и формируются торфяно-подзолисто-глеевые почвы. Под влиянием лесных пожаров снижается кислотность верхних горизонтов почв из-за обогащения их щелочноземельными и щелочными элементами, поступающими из золы сгоревшей биоты. Природную обстановку на территории исследования в лесопожарном отношении можно считать экстремальной.
В последние годы на исследуемой территории развивается горнодобывающая промышленность. В нижней части подгорного шлейфа хребта Кропоткина между устьями ручьев Ехе-Саган-Сайр и Саган-Сайр в настоящее время компанией ООО «Хужир Энтерпрайз» возведен горно-обогатительный комплекс по переработке золотосодержащих руд месторождения «Коневинское», состоящий из обогатительной фабрики и вахтового поселка. Золото добывают методом кучного выщелачивания. Характерной особенностью технологии кучного выщелачивания, определяющей её экологическую опасность, является использование высокотоксичного реагента – цианида натрия для извлечения золота из руды. Конечными продуктами являются золотосодержащий сплав Доре, полусухие хвосты сорбционного цианирования, обезвреженные растворы хвостов цианирования [4]. Торфяной и гумусовый горизонты аллювиальных почв вблизи золотодобывающих предприятий рудника ГОК «Коневинское» (ООО «Хужир Энтерпрайз») обогащены железом, никелем, медью, хромом, барием, свинцом и марганцем. Концентрация последнего здесь в 2–5 раз выше, чем в гумусовом горизонте других почв. Содержание в органогенном слое никеля, меди и свинца превышает ПДК и ОДК в 2-2,5 раза (таблица).
Заключение
Разнообразие и пространственные особенности почвенного покрова дают интегральную информацию о структурно-функциональной организации природной среды Окинской котловины. Классическая для равнинных территорий последовательность перехода от одних зон к другим здесь нарушается вследствие котловинного эффекта. Почвы региона являются высоко чувствительными к антропогенному воздействию вследствие их маломощности, щебнистости, легкого гранулометрического состава и близкого залегания многолетнемерзлых пород. Однако в настоящее время Окинская котловина в экологическом отношении является относительно благополучной территорией Восточного Саяна из-за слабой ее освоенности. Но хозяйственное воздействие на этот район постоянно увеличивается. Для предотвращения ухудшения экологической ситуации требуется комплексный анализ и оценка деятельности горного производства в зависимости от эколого-географических особенностей региона. Авторы сердечно благодарят всех участников Саянской экспедиции в Окинском районе в 2011-2013 гг.
Макро- и микроэлементный состав почв Окинской котловины
|
№ |
Почва |
Гори-зонт |
Глубина, см |
рН |
Гумус, % |
Fe % |
Ca мг/кг |
Mg |
Ti |
Mn |
Ba |
Sr |
Cu |
Ni |
Co |
Cr |
V |
Pb |
|
1 |
Аллювиальная темногумусовая |
AU |
0-21 |
7,6 |
6,4 |
2,2 |
3,4 |
1,5 |
0,32 |
0,05 |
510 |
510 |
40 |
31 |
10 |
62 |
64 |
9 |
|
C |
21-90 |
8,5 |
0,7 |
2,7 |
2,8 |
0,8 |
0,40 |
0,07 |
410 |
270 |
33 |
23 |
7 |
67 |
58 |
8 |
||
|
2 |
Аллювиальная серогумусовая |
AY |
0-9 |
8,2 |
2,7 |
3,3 |
3,4 |
1,3 |
0,56 |
0,05 |
340 |
450 |
31 |
41 |
16 |
110 |
140 |
10 |
|
C |
9-55 |
8,4 |
0,9 |
5,2 |
2,8 |
1,5 |
0,74 |
0,06 |
700 |
320 |
52 |
105 |
32 |
160 |
200 |
10 |
||
|
3 |
Слоисто-аллювиальная |
О |
0-2 |
6,5 |
87,4* |
6,1 |
2,5 |
2,1 |
0,50 |
0,12 |
770 |
240 |
175 |
108 |
35 |
140 |
230 |
52 |
|
AY1 |
2-3 |
6,8 |
1,9 |
4,0 |
3,1 |
1,1 |
0,46 |
0,06 |
480 |
360 |
219 |
115 |
64 |
130 |
240 |
61 |
||
|
С1 |
3-7 |
7,4 |
0,7 |
4,0 |
3,0 |
1,0 |
0,50 |
0,06 |
585 |
365 |
220 |
120 |
63 |
120 |
220 |
35 |
||
|
AY2 |
7-9 |
6,1 |
2,0 |
3,6 |
9,0 |
1,8 |
0,49 |
0,07 |
590 |
460 |
56 |
55 |
20 |
98 |
120 |
11 |
||
|
С2 |
9-30 |
6,7 |
0,9 |
4,5 |
8,3 |
1,7 |
0,57 |
0,09 |
650 |
510 |
57 |
84 |
30 |
100 |
130 |
12 |
||
|
4 |
Литозем грубогумусовый |
АO |
0-5 |
5,1 |
9,0 |
2,0 |
2,3 |
0,8 |
0,34 |
0,08 |
450 |
270 |
29 |
16 |
5 |
57 |
44 |
12 |
|
AOC |
5-12 |
5,4 |
1,4 |
2,5 |
1,6 |
0,8 |
0,42 |
0,06 |
455 |
225 |
20 |
27 |
8 |
73 |
63 |
10 |
||
|
R |
12-60 |
5,5 |
- |
2,5 |
1,8 |
0,9 |
0,35 |
0,06 |
660 |
230 |
28 |
23 |
6 |
58 |
57 |
8 |
||
|
5 |
Серогумусовая |
AY |
0-16 |
7,3 |
4,1 |
4,2 |
7,5 |
2,2 |
0,53 |
0,11 |
455 |
430 |
56 |
68 |
22 |
100 |
198 |
11 |
|
AYC |
16-21 |
7,6 |
1,7 |
3,8 |
7,0 |
1,8 |
0,56 |
0,10 |
710 |
490 |
57 |
63 |
22 |
89 |
130 |
6 |
||
|
C |
21-40 |
8,4 |
0,9 |
3,3 |
6,4 |
1,5 |
0,56 |
0,05 |
670 |
450 |
43 |
52 |
16 |
80 |
120 |
9 |
||
|
6 |
Петрозем типичный |
О |
0-6 |
6,9 |
10,7 |
2,0 |
1,4 |
0,8 |
0,32 |
0,10 |
670 |
235 |
28 |
12 |
6 |
45 |
41 |
9 |
|
М |
6-45 |
6,2 |
- |
2,6 |
6,5 |
1,8 |
0,34 |
0,07 |
490 |
230 |
19 |
20 |
7 |
54 |
56 |
9 |
||
|
7 |
Криозем |
О |
0-15 |
3,8 |
80,4* |
3,1 |
2,6 |
1,9 |
0,50 |
0,10 |
530 |
240 |
35 |
18 |
19 |
67 |
45 |
22 |
|
CR |
15-29 |
4,0 |
0,9 |
2,1 |
2,7 |
1,1 |
0,47 |
0,07 |
410 |
235 |
22 |
11 |
14 |
62 |
48 |
21 |
||
|
С |
29-42 |
4,9 |
0,8 |
2,0 |
3,0 |
1,0 |
0,47 |
0,05 |
390 |
270 |
25 |
13 |
11 |
52 |
45 |
15 |
||
|
8 |
Подбур грубо-гумусированный |
Oао |
0-15 |
6,7 |
43,5* |
2,1 |
2,1 |
0,7 |
0,31 |
0,07 |
470 |
280 |
19 |
16 |
5 |
58 |
45 |
10 |
|
ВНF |
15-32 |
6,6 |
2,8 |
2,2 |
1,8 |
0,6 |
0,32 |
0,07 |
560 |
230 |
18 |
19 |
6 |
60 |
52 |
9 |
||
|
С |
32-45 |
6,4 |
0,8 |
2,0 |
1,6 |
0,6 |
0,34 |
0,06 |
570 |
235 |
18 |
18 |
5 |
65 |
55 |
8 |
Примечание. Географическая привязка разрезов: 1 – в 8 км от пос. Хужир на восток по долине р. Ока; 2 – левый берег р. Ока (3 км от пос. Алаг-Шулун); 3 – левый борт р. Сайлаг (1 км от золотодобывающего предприятия ООО «Хужир Энтерпрайз»); 4 – Устье р. Бага-Жомболок на базальтовых отложениях; 5 – пастбище в устье р. Бага-Жомболок; 6 – междуречье рек Жомболок и Сенца на базальтовых отложениях; 7 – присклоновая поверхность северного склона к долине р. Ока (3,5 км от пос. Алаг-Шулун); 8 – восточный пологий склон к долине р. Ока (5 км от пос. Алаг-Шулун). * – ППП (потери при прокаливании).