Почвоведение, 2021, № 5, стр. 568-581

ВВЕДЕНИЕ

Проблема классификации болот и болотных почв остается одной из наиболее дискуссионных в современных почвоведении и биогеографии. Несмотря на широкое распространение болот в бореальных ландшафтах северного полушария Земли, их большое хозяйственное и, особенно, экологическое значение, в циклах естественных наук продолжают господствовать противоречивые концепции и представления о типологии болот, связанные, с одной стороны, с широтой спектра областей научного знания, считающих болота предметом своего изучения (почвоведение, геоботаника, четвертичная геология, биогеография и др.), а с другой стороны, с разночтениями в традиционных национальных школах уже в рамках одной отрасли науки. К числу наиболее спорных объектов классификаций относятся, в первую очередь, мезотрофные (переходные) болота. Их переходный статус связывается с необходимостью не только формирования “центрального” образа, но и разграничения с соседствующими с ним верховыми и низинными болотами.

Впервые термины олиготофные, мезотрофные и эвтрофные болота были предложены немецким ботаником К.А. Вебером (цит. по [36]) на основе уже существовавших к началу ХХ в. представлений о питании болот, их морфологии, растительности, химических свойствах. Постепенно в российской (советской) науке, в том числе в области почвоведения, эти термины стали восприниматься как синонимы соответственно понятиям “верховые” (Hochmoore), “переходные” (Übergangsmoore) и “низинные” (Niedermoore) болота, использование которых, в свою очередь, вошло в широкую практику уже в первой половине прошлого века. В этом, очевидно, проявилась историческая ориентация русского болотоведения на немецкую школу со времен М.В. Ломоносова. Великий русский ученый, познакомившись с торфом на торфоразработках в Германии и Голландии, ввел само понятие “торф” (первоначально “турф” из голландского языка или нижненемецкого диалекта) в область научной лексики русского языка и фактически заложил основы отечественной науки о болотах: “Что турф есть в России, о том сомневаться не должно…” – указывал он в своем труде “О слоях земных” (глава 4, параграф 152).

Однако, в отличие от болотоведения в целом, в отечественной почвенной литературе в последние 50 лет обнаружилась тенденция “понижения” статуса переходных торфяных почв. Так, в классификации 1977 г. [10] таксон переходных почв был предусмотрен на уровне рода почв. Необходимо отметить, что выделенные в этой же классификации подтипы болотных низинных обедненных торфяных и торфяно-глеевых почв имели весьма неопределенное и даже противоречивое описание. С одной стороны, приведенные растения-индикаторы этих подтипов – осоки, вахта, сабельник, молиния, низинные сфагновые мхи – свидетельствовали скорее о мезо-эвтрофном характере сформировавшей их болотной растительности. С другой стороны, авторы классификации ограничили распространение обедненных торфяных почв средне- и северотаежными подзонами, а для торфяно-глеевых почв – “краевыми частями мезотрофных и олиготрофных болотных массивов”, то есть географически низинные обедненные почвы связывались в большей мере с олиго-мезотрофными экосистемами. Наконец, резко сузили сферу диагностируемых ими почвенных профилей критерии средней разложенности и “сильной переплетенности корнями” торфа верхнего (17–20 см) горизонта, свойственные далеко не всем мезотрофным болотам.

В современной российской классификации [9] обсуждаемый таксон полностью исключен из перечня учитываемых ею почв. Тем не менее, в ряде фундаментальных публикаций торфяные (болотные) переходные почвы по-прежнему включаются в список рассматриваемых почвенных разностей, а также в легенды почвенных карт [5, 15, 17]. Более того, ряд авторов либо специально указывают на целесообразность “возвращения” переходных (мезотрофных) торфяных почв в российскую систематику почв [2, 6, 20], либо, по крайней мере, находят необходимым выделить их в составе почвенного покрова при описании почвенно-географических закономерностей отдельных бореальных регионов [4, 18, 21].

В зарубежном болотоведении понятие переходные (мезотрофные) болота традиционно используется в Германии, в том числе в немецкой классификации почв [24], в Польше [31], Швейцарии [37], Венгрии [35], Нидерландах [32], Чехии и Словакии [16]. В Финляндии, в свою очередь, понятие о “мезотрофности” нашло применение в систематике болот в рамках концепции “многомерных координат” [33]. В связи с этим следует подчеркнуть, что и британские авторы Виллер и Проктор [36] допускают выделение мезотрофных болот (наряду с эвтрофными и олиготрофными), однако ограничивают их диагностические критерии только значениями содержащихся в торфяных почвах валовых азота и фосфора.

Кроме того, мезотрофные болота хорошо соотносятся с типом “бедный фен” (poor fen), широко используемым в Северной Америке и многих европейских странах [25]. При этом важно отметить, что разрозненность территорий стран с различными физико-географическими условиями не могла не сказаться на некоторой неоднозначности в интерпретациях одного и того же термина. Так, по данным М. Хайек с соавт. [26], даже наиболее богатые скандинавские фены, залегающие на кристаллических породах, приходятся на бедную часть градиента “богатые-бедные” фенов центральной Европы, и по сути являются мезоэвтрофными или мезотрофными. Очень широкое по экологическому охвату определение фена характерно для Нидерландов [36], при этом для обозначения мезотрофных болот используется, в том числе, термин “мезотрофный фен” (mesotrophic fen) [32].

На этом фоне изучение и типология болот в российском болотоведении имеют неоспоримые преимущества ввиду возможности осуществить на единой методологической и номенклатурной основе масштабный географический охват болотных систем, расположенных на одних из крупнейших в мире Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнинах. Так, в классификации болот европейской части России Юрковская [23] выделяет группу сфагновых переходных болот, включающую 2 типа массивов с географическими подтипами. Более дробная классификация переходных болот таежной зоны представлена в работе Кузнецова [29]. В классификации торфяных залежей СССР [8] выделен самостоятельный переходный тип. Кроме того, специально для Западной Сибири Лисс с соавт. [12] была разработана классификация торфов, предусматривающая дифференциацию переходного типа на 19 видов торфа. Указанная классификация основывалась на обобщении подходов болотоведческой школы Тюремнова [19] с учетом предложений Матухина с соавт. [13]. Лисс с соавт. подчеркивали, что для решения прикладных задач достаточно отобрать наиболее часто встречающиеся виды торфа, генетически связанные с современными фитоценозами, выявляемыми дистанционными методами [12, с. 83].

В данной работе мы преследуем, таким образом, цель апробировать диагностические критерии мезотрофных торфяных почв, включающие современную напочвенную растительность и ботанический состав торфа, акцентируя при этом особое внимание на возможное разграничение олиготрофных и мезотрофных почвенных разностей, получивших наибольшее распространение на обширных территориях севера таежной зоны Западной Сибири.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве объекта исследования нами выбраны мезотрофные и олиго-мезотрофные болота природного парка Нумто, расположенные в центре северотаежной подзоны Западной Сибири. Они приурочены к низким приречным террасам, к некоторым частям пойм малых рек и болотных ручьев, а также мочажинам различных гетеротрофных болотных комплексов: аапа болот, крупно- и плоскобугристых. Кроме того, на северном склоне Сибирских Увалов, занимающем южную часть парка, мезотрофные болота встречаются по сравнительно узким ложбинам стока, окруженным таежными массивами.

Для диагностики торфяных почв в данной работе использовалcя метод анализа ботанического состава торфа [7]. С целью выявления геоботанических индикаторов трофности для каждого из торфяных профилей производилось геоботаническое описание напочвенной растительности. При этом мы считаем методически верным относить к торфяным (органогенным) почвам профили с мощностью торфа от 30 см, как это принято в российском [1] и международном [28] болотоведении, а также было предусмотрено в советской классификации почв [10]. Почвы с торфяным горизонтом 30–50 см классифицируются как торфяно-глеевые на подтиповом уровне в каждом типе.

Соответственно, нами были рассмотрены 32 профиля торфяных почв, в том числе 6 – в мочажинах аапа болот, 9 – на заболоченных низких речных террасах, 2 – в ложбинах стока расчлененного северного склона Сибирских Увалов, 12 – в мочажинах (“ерсеях”) бугристых комплексов, 3 – в поймах небольших рек бассейна р. Казым. Общая площадь района изучения торфяных почв составляет около 2000 км².

Нами предлагаются следующие базовые критерии диагностики мезотрофного типа почв, основанные на ботаническом составе торфа и геоботанических индикаторах: 1 – в напочвенном покрове представлен хотя бы один мезотрофный или эвтрофный индикаторный вид (имеющий обилие по крайней мере “+” по шкале Браун-Бланке), но при этом в совокупности мезотрофные и олиготрофные виды образуют не менее 50% от общего проективного покрытия растительностью (остальные – эвтрофные, при этом иногда эвтрофные виды вообще отсутствуют); 2 – в торфяной почве (то есть в верхних 50 см залежи или на всю мощность торфяного слоя, если она менее 50 см) содержится по крайней мере 10% остатков мезотрофных или эвтрофных видов, при этом остатки мезотрофных и олиготрофных видов образуют не менее 50% от общего ботанического состава торфа (остальные – эвтрофные).

Предлагаемый подход близок к используемому в немецкой почвенной классификации, в которой подтип болотных переходных почв выделяется в рамках типа низинных (Übergangs(nieder)moor) по преобладанию в горизонте uH преимущественно остатков растений переходного болота, в то время как в горизонте верхового торфа hH содержатся исключительно остатки растений верховых болот [24]. В то же время на почвенной карте РСФСР под ред. Фридланда [17], очевидно, переходные и верховые торфяные почвы расцениваются как гораздо более близкие по трофности таксономические единицы, в результате чего, например, в Среднем Приобье (подзона средней тайги) давно установленное в болотоведении господство олиготрофных (верховых) болот оспаривается изображением значительных по площади ареалов переходных торфяных почв и комплексных контуров переходных и верховых торфяных почв.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Большинство обследованных участков болот были отнесены нами к мезотрофным по наличию мезотрофных (а иногда и эвтрофных) видов в современном растительном покрове (табл. 1). Следует, однако, отметить весьма специфическую роль в биоценотическом покрове болот мочажин бугристых болот, которые с точки зрения их трофности могут рассматриваться и как мезотрофные [3, 12], и как олиготрофные [11]. Принимая во внимание их повышенную по отношению к мерзлым буграм трофность, мы сочли возможным оценить их статус как олиго-мезотрофные, даже несмотря на отсутствие на некоторых участках типичных мезотрофных видов в современных растительных сообществах (В23.2, В23.6, В99.2, ВК31.1), при этом в них присутствуют виды, часто встречающиеся, как в олиготрофных, так и мезотрофных биотопах северных болот (пушица рыжая Eriophorum russeolum Fr.ex. Hartm., Sphagnum jensenii H. Lindb.) и свидетельствующие о поступлении минеральных элементов из тающих бугров, что позволяет включить их в изучаемый ряд переходных болот (табл. 1). Повышенная трофность таких мочажин в результате протаивания бугров неоднократно упоминается в литературе. Так, Ходкинс с соавт. [27] прослеживают в хроноряду обводнения и эвтрофикации тающих плоскобугристых болот субарктической Швеции последовательное достижение мочажинами (или протаявшими участками) стадий бедного фена (poor fen) и богатого фена (rich fen). Аналогичным образом, Лойко с соавт. [30] на севере Западной Сибири рассматривают мочажинные болота, прилегающие к тающим плоским буграм, в качестве “минеротрофных фенов”. Авторы настоящей статьи также наблюдали явление резко повышающегося статуса трофности растительности на фрагментах тающих бугров, погружающихся в обводненные мочажины [22].

Важно подчеркнуть, что изученные торфяные залежи отображают хорошо известную общую закономерность в развитии бореальных болот Западной Сибири – их поступательную олиготрофизацию по мере развития в голоцене [12]. Как правило, наибольшей трофностью характеризуются нижние части залежей, корреспондирующие начальным фазам болотообразования, что согласуется с нашими данными, свидетельствующими о почти повсеместном присутствии переходных видов торфа в подпочвенной части органогенной толщи (табл. 2).

Из 32-х изученных профилей, согласно предложенным нами критериям, 19 были диагностированы как торфяные мезотрофные и 13 как олиготрофные.

Почвы мочажин аапа болот в основном были отнесены к мезотрофному типу. В большинстве случаев (5 из 6) в их напочвенном покрове присутствуют два или три мезотрофных вида, но при этом на одном из участков (С33.2) были встречены семь мезотрофных видов (табл. 1). По критерию наличия индикаторов все почвы могут быть классифицированы как мезотрофные, однако, по ботаническому составу торфа один из профилей (В115.2) отличается слишком низким (<10%) содержанием мезотрофных компонентов (табл. 2), что в конечном итоге определило его олиготрофную типовую принадлежность. Важно отметить наблюдаемое определенное расхождение между флористическим разнообразием индикаторов-мезотрофов и ботаническим составом почв мочажин аапа болот. Так, торфяник с наибольшим набором мезотрофных видов в напочвенном покрове характеризуется невысоким (14%) содержанием соответствующих остатков в торфе. Вместе с тем профиль с относительно высоким содержанием (30%) мезотрофных остатков в торфе распознается в ландшафте только по трем индикаторным видам, два из которых представлены единичными экземплярами (В112.1). Профиль торфяно-глеевой почвы (ВК34.1), в котором вполне закономерно в силу его маломощности и, следовательно, молодости преобладают мезотрофные элементы (65%), отличается присутствием только двух индикаторных видов в современной растительности. Разное соотношение остатков растений и их доли в современном растительном покрове обусловлено рядом факторов, среди которых высокая фитомасса и продуктивность сфагновых мхов, маленькая масса и продуктивность корневых систем некоторых минеротрофных трав и неравномерность их распространения в корнеобитаемом слое, что при случайном отборе маленьких образцов на ботанический анализ влияет на соотношение остатков в нем.

Изученные профили почв аапа болот в полной мере отражают олиго-мезотрофное положение этих биогеоценозов в ряду трофности болотных экосистем парка Нумто. В то время как на грядах аапа болот господствуют олиготрофные почвы, распространенные по их мочажинам ареалы мезотрофных почв могут осложняться вкраплениями олиготрофных почв ввиду в целом ограниченного участия в болотном почвообразовании мезотрофных видов.

Торфяные почвы низких аллювиальных террас также в своем большинстве – восемь из девяти случаев – были диагностированы как мезотрофные (табл. 2). Находясь в условиях плоского рельефа под геохимическим влиянием речных вод, а также принимая сток с окружающих водосборных территорий, почвы испытывают постоянное поступление элементов питания, позволяющее поддерживать достаточно высокую трофность, в том числе в условиях длительного интенсивного торфонакопления, обусловливающего значительную мощность залежи – до двух-трех метров (см. профили С34.1, С36.1, ЮВ16.1, 26ВК.1). Это проявляется, в свою очередь, и в диагностических признаках почв долинных ландшафтов: в семи профилях доля мезотрофных растительных остатков составляет от 18 до 74%, а количество мезотрофных видов в напочвенном покрове колеблется в промежутке от 5 до 11. Напротив, единственная почвенная разность, отнесенная к олиготрофным почвам (профиль В49.3), характеризуется низкой долей мезотрофных компонентов как в почве (8%), так и в растительном сообществе (один вид с незначительным покрытием).

На низких заболоченных террасах структура почвенного покрова не отличается выраженной сложностью: крупные сплошные контуры мезотрофных почв сменяются олиготрофными выделами по мере удаления от русла реки и, следовательно, постепенного выхода болот из “долинного” режима.

По уровню трофности близки к долинным и почвы болот ложбин стока, заключенных между таежными массивами наиболее расчлененной части северного склона Сибирских Увалов. Соответствующие количественные показатели трофности не оставляют сомнения в их мезотрофной принадлежности: в двух изученных профилях (ЮВ14.1, ЮВ15.1) мезотрофные виды среди растительных остатков торфа составляют 33 и 22%, а в болотном фитоценозе представлены соответственно тремя и пятью видам, часть из которых обнаруживает весьма высокое обилие (табл. 1).

Как уже отмечалось выше, большим своеобразием отличаются мочажины (“ерсеи”) плоскобугристых и крупнобугристых комплексов. При довольно скудном участии или полном отсутствии мезотрофных видов в современной растительности этих болот в торфяной почве все же были обнаружены остатки мезотрофных видов в количестве от 4 до 14% (табл. 2), при этом в двух случаях (ВК31.1 и В99.2) их доля (14%) соответствовала предлагаемым нами диагностическим критериям мезотрофного типа почв. В то же время оба указанных профиля характеризовались полным отсутствием мезотрофных индикаторов в современных олиготрофных растительных сообществах, и по этой причине почвы были классифицированы как олиготрофные. По-видимому, в этих случаях сказывается особенность пространственно-временной динамики бугристых болотных комплексов. С одной стороны, отмечаемая в литературе цикличность в их эволюции [14, 34] проявляется, как уже указывалось, в том числе, в кратковременной эвтрофикации растительности мочажин в местах протаивания бугров или их фрагментов (например, оползней с крупных бугров). С другой стороны, еще одним локальным источником мезотрофных элементов в торфе, по нашим наблюдениям, могут выступать узкие – не более 3–4 м шириной – мезотрофные поймы ручьев, часто образующихся по тальвегу проточных мочажин. Очевидно, что в циклах протаивания–выпучивания бугров мочажины и находящиеся в их пределах протоки с поймами также меняют свою конфигурацию и пространственное положение, периодически обеспечивая поступление мезотрофных растительных остатков в торфяную почву на тех или иных участках мочажины. Тем не менее, указанные явления природной эвтрофикации все-таки достаточно ограничены во времени и в пространстве, в силу чего основной фон почвенного покрова мочажин бугристых болот формируют торфяные олиготрофные почвы.

Единственный профиль мезотрофной торфяной почвы в обсуждаемой группе болот наблюдался нами в крупной (шириной свыше 100 м) проточной мочажине, принимающей сток со значительного по площади массива, включающего как плоско-, так и крупнобугристые комплексы (В40.3). При этом по степени трофности почва этого ландшафта превосходила все рассмотренные до сих пор разности, имея в составе торфа 79% остатков мезотрофных растений и залегая под сообществами с участием шести мезотрофных видов, среди которых особо выделяется осока вздутая (Carex rostrata Stokes) – абсолютный доминант, образующий плотный стеблестой в травяном ярусе.

Болотные местообитания максимальной трофности в естественных северотаежных ландшафтах Западной Сибири приурочены, за приведенным выше исключением, как правило, к поймам рек (табл. 1, 2, профили В113.1, С8.2, ВК26.2). В южной половине парка Нумто они представляют собой неширокие, чаще всего лесоболотные (так называемые “согры”), поймы притоков Казыма. Если почти все другие переходные болота парка находятся по градиенту трофности на отрезке олиготрофные–мезотрофные, в поймах возможен переход через “центральный образ” мезотрофности в сторону эвтрофных болот. К числу таких почвенных профилей относится, например, В113.1, заложенный в межгривном понижении прирусловой поймы (согры) реки Соромказым. В напочвенном покрове в настоящее время здесь представлены исключительно мезотрофные и эвтрофные высшие растения при преобладании первых. В то же время при ослаблении поемного режима по мере удаления от русла (ВК26.2), а также в поймах болотных ручьев и мелких рек (С8.2) олиготрофные элементы участвуют в современных растительных сообществах, а при этом их роль в ботаническом составе торфа пойм еще более значительна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенная систематизация торфяных почв на основе предложенных геоботанических критериев позволяет выделить отсутствующий в современной классификации мезотрофный тип торфяных почв и продемонстрировать его место в почвенном покрове севера таежной зоны Западной Сибири, где наряду с доминирующими олиготрофными определенное распространение получили различные типы мезотрофных и олиго-мезотрофных болот. Были проанализированы особенности формирования мезотрофных почв в зависимости от ландшафтного положения и типа болот, в том числе на аапа болотах (мочажинах), болотах низких аллювиальных террас, в мочажинах (“ерсеях”) бугристых комплексов, ложбинах внутри таежных массивов Сибирских Увалов, поймах рек. Было установлено, что во всех типах переходных болот, кроме бугристых комплексов, преобладают мезотрофные почвы. В то же время, несмотря на явления природной эвтрофикации, почвы мочажин бугристых комплексов были отнесены в основном к олиготрофному типу. Тем не менее, предложенная диагностика мезотрофного типа торфяных почв позволит обеспечить в целом сопоставимое отображение мезотрофных болот на почвенных и ландшафтно-геоботанических картах соответственно.

Вместе с тем авторы отдают себе отчет в том, что проведенная в настоящей статье апробация подхода к выделению типа мезотрофных торфяных почв направлена в основном на разграничение между олиготрофными и мезотрофными почвами. В силу специфики болотообразования на севере Западной Сибири низинные болота здесь имеют минимальное распространение, не позволяющее в полной мере оценить возможные проблемы разделения торфяных почв на отрезке градиента “мезотрофные” – “эвтрофные”, что, по нашему мнению, может быть выполнено в последующих работах в более южных регионах.