Почвоведение, 2022, № 3, стр. 263-280

ВВЕДЕНИЕ

Криоаридные почвы были введены в мир сибирских почв как особое географо-генетическое образование Волковинцером в 1970-е годы [9, 11–13]. На основании небольшого числа публикаций, характеризующих свойства почв и их особую “экологическую нишу”, криоаридные почвы были включены в классификацию почв России как тип в отделе палево-метаморфических почв [22, 39]. В международной классификации эти почвы не выделяются как отдельная группа и попадают в 3 разных группы Кastanozems, Cambisols, Calcisols. Наиболее распространенные криоаридные почвы могут быть описаны в системе WRB следующими разностями: Skeletic Someric Кastanozems (Cambic), Eutric Skeletic Cambisols (Protocalcic), Skeletic Cambic Calcisols [59].

Криоаридные почвы по-прежнему остаются слабо исследованными. Они связаны в своем распространении с вполне определенными, часто труднодоступными ландшафтами: с одной стороны, с холодными сухими степями межгорных котловин Южной Сибири и Центральной Азии: Алтая, Саян, Тувы, Забайкалья, Тянь-Шаня, Монголии, с другой – с “островками” криоксерофитных степей (тундро-степей, по терминологии геоботаников) на высоких плоскогорьях и солярных склонах гор Восточной Сибири и Северо-Востока России [4, 8, 10, 13, 19, 43, 54, 56]. В зарубежной литературе криоаридные почвы как отдельный генетический тип не описаны, хотя под разными названиями выделяются на территории Монголии российскими авторами [13, 38, 61], а также, исходя из географических аналогий, должны быть распространены в континентальной части Аляски и в Тибете [57, 60].

Несмотря на сравнительно широкое распространение, если судить по ранее опубликованным данным [2, 8, 13, 43, 47], криоаридные почвы редко отражаются на почвенных картах. Так, на Почвенной карте РСФСР масштаба 1 : 2.5 млн [40], некоторые из них можно найти среди почв горных территорий под названием “горные степные” в среднегорьях Восточного Саяна, Центрального и Юго-Восточного Алтая, а также под названием холодные степные, только в качестве сопутствующих почв в резкоконтинентальных областях Восточной Сибири в ареалах палевых почв, подбуров таежных и тундровых, тундровых глеевых почв выделены высокогорные степные и горные. В легенде карты есть почвы, которые, вероятнее всего, ассоциируются с криоаридными: “высокогорные степные почвы”. Однако они отсутствуют на карте. Возможно, эти почвы попали в легенду из первоначальной легенды к планировавшейся карте СССР [1]. В основных ареалах криоаридных почв: в межгорных котловинах Алтая, Тувы, Забайкалья криоаридные почвы показаны как темнокаштановые, каштановые и светлокаштановые почвы. “Степные криоаридные” почвы показаны на почвенной карте Магаданской области масштаба 1 : 2.5 млн [33] как сопутствующие почвы в излучине р. Анадырь среди тундровых элювиально-глеевых, а также в верховьях р. Колымы среди горных подбуров. На карте Северо-Востока Евразии масштаба 1 : 2.5 млн [31] степные криоаридные почвы являются сопутствующими среди палевых и подбуров в верховьях Яны, Индигирки, Колымы и их притоков.

Сухостепная растительность, малое количество осадков (110–250 мм/год), низкий коэффициент увлажнения и основные черты почвенного профиля: гумусово-аккумулятивный горизонт с плохо оформленной структурой, относительно невысоким содержанием органического вещества, и карбонатный горизонт послужили причинами отнесения этих почв к каштановым и горно-каштановым на ранних этапах исследований. В зонально-фациальной парадигме другие решения были маловероятными при такой комбинации факторов почвообразования, однако уже тогда отмечалось своеобразие этих почв, их существенные отличия от каштановых почв других регионов, определяющиеся спецификой почвообразования в ультраконтинентальных холодных областях [34, 35, 41]. Максимальное классификационное выражение специфики почв холодных сухих степей заключалось в отнесении их к фациальному подтипу “умеренно теплые, длительно промерзающие каштановые почвы” [23].

Вместе с тем отличия почв ультраконтинентальных холодных сухих степей от центрального образа каштановых почв при пристальном рассмотрении оказались настолько значимыми, что позволили говорить о необходимости их обособления в отдельный генетический тип [9, 11, 12, 15]. Предложенный новый тип обосновывался Волковинцером спецификой ландшафтных условий, в том числе составом и функциональными особенностями биоты, а также морфологическими и аналитическими особенностями почв [13].

Задачи данного исследования ограничиваются рассмотрением концепции криоаридных почв как генетического типа на основании совокупности ранее опубликованных и вновь полученных данных, положения криоаридных почв в системе классификации и диагностики почв России (КиДПР) и предложениями по усовершенствованию их диагностики. Они включают: 1 – обоснование статуса криоаридных почв на уровне типа с позиций наличия/отсутствия диагностических горизонтов (по правилам КиДПР) с привлечением сведений об условиях почвообразования; 2 – рассмотрение основных морфогенетических особенностей и генетико-географического разнообразия криоаридных почв, 3 – верификацию и уточнение диагностических критериев горизонтов криоаридных почв; 4 – рассмотрение вариантов подтипового деления типа криоаридных почв.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Рассмотрение классификационного положения криоаридных почв основывалось на трех группах подходов и источников информации. В традициях географо-генетических исследований основой проведенного анализа послужили собственные полевые наблюдения авторов. Сбору полевого материала предшествовал целенаправленный анализ фактического материала, содержащегося в базовой монографии Волковинцера “Степные криоаридные почвы” [13]. Его данные были использованы не только для верификации морфогенетического “портрета” криоаридных почв, но и для выбора ключевых объектов дальнейших полевых исследований, поскольку именно на этом материале было основано введение криоаридных почв в систему классификации почв России [22, 39].

Для каждого из 39-ти разрезов В.И. Волковинцера оценивалась экологическая ниша: сочетание факторов почвообразования в точке заложения разреза, строение профиля с акцентом на используемые в КиДПР диагностические признаки. Те же принципы были использованы и при полевых и камеральных (Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева, г. Санкт-Петербург) [20] исследованиях криоаридных почв: для каждого профиля, диагностированного как криоаридная почва, характеризовались условия почвообразования, строение профиля и выделялись диагностически значимые морфологические характеристики каждого горизонта.

Полевые исследования были запланированы по принципу: “по объектам В.И. Волковинцера” в том объеме, в котором удалось осуществить их привязку на местности по описаниям разрезов в монографии [13]; безусловно, закладывались и дополнительные разрезы. Для привязки “классических” разрезов и выбора дополнительных объектов использовались космические снимки, для некоторых регионов (Тува, Забайкалье) – листы Государственной почвенной карты. Точность привязки разрезов в монографии Волковинцера очень разная. Приведем два контрастных примера исходных привязок. “Разрез 108-Ю (О.В. Юрлова, по В.А. Носину, 1963) Тувинская АССР, Чаа-Хольский район, по тракту от с. Чаа-Холь на г. Чадан 20 км”. “Разрез 14-ЕН (Наумов, Андреева, 1963) Заложен … в 420 км к востоку от г. Хандыга и в 30–40 км к западу-северо-западу от пос. Оймякон”. Далее следует в различной степени подробное описание положения разреза в рельефе, микрорельефа поверхности, фитоценоза, характера поверхности (наличие трещин, корочки, крупнозема и т. д.). В ряде случаев, по имеющейся привязке и подробному описанию ландшафта, удавалось заложить разрез по нашим оценкам на том же ландшафтном участке, где он был описан предшественниками, на расстоянии не более 1–2 км от “классического”; в других случаях разрезы закладывались с точностью до административного района, но тогда особенно детально мы следовали приведенным в монографии описаниям ландшафта, чтобы подобрать максимально близкий аналог по факторам почвообразования и строению почвенного профиля. В результате было исследовано 12 разрезов, которые с определенной долей условности можно отождествлять с профилями почв в монографии В.И. Волковинцера, и только 7 из них были верифицированы как криоаридные почвы.

При выборе дополнительных точек исследований мы руководствовались фактическим материалом из региональных монографий [34, 35, 41]. Пять из дополнительных разрезов в Туве заложены “по объектам В.А. Носина” [35]. Два из них диагностированы как криоаридные. Исследованы также 3 профиля в центральной части Монголии, которые соответствуют по совокупности факторов и свойств криоаридным, в ареале, где Волковинцер считал преобладающими криоаридные среднегумусные почвы [13]. Всего в ходе экспедиционных исследований нами описано более 50 разрезов под криоксерофитными степями в речных долинах, котловинах и на горных склонах в диапазоне абсолютных высот от 175 м (Центрально-Якутская равнина) до 2400 м (высокогорья Юго-Восточного Алтая), из них 39 идентифицированы как криоаридные (рис. 1).

Рис. 1.

Карта расположения криоаридных почв – объектов исследования. Обозначения: 1 – классические разрезы В.И. Волковинцера и В.А. Носина; 2 – музейные монолиты; 3 – дополнительные разрезы экспедиций 2010–2011 гг.

К необычным методам изучения криоаридных почв относится их идентификация по почвенным монолитам в Центральном музее почвоведения, где удалось познакомиться с морфологией криоаридных почв Северо-Востока России, которые не были нами исследованы в полевых условиях [20]. Работа с музейной коллекцией была ориентирована на сравнительный анализ диагностически значимых морфологических признаков криоаридных почв и родственных им почв: палевых, палевых темногумусовых, каштановых и бурых аридных [20]. Были просмотрены все представленные в коллекции монолиты, идентифицированные как почвы палево-метаморфического и светлогумусового аккумулятивно-карбонатного отделов КиДПР.

Для большинства исследованных профилей криоаридных почв были получены основные аналитические химические и физико-химические характеристики [16, 36]. Однако в рамках данной статьи обсуждаются только аналитические свойства, касающиеся ключевой особенности основного диагностического горизонта криоаридных почв – его богатства корневым детритом. Для оценки доли растительного детрита в органическом веществе криогумусовых горизонтов определялось содержание легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ) – растительных остатков и детрита [18]. Фракция ЛОВ выделялась фракционированием в тяжелой жидкости плотностью 1.8 г/см³, с последующей повторной флотацией в тяжелой жидкости плотностью 1.6 г/см³. Выделенное ЛОВ фракционировалось на ситах и исследовалось при малых увеличениях под бинокулярным микроскопом в отраженном свете.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Обоснование выделения типа криоаридных почв по условиям почвообразования. Почвообразование в криоксерофитных степях Центральной и Северо-Восточной Азии определяется исключительно суровым климатом: отрицательные среднегодовые температуры воздуха от –17 до –1.5–2°С, большие сезонные и суточные амплитуды температур (сезонные амплитуды выше 40°С, а в Якутии – выше 60°С, короткий безморозный период: от 30 до 115 дней) [13]. Однако даже в самых жестких климатических условиях (окрестности метеостанции Оймякон) южные склоны хорошо прогреваются летом: температура почвы в верхней части гумусового горизонта в момент исследования (28–31.08.2017) составляла +17…+19°С, что вполне сопоставимо с температурами верхних горизонтов криоаридных почв Юго-Восточного Алтая, где максимальные зарегистрированные нами в годовом цикле температуры составляют от +23 до +31°С для почв на разных абсолютных высотах.

Количество осадков колеблется от 110 мм/год (метеостанция Кош-Агач в Юго-Восточном Алтае) до 250–280 мм/год (метеостанция Селенгинск в Южном Забайкалье, метеостанции Островное, Омолон в континентальных районах Чукотки). Максимум осадков приходится на июль–август. В остальные месяцы осадков мало, потому почвы промерзают сухими и в весенние месяцы наблюдается особенно острый влагодефицит. Летние осадки часто ливневые, а корневая система криоксерофитной растительности приповерхностная, потому атмосферные осадки быстро стекают вниз по склону, поглощаются растениями в верхних горизонтах, и глубокого промачивания профиля даже во время интенсивных дождей, как правило, не происходит [3]. В среднем оно фиксируется до глубины 20–30 см [19].

Теплый период отличается продолжительным солнечным сиянием и большой суммой активных температур, что обусловливает сильное испарение с поверхности почв, особенно в наиболее засушливой части ареала криоаридных почв. В Убсунурской котловине – одном из самых сухих мест в их ареале – за последние 60 лет количество осадков и коэффициент увлажнения достоверно снижались при достоверном росте аридизации: индекс аридности²² уменьшился с 0.34 до 0.18–0.23, таким образом, категория аридности изменилась от “аридной” до “сильноаридной” [38, 46]. Гидротермический коэффициент³³ колеблется от 0.2 (Чуйская степь) до 0.6 (Забайкалье, Якутия) [19].

Все ареалы криоаридных почв находятся либо в областях распространения многолетнемерзлых пород, по большей части островного, либо очень длительного сезонного промерзания [55]. Почвы промерзают глубоко (до 3–4 м) [13]. Ни в одном из исследованных разрезов многолетняя мерзлота не была обнаружена в пределах почвенного профиля (полевые исследования проводились в июле–августе). В единичных случаях, как например, в разрезе Ак–8 в высокогорьях Юго-Восточного Алтая на глубине 230 см в конце июля (полное протаивание происходит только в сентябре) обнаружены отрицательные температуры и ледяные шлиры.

Почвообразующими породами криоаридных почв чаще всего служат пролювиально-делювиальные отложения конусов выноса в котловинах и делювий на горных склонах. Они неоднородны, щебнисты, как правило, с супесчано-легкосуглинистым мелкоземом и часто содержат породные карбонаты: обломочный материал карбонатсодержащих пород во фракциях от крупной пыли до валунов. Содержание крупнообломочного материала сильно варьирует по профилю и обычно увеличивается с глубиной; в очень сильно скелетных грунтах (часто более 80% фракций > мм) мелкозем в отдельных случаях может быть тяжелосуглинистым и даже легкоглинистым.

Оценка “биологической эффективности” атмосферных осадков по климатическим показателям и гранулометрическому составу почвы, проведенная Руховичем с соавт. [45], особо выделила сухие степи юга Центральной и Восточной Сибири как криоаридные степи, или холодные полупустыни (рис. 2). Одним из исходных положений был известный факт, что легкий гранулометрический состав и скелетность определяют высокую водопроницаемость и низкую водоудерживающую способность почв, что снижает коэффициент полезного действия атмосферных осадков. Предложенный этими авторами подход к районированию сухих степей Евразии основывался на расчетах сумм активных температур и сумм превышения осадков над испаряемостью с поправками на гранулометрический состав, солонцеватость и карбонатность почв. Криоаридные степи, или холодные полупустыни, выделились на Юго-Восточном Алтае и в котловинах Тувы. В Забайкалье показаны сухие степи [45]. Однако из имеющихся у нас полевых наблюдений следует, что криоаридные почвы приурочены в Забайкалье, главным образом, к солярным склонам, где почвообразование происходит на скелетных субстратах, а их лучшее прогревание в вегетационный период снижает влажность почвы.

Рис. 2.

Зоны и фации распространения каштановых почв, полученные с использованием показателя СПОпг (сумма превышения осадков над испаряемостью с учетом почвенно-гранулометрических поправок) и суммы активных температур. Авторы рисунка [45].

Основу растительных сообществ на криоаридных почвах, составляют виды, повсеместно распространенные в ультраконтинентальных холодных сухих степях Азии. Наиболее типичны мелкодерновинные злаки: ковыли Крылова (Stipa krilovii Roshev.), галечный (S. glareosa P.A. Smirn.), овсяницы ленская (Festuca lenensis Drobow) и валлисская (F. valesiaca Gaudin), мятлик оттянутый (Poa attenuate Trin.), житняк (Agropyron cristatum L.), тонконог (Koeleria cristata (L.) Pers.), змеевка (Cleistogenes squarrosa (Trin.) Keng); полыни: холодная (Artemisia frigidа Willd.) и серебристая (A. caucasica Willd.); лапчатки: бесстебельная (Potentilla acaulis L.), сжатая (P. conferta Bunge), вильчатая (P. bifurca L.); также вероника седая (Veronica incana L.), эдельвейсы (Leontopodium), осоки твердоватая (Carex diriuscula C.A. Mey) и стоповидная (C. pediformis C.A. Mey). В самых аридных частях ареалов криоаридных почв и/или на сильно щебнистых породах встречаются караганы: карликовая (Caragana pigmaea (L.) DC.), Бунге (C. bungei Ledeb.), золотистая (C. aurantiaca Koehne), эфедра (Ephedra sp.), нанофитон (Nanophyton grubovii U.P. Pratov). На особенно щебнистых почвах появляются гонеолимон (Goniolimon sp.), гипсофила (Gypsophyla desertorum (Bunge) Fenzl), горноколосник (Orostachys spinosa (L.) C.A. Mey). В высокогорьях криофитные и альпийские ассоциации представлены горечавками (Gentiana), астрой альпийской (Aster alpinus L.), незабудочником гребенчатым (Eritrichium pectinatum (Pall.) DC.), кобрезией мышехвостниковой (Kobresia myosuroides (Vill.) Fiori), лапчаткой снежной (Potentilla nivea L.).

Степи на криоаридных почвах низкотравные, с 3–10-кратным преобладанием подземной фитомассы над надземной [17, 42]. Нами были проведены единичные определения фитомассы⁴⁴ на трех разрезах криоаридных почв ландшафтно-высотного ряда на Юго-Восточном Алтае. Согласно этим определениям, надземная фитомасса варьирует от 0.02 кг/м² в наиболее аридных условиях (рис. 3, 3) под опустыненной степью с низким проективным покрытием: 20–30% (Чуйская котловина) до 0.154 кг/м² в высокогорном степном ландшафте (рис. 3, 1) с существенной долей альпийских видов и проективным покрытием 70–80% (долина Богутинских озер); в наиболее типичных условиях под криоксерофитной степью (рис. 3, 2) с проективным покрытием 50% (котловина озера Ак-Холь) надземная фитомасса составляет 0.041 кг/м². Запасы фитомассы наименее аридных участков сопоставимы с запасами фитомассы континентальных теплых сухих степей европейской части России и Казахстана, тогда как фитомасса самого аридного из наших объектов – опустыненной степи Чуйской котловины, крайне мала для степных фитоценозов.

Рис. 3.

Характерные ландшафты, типичный профиль и ключевые особенности строения криоаридных почв. Ландшафты: 1 – Юго-Восточный Алтай, долина р. Богуты, 2400 м над ур. м., криоксерофитные степи с участием альпийской флоры; 2 – Юго-Восточный Алтай, котловина оз. Ак-Холь 2230 м над ур. м., криоксерофитные степи; 3 – Юго-Восточный Алтай, Чуйская степь, 1900 м над ур. м., опустыненные криоксерофитные степи. Ключевые особенности строения криоаридных почв: a – горизонт АК с бурой окраской, комковато-порошистой структурой и обилием растительных остатков; b – горизонт Bpl с палевой окраской и глинисто-пылеватыми пленками на минеральных зернах; c – скопление отмершего корневого детрита на литологическом контакте между горизонтами Bpl и 2BCA1ic; d – многослойные кутаны на обломках пород в горизонтах BCAic.

Таким образом, весь комплекс условий почвообразования формирует значительный объем корневой фитомассы (подземная фитомасса может превышать надземную в 3–20 раз [42]) на фоне исключительно низких зимних температур, малого количества осадков, высоко влагопроницаемого и мало влагоемкого субстрата, низкого разнообразия и численности почвенной фауны, что определяет своеобразие аккумулятивно-гумусового горизонта криоаридных почв, который был назван в классификации почв России криогумусовым (АК) [22, 39].

Придав криоаридным почвам криоксерофитных степей статус типа, отделив их от каштановых почв более теплых и менее континентальных областей, В.И. Волковинцер декларировал глубокие генетические различия между этими почвами, обусловленные различиями их экологических ниш. Однако, несмотря на факторную ориентированность обоснования криоаридных почв, В.И. Волковинцером были выявлены свойства почв, послужившие базовыми критериями для их введения в классификацию почв России.

Обоснование выделения типа криоаридных почв по почвенным свойствам.

Диагностические горизонты. Характерными чертами криоаридных почв В.И. Волковинцер считал преобладание теплых, рыжевато-бурых (каштановых), а не серых тонов в окраске гумусового горизонта, слабо выраженную структуру всех генетических горизонтов, наличие в разной степени более или менее ясного горизонта аккумуляции карбонатов с преобладанием их натечных форм на нижних поверхностях обломков пород. Глубина вскипания сильно варьирует, содержание карбонатов – от 0.5 до 50%, отсутствуют горизонты с аккумуляцией гипса и легкорастворимых солей, морфологические проявления криогенных процессов в условиях дефицита влаги, несмотря на суровый температурный режим, оценивались как слабые [13].

Перечисленные свойства послужили основой диагностики криоаридных почв в классификации почв России. В соответствии с ее принципами, тип почв диагностируется по определенному набору диагностических горизонтов – формуле профиля, и типу криоаридных почв была придана формула AK–BPL–ВСА–Сса [22, 39]. Почвообразующая порода криоаридных почв может быть и бескарбонатной, поэтому целесообразнее изменить индекс породы на С(са). Ниже рассмотрим признаки диагностических горизонтов криоаридных почв (рис. 3, рис. S1 , S2 , S3 ).

Криогумусовый горизонт (АК) был введен в классификацию для криоаридных и криогумусовых почв отдела органо-аккумулятивных, как отражающий их специфику и уникальность условий формирования. На основании морфологического анализа исследованных объектов отмечены следующие особенности криогумусового горизонта (рис. 3а, рис. S1 ). Мощность горизонта АК более 5 см и обычно составляет 10–20 см. В верхней его части либо выделяется среднеплотная дернина, либо на поверхности почвы имеется тонкая хрупкая корочка мощностью 0.5–2 см. Корочка чаще всего пористая (рис. S4-n ), как правило, подстилаемая слоем бесструктурного, рыхлого, пылевато-песчаного материала, иногда слоеватого, мощностью 1–2 см (признак akl) (рис. S4-l ). На незадернованных участках на поверхности почвы часто встречается обломочный материал разного размера (рис. S4-l , рис. S4 -о); при наличии корочки обломочный материал может иметь пятна пустынного загара (рис. S4-m ). Горизонты АК с корочкой, как правило, карбонатные: мелкозем вскипает с поверхности, имеются натечные формы карбонатов – бородки, кутаны, англ. pendants (признак ic).

Одно из основных отличий криогумусового горизонта от других аккумулятивно-гумусовых горизонтов: рыжевато- или красновато-бурые, каштановые, а не серые тона окраски [22, 39]. Однако они не столь яркие, как указано в его диагностике [39], как правило, окраска горизонта темно-бурая, красновато-бурая: по шкале Манселла тон 10YR⁵⁵, светлота в диапазоне 3–4, а насыщенность в диапазоне 2–4; тон редко оценивается как 7.5YR, или 5YR (табл. 1, рис. 3).

Структура мелкозема непрочная комковато-порошистая (рис. 3а, рис. S1 -а). Комки (0.5–2.0 см) в некоторых случаях собраны в нечеткие призмовидные отдельности и разделяются на хорошо оформленные, округлые (мелкозернистые или крупитчатые) агрегаты размером меньше 1 мм (рис. S1-b ). Своеобразная и диагностически значимая черта криогумусовых горизонтов, которой раньше не уделялось должного значения: обилие в их составе мелкого (0.5 мм и меньше), слаборазложившегося растительного детрита (рис. S1-c ), преимущественно корневого, рассеянного по всему горизонту и определяющего многие его физические и химические свойства, в том числе, своеобразную окраску [20]. Буроватый детрит покрывает поверхность комковатых агрегатов, обломков пород и рассеян в неагрегированной почвенной массе (рис. S1-d ).

Следствием присутствия детрита можно считать повышенное содержание органического углерода (1–5%, среднее значение 3.5% для выборки из 39 разрезов), а также очень высокую долю негидролизуемого остатка. В КиДПР указано, что доля последнего составляет 40–50%, тогда как согласно определениям авторов для трех разрезов криоаридных почв Юго-Восточного Алтая, а также ранее опубликованным данным для криоаридных почв различных регионов [21, 24, 50], доля негидролизуемого остатка в криогумусовых горизонтах может варьировать в пределах 40–80% и даже выше. Дополнительная характеристика органического вещества криогумусового горизонта – очень высокое содержание легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ): 3–5% (в дернине оно существенно выше), в несколько раз превосходящее показатели ЛОВ в каштановых почвах европейской части России (0.7%) [5].

Анализ доли детрита (ЛОВ, выделенное фракционированием в тяжелой жидкости [18]) в различных размерных фракциях показал, что фракция 0.2–0.5 мм абсолютно преобладает и составляет 40% массы детрита. Следующая по содержанию фракция 0.1–0.2 мм составляет около 20%. Обилие в криогумусовом горизонте столь мелких слабо- и среднеразложившихся растительных остатков, которые практически невозможно отобрать при удалении корешков при подготовке образцов к анализу, объясняет ранее отмечавшееся высокое аналитически определяемое содержание органического углерода по Тюрину [25].

Отмеченные свойства криогумусового горизонта хорошо коррелируют с условиями почвообразования. Повышенное количество растительных остатков объясняется доминированием корневой фитомассы, концентрирующейся в поверхностном слое, что свойственно фитоценозам криоксерофитных степей. Процессы гумификации ограничиваются не только суровым климатом, но и свойствами самих растений – злаков, полыней, кустарников, а также низкой биологической активностью, лимитирующей механическую и биохимическую деструкцию мортмассы. Важным механизмом фрагментации растительных остатков – превращения их в мелкий детрит, по-видимому, является криогенное дробление [44]. Само название горизонта “криогумусовый” отражает особый комплекс формирующих его процессов. Другими словами, в облике горизонта AK отражаются особенности трансформации органических остатков криоксерофитной растительности в условиях дефицита тепла и влаги, при низкой биологической активности. Они определяют особый тип гумусообразования, отличный от такового в более теплых и менее континентальных степях, то есть модифицируют процессы гумусообразования степного типа. На такую специфику гумусового горизонта криоаридных почв обращал внимание В.И. Волковинцер, отметивший, вслед за А.В. Куминовой, “мумификацию” растительных остатков, которые медленно разлагаются в силу особенностей климата [10, 28].

Палево-метаморфический горизонт (BPL) – срединный горизонт криоаридных почв не выделялся Волковинцером как особый генетически и диагностически значимый горизонт; в морфологических описаниях он фигурирует как переходный горизонт АВ. В КиДПР первый срединный горизонт криоаридных почв обозначен как палево-метаморфический BPL [39]. Этот горизонт может быть как бескарбонатным, так и карбонатсодержащим, в нем могут присутствовать карбонатные новообразования (кутаны на обломках, дисперсные карбонаты). Согласно КиДПР, горизонт BPL имеет тусклый палевый цвет, он слабее окрашен, чем железисто-метаморфический, и “практически не оструктурен по сравнению со структурно-метаморфическим и криометаморфическим” [39] (табл. 1). Считается, что горизонт BPL “отражает специфику метаморфизма в условиях экстраконтинентального климата; характерен для таежных ландшафтов Центральной Якутии и холодных степей и тундростепей горных систем Сибири” [39, с. 50]. Палевому горизонту придано диагностическое значение для типов криоаридных и палевых почв, и он служит основанием для их объединения в одноименном отделе [22, 39]. Идея о “родственных связях” криоаридных и палевых почв была высказана давно. Так, исследуя почвы остепненных склонов Яно-Оймяконского нагорья, Наумов и Андреева писали об их сходстве с дерново-лесными нейтральными (современными палевыми) почвами Центральной Якутии [32]. Сходный генезис отмечался также для почв степных и тундрово-степных ландшафтов континентальной Чукотки и палевых почв таежных ландшафтов ультраконтинентальных мерзлотных областей Восточной Сибири [8].

Полученные нами новые материалы и результаты обсуждений позволили уточнить характерные свойства первого срединного горизонта криоаридных почв и выразить сомнения относительно необходимости выделения в криоаридных почвах диагностического палево-метаморфического горизонта. Анализ морфологических описаний с определениями цвета по шкале Манселла показал, что диагностический горизонт BPL палевых и криоаридных почв более темный и бурый, чем указано в классификации: его окраска в исследованных почвах, как правило, варьирует в пределах 10YR 3–5/2–4 (ранее в описании горизонта были указаны менее яркие показатели по шкале Манселла: тон 10YR в сухом состоянии, светлота 7–8, насыщенность 3) (табл. 1, рис. 3, рис. S2 ). Он имеет плохо оформленную структуру, по сравнению со срединными горизонтами каштановых и бурых аридных почв (табл. 2). Однако совсем неоструктуренным, как значится в диагностике горизонта BPL, он тоже не является. Для него характерны непрочные ореховатые, блочные, призмовидные агрегаты (рис. S2-a ), реже криогенные постшлировые текстуры (рис. S4-f ).

На уровне агрегатов первого порядка в горизонте BPL между палевыми и криоаридными почвами имеются существенные различия. В шлифах BPL горизонтов палевых почв были описаны специфические мелкие (до 1 мм) криогенные агрегаты – ооиды с характерной ориентацией глины по периферии агрегатов и тонкая слоеватость, связанная с выделением ледяных шлиров при промерзании [27, 30, 48, 58]. Именно криогенные признаки: агрегация и текстура, хотя в последней версии классификации они и не были отмечены в качестве диагностических для палево-метаморфического горизонта, отражают его специфику, наряду с палевой окраской. В криоаридных почвах на зернах скелета всегда имеются глинисто-пылеватые кутаны, сложенные материалом вмещающего горизонта (рис. 3b, S2-b , S2-c , S2-d ), образованные в результате криогенной перегруппировки материала. Криогенная ооидная структура, свойственная палевым почвам, в криоаридных почвах, как правило, выражена существенно хуже, чем в BPL горизонтах палевых почв, она прослеживается только в наименее аридных условиях сравнительно четко (рис. S2-c , S2-d ), а постшлировая текстура даже в таких условиях наблюдается не всегда [25]. Слабая выраженность признаков, отражающих криогенную природу палево-метаморфического горизонта, вызывает сомнения в необходимости его выделения в качестве срединного диагностического горизонта в криоаридных почвах. Более правильным было бы отнести имеющиеся в криоаридных почвах элементы палево-метаморфического горизонта на уровень генетического признака pl. Однако палевый признак (pl) сейчас выделяется в классификации только как подтиповой признак криоземов палео-метаморфизованных при наличии палевых тонов в окраске криометаморфического горизонта CRM [39]. Использование этого индекса для других почв, в частности, криоаридных, предполагает расширение его диагностических критериев. Предлагается снять в описании признака pl его ассоциированность с криоземами и добавить наличие криогенных признаков: мелкой (до 1 мм), слабо сепарированной (не рассыпчатой) гранулярной (ооидной) структуры и имеющих окраску вмещающего горизонта глинисто-пылеватых пленок на зернах.

Итак, первый срединный горизонт криоаридных почв обладает не очень ясно выраженными характерными особенностями палево-метаморфического горизонта, имея лишь черты “педогенного преобразования почвообразующей породы” [39, с. 47] – один из диагностических критериев метаморфического горизонта ВМ (табл. 2). Как же правильно атрибутировать этот горизонт? По действующим сейчас правилам КиДПР, генетические признаки служат основанием для выделения подтипов, а индекс генетического признака может быть добавлен либо к индексу диагностического горизонта, либо к индексу переходных горизонтов или почвообразующей породы. Возникает вопрос, к какому горизонту следует добавить индекс рl, чтобы не потерять информацию о криоаридной почве? Первый срединный горизонт криоаридных почв чаще всего бескарбонатен, поэтому не может быть индексирован как BCApl. Если не отступать от существующих правил КиДПР, можно определить первый срединный горизонт как структурно-метаморфический BM, что тоже не вполне верно, так как согласно определению, горизонт BM выделяется в почвах суглинисто-глинистого гранулометрического состава и часто хорошо оструктурен [22, 39]. Альтернативным и, возможно, более правильным вариантом является добавление малого индекса pl к переходному недиагностическому горизонту В, не имеющему признаков других срединных диагностических горизонтов. Использование нескольких недиагностических горизонтов для представления подтиповых особенностей предлагается в рамках обновления КиДПР [52].

Аккумулятивно-карбонатные горизонты (ВСА) криоаридных почв отличаются от таковых в других почвах тем, что наиболее характерной, иногда единственной, формой педогенных карбонатов являются многослойные натечные образования (кутаны, “бородки”) на обломках пород (рис. S3-b , S3-c , S3-d ), наряду с ними может встречаться карбонатная пропитка (рис. S3-a ). Такие новообразования не отмечены в общем описании горизонта ВСА [39, c. 51], однако в описании горизонтов ВСА почв отдела палево-метаморфических они присутствуют [39, c. 89]. Сегрегационные формы карбонатов в криоаридных почвах крайне редки. Присутствие горизонта ВСА в криоаридных почвах ни у кого не вызывает сомнений. Чаще всего этот горизонт в криоаридных почвах бурно вскипает от HCl. Однако есть и малокарбонатные разности, где мелкозем горизонтов ВСА слабокарбонатный, но на многочисленных обломках отчетливы многослойные карбонатные кутаны [6, 13, 14, 25, 26, 34, 35, 43].

Формула профиля и положение типа криоаридных почв в классификации. Вышеизложенные уточнения, касающиеся морфогенетических особенностей криоаридных почв, позволяют предложить некоторые изменения типовой формулы профиля. Ее можно представить одним из следующих вариантов: АК–Bpl–BCAic–С(ca); АК–BMpl–BCAic–С(ca), второй вариант, как обсуждалось выше, менее целесообразен. Признак “ic” натечных форм карбонатных новообразований не обязателен, хотя он подчеркивает специфику профилей криоаридных почв.

Отказ от идентификации полноценного палево-метаморфического горизонта вызывает необходимость выведения криоаридных почв из отдела палево-метаморфических, хотя они, безусловно, близки палевым по целому ряду особенностей. Именно по этой причине приходится несколько нарушать принцип КиДПР – вводить в типовую формулу профиля подтиповой признак pl, но этот случай в системе не единственный. В отделах текстурно-дифференцированных и альфегумусовых почв в последнем к горизонтам EL, BEL, BT, E, BHF добавлен признак глееватости – индекс g, а в первом к профилям солодей – индексы ca и s [39].

В рамках представленной в КиДПР концепции отдела светлогумусовых аккумулятивно-карбонатных почв криоаридные почвы могли бы быть отнесены к этому отделу, в котором горизонт ВСА является общим для всех почв отдела: каштановых, бурых аридных, светлогумусовых аккумулятивно-карбонатных [39]. Если принять такое решение, то в названии этого отдела придется заменить компонент “светлогумусовые” на нейтральный термин “гумусовые”, что ничего не нарушит. На наш взгляд, по морфогенетическим и химическим особенностям, а также по условиям формирования, криоаридные почвы все-таки ближе к бурым аридным и каштановым почвам полупустынь и степей, нежели к палевым почвам мерзлотных таежных ландшафтов.

Почвы с криогумусовым горизонтом на маломощных и сильно скелетных породах горных склонов имеют, как правило, укороченный профиль с неполным набором диагностических горизонтов. Возможны также варианты, когда в маломощном слое материнской породы ясно выделяется только криогумусовый горизонт, а срединные горизонты отсутствуют. Такие почвы определяются как криогумусовые – тип в отделе органо-аккумулятивных, с натечными формами карбонатов; формула профиля АК–С [39].

Подтипы криоаридных почв. Подтиповое деление криоаридных почв до настоящего времени было слабо разработано за недостаточностью данных об их генетико-географическом разнообразии. Накопленный полевой материал, результаты исследований криоаридных почв в фондах Центрального музея почвоведения, а также ранее опубликованные данные по криоаридным почвам Тувы, Алтая, Бурятии, Восточного Забайкалья, Якутии, Северо-Востока России, Монголии, позволяют верифицировать имеющиеся в классификации подтипы и предложить новые [2, 13, 14, 20, 26, 29, 37, 47, 49, 51, 54].

В последней версии классификации [39] подтипы не слишком жестко привязаны к типу, и любой подтип может быть выделен внутри любого типа. Тем не менее, для каждого отдела предлагается список подтипов, наиболее характерных и/или часто встречающихся в типах отдела. В списке возможных подтипов отдела палево-метаморфических почв присутствует натечно-карбонатный подтип, который не целесообразно использовать для криоаридных почв, т.к. натечные карбонаты являются неотъемлемым атрибутом профиля и, в первую очередь, горизонта ВСА криоаридных почв, они упоминаются во всех публикациях. Подтип натечно-карбонатных почв должен представлять криоаридные “типичные” (рис. S4-a, b ).

Из остального списка подтипов нами были описаны для криоаридных почв темноязыковатые, поверхностно-турбированные и поcтагрогенные почвы.

Темноязыковатые криоаридные почвы (рис. S4-g ) были обнаружены в высокогорьях Тувы и Алтая, единично – в Якутии (на солярном склоне близ пос. Томтор); они встречаются сравнительно редко, преимущественно в районах с несколько менее выраженным дефицитом почвенной влаги.

Поверхностно-турбированные, то есть механически нарушенные почвы, описаны в разных регионах. Механические нарушения могут быть вызваны разными причинами и не являются специфическими для криоаридных почв. Чаще всего это антропогенно-нарушенные почвы.

Комплекс природных условий не благоприятен для земледелия и, соответственно, формирования в профиле почв агрогенных признаков. Однако постагрогенные варианты криоаридных почв были обнаружены в крупных котловинах Тувы и Забайкалья, где криоаридные почвы широко использовались под пашню, особенно в советское время. Постагрогенные криоаридные почвы диагностируются по относительно ровной границе прежнего агрогоризонта. Бывшие поля прекрасно видны на материалах дистанционного зондирования – космических снимках и снимках беспилотных летательных аппаратов.

Маловероятны глееватые и криотурбированные подтипы криоаридных почв ввиду малого количества осадков, глубокой и малольдистой мерзлоты.

Кроме подтипов, имеющихся в списке для отдела, проведенные исследования позволили предложить ввести в классификацию дополнительные подтипы. Криоаридные почвы с бурыми, темно-бурыми и красновато-бурыми гумусовыми кутанами на обломочном материале во всех горизонтах (в горизонте ВСА они часто залегают пятнами поверх слоистых карбонатных кутан, занимают значительные площади на крупных обломках: щебне и валунах) (рис. S4-i , S4-k ), имеют широкое распространение в высокогорьях Алтая и Саян, а также, согласно ранее опубликованным данным [7, 8, 43, 54] и результатам исследований в фондах Центрального музея почвоведения – на Чукотке. Было показано, что такие кутаны, сложенные колломорфным, полупрозрачным в отраженном свете, изотропным веществом, несмотря на яркие красновато-бурые и охристо-бурые окраски, не всегда обогащены оксидами железа, а красные тона в окраске определяются именно органическим веществом, причем интенсивность окраски пропорциональна его содержанию [6, 25]. Есть данные, что такие гумусовые кутаны отражают альфегумусовый этап развития профиля: иллювиирование органического вещества в виде хелатных комплексов с железом и алюминием, и являются наследием относительно гумидных условий почвообразования в недавнем голоценовом прошлом [6, 43]. Ни один из ранее предложенных генетических признаков, отражающих процессы иллювиирования органического вещества: hi – потечно-гумусовый, солонцеватый sn, i – глинисто-иллювиированный, на наш взгляд не отражает точно генетическую сущность гумусовых кутан криоаридных почв. По сути, наличие в профиле гумусовых кутан, образованных процессом коллоидной миграции и иллювиирования органического вещества, соответствует генетическому признаку, который в современной версии классификации обозначается как BH (в виде исключения большими буквами)⁶⁶, но в меньшем его количественном проявлении. Содержание органического углерода в пересчете на гумус в горизонтах, содержащих гумусовые кутаны, составляет от 0.8 до 2%, а не >3%, необходимые для выделения горизонта BH и совсем мало оксалатнорастворимых форм железа (до 0.3–0.5%). Наличие таких гумусовых кутан в профиле может быть индексировано как hi. Однако в этом случае описание признака нужно модифицировать, добавив в него наличие темноокрашенных: бурых, темно-бурых и красновато-бурых кутан на скелетных частицах: гравии, щебне, валунах. Криоаридные почвы с яркоокрашенными гумусовыми кутанами предлагается выделять как подтип с иллювированием гумуса или гумусово-иллювиированный, а наличие самих кутан отражать либо уже существующим малым hi, дополнив его описание, либо индексом hc (от англ. “humus coating”).

На Юго-Восточном Алтае, в Туве, в Якутии были описаны почвы с массовыми скоплениями отмершего крупного сухоторфяного корневого детрита в Вpl и BCA горизонтах. Эти скопления обычно приурочены к литологическим контактам с сильно скелетными слоями, механически ограничивающими проникновение корней (рис. S4-h , S4-j ). Аналитически этот признак может отражаться на кривой содержания органического углерода в профиле как второй внутрипрофильный максимум. Такие массовые скопления сухоторфяного детрита могут вызывать локальное подкисление вмещающего горизонта. Почвы с массовым скоплением крупного детрита на литологических контактах могут быть выделены как внутрипрофильно-детритный подтип, а наличие самого детрита предлагается отмечать малым индексом dr (от detritus of roots).

Единичными были профили криоаридных почв, где в срединных горизонтах (обычно в ВСА) наблюдаются постшлировые текстуры и криогенная рассыпчатая угловато-крупитчатая структура, аналогичная структуре криометаморфизованного признака crm (рис. S4-f ). Такие явления описаны в высокогорьях Алтая и Тувы, на отложениях сравнительно более тяжелого гранулометрического состава с лучшей водоудерживающей способностью, где меньше дефицит влаги в почве, ограничивающий формирование характерных криогенных структур. Криоаридные почвы с выраженной криогенной крупитчатой структурой и постшлировой слоистой текстурой (морфонами) могут быть отнесены к криометаморфизованному подтипу.

Местами в наиболее аридных разностях криоаридных почв (Убсунурская и Чуйская котловины) в верхней части профиля отсутствует дернина, и на поверхности почвы обнаруживается корка мощностью до 1–2 см (рис. S4-n ). Она идентифицируется как признак akl и представляет собой однослойную хрупкую пузырчатую корку с включениями гравия, обычно подстилаемую рыхлым, бесструктурным, сыпучим супесчано-песчаным материалом (рис. S4-l ). На поверхности корки рассеяны обломки плотных кристаллических пород, часто с пустынным загаром (рис. S4-m , S4-o ). Представляется целесообразным подобные самые аридные разности криоаридных почв с признаком akl рассматривать как ксерогумусовый подтип, в настоящее время предусмотренный исключительно для отдела светлогумусовых аккумулятивно-карбонатных почв [39]. В этом отделе ксерогумусовый подтип предполагает наличие тонкого поверхностного слоя, дифференцированного на пузырчатый корковый и слоеватый подкорковый микрогоризонты мощностью не более 1–3 см каждый. В криоаридных почвах чаще всего встречается только пузырчатая корка на лишенных растительности пятнах, под ней может залегать подкорковый микрогоризонт, обычно не слоеватый, несвязный, рыхлый (рис. S4-l, n, o ).

Волковинцер считал, что для криоаридных почв не характерны аккумуляции гипса и легкорастворимых солей. Однако, по данным авторов, криоаридные почвы могут содержать небольшие количества (доли процента) легкорастворимых солей, такие почвы можно отнести к засоленному подтипу. Ранее засоленные криоаридные почвы были описаны в Чуйской котловине [47]. Иногда в нижних аккумулятивно-карбонатных горизонтах (с глубины 80–100 см) встречается гипс, преимущественно в составе слоистых кутан на щебне (рис. S4-c , S4-d ), то есть можно выделять в типе криоаридных почв гипссодержащий подтип.

Кроме широко распространенных среди криоаридных почв натечных форм карбонатов, в Забайкалье описаны дисперсно-карбонатные почвы, в которых наряду с карбонатными кутанами (генетический признак ic), обильны также пропиточные формы карбонатов (признак dc). Они приурочены к наименее щебнистым субстратам, особенно супесчаным (рис. S4-e ). Пропиточные или мучнистые формы карбонатов ранее считались фациальным признаком степных почв этого региона [23, 34].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Детальные полевые исследования и изучение музейных монолитов подтвердили мнение В.И. Волковинцера о специфичности криоаридных почв и их отделении от каштановых, главным образом, за особый криогумусовый горизонт, не имеющий аналогов среди горизонтов КиДПР, свойства которого ясно отражают специфику условий почвообразования. Вместе с тем криоаридные почвы имеют общие черты, как с палевыми почвами, так и с каштановыми. В отличие от последних, в них отчетливы криогенные признаки, в частности микроструктура; по сравнению с палевыми почвами, криогенные черты уступают биогенным.

Профиль криоаридных почв в классификации почв России выражается следующей формулой: AK–BPL–BCA–Cca. Однако, учитывая недостаточно яркую выраженность в подгумусовом горизонте характерных для палевого горизонта криогенных признаков, предлагается придать последнему статус не горизонта, а признака и индексировать первый подгумусовый горизонт как Bpl (для палевых почв горизонт BРL, безусловно, сохраняется в качестве диагностического горизонта). Формулу профиля криоаридных почв предлагается записать следующим образом: АК–Bpl–BCA–С(са).

Криоаридные почвы могут быть введены в отдел светлогумусовых аккумулятивно-карбонатных почв, куда входят родственные им каштановые и бурые аридные почвы. Однако в таком случае желательно заменить название отдела “светлогумусовые аккумулятивно-карбонатные”, на “гумусовые аккумулятивно-карбонатные”, поскольку верхние горизонты почв – потенциальных и существующих в КиДПР компонентов отдела, окажутся разными.

В классификации почв России [22] для криоаридных почв был выделен только подтип типичных. В “Полевом определителе…” [39] дан общий список подтипов для отдела палево-метаморфических почв, в который входят сейчас криоаридные почвы. Из этого списка могут быть использованы следующие подтиповые квалификаторы: темноязыковатый; поверхностно-турбированный и постагрогенный. Среди ранее не выделявшихся в отделе подтипов для криоаридных почв предлагается использовать: криометаморфизованный и дисперсно-карбонатный. Своеобразным (уникальным) подтипом криоаридных почв является внутрипрофильно-детритный. Уникальным можно также считать гумусово-иллювиированный подтип, вероятно, связанный с более гумидной фазой формирования криоаридных почв. В наиболее аридных условиях можно выделить ксерогумусовый подтип, засоленный и гипссодержащий подтипы. Расширение набора подтипов позволяет отразить географическое разнообразие криоаридных почв.