Лесные почвы Европейской России: биотические и антропогенные факторы формирования

Ó×ÐÅÆÄÅÍÈÅ ÐÎÑÑÈÉÑÊÎÉ ÀÊÀÄÅÌÈÈ ÍÀÓÊ
ÈÍÑÒÈÒÓÒ ÔÈÇÈÊÎ-ÕÈÌÈ×ÅÑÊÈÕ
È ÁÈÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÎÁËÅÌ ÏÎ×ÂÎÂÅÄÅÍÈß ÐÀÍ
Ì.Â. ÁÎÁÐÎÂÑÊÈÉ
Ëåñíûå ïî÷âû Åâðîïåéñêîé Ðîññèè:
áèîòè÷åñêèå è àíòðîïîãåííûå
ôàêòîðû ôîðìèðîâàíèÿ
Òîâàðèùåñòâî íàó÷íûõ èçäàíèé ÊÌÊ
Ìîñêâà 



 2010

ÓÄÊ 631.4(630)
ÁÁÊ 43.4(2)
   Á 72
Áîáðîâñêèé Ì.Â. Ëåñíûå ïî÷âû Åâðîïåéñêîé Ðîññèè: áèîòè÷åñêèå è
àíòðîïîãåííûå ôàêòîðû ôîðìèðîâàíèÿ. Ìîñêâà: Òîâàðèùåñòâî íàó÷íûõ
èçäàíèé ÊÌÊ 2010. 359 ñ., èë., 31 ñ. öâ. âêë.
 ìîíîãðàôèè ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû àíàëèçà îáøèðíîãî ôàêòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà ïî ñòðîåíèþ ïî÷â ëåñíûõ òåððèòîðèé Åâðîïåéñêîé Ðîññèè îò ëåñîñòåïè äî ñåâåðíîé òàéãè. Ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè ðàçâèòèÿ ïî÷â â õîäå ñóêöåññèé ëåñíûõ ýêîñèñòåì. Ïîêàçàíî, ÷òî
æèçíåäåÿòåëüíîñòü áèîòû, âêëþ÷àÿ áèîãåííûå ïåäîòóðáàöèè, ÿâëÿåòñÿ âåäóùèì ôàêòîðîì
ôîðìèðîâàíèÿ ïî÷â â ëåñíûõ ýêîñèñòåìàõ ïðè èõ ñâîáîäíîì ðàçâèòèè. Îöåíåí âêëàä ðàçëè÷íûõ ýëåìåíòîâ òðàäèöèîííîãî ïðèðîäîïîëüçîâàíèÿ (ðóáêà, ðàñïàøêà, âûïàñ, âûæèãàíèå è ïð.) â äîëãîâðåìåííóþ äèíàìèêó ïî÷âåííîãî ïîêðîâà ëåñíîé çîíû Åâðîïåéñêîé Ðîññèè. Ïîêàçàíû âîçìîæíîñòè ïðèìåíåíèÿ ìàêðîìîðôîëîãè÷åñêèõ ìåòîäîâ àíàëèçà ïî÷âåííîãî ïðîôèëÿ äëÿ ðåêîíñòðóêöèè èñòîðèè ëåñíûõ òåððèòîðèé.
Äëÿ ýêîëîãîâ, ïî÷âîâåäîâ, ãåîáîòàíèêîâ, ëåñîâîäîâ, ñïåöèàëèñòîâ ïî îõðàíå ïðèðîäû, ïðåïîäàâàòåëåé è ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé.
Îòâåòñòâåííûé ðåäàêòîð: ä. á. í. À.Ñ. Êîìàðîâ
Ðåöåíçåíòû:
ä. á. í., ïðîô. Ë.Î. Êàðïà÷åâñêèé;
ä. ã. í., ïðîô. È.Â. Èâàíîâ
ISBN 978-5-87317-733-2
© Ì.Â. Áîáðîâñêèé, òåêñò, èëëþñòðàöèè, 2010
© Ó÷ðåæäåíèå Ðîññèéñêîé àêàäåìèè íàóê  Èíñòèòóò
ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ è áèîëîãè÷åñêèõ ïðîáëåì
ïî÷âîâåäåíèÿ ÐÀÍ, 2010
© Òîâàðèùåñòâî íàó÷íûõ èçäàíèé ÊÌÊ, èçäàíèå, 2010

RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES
INSTITUTE OF PHYSICOCHEMICAL
AND BIOLOGICAL PROBLEMS IN SOIL SCIENCE
M.V. BOBROVSKY
Forest soil in European Russia:
biotic and anthropogenic factors
in pedogenesis
KMK Scientific Press Ltd.
Moscow 



 2010

Bobrovsky M.V. Forest soil in European Russia: biotic and anthropogenic
factors in pedogenesis. Moscow: KMK Scientific Press Ltd. 2010. 359 p., 31
color plates.
The monograph presents an analysis of forest soil morphology based on extensive field data collected in forests of European Russia from forest-steppe in the south to the Northern taiga in the
north. It studies features of soil profile development during succession in forest ecosystems. The
biotic activity including soil bioturbations (mainly, tree falls with uprooting) is shown to be the key
factor of soil formation in forests left for free development. An estimate is given for the input of
various traditional landuse systems (forest harvesting, ploughing, grazing, burning etc.) into the
long-term dynamics of soil genesis in the forests of European Russia. The monograph illustrates
potential of macromorphological methods of soil profile analysis for a reconstruction of forested
areas history.
Editor-in-Chief: A.S. Komarov
Reviewers:
Prof. L.O. Karpachevsky;
Prof. I.V. Ivanov
ISBN 978-5-87317-733-2
© M.V. Bobrovsky, text, illustrations, 2010
© Institute of Physicochemical and Biological Problems in
Soil Science, Russian Academy of Sciences, 2010
© KMK Scientific Press Ltd., 2010

Оглавление
Введение 
............................................................................................................................. 9
Глава 1. Современные представления о структурно-функциональной 
организации биогеоценотического покрова лесных территорий 
................................11
1.1. Gap-парадигма организации лесных экосистем 
...............................................12
1.2. Мозаично-циклическая концепция организации экосистем ........................... 13
1.3. Популяционный подход. Представления о ключевых видах экосистем 
........ 14
1.4. Представления о сукцессиях и климаксе .......................................................... 16
1.5. Взгляды на взаимодействие климата, биоты и человека. 
Антропобиотическая концепция развития природы ....................................... 17
1.6. Динамика природы Восточной Европы в конце плейстоцена – голоцене 
..... 23
Конец плейстоцена – древний голоцен (поздний палеолит) 
............................. 23
Ранний голоцен – мезолит и средний голоцен – неолит и бронза 
.................... 25
Железный век и раннее средневековье ............................................................... 27
Современность ...................................................................................................... 27
Заключение к Главе 1 ................................................................................................. 28
Глава 2. Генезис лесных почв: введение в проблему 
................................................... 30
2.1. Органическое вещество почвы и теория агрегатного строения ..................... 31
2.2. Дезагрегация и мобилизация почвенного материала. Элювиальноиллювиальная дифференциация профиля 
......................................................... 34
Воздействие дождевых капель на почву 
............................................................. 35
Элювиально-иллювиальная дифференциация профиля ................................... 35
2.3. Педотурбации ...................................................................................................... 37
2.4. Лесная растительность и формирование осветленных (подзолистых, 
элювиальных) горизонтов почв 
.......................................................................... 38
Данные сравнительной географии почв ............................................................. 39
Сравнение свойств пахотных и лесных почв ..................................................... 40
Результаты круговоротных исследований .......................................................... 41
Представления об организации биогеоценотического покрова ....................... 41
История традиционного природопользования 
................................................... 41
Исследования восстановительных сукцессий 
.................................................... 42
Заключение к Главе 2 ................................................................................................. 42
Глава 3. Методы и объекты исследования .................................................................... 44
3.1. Методы исследования ......................................................................................... 44
3.2. Выбор объектов исследования и характеристика районов исследования ..... 45
Глава 4. Биотические факторы формирования лесных почв ...................................... 54
4.1. Роль животных в разложении и гумификации органического вещества, 
формировании структуры почв .......................................................................... 54
4.1.1. Роль почвенной фауны в формировании почвенных агрегатов 
................. 55
4.1.2. Влияние средопреобразующей деятельности животных 
на формирование структуры почв 
................................................................ 59
Роющая деятельность животных 
......................................................................... 59
Кроты ..................................................................................................................... 61
Дождевые черви. Вынос материала на поверхность. 
Погружение артефактов ....................................................................................... 62

Оглавление
6
Перемешивание почвы ......................................................................................... 66
Особенности деятельности роющих животных в лесостепи и степи 
.............. 68
4.1.3. Деятельность почвенной фауны и типы гумуса.......................................... 70
4.2. Роль корневых систем и ризотектоники в создании агрегатов 
и формировании структуры почв 
....................................................................... 77
4.2.1. Влияние корневых систем на агрегированность почв 
................................ 78
Рост корней ............................................................................................................ 78
Отмирание корней 
................................................................................................. 78
Изменение водного режима почвы 
...................................................................... 78
Корневые выделения ............................................................................................ 79
Опутывание корнями частиц почвы 
.................................................................... 79
4.2.2. Роль корневых систем и ризотектоники в формировании 
структуры почв .................................................................................................... 79
Рост корней деревьев, формирование ризотектоники ....................................... 79
Особенности строения корневых систем некоторых видов деревьев 
.............. 82
Особенности разложения корней разных видов деревьев ................................ 85
Особенности заполнения корневых ходов в зависимости от причины 
отмирания дерева .................................................................................................. 87
4.3. Роль ветровальных педотурбаций в формировании структуры почв 
............. 90
4.3.1. Типы и элементы ВПК 
................................................................................... 91
4.3.2. Особенности отсыпки материала бугра ВПК разных типов. 
Макроморфологическая диагностика прошлых ВПК ................................ 93
4.3.3. Размеры ВПК. Особенности ВПК, образованных разными 
видами деревьев 
............................................................................................. 98
4.3.4. Частота встречаемости следов старых ВПК в почве. Глубины западин 
погребенных ВПК ........................................................................................ 105
4.3.5. Группы почв по особенностям выраженных в профиле педотурбаций.. 108
4.3.6. Время существования элементов ВПК. Время оборота вывалами 
участка леса .................................................................................................. 109
Заключение к Главе 4 ............................................................................................... 110
Глава 5. Антропогенные факторы формирования лесных почв ............................... 113
5.1. Земледелие ......................................................................................................... 114
5.1.1. Подсечно-огневое земледелие .................................................................... 114
Технология подсечно-огневого земледелия ..................................................... 114
Распространение подсечно-огневого земледелия 
............................................ 116
Воздействие подсечно-огневого земледелия на лесные экосистемы ............ 118
5.1.2. Пашенное земледелие 
.................................................................................. 119
Пашенное земледелие до появления паровой системы................................... 119
Паровая система земледелия. Технологии и распространение ...................... 123
Удобрение почв при паровом земледелии ........................................................ 128
Переложная система земледелия 
....................................................................... 129
Временное сельскохозяйственное пользование на вырубках 
......................... 129
5.1.3. Поверхностные процессы в почве при земледелии. Влияние 
земледелия на агрегатную структуру почв ................................................ 131
5.1.4. Дифференциация почвенного профиля в ходе распашки ........................ 133

Оглавление
7
5.1.5. Влияние распашки на почвенную фауну ................................................... 136
5.1.6. Морфологические признаки распашки в почвенном профиле 
................ 137
5.2. Рубки................................................................................................................... 142
5.2.1. Распространение рубок ............................................................................... 142
5.2.2. Влияние рубок на почву .............................................................................. 145
5.2.3. Морфологические признаки рубки в почвенном профиле ...................... 146
5.3. Сбор лесной подстилки .................................................................................... 147
5.4. Лесной выпас ..................................................................................................... 148
5.4.1. Распространение лесного выпаса 
............................................................... 148
5.4.2. Влияние выпаса на почву ............................................................................ 150
5.4.3. Морфологическое выражение выпаса в структуре почвы ....................... 153
5.5. Пожары 
............................................................................................................... 155
5.5.1. Распространение пожаров 
........................................................................... 155
5.5.2. Типы лесных пожаров. Влияние пожаров на растительность 
................. 156
Влияние пожаров на древесные растения ........................................................ 156
Влияние пожаров на растительность ................................................................ 157
5.5.3. Влияние пожаров на структуру и свойства почвы 
.................................... 158
Влияние обжига на агрегацию почвы ............................................................... 158
Влияние пожаров на физические и химические свойства почвы .................. 159
5.5.4. Влияние пожаров на население почвы ...................................................... 162
5.5.5. Признаки пожаров в экосистеме. Изучение истории пожаров 
................ 164
5.5.6. Морфологические признаки пожаров в почвенном профиле .................. 165
5.5.7. Пожары — естественный или антропогенный фактор динамики 
экосистем? Причины и частота пожаров ................................................... 171
5.6. Создание лесных монокультур 
......................................................................... 174
5.6.1. Краткая история лесоразведения в лесной зоне Европейской России ... 175
5.6.2. Воздействия лесных культур на почву 
....................................................... 177
Заключение к Главе 5 ............................................................................................... 179
Глава 6. Сукцессионная динамика лесных экосистем 
............................................... 181
6.1. Признаки климаксных и сукцессионных экосистем 
...................................... 182
Признаки климаксности и сукцессионности в растительном покрове ......... 182
Признаки климаксности и сукцессионности в почвенном покрове .............. 186
6.2. Структура почвенного покрова климаксных экосистем 
................................ 188
Заключение к Главе 6 ............................................................................................... 194
Глава 7. Лесные почвы неморальной полосы 
(широколиственные леса, лесостепь) .......................................................................... 196
7.1. Распространение неморальных лесов ............................................................. 196
7.2. Особенности антропогенного освоения полосы неморальных лесов 
.......... 196
7.3. Основные варианты сукцессий лесных экосистем в неморальной полосе . 200
7.4. Почвы неморальной полосы и особенности их развития ............................. 203
7.4.1. Почвы широколиственных лесов и северной лесостепи ......................... 203
Особенности строения и генезиса почв на песчаных отложениях ................ 210
Скорости формирования гумусового горизонта .............................................. 215
7.4.2. Почвы южной лесостепи 
............................................................................. 216
Особенности развития почв южной лесостепи 
................................................ 220
Заключение к Главе 7 ............................................................................................... 224

Оглавление
8
Глава 8. Лесные почвы неморально-бореальной полосы 
(южная тайга, хвойно-широколиственные леса) ........................................................ 226
8.1. Распространение неморально-бореальных лесов .......................................... 226
8.2. Особенности антропогенного освоения полосы 
неморально-бореальных лесов 
......................................................................... 226
8.3. Основные варианты сукцессий лесных 
экосистем в неморально-бореальной полосе 
.................................................. 231
8.4. Почвы неморально-бореальной полосы и особенности их развития .......... 233
Почвы со слабо дифференцированным профилем .......................................... 234
Почвы с погребенным гумусовым горизонтом ................................................ 235
Почвы с сильно дифференцированным профилем 
.......................................... 236
Особенности строения почв на песчаных отложениях ................................... 239
Разнообразие почв старовозрастных лесов ...................................................... 240
Особенности развития почв бореально-неморальной полосы ....................... 243
Заключение к Главе 8 ............................................................................................... 246
Глава 9. Лесные почвы бореальной полосы (северная и средняя тайга) 
................. 248
9.1. Распространение бореальных лесов 
................................................................ 248
9.2. Особенности антропогенного освоения полосы бореальных лесов ............ 248
9.3. Основные варианты сукцессий лесных экосистем в бореальной полосе 
.... 254
9.4. Особенности населения почв бореальных лесов ........................................... 256
9.5. Почвы бореальной полосы и особенности их развития ................................ 259
Разнообразие почв в связи с сукцессиями лесных экосистем ........................ 261
Особенности развития почв бореальной полосы 
............................................. 275
Заключение к Главе 9 ............................................................................................... 280
Глава 10. Развитие почв в связи с сукцессиями лесных экосистем ......................... 282
10.1. Развитие почв в районах распространения пашенного земледелия 
........... 284
Аутогенная сукцессия после распашки ............................................................ 284
Развитие почв при аллогенных сукцессиях в районах распространения 
пашенного земледелия........................................................................................ 290
Методические особенности изучения сукцессий после распашки 
................ 297
10.2. Развитие почв в районах распространения пожаров ................................... 298
Аутогенная сукцессия после пожара ................................................................ 299
Развитие почв при аллогенных сукцессиях в районах 
распространения пожаров 
.................................................................................. 303
10.3. Развитие почв: формирование и разрушение почвенных горизонтов 
........ 308
Саморазвитие почвы 
........................................................................................... 308
Текстурно-дифференцированные почвы .......................................................... 310
Альфегумусовые почвы 
...................................................................................... 313
Заключение к Главе 10 ............................................................................................. 316
Заключение 
.................................................................................................................... 319
Литература .................................................................................................................... 322

Введение
Предлагаемая читателю книга посвящена исследованию роли биотических и антропогенных факторов в формировании почв, выявлению механизмов влияния этих 
факторов на долговременную динамику лесных почв Европейской России.
В основу книги положены данные, полученные автором в ходе многолетнего 
участия в исследованиях структурно-функциональной организации и сукцессионной 
динамики лесных экосистем Европейской России, инициатором и руководителем которых является О.В. Смирнова. Важным побудительным мотивом этой работы было 
стремление понять причины высокого разнообразия почв, которое мы наблюдали сначала в лесах Козельских засек, а потом и на других лесных территориях. Особое внимание было уделено поиску и исследованию наименее нарушенных лесных экосистем. Повсюду мы обнаруживали соседство почв, относящихся к разным таксонам, 
при этом в большинстве случаев отличия в строении профилей было невозможно объяснить традиционными причинами: их различиями по положению в рельефе, материнским породам, составу современной растительности и, тем более, по климатическим условиям.
В основе выполненного нами сравнительного структурно-генетического анализа профилей лесных почв разных регионов Европейской России лежат идеи и методы, 
предложенные Е.В. Пономаренко. Морфологический анализ почв, сопряженный с геоботаническими и популяционно-демографическими исследованиями растительного 
покрова, позволил реконструировать этапы истории многих лесных экосистем и оценить вклад природных и антропогенных факторов в формирование их современного 
облика. При этом стала очевидной необходимость обращения к истории традиционного природопользования, как к ведущему фактору преобразования природы.
В это же время в мировой литературе стал меняться взгляд на спонтанную динамику и критерии ненарушенности лесных экосистем: развивалась мозаичноциклическая концепция организации экосистем, рассматривающая эндогенные нарушения в качестве ведущего фактора динамики естественных экосистем, а живой покров — в виде мозаики разномасштабных эндогенных сукцессий.
В этой книге мы предприняли попытку рассмотреть совокупное влияние биотических и антропогенных факторов на долговременную (сотни–тысячи лет) динамику 
почв лесной зоны Европейской России с точки зрения современных концепций экологии. На основе обобщения результатов анализа полевого материала и литературных 
данных разработаны представления о ключевой роли средопреобразующей деятельности биоты и человека в формировании современного почвенного покрова как части 
биогеоценотического покрова.
В первой главе книги дан краткий обзор представлений о закономерностях структуры и динамики экосистем, которые лежат в основе дальнейших рассуждений, а также изложена антропобиотическая концепция динамики живого покрова в голоцене. 
Вторая глава посвящена анализу некоторых базовых представлений об организации 

Введение
10
и функционировании почв лесной зоны, сформулирована гипотеза антропобиотических механизмов долговременной динамики лесных почв. В третьей главе охарактеризованы методы и объекты исследований.
Четвертая и пятая главы содержат анализ биотических (глава 4) и антропогенных 
(глава 5) факторов развития почв лесной зоны Европейской России.
Шестая глава представляет анализ представлений о сукцессиях и климаксе применительно к почве, как компоненту лесных экосистем.
Седьмая, восьмая и девятая главы посвящены зональным особенностям лесных 
экосистем. Рассмотрены особенности действия на растительность и почвы биотических и антропогенных факторов в неморальной, неморально-бореальной и бореальной полосах лесной зоны, даны краткие характеристики распространения почв. 
Основное внимание уделено разнообразию почв в связи с сукцессиями лесных экосистем. Разделение лесного пояса на три полосы соответствует принятому Г. Вальтером 
(1968, 1974) членению растительности лесного пояса. Важной причиной, побудившей нас использовать такую классификацию, было использование ее авторами книги 
«Восточноевропейские леса» (2004). Книга «Восточноевропейские леса» и предлагаемая книга о почвах связаны как общими объектами, так и общими представлениями 
о принципах организации биогеоценотического покрова лесного пояса.
В последней, десятой главе рассматриваются особенности развития почв при 
различных вариантах сукцессий лесных экосистем. Возможные механизмы формирования морфологического и таксономического разнообразия почв рассмотрены на примерах двух условно ограниченных регионов — районов распространения пашенного 
земледелия и районов распространения пожаров.
Данная работа не состоялась бы без постоянной многолетней поддержки и помощи моих друзей и коллег. Я сердечно благодарю моего учителя и коллегу О.В. Смирнову, интересная работа и живые дискуссии с которой были и остаются бесконечно 
ценными для меня. Выражаю искреннюю признательность А.С. Комарову, Л.О. Карпачевскому, И.В. Иванову за полезные замечания и всестороннюю благожелательную 
критику и поддержку. Выражаю глубокую благодарность Е.В. Пономаренко, А.В. Абатурову, Н.В. Лукиной, М.И. Герасимовой, Б.Н. Золотаревой и всем остальным коллегам, принимавшим участие в обсуждении этой работы на разных ее этапах, за ценные 
советы и консультации. Сердечно благодарю Л.Г. Ханину за конструктивные обсуждения и неоценимую помощь в работе над рукописью. Глубоко благодарю за совместную работу В.Э. Смирнова, Е.М. Глухову, Р.В. Попадюка, М.М. Шовкуна, И.В. Жмайлова, студентов и аспирантов ПущГУ
, всех участников многочисленных экспедиций. 
Благодарю сотрудников заповедников и национальных парков за предоставленную 
возможность проведения исследований и разнообразную помощь; особую признательность хочу выразить директору заповедника «Калужские засеки» С.В. Федосееву 
и директору национального парка «Угра» В.П. Новикову.
Исследования были поддержаны грантами РФФИ № 98-04-48846, 01-04-49098, 
04-04-49446, 09-04-01689, Программой фундаментальных исследований Президиума 
РАН «Научные основы сохранения биоразнообразия России».