Коэффициент увлажнения тундрово глеевых почв

Тундровые глеевые почвы

Эти почвы широко распространены в субарктических областях Евразии и Северной Америки. Они развиваются на моренных, мор­ских и древнеаллювиальных отложениях тяжелого или среднего гра­нулометрического состава: глинах и суглинках. В этих породах обычно находится горизонт вечной мерзлоты. При неглубоком залегании и хорошей выраженности вечномерзлого горизонта тундровые глее­вые почвы могут иногда формироваться и на более легких породах. Одним из определяющих факторов их развития является ухудшен­ный дренаж. Обычно эти почвы занимают плоские равнинные тер­ритории, характеризующиеся слабым поверхностным стоком. По­верхность почвенного покрова нередко осложнена бугорковым мик­рорельефом.

Типичная растительность — мохово-лишайниковые и мохово — кустарничковые ассоциации. Кроме лишайников и мхов в расти­тельном покрове участвуют голубика, черника, вереск, брусника, карликовая березка и ива. В лесотундре, где также встречаются рас­сматриваемые почвы, древесный ярус представлен невысокими ред­кими елями, лиственницами и березами.

Продуктивность тундровых растительных сообществ невысока, что обусловливает ежегодное поступление в почву с опадом неболь­ших количеств органического вещества. В основном оно сосредото­чивается на поверхности почвы и в пределах нескольких сантимет­ров ниже ее, где концентрируются корневые системы растений. Зольность опада, особенно мхов и лишайников, очень низкая.

Профиль тундровых глеевых почв небольшой мощности и имеет сравнительно простое строение:

А0 — оторфованная подстилка мощностью несколько сантиметров, состоит из полуразложившихся остатков мхов, лишайников, листьев, хвои;

Al_g — грубогумусово-аккумулятивный горизонт, оглеенный, серый или темно- серый, неясно оструктуренный, со слабыми признаками комковатости, рыхлый, мощностью 5—7 см;

G — глеевый минеральный горизонт, серовато-сизый, местами с ржавыми пятна­ми и прожилками, бесструктурный, иногда с признаками тонкозернистой («икряной») структуры, плотный, переход в почвообразующую породу на глубине 40—60 см.

Содержание органического вещества в тундровых глеевых по­чвах (в горизонте А\ ), как правило, не превышает 4—5 %. В его составе преобладают фульвокислоты и неспецифические органичес­кие кислоты (С_г /С_ф = 0,3—0,5). Реакция почв умеренно кислая по всему профилю. Только в тех случаях, когда почвы формируются на засоленных морских суглинках, она может в верхних горизонтах ста­новиться слабокислой или почти нейтральной. Емкость поглоще­ния невелика — 10—15 мг • экв на 100 г почвы, ненасыщенность основаниями почвенного поглощающего комплекса 50—60%, в ос­новном за счет иона водорода. По содержанию валовых и несили­катных форм полуторных оксидов и ила почвенный профиль не дифференцирован, слабо могут быть выражены признаки припо­верхностной аккумуляции этих веществ. В глеевом горизонте отме­чается повышенное содержание соединений двухзарядного железа.

Основными процессами, ответственными за формирование мор­фологических и химических свойств тундровых глеевых почв, явля­ются: подстилкообразование и аккумуляция грубого гумуса, оглеение и криогенные турбации.

Хотя, как отмечалось выше, в тундровые глеевые почвы посту­пает малое количество растительных остатков и гумусовый гори­зонт имеет малую мощность, в нем содержится заметное количе­ство органического вещества. Это обусловлено тем, что в условиях неблагоприятного температурного режима, малой зольности опада и плохой аэрации почв биохимическая деятельность микроорганиз­мов ослаблена. Микроорганизмов мало, состав их беден, период деятельности короток. В результате скорости процессов гумифика­ции и минерализации органического вещества оказываются мед­леннее скорости его поступления с опадом.

Другая характерная особенность тундровых глеевых почв — оглеение значительной части профиля. Наиболее оглеены самая вер­хняя (на контакте с гумусовым горизонтом) и нижняя (на контакте с горизонтом вечной мерзлоты) части профиля. Такой характер оглеения связан с миграцией влаги к зонам промерзания: в зимнее время — к поверхности почвы, в летнее — к сильно переохлажден­ному горизонту постоянной мерзлоты. Оттаивающий за лето верх­ний слой почвы при относительно слабом испарении оказывается насыщенным влагой. В нем в анаэробных условиях идут процессы восстановления различных соединений и в первую очередь превра­щение окисных соединений железа в закисные. Внешне это выра­жается в появлении сизой или даже зеленоватой окраски, которая связана с выделением фосфорно-кислого закисного железа — виви­анита. В микрозонах почвенной массы, к которым имеется доступ воздуха (ходы корней, трещины и т. п.), идет окисление железа и появляются его гидроксиды ржавого и охристого цветов. Поскольку в тундровых почвах описываемого типа из-за близкого залегания вечномерзлого горизонта господствует водозастойный режим, про­дукты глеевого почвообразования накапливаются в почвенном про­филе.

Для тундровых глеевых почв характерно развитие криогенных явлений: мерзлотные трещины, вспучивание фунтов, талики, по­лигональные или медальонные формы поверхности и др.

Вспучивание и излияние фунтов связано с наличием в почве горизонта сохраняющейся в течение года мерзлоты, над которым создается переувлажненный слой талой почвы. В послелетний пе­риод, когда почва начинает промерзать с поверхности, насыщен­ный водой талый слой оказывается заключенным между двумя мер­злыми слоями: нижним — постоянным и верхним — сезонным. По мере замерзания почвы сверху и увеличения в связи с этим объема верхнего горизонта талый слой оказывается в условиях все более возрастающего давления. Под его влиянием талая жидкообразная почва в наиболее слабом месте (по старым корневым ходам, фещинам или в местах, где верхний мерзлый слой относительно тонок) прорывает верхний слой и расплывается по поверхности почвы. По мере высыхания талый грунт растрескивается на полигоны, в преде­лах которых происходит дифференциация крупных и мелких частиц. Поверхность почвы приобретает типичное полигональное строение. Повторение процессов излияния грунтов приводит к периодическо­му перемешиванию всей массы почвы, находящейся над горизон­том вечной мерзлоты, и способствует гомогенизации почвенного профиля. Результатом криогенных процессов является также свое­образная «икряная» структура, которая выражена с большей или меньшей отчетливостью в тундровых глеевых почвах. Это связано с тем, что глинистые частицы, насыщенные водой, при ее заморажи­вании и росте ледяных кристалликов раздвигают более крупные песчаные и пылеватые частицы. Вследствие такой сепарации каж­дая микроструктурная («икряная») отдельность оказывается более глинистой изнутри и пылеватой по периферии.

Земли, занятые тундровыми глеевыми почвами, в основном ис­пользуются под пастбища как естественная кормовая база олене­водства. Использование этих почв для выращивания сельскохозяй­ственных культур ограничено из-за неблагоприятных агрономичес­ких свойств: бедность элементами питания, ухудшенный водный и тепловой режим и др. Для повышения их плодородия необходимо прежде всего внесение органических и минеральных удобрений, улучшение теплового режима путем мульчирования, а также осуще­ствление дренажа. Тундровые глеевые почвы легко разрушаются при воздействии транспортных средств и другой техники, восстановле­ние же их происходит очень медленно.

Источник

Атмосферное увлажнение почв различных ландшафтных зон

происходит растворение и перемещение в нижнюю часть почвы или за ее преде­лы многих минеральных и органичес­ких продуктов почвообразования.

При коэффициенте увлажнения >1,0, но плохом дренаже (чему способствует плоский рельеф и тяжелый грануломет­рический состав почв) избыток атмос­ферной влаги застаивается в почвах и в них формируется временная или посто­янная почвенная верховодка. Такой тип водного режима называется водозастой- ным. Он развит, например, во многих тундровых или болотных таежных почвах. Его усилению способствует неглубокий уровень вечной мерзлоты, служащей водоупором. При водозастойном режиме продукты почвообразования остаются на месте, а в почве возникает комплекс яв­лений, связанных с переувлажнением почв.

В условиях, где коэффициент увлаж­нения 1, в почвах с затрудненным дренажем создается водозастойный режим, подобный описанному для автоморфных почв, но часто более резко выраженный. При этом режиме влага атмосферных осадков идет на пополнение грунтовых вод, уровень которых начинает приближаться к поверхности, и почвы сильно переувлажняются. Водозастойный режим имеют почвы низинных болот, которым свойственно грунтовое питание.

При коэффициенте увлажнения 2 углекислого газа и поглощается столько же кислорода. В верхней части почвенной толщи полный воздухообмен осуществляется за несколько часов.

Еще одной производной климатических характеристик является тепловой (или температурный) режим почв. Количество солнечного тепла, которое получают почвы, как и количество тепла, которое они отдают атмосфере, периодически изменяется в течение суток и по сезонам года. В суточном цикле с восхода солнца и до 14 ч почва нагревается, затем она постепенно начинает охлаждаться. Макси­мальное охлаждение наблюдается около 4—5 ч ночи.

В годовом цикле почва нагревается с первых месяцев весны до середины лета, затем постепенно охлаждается. Суточные колеба­ния температур обычно проявляются до глубины немногим более 50 см. Годовые колебания температур иногда распространяются до глубины 15 м (наиболее резкие — до 3,5 м). На распространение тепла в почвенной толще требуется некоторое время, обусловлен­ное ее теплопроводностью, поэтому с глубиной наблюдается все большее запаздывание соответствующих температур по сравнению с поверхностью почвы. Рассмотрим основные типы температур­ных режимов почвы, выделяемые В.Н. Димо. Их дифференциация основана главным образом на учете интенсивности процессов про­мерзания почв, т. е. на динамическом показателе.

Тип 1. Мерзлотный. Характерен для почв с вечной мерзлотой сплошного типа. В течение года преобладает процесс охлаждения почвы. В холодный период почва промерзает до верхней границы вечномерзлых пород. Процесс нагревания сопровождается протаиванием сезонно-мерзлого слоя. Среднегодовая температура почвы и температура на глубине 0,2 м самого холодного месяца — отрица­тельные (рис. 4.4).

Тип 2. Длительносезоннопромерзающий. Охлаждение почвы сопро­вождается промерзанием. Длительность промерзания не менее 5 мес., глубина проникновения отрицательных температур более 1 м. Се­зонное промерзание не сопровождается смыканием с возможной вечной мерзлотой островного типа. Прогревание почвы приводит к оттаиванию. Среднегодовая температура почвы обычно положитель­ная, но температура самого холодного месяца на глубине 0,2 м от­рицательная (рис. 4.5).

Тип 3. Сезоннопромерзающий. Процесс охлаждения сопровожда­ется процессом неглубокого промерзания. Длительность промерза­ния от нескольких дней до 5 мес. Среднегодовая температура поло­жительная. Температура самого холодного месяца на глубине 0,2 м отрицательная. Вечная мерзлота отсутствует (рис. 4.6).

Тип 4. Непромерзающий. В годовом цикле преобладает процесс нагревания. Промерзания и морозности нет. Отрицательные температуры в почве отсутствуют или наблюдаются лишь несколько дней. Температура самого холодного месяца на глубине 0,2 м положи­тельная (рис. 4.7).

Тип 5. Постоянно теплый. Температура самого холодного месяца во всей толще не опускается ниже 10 °С (т. е. ниже уровня биологи­чески активных температур).

Тип 6. Постоянно жаркий. Суточные амплитуды температур пре­вышают годовые амплитуды, а среднегодовая температура почв на глубине 0,2 не опускается ниже 20 °С.

Подытоживая оценку вкладов факторов географической среды в механизмы почвообразования, еще раз подчеркнем, что в первую очередь в этой связи речь должна идти о производных биологическо­го фактора (круговорот веществ в системе организмы—почва) и кли­матического фактора (водный, воздушный и тепловой режимы почв).

Рис. 4.4. Термоизоплеты почв температурного режима мерзлотного типа

(по В.Н. Димо): а — мыс Шмидта; 6 — Якутск

Рис. 4.5. Термоизоплеты почв температурного режима длительно сезоннопромерзающего типа (по В.Н. Димо): а — Хибины; б — Чита

Рис. 4.6. Термоизоплеты почв температурного режима сезоннопромерзающего типа (по В.Н. Димо): а — Оренбург; б — Волгоград

Значительно меньшую роль играют здесь геологический и геомор­фологический факторы (см. рис. 5.1).

Все вышеупомянутые механизмы и процессы почвообразования, так или иначе отражающие динамику географических факторов, как можно заметить, представляют собой отдельные физические, меха­нические, химические или биологические процессы. Их совокупность естественным образом делится на четыре группы (по А.А. Роде, 1971):

1) обмен веществом и энергией между почвой и другими при­родными телами;

2) превращения веществ и энергии в почве;

3) изменения физического состояния вещества в почве;

4) передвижение веществ и энергии в почве.

К первой группе (обмен веществ) относятся следующие процессы:

а) многосторонний обмен газами в системе атмосфера—почва — грунт—растение;

б) такой же многосторонний обмен влагой (жидкой и парооб­разной) в той же системе;

в) обмен коротко- и длинноволновой радиацией в системе Сол­нце—растения—атмосфера—космическое пространство;

г) многосторонний обмен тепловой энергией в системе атмос­фера— почва—растение—грунт;

д) двусторонний обмен зольными веществами и азотом в систе­ме почва—растительность;

Рис. 4.7. Термоизоплеты почв температурного режима непромерзающего типа

(по В.Н. Димо): а — Сочи; б — Тбилиси

е) безобменное, преимущественно одностороннее, поступление в почву органического вещества, синтезированного растениями;

ж) двусторонний обмен между почвой и атмосферой пылью;

и) двусторонний обмен между почвой и грунтом (грунтовыми водами) солями.

Ко второй группе процессов (превращение веществ и энергии в почве) относятся следующие:

а) реакции разложения органических соединений, входящих в состав растительных и животных остатков;

б) многообразные явления микробного синтеза и микробного разложения, образования и разложения органоминеральных соеди­нений разной природы;

в) внутрипочвенный обмен ионами и молекулами между твер­дой и жидкой фазами;

г) фиксация молекулярного азота из почвенного воздуха, а так­же аммонификация, нитрификация, денитрификация;

д) явления новообразования и распада различных органических кислот и солей;

е) явления окисления и восстановления, в особенности соеди­нений железа и марганца;

ж) отдельные реакции, из которых слагаются явления разложе­ния и превращения первичных и вторичных минералов и синтеза вторичных.

Третья группа процессов (изменения физического состояния вещества в почве) включает:

а) фазовые переходы воды (испарение и конденсация, замерза­ние и таяние) и солей (растворение и кристаллизация);

б) изменения структурного состояния почвенной массы (агрега­ция и дезагрегация, коагуляция и пептизация);

в) изменение степени дисперсности (физическое дробление ми­неральных частиц, образование твердых конкреций).

И четвертую группу процессов (передвижение вещества в почве) составляют следующие из них:

а) передвижение воздуха внутри почвы под влиянием измене­ний атмосферного давления и температуры;

б) диффузное передвижение газов в почвенном воздухе;

в) передвижение жидкой влаги и растворенных в ней веществ под влиянием силы тяжести, капиллярных, сорбционных и осмоти­ческих сил;

г) передвижение водяного пара, обусловленного градиентом его давления;

д) передвижение твердой почвенной массы животными-землероями, гравитацией и криотурбационными явлениями.

Некоторые из перечисленных процессов свойственны только почвам. Это прежде всего процессы обмена веществом и энергией между почвой и растительностью, почвой и другими природными телами. Но большинство из них не являются специфичными толь­ко для почв, они общие для разных сред и идут, например, в гор­ных породах, в гидросфере, в атмосфере, на дне океанов и морей. К таким процессам относятся синтез и разложение органических веществ и минералов, фазовые переходы вещества и др.

Все названные в четырех группах процессы получили название почвенные микропроцессы, или элементы почвообразования.

В настоящее время в почвоведении развито представление об иерархической системе почвенных процессов, в пределах которой выделяются четыре уровня процессов по степени их сложности и специфичности. Почвенные микропроцессы занимают самый низ­кий уровень иерархии и рассматриваются именно как составляющие элементы для процессов более высоких уровней. При совместном длительном протекании определенных комбинаций микропроцессов развиваются элементарные почвообразовательные макропроцессы, а сочетания последних, в свою очередь, выражаются в частных почво­образовательных макропроцессах. Процесс, который охватывает всю почвенную толщу в целом, называется общим почвообразовательным макропроцессом.

Дата добавления: 2015-06-27 ; просмотров: 4338 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник