Особенности образования почв зоны тундры

Mse-Online.Ru

Почвообразование в тундровой зоне

Обширную территорию северной части России общей площадью 180 млн. га, составляет тундровая зона. В европейской части страны в нее входит северная часть Кольского полуострова, далее на восток она занимает все побережье Северного Ледовитого океана на се­вер от Полярного круга.

В Западной Сибири ее южная граница проходит приблизительно по Полярному кругу. От Енисея она поднимается на север и тянется по 70-й параллели на восток до Колымы. Потом она спускается на юго-восток и тянется до осно­вания полуострова Камчатка.

Факторы почвообразования. Климат этой зоны суровый, харак­теризуется низкой среднегодовой температурой, продолжитель­ной, малоснежной и холодной зимой, коротким прохладным ле­том и незначительным годовым количеством осадков (200—250 мм). Среднегодовая температура для европейской части тунд­ры колеблется в пределах от —0,2 до —0,4°С, а для азиатской части — от —9 до —14 °С.

Таким образом, климат в разных час­тях тундровой зоны неодинаков и при движении на восток стано­вится все более континентальным и суровым. Продолжительность вегетационного периода небольшая и в арктической тундре со­ставляет около двух месяцев, в типичной — около трех и в лесо­тундре — около четырех месяцев. При этом средняя температура вегетационного периода в арктической тундре составляет около 4 °С, типичной — 5,7 °С и в лесотундре — 9,4 °С.

При небольшой общей сумме годовых осадков в тундре коли­чество дней с осадками сравнительно небольшое — свыше 100— 150 на год, что свидетельствует о незначительной силе каждого дождя или снегопада.

Относительная влажность воздуха в июле составляет 75— 90 %, в августе — 77—80 %.

Особенности климата тундры приводят к развитию в почве вечной мерзлоты, то есть такого слоя, который на протяжении десятков лет, столетий, а может и тысячелетий скован льдом. Над слоем вечной мерзлоты находится слой ежегодного оттаива­ния почвы, который не отличается большой мощностью и дости­гает под торфяниками 0,2—0,4 м, на местах с глинистыми поро­дами — 0,7—1,2, на песках — 1,2—1,6 м.

Вопрос о происхождении вечной мерзлоты окончательно еще не решен, однако есть все основания считать ее нарастающей, а не убывающей. Вечная мерзлота накладывает резкий отпечаток на природу и почвенный покров этой зоны.

Растительность в тундре в связи с суровыми климатическими условиями развита слабо и состоит только из растений, приспо­собившихся к низким температурам короткого вегетационного пе­риода с непрерывным сильным освещением. Существенная черта тундры — безлесье. Широкое распространение в зоне имеют пре­имущественно мхи, лишайники, некоторые осоки и злаки, которые не образуют сплошного растительного покрова, а растут отдель­ными кустиками и терновниками. Древесная растительность встречается редко, главным образом в виде кустарников, тем не менее на огромном протяжении тундровой зоны растительные группировки отличаются значительным разнообразием.

Характерной особенностью растительности тундры, как упоми­налось, является склонность растений расти подушками или тер­новниками, что лучше защищает их от ветра, а следовательно, и от высыхания, столь губительного в тундре.

Почвообразующими породами в тундровой зоне являются пре­имущественно ледниковые отложения и осадки морской бореальной трансгрессии (наступления моря). По механическому составу они разнообразны и представлены пластическими серыми глина­ми, опесчанеными глинами и суглинками, а иногда и песками. Все эти породы ореховатые, с остатками морской фауны и иногда содержат валуны.

Рельеф тундры в основном представляет собой равнину с не­большими возвышенностями, холмами и сопками. Наряду с этим встречаются в большом количестве замкнутые понижения, заня­тые озерами. Кроме того, равнинный рельеф тундры нарушается наличием речных долин и отрогов горных хребтов, которые во многих местах пересекают территорию зоны.

Таким образом, современные условия почвообразования этой зоны характеризуются суровым климатом, бедной тундровой расти­тельностью и наличием в почве вечной мерзлоты. Процесс почво­образования в зоне тундры происходит очень слабо и развивает­ся по болотному типу, а болотно-тундровые, поверхностно-оглеенные почвы, которые образуются, отличаются примитивным строе­нием профиля.

Современный почвообразовательный процесс не имел здесь другой стадии единого почвообразования, так как тундровая зона позже всего освободилась от льдов большого четвертичного оле­денения. Поэтому и сейчас почвы зоны наиболее молодые в еди­ном почвообразовательном процессе.

Водный режим тундровых почв, несмотря на небольшое коли­чество атмосферных осадков, характеризуется постоянным избы­точным увлажнением даже верхнего слоя и продолжительным восходящим потоком капельно-жидкой воды. Наличие вечной мерзлоты и короткое прохладное лето обусловливают низкую температуру почвы на протяжении лета, что вместе с постоянным чрезмерным увлажнением и преобладанием анаэробных условий определяет слабое развитие микробиологических процессов, рас­пад органического вещества почвы, а поэтому и незначительное накопление перегнойных веществ, или гумуса, в почве. Полураз­ложившиеся органические вещества часто накапливаются в виде торфа.

Постоянный анаэробиоз определяет развитие кислотных про­цессов и образование почти на самой поверхности глеевых почв, то есть горизонта скопления закисных соединений железа и мар­ганца, который имеет светлый с голубовато-зеленоватыми оттен­ками цвет.

Источник

ТУНДРОВЫЕ ПОЧВЫ. Почвенные процессы и строение профиля.Главнейшее условие формирования (профиля почв тундры определяются следующим:

Почвенные процессы и строение профиля.Главнейшее условие формирования (профиля почв тундры определяются следующим:

• ограниченная активность по времени и интенсивности процессов в развитии фнтоценозов и микробиологической деятельности, связанная длительным мерзлотным покоем почв и пониженны­ми температурами летнего периода;

• переувлажненность профиля почвы, обусловленная преобладанием выпадающих атмосферных осадков над эвапотранспирацией, при полном отсутствии внутрипочвенного стока, что связано с водоупором из вечной мерзлоты и равнинностью территорий, не обеспечивающих поверхностный и внутрипочвенныйсток воды;

• преобладающее развитие болотной растительности в виде разнообразных мхов, лишайников, влаголюбивых трав.

Развитие тундровых почв определяют главным образом процес сы болотного почвообразования, протекающие в тундровых услови ях полярного пояса.

1. Оторфовывание органических остатков и их накопление на минеральной поверхности почвы. Торфообразование проявляется всегда, но в разной степени, от маломощных горизонтов до бугристых торфянников со слоем торфа около 50 см. Однако преобладающая мощность торфяного горизонта А_т обычно не превышает 20 см.

2. Гумусообразование с преимущественным образованием фульвокислот при разложении торфяного горизонта, их миграция вместе с другими органическими соединениями по всему активному над мерзлотному слою почвы при возможном накоплении в нижних горизонтах. Формирование гуминовых темноокрашенных фракций гумуса крайне ограничено, а гумусовый горизонт А₍ фрагментарен помощности. Гумусовые вещества всегда кислые, ненасыщенные из-за
крайне низкой зольности растительных остатков тундровой растительности.

3. Оглеение всей минеральной толщи от торфяного слоя до вечной мерзлоты с образованием мощного глеевого горизонта G. Развитию анаэробного глеевого процесса способствуют передвижение минеральной массы и постоянная высокая обеспеченность среды растворимыми органическими веществами из верхнего оторфянного органогенного горизонта.

В относительно теплых местах тундры, преимущественно в доли нах рек, возможно развитие настоящего дернового процесса с обра зованием почв, близких к луговым. В южной тундре характерно по явление элементов подзолистого процесса с выделением особого под типа почв лесотундровой подзоны.

Специфический элемент тундровых ландшафтов — бугры-гидро-лаколиты. Их высота меняется от 1 м (диаметром 2—5 м) до 70 м (диаметром 150—200 м). Возникновение бугров объясняют пучением грунта в результате образования подземной ледяной линзы.

Оттаивание гидролаколитов гго разным причинам, в основном ан­тропогенного происхождения, приводит к просадкам почв и грунтов, которые называют термокарстом. При этом образуются провалы, сдвиги, ямы, которые разрушают все наземные сооружения, и в пер­вую очередь дорожную сеть.

Криогенез происходит во всех промерзающих почвах. Чем про­должительнее, глубже промерзание и ниже температура, тем более ощутим специфический эффект криогенеза, который ярче всего про­является в тундре.

Классификация и свойства тундровых почв.Зональным типом почв в тундровой зоне являются тундровые глеевые почвы, которые разделяются на подтипы:

тундровые слабоглеевые гумусные почвы распространены в Се-веро Сибирской тундре на хорошо дренированных суглинистых во­доразделах;

тундровые глеевые перегнойные почвы наиболее типичны для ев­ропейской подзоны арктической тундры и влажных местообитаниях Северо-Сибирской провинции;

тундровые глеевые торфянистые почвы приурочены к подзонам типичной тундры и лесотундры;

тундровые глеевые оподзоленные почвы наиболее характерны для лесотундры европейской части и Чукотско Анадырской провинции.

Особенности состава и свойств тундровых почв показаны в табл. 35.

В тундре, особенно в ее нижней части, широко распространены болотные почвы, аллювиально-тундрово-дерновые и подзолистые по­чвы (подзолы иллювиально-железисто-гумусовые). На морских побе­режьях можно встретить засоленные маршевые почвы.

На Фарерских островах и в Исландии, которые хотя и расположены в полярном поясе, однако к собственно тундре не относятся, встречаются лугово-дерновые почвы. По исследованиям канадских почвоведов почвы имеют мощный гумусовый темноокрашенный горизонт с количеством гумуса около 15,0%. Емкость обмена составляет 23—83 мг. экв/100 г., реакция среды сильнокислая, степень насыщенности основаниями всего 20%.Типичный профиль тундрово-глеевой почвы .определяют следующие горизонты:

Т — органогенный торфянистый горизонт мощностью 5—10—20 см, часто и больше;

AT — перегнойный гумусовый с мощностью менее 5 см;

G — глеевый горизонт высокой мощности (60—120 см), простирающийся до вечной мерзлоты или в крайне редких случаях до без­мерзлотных слоев горной породы. Здесь характерны преобладание сизо-голубоватых и сизых тонов в окраске, а также тиксотропность перенасыщенной влагой минеральной массы. Глеевый горизонт для растений и животных абиотичен: здесь нет свободного кислорода, избыток воды, кислая реакция среды, ядовитые соединения восстанов­ленного железа и марганца. В нижней части может фиксироваться некоторое повышение содержания фульватности гумуса, т. е. глеевый горизонт разделяется на G_t и G₂ .

Типичное строение тундровых почв, как правило, нарушается мерз­лотными явлениями криогенеза.

Криогенез — комплекс почвенных и грунтовых процессов, связанных с промерзанием и оттаиванием. Присутствуют совокупность явлений физического, химического и биологического преобразования почвенных масс. Тиксотропия, солифлюкция, образование пятнистых и полигональных тундр, гидролаколиты, термокарст и некоторые дру­гие явления — все это свойственно криогенезу.

Тиксотропия — явление превращения твердой почвенной массы в жидкотекучую (геля в золь). Это происходит при Механических воз­действиях на почву. С тиксотропией связана солифлюкция — сполза­ние тиксотропного почвенного слоя вниз по уклону под воздействием силы тяжести. Глеевый почвенный слой разжижается и переходит в плывунное состояние.

Тиксотропность глеевого горизонта может привести к формирова­нию пятнистых тундр.

В северных районах тундры часто встречается полигональная тун­дра, которая образуется на однородных песчано-суглинистых отложе­ниях. Обычно полигоны состоят из четырех-, пяти-, шестиугольников. Выпуклые, участки мелкоземистого материала полигональной тундры окаймлены очень часто каменистыми обломками, вытесненными из мелкоземистого материала в результате криогенных явлений.

Источник

Почвообразовательный процесс в тундре

Развитие почвообразовательного процесса в тундре отличается большим своеобразием. Основные особенности почвообразования в тундре связаны с низкими температурами и высокой влажностью воздуха. Большое влияние имеет также вечная мерзлота, препятствующая проникновению влаги вглубь, поэтому вся толща тундровой почвы постоянно оказывается крайне влажной. Вместе с тем наличие влаги затрудняет доступ кислорода в более глубокие слои почвы, в результате чего в почвах тундры всегда господствует анаэробиозис.

Развитие анаэробных процессов приводит, с одной стороны, к образованию в почве закисных соединений железа, а с другой, — к накоплению мертвого органического вещества в виде торфа.

Низкие температуры и непродолжительность вегетационного периода препятствуют интенсивному развитию биологических процессов.

Весьма слабое развитие в почвах тундры имеют процессы химического выветривания, преобладающим здесь является физическое, морозное выветривание. Растительность развита скудно. Деятельность микроорганизмов в тундровых почвах угнетена. Микрофлора этих почв однообразна и количественно бедна; в ней преобладают главным образом микобактерии, плесневые грибы и актиномицеты.

Вследствие плохой аэрации в почвах тундры почти полностью отсутствует такой фиксатор азота, как азотобактер, и связывание азота в этих условиях осуществляется главным образом анаэробными бактериями. Нитрификация в почвах выражена крайне слабо, а во многих случаях и вовсе не обнаруживается. Процессы нитрификации явно проявляются лишь в луговых тундровых почвах, развивающихся на наиболее сухих местах под злаковой растительностью, но удельный вес этих почв в общем почвенном покрове тундровой зоны сравнительно ничтожен.

Вследствие слабого развития микробиологической деятельности процессы минерализации органического вещества в почвах идут весьма медленно. Поэтому содержащиеся в торфе зольные элементы остаются недоступными для травянистых и деревянистых растений.

Вследствие слабого развития растительности ежегодный прирост и поступление органического вещества в почву весьма ничтожны. Поэтому и мощность торфяного слоя болот в тундре очень невелика и обычно не превышает 1 м, редко достигая и этой величины. Нередко встречаются заболоченные участки и вовсе лишенные торфянистого слоя.

Развитие почвообразовательного процесса в тундровой зоне осуществляется главным образом под пологом мохово-лишайникового и кустарникового покрова при незначительном участии или даже отсутствии травянистой растительности.

В результате таких условий почвообразования дерновый процесс в тундре проявляется крайне слабо. Поэтому в профиле почв тундровой зоны обнаруживается обычно лишь едва заметный на глаз перегнойный горизонт мощностью около 3—9 см, имеющий несколько более темно-серую окраску по сравнению со всей почвенной толщей. Иногда же этот горизонт совсем не выражен.

В столь же слабой степени проявляется здесь и подзолообразовательный процесс, сущность которого будет рассмотрена несколько ниже. Наличие слоя вечной мерзлоты, расположенного неглубоко от поверхности, препятствует просачиванию воды сверху вниз, а следовательно, исключает возможность выщелачивания и оподзоливания почвы. Этим и объясняется тот факт, что в тундровых почвах подзолистый горизонт в большинстве случаев совсем отсутствует или же выражен весьма слабо. Только на песчаных и супесчаных материнских породах, обладающих хорошей водопроницаемостью, обычно встречаются почвы с заметно развитым подзолистым горизонтом.

При этом оподзоливание начинается обычно непосредственно с поверхности под слоем подстилки из отмершей скудной тундровой растительности.

В то же время почти во всех без исключения почвах тундровой зоны как результат развития восстановительных процессов резко выражено оглеение. При этом в одних почвах обнаруживаются лишь неяркие сизые и охристые пятна, в других же оглеением охвачена вся толща почвы с характерной ярко-синей окраской.

Нередко в почвах тундры сплошной глеевый горизонт залегает непосредственно под лишайниково-моховой растительностью и простирается на 25—30 см в глубину. Иногда же, наоборот, хорошо выраженный глеевый горизонт залегает в нижней части профиля над слоем вечной мерзлоты, а поверхностный слой почвы оглеен слабо.

Наиболее распространенными почвами в тундровой зоне являются полигональные, глеевые, торфяно-глеевые, подзолисто-глеевые, торфяники и дерновые луговые.

Полигональные почвы свойственны наиболее северной окраине тундровой зоны и широко встречаются в северной части полуостровов Ямал и Таймыр, а главным образом на островах Северного Ледовитого океана. Это своеобразные почвенные образования, поверхность которых разбита морозобойными трещинами на многоугольники до 10 м в поперечнике. Состоят они обычно из грубого обломочного материала с небольшой примесью мелкозема. Эти образования почти лишены растительности или же покрыты преимущественно лишайниками и мхами.

Полигональные почвы отличаются едва выраженным перегнойным горизонтом, мощность которого не превышает 2 см> ничтожным количеством органического вещества, слабокислой или нейтральной реакцией и значительной насыщенностью кальцием и магнием. Некоторое представление об этих свойствах полигональных почв дает табл. 19.

Глеевые почвы являются наиболее типичными и широко распространенными в тундровой зоне. Поверхность их нередко лишена заметного слоя органического вещества, иногда же имеет перегнойно-торфяный слой мощностью до 4 см, под которым залегает глеевый горизонт с ярко выраженной синей окраской.

Глеевые почвы характеризуются слабокислой или нейтральной, реже — слабощелочной реакцией. Поверхность этих почв в большинстве случаев покрыта густой сетью морозобойных трещин до 30 — 50 см глубиной, которые в некоторой степени играют роль естественного дренажа.

Торфяно-глеевые почвы характеризуются наличием на их поверхности торфяного слоя мощностью до 10—20 см, под которым залегает гумусовый горизонт толщиной 2—3 см, и резко выраженньш глеевым горизонтом. Они занимают обширные пространства как в арктической тундре, так и в южной тундре и лесотундре. Внешних признаков оподзоливания в профиле торфяно-глеевых почв не обнаруживается, что подтверждается также и аналитическими данными, приведенными в табл. 20.

Вместе с тем торфяно-глеевые почвы, как видно из табл. 21, обладают кислой реакцией и содержат в себе поглощенные Н + и А1 +++

Подзолисто-глеевые почвы встречаются главным образом в лесотундре и кустарниковой тундре. Их развитие приурочено преимущественно к залеганиям супесчаных и песчаных отложений, покрытых кустарниковой или древесной растительностью. Профиль подзолисто-глеевых почв характеризуется наличием верхнего перегнойного горизонта мощностью 0—3 см или небольшого торфянистого слоя, ниже которого залегает слабо выраженный подзолистый горизонт мощностью 7—10 см.

Глубже явно выделяется иллювиальный горизонт мощностью 20—26 см, заметно обогащенный скоплением перегноя и железа.

Торфяники наиболее широко распространены в лесотундре, затем в южной и кустарниковой тундре.

При этом в южных подзонах преобладают преимущественно сфагновые торфяники, по мере же продвижения к северу — гипновые болота.

Дерновые луговые почвы встречаются главным образом по поймам рек под травянистой растительностью в условиях хорошего дренажа. Они отличаются заметно выраженным перегнойным горизонтом, значительным содержанием перегноя и слабокислой или нейтральной реакцией.

К сказанному следует добавить, что существенной особенностью всех тундровых почв является их малая мощность, обусловленная слабым развитием химических и биологических процессов. Так, например, в почвах Хибинской тундры, где отсутствует вечная мерзлота, горизонт A ₁ составляет 2—3 см, горизонт А₂ — 7—10 см, а с глубины 30—40 см уже начинается горизонт С, т. е. почвообразующая порода. В Большеземельской тундре общая мощность почв обычно не превышает 20—30 см, в Западной Сибири— 20—25 см, а на севере Якутии — 3—9 см.

Аналогичное строение имеют почвы тундры и в других пунктах. Так, профиль тундровой почвы Красноярского края отличается следующими особенностями: сверху залегает торфяная подстилка мощностью 3—7 см из мхов, осок и веточек карликовой полярной березы; ниже идет перегнойный горизонт мощностью 1—2 см; еще ниже оглееный синеватый горизонт мощностью 20—25 см с обильными признаками ржавчины; под ним залегает мерзлая почвообразующая порода.

Содержание перегноя в тундровых почвах колеблется чаще всего в пределах от 1 до 2%, но в отдельных случаях может достигать 8—15%; при этом около 70% его составляют фульвокислоты и только 10—15% представлены гуминовой кислотой.

Вследствие слабого развития биологических и химических процессов почвенный раствор тундровых почв беден минеральными соединениями; содержание плотного остатка в водных вытяжках из тундровых почв составляет 0,03—0,10%, в том числе на долю минерального остатка приходится около 0,02—0,07%.

Энергия нитрификации в целинных тундровых почвах ничтожна. Количество усвояемой фосфорной кислоты и калия в почвах тундры также весьма ограничено.

Обладая весьма малым запасом питательные веществ, почвы тундры отличаются повышенной гидролитической и обменной кислотностью и соответственно низкой насыщенностью основаниями.

Вместе с тем в тундре встречается немало почв, насыщенных основаниями, в которых почти не наблюдается никаких признаков выщелачивания и вымывания. Реакция почвенного раствора в таких почвах обычно бывает слабокислой или нейтральной. Такого рода почвенные образования довольно часто встречаются в районах распространения карбонатных отложений.

Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.

Источник