Особенности почвообразования в степях
Зональные и интразональные степные почвы и особенности почвообразования
Почвы являются важнейшим географическим компонентом ландшафта, результатом взаимосвязи и взаимодействия компонентов живой и неживой природы, наглядным доказательством целостности и самостоятельности геосистем. Для почв как и для других биотических компонентов геосистем характерна широтная зональность. От луговых степей лесостепной ландшафтной зоны к опустыненным степям полупустынной ландшафтной зоны последовательно сменяются следующие типы и подтипы почв: чернозёмы выщелоченные, типичные, обыкновенные, южные, тёмно-каштановые, каштановые и светло-каштановые почвы. Наряду с зональными здесь широко распространены и интразональные почвы. Их образование связано с литологическим разнообразием пород и особенно с широким развитием карбонатных отложений, с неравномерностью засоления и увлажнения почвообразующих пород и почв и другими причинами. По долинам рек развиты аллювиально-луговые, болотные и другие почвы. В недалеком прошлом они занимали большие площади по долинам Волги, Дона и других рек. После сооружения на них водохранилищ значительные площади этих почв были затоплены. Кроме того, встречаются почвы и других типов,
Первые научные сведения о почвах степей появляются с 70-х гг. XIX века. Благодаря многолетним исследованиям, результатом которых стала классическая книга В.В. Докучаева «Русский чернозём» (1883). В ней детально рассмотрены область распространения, способ происхождения, химический состав чернозёма, принципы классификации и методы исследования почв.
В.В. Докучаев первым провёл почвенное районирование и показал, как изменяется характер почв и содержания в них гумуса с юго-востока на северо-запад на территории юго-востока Русской равнины. Он первым приходит к выводу о том, что климатические условия имеют важнейшее значение для почвообразования, и почва подобно живому организму зависит от комплекса географических условий, что послужило в дальнейшем основой для разработки учения о природной зональности. В 1883 г. В.В. Докучаев открыл почвы сухих степей, названные им каштановыми.
Особенности почвообразования в степях
Наряду с зональностью на процессы почвообразования оказывает влияние история развития земной коры, определившая характер рельефа, состав слагающих его пород, возраст почв.
Основными почвообразующими породами степных почв Евразии, Северной и Южной Америки являются лёссы, лёссовидные и делювиальные плейстоценовые суглинки, супеси и глины. Лёсс — это светло-жёлтая (палевая) пылеватая однородная, неслоистая, сильнопористая осадочная горная порода слегка сцементированная и карбонатная. Кроме глинистых минералов зёрна кварца и силикатов (27 — 90%), содержит слюды, полевого шпата, оксидов железа и карбоната кальция (СаСО3) от 6% до 10 — 15%. Залегает плащом (в т. ч. нередко на высших точках водоразделов), обычно мощностью от десятков сантиметров до 400 м. Лёссы и другие лёссовидные породы широко распространены в периферических частях пустынь и покровных ледников. Типичный лёсс — это эоловая осадочная порода (образовавшаяся под воздействием ветра), отлагавшаяся в ледниковые эпохи в перигляциальной зоне у южных окраин покровных ледников («холодные» лёссы) или на периферии резко-континентальных пустынь Центральной Азии («тёплые» лёссы). Лёсс зонален, приурочен к областям умеренного семигумидного, семиаридного и аридного климата.
Например, в соответствии с особенностями основных этапов формирования почвенного покрова территорию юго-востока Русской равнины можно подразделить три естественно-исторических региона:
1 — область древнего оледенения Окско-Донской равнины, где почвы формировались в основном на размытых моренах, на покровных и ледниковых глинах и суглинках (в т.ч. лёссовидных), и где распространены чернозёмы;
2 — область внеледниковых денудационных и аккумулятивно-денудационных возвышенностей, где почвы формировались на покровных четвертичных суглинках и выходах более древних пород (глин, песков, песчаников, мела, известняков, опок), и где распространены почвы каштанового типа: карбонатные, солонцеватые и в комплексе с солонцами;
3 — область молодой морской аккумулятивной Прикаспийской равнины, где почвы формируются на морских засолённых глинах, и преобладают светло-каштановые почвы в комплексе с солонцами и солончаками, за исключением района Приволжской древнедельтовой песчаной гряды.
Закономерная смена типов почв степей с севера на юг связана с действием трёх ведущих процессов степного почвообразования: гумусонакопления, карбонатизации и осолонцевания.
Гумусонакопление (или гумификация — Humification) — процесс образования в почве гумуса — особого органоминерального вещества, содержащего все химические элементы, необходимые для питания растений. В целинных и старых вторичных степях на поверхности почвы ежегодно из остатков травянистой растительности накапливается довольно мощный слой наземной мортмассы — ветоши, или степного войлока, который имеет ведущее значение для гумусообразования. Запасы ветоши составляют от 4 до 10 т/га (Титлянова, Базилевич, Снытко и др., 1988). Кроме того, в гумусообразовании участвуют отмирающее корневое органическое вещество, а также экскременты травоядных животных, которые усиливают просачивание органических веществ в почвы. В лесах в составе мортмассы преобладают неразложившиеся растительные остатки — листовая подстилка, а также сухостой, валежник, мертвые корни и др. Запасы подстилки в широколиственных лесах — до 10 — 15 т/га.
Опад травянистых растений богат азотом и зольными элементами. В сухих степях с опадом в почву поступает 200 — 250, а в луговых и богаторазнотравно-дерновиннозлаковых степях — 600 — 1400 кг/га азота и зольных элементов. Растительный опад степей разлагается в оптимальных условиях увлажнения при нейтральной реакции среды. В этих условиях формируется гумус, в составе которого преобладают сложные гуминовые кислоты, связанные преимущественно с кальцием. Периоды летнего иссушения и зимнего промерзание способствуют усложнению и закреплению гумусовых веществ. Степная травянистая растительность имеет мощную, глубоко проникающую корневую систему. Накопление гумуса происходит за счёт и наземной мортмассы и разложения отмерших корней, поэтому органическое вещество в степных почвах распространяется на значительную глубину. Мощные корневые системы способствуют также и оструктуриванию чернозёмных почв, которые имеют высоко водопрочную, зернистую или зернисто-комковатую структуру. Биологический круговорот под травянистой растительностью степей приводит к значительному накоплению в почвах кроме гумусовых веществ, таких важнейших элементов питания растений, как азот, фосфор, сера, кальций и других в форме органоминеральных соединений (Чибилев,1992).
Мертвое органическое вещество и запас биомассы в органах растений служат важным резервом питательных веществ, обеспечивающих устойчивость биоты к внешним воздействиям и позволяющих поддерживать биологический метаболизм в условиях интенсивного абиогенного выноса элементов зольного и азотного питания. Леса в степной зоне существуют в условиях достаточного дополнительного увлажнения и интенсивного стока, ведущего к безвозвратной потере элементов питания; лесные почвы относительно бедны этими элементами. Поэтому запас элементов-органогенов в живом веществе и в мощной подстилке, прочно удерживающей необходимые элементы питания, обеспечивает определенную автономность (высокую степень замкнутости) биологического круговорота. В степях, где растительность не способна аккумулировать большие запасы живой фитомассы, а опад быстро за 1 — 2 года разрушается, резерв минерального питания сосредоточен преимущественно в почвенном гумусе.
Степной войлок играет огромную роль во влагообороте степных геосистем. Зимой снег задерживается сухой растительностью. Весной под покровом растительной ветоши снег тает медленнее и не испаряется, дождевые и талые воды не стекают по поверхности, а просачиваются в почву, создавая значительные запасы почвенной влаги. При наличии мощной подстилки из растительных остатков поверхностный сток практически прекращается. Ещё в конце XIX века В.В. Докучаев (Докучаев,1951) отмечал, что целинные степи с мощным степным войлоком по своим влагоудерживающим свойствам не уступают лесам, препятствуют водной и ветровой эрозии и заилению рек.
При распахивании почв, перевыпасе и регулярном выжигании растительности в гумусонакоплении ведущую роль начинают играть корневые остатки, так как практически вся наземная масса растений удаляется. Происходит обеднение чернозёмов и других степных почв гумусом (дегумификация). Например, на неудобренных распаханных чернозёмах по сравнению с целинными запасы гумуса существенно снижаются не только в пределах пахотного слоя, верхних 50 см,но и до глубины 1 м от поверхности. Корневые системы культурных растений не могут восполнить потерю гумусовых веществ, вызываемую распашкой территории (Зонн, 1971). Мощность гумусовых горизонтов связана с вымыванием постоянно образующихся подвижных органических соединений, которые могут достигать карбонатных горизонтов и на пути передвижения в большом количестве адсорбироваться минеральной частью почвы и превращаться в специфические гумусовые вещества. Этому способствуют насыщенность минеральной части почв кальцием и магнием и нейтральная реакция её, переходит с глубиной в щелочную.
Мощность гумусового горизонта в естественных степях Русской равнины уменьшается с северо-запада на юго-восток от 100 см до 15 — 20 см. Наибольшие запасы гумуса в целинных степях (600 — 700 т/га)отмечаются в выщелоченных и типичных чернозёмах лесостепи, наименьшие (300 — 500 т/га) — в южных; в оподзоленных и обыкновенных чернозёмах они достигают 500 — 600 т/га, в широколиственных лесах — около 300 т/га. В тёмно-каштановых почвах подзоны сухих степей запасы гумуса составляют — 150 т/га, и в каштановых — 100 т/га, в светло-каштановых почвах зоны полупустынь — менее 70 т/га.
Карбонатность является одной из особенностей степных почв и влияет на важнейшие свойства геосистем. Процесс карбонатизации (или кальцификации — Calcification) проявляется в формировании особого почвенного горизонта, насыщенного карбонатами кальция (СаСО3).
В процессе образования различных видов почв формируются типичные новообразования — химические соединения, чётко обособленные от почвенной массы. Для степных почв наиболее типичными являются карбонатные новообразования, образующие тонкие нежные налёты, напоминающие плесень или грибной мицелий, рыхлые скопления, пятна («белоглазка») и разнообразные плотные конкреции («журавчики»). Часто в нижней части почвенного профиля встречаются мелкокристаллические друзочки и конкреции гипса. В условиях сухих степей и полупустынь к карбонатным и гипсовым новообразованиям добавляются водорастворимые хлориды и сульфаты, образующие тонкие налёты и скопления. Наличие карбонатов диагностируется воздействием на почву 10%-ного раствора соляной кислоты. Широкое распространение карбонатных почв в степях обуславливается, в первую очередь, высоким содержанием карбонатов в почвообразующих породах (лёссах, лёссовидных суглинках и др.) Русской равнины и Урала, а во вторых — их накоплением в степной растительности.
Влияние процесса карбонатизации к юго-востоку (от лесостепной ландшафтной зоны к полупустынной) резко усиливается. Глубина вскипания от соляной кислоты и выделения карбонатов наряду с другими показателями служит важным диагностическим признаком и для разделения черноземов и каштановых почв на подтипы. Например, глубина вскипания от 10%-ной соляной кислоты степных почв изменяется следующим образом: в выщелоченных чернозёмах она отмечается на глубине 140 — 160 см, в типичных — на глубине 92 — 105 см, в обыкновенных — 41 — 80 см и в южных — 18 — 30 см, в тёмно-каштановых почвах — 20 см и в каштановых — на поверхности почвы (Дегтярева, Жулидова, 1970; Зонн, 1971). Строго установленных градаций содержания гумуса для разделения чернозёмов и каштановых почв на подтипы нет; они региональны, что объясняется особенностями гумусонакопления в различных частях занятой чернозёмами территории. Колебания свойств почв по подтипам обусловлены их механическим составом, степенью карбонатности и особенностями водного режима. Хотя для чернозёмов в целом и характерен периодически промывной водный режим, но отклонения в сторону большей или меньшей глубины и частоты промывания их значительны как по годам, так и по расположению в той или иной части рассматриваемой территории, что связано с её рельефом (Зонн, 1971).
Третьим специфическим процессом степного почвообразования является осолонцевание (Solonization) — образование органоминеральной илистой субстанции из гумуса и глинистых частиц, вступающих в тесную химическую связь с одновалентными ионами натрия. Выраженность этого процесса, препятствующего накоплению гумуса, возрастает в степях с севера на юг. Каштановые почвы степной зоны и светло-каштановые почвы полупустынь, формирующиеся на глинистых и суглинистых отложениях, почти все являются солонцеватыми. Соединяясь с гумусом, ионы натрия вместе с водой перемещается вниз по почвенному профилю. Эти соединения, осаждаясь в подгумусовом слое, образуют своеобразный солонцовый горизонт, который при промачивании набухает и становится вязким. При недостатке увлажнения он растрескивается на ярко выраженные многогранные столбчатые отдельности, плотные и твёрдые как камень.
Как центральное связующее звено ландшафта почва формируется в тесном взаимодействии растений и животных. Животные не только поедают растения, но и затаскивают их в норы, разрушают копытами ветошь, превращая её в гумус и т.д. Значительное воздействие на степное почвообразование оказывают суслики, сурки и другие животные землерои. Их воздействие носит двоякий характер. При рытье нор на поверхность выбрасывается грунт, обогащённый карбонатами кальция и водорастворимыми солями. В тоже время норы способствуют лучшей аэрации почв, накоплению талых и дождевых вод, препятствуют поверхностному смыву почв. Все живущие в почве животные так или иначе перемешивают, разрыхляют её, обогащают органическим веществом и азотом (Чибилёв, 1992).
Дата добавления: 2020-10-25 ; просмотров: 219 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Почвы степей и их свойства. Какая почва в степи?
Степная почва с точки зрения хозяйственного использования является самой благоприятной площадкой. Именно такие зоны формируют основную часть продуктивного земельного фонда, хотя, конечно, не каждая степь может порадовать фермера питательным черноземом. Это подтверждают и почвы степей России, которые также представлены и засушливыми регионами, и среднегумусными северными территориями. Тем не менее в южной части страны наблюдается немало плодородных безлесных зон, которые отличаются богатством полезных веществ.
Основные характеристики степной почвы
Для всех видов степных почв характерно отсутствие лесных массивов и низкий уровень грунтовых вод. Эти факторы во многом и определили сбалансированность условий, при которых образуется данный покров. Одним из главных показателей, которые помогают квалифицировать вид степной почвы, является содержание гумуса. Например, черноземы лесостепных зон имеют более высокую мощность гумусовых горизонтов, чем обыкновенные каштановые и черноземные покровы. Для определения того, какая почва в степи будет наиболее благоприятной для сельскохозяйственной деятельности, важно учитывать и содержание других питательных веществ. Например, старопахотные районы требуют дополнительной подпитки навозом и минеральными удобрениями. Опытные фермеры рекомендуют также использовать фосфорные, а местами — азотные и калийные добавки.
Условия формирования почвы в степях
Развитие зон степных почв обычно происходит под воздействием теплого, сухого или умеренного климата. К примеру, в России образование южного степного покрова происходит при среднегодовой температуре 0. +10° С. Что касается осадков, то их среднегодовое количество варьируется от 300 до 500 мм. Наиболее обильное выпадение происходит в регионе Предкавказья, а к северной части этот уровень заметно меняется. Максимальное выпадение приходится на первую половину лета – нередко осадки в этот период носят ливневый характер, хотя почвы степи нельзя назвать чрезмерно увлажненными. Наибольшие запасы влаги наблюдаются в весеннее время, чему способствует и процесс таяния снега. Но это характерно для северных регионов, а южные степи отличаются дефицитом воды. По этой причине в некоторых областях формируется непромывной тип водного режима.
Почвообразующие породы
В России образование почвы с точки зрения пород и отложений происходит по-разному в зависимости от региона. Например, в Причерноморской низменности довольно распространены лессы, а в степях Ставропольского плато наблюдаются тяжелые лессовидные суглинки. Преобладание песчаной супеси характерно для Приволжской платформы – в этом регионе почвы степей формируются под действием элювия горных пород и желтого четвертичного суглинка. На территории Прикаспийской зоны обнаруживаются засоленные суглинки и всевозможные отложения морского происхождения.
Поскольку отсутствие лесных массивов открывает доступ ветрам, встречаются и продукты выветривания – в частности, Кулундинская равнина богата частицами коренных пород. К общим особенностям перечисленных пород, которые формируют почвы степей, можно отнести повышенное содержание легкорастворимых солей, карбоната и гипсовых элементов.
Растительный покров
Степной рельеф как таковой оказывает небольшое влияние на развитие флоры. В этом отношении следует опираться на тип почвы и внешние условия. Например, в засушливых регионах растительный покров имеет характер комплексного. Это изреженные, низкорослые растения, которые могут составлять порядка 70% от всей флоры. Темно-каштановые почвы оптимально подходят для развития разнотравья и злаковых. Это еще раз подтверждает, что в определении того, какая почва в степи лучше подходит для выращивания той или иной культуры, следует учитывать несколько факторов. В данном случае главным критерием оценки плодородия является тип почвенного покрова. В центральных регионах преобладают каштановые почвы и светло-каштановые почвы – соответственно, в этих зонах можно выращивать эфемероиды и эфемеры. В частности, цветоводы могут здесь высаживать ирисы и тюльпаны. На солонцеватых почвах нередко встречается черная полынь, камфоросма и биюргун, а увлажненные земельные покровы становятся благоприятной площадкой для пырейных растительных группировок.
Свойства рельефа
Обычно доминирует равнинный рельеф как основной для всех степных зон. Это пространства, которые практически не имеют выдающихся возвышенностей, впадин и оврагов. Вместе с этим степи не заливаются полыми водами, не заболачиваются, что также позволяет сохранять единую структуру поверхности на больших площадях. Впрочем, расчленением рельефа все же характеризуется среднерусская зона степей. Почва в этом регионе может покрываться густыми овражно-балочными сетями, что доставляет серьезные трудности при освоении целины. Также могут встречаться и небольшие блюдцеобразные понижения, но это скорее исключение из правил.
Характеристики почвы в сухих степях
Почвы такого типа отличаются наиболее выраженными недостатками степного грунта. Низкий уровень осадков, ветреность и засуха – эти и другие факторы предопределили проблемы, связанные с эксплуатацией данного покрова. Основу растительности составляет лугово-степная группа, под которой проходит процесс дернового почвообразования. Летом эфемеры и луговые растения отмирают, в результате чего почва сухих степей покрывается травяным войлоком с признаками разложения. С одной стороны, этот процесс полезен для формирования гуминовых кислот, но с другой – под действием солнечных лучей происходит обезвоживание и свертывание полезных элементов. В условиях засухи при небольшой глубине промачивания наблюдаются и процессы вымывания солей натрия, магния и кальция, в результате чего образуется горизонт почвы.
Свойства черноземной почвы степей
Развитие черноземных почв происходит на фоне обильного проявления разнотравно-степной растительности. Поэтому главной особенностью такого покрова является богатство органических веществ. В профильном разрезе черноземов можно выделить темноокрашенный насыщенный слой гумуса, который также подчеркивается характерной комковатой или зернистой структурой. Черноземные почвы степи могут содержать в больших объемах зольные элементы и азот, что является главным отличием этого покрова. Снабжение данными компонентами происходит ежегодно в процессе разложения растительного опада. Благоприятствуют этому явлению и гидротермические условия, которые провоцируют реакции в сложных перегнойных соединениях той же гуминовой кислоты.
Несколько слов в заключение
Условия формирования степных зон во многом противоречивы и по крайней мере разноплановы по своему влиянию на почвенный покров. Именно благодаря схождению противоположных факторов почвы степей и насыщаются питательными элементами. Так, засуха способствует быстрому разложению растительности, в результате чего формируется перегной. Далее под обильными осадками стимулируется и выработка гумусовых кислот, которые в дальнейшем выступают основой для развития плодородного черноземного слоя.
Источник