Почвы тундровой зоны краткая характеристика

Почва тундры: описание и характеристика

Тундра – это обширные территории с суровым климатом. Какие растения способны выживать в этих условиях, какая почва покрывает вечную мерзлоту, как она используется в сельском хозяйстве, читайте в данной статье.

Описание тундры

Эта зона природы занимает огромную территорию от Кольского до Чукотского полуостровов. Их побережья омывает Северный Ледовитый океан. Климат тундры характеризуется низкой температурой воздуха, коротким летом и суровой зимой, которая длится до девяти месяцев в году.

Характеристика тундры холодного периода связана с господствующими южными ветрами, дующими с материка. Летом наблюдается неустойчивая погода с частыми и сильными северными ветрами. Они приносят похолодание и обильные осадки, среднегодовое количество которых достигает четырехсот миллиметров. Снег покрывает поверхность почвы почти круглый год, до двухсот семидесяти дней.

Какая почва в тундре? Эта зона отличается торфяно-болотными и слабоподзолистыми почвами. Характерным признаком является наличие болот. Их образование связано с многолетней мерзлотой, обладающей водоупорными свойствами.

Тундра России – зона с низкой плотностью населения. Здесь живут коренные народы: ненцы, чукчи, якуты, саамы и другие. Их основным занятием является оленеводство. Описание тундры невозможно без упоминания мест добычи полезных ископаемых, таких как золото, апатиты, нефелины, руды и многое другое. Железнодорожные пути не удовлетворяют постоянно растущие потребности населения. Это связано с многолетней мерзлотой, которая препятствует строительству дорог.

Какие бывают тундры?

Тундра – это природная зона, лежащая выше северных пределов лесной растительности. Это территория с вечной мерзлотой, которая никогда не заливается водами морей и рек. Она характеризуется большой протяженностью с севера до самого юга, это отражается на климатических условиях в пределах ее зоны. Поэтому выделяют следующие типы тундр:

• Арктические. Ими заняты острова с таким же названием, покрытые мхами, лишайниками и редко цветочными растениями. Последние представляют собой многолетние травы и небольшие кустарники. Здесь распространена ива и дриада, которую часто называют куропаточьей травой. Многолетние травы представлены полярным маком, мелкой осокой, некоторыми злаками и камнеломками.
• Территорией распространения северных тундр является материковое побережье. Они отличаются от арктических тем, что растительный покров этой зоны сомкнут. Почва тундры на девяносто процентов покрыта зелеными мхами и кустистыми лишайниками. Здесь растет ягель. Цветочные растения становятся более разнообразными. Можно встретить ожику, камнеломку или горца живородящего. Из кустарниковых растений – бруснику, голубику, багульник, иву, карликовую березу.

• Южная тундра России, как и северная, отличается сплошным растительным покровом, который покрывает почву ярусами. В верхнем ряду преобладает ива и карликовая береза, в среднем — кустарники и травы, а в нижнем господство принадлежит лишайникам и мхам.

Как растения выживают в суровых условиях?

Климат тундры вынудил многие растения обзавестись так называемыми приспособлениями. Например, растения, у которых побеги стелятся или ползут по поверхности почвы, а листья собраны в розетку, используют приземные слои воздуха. Низкорослым представителям флоры помогает выжить снежный покров.

Летом растения ведут борьбу за сохранение влаги, уменьшая листья в размерах. Таким образом, сокращается испаряющая поверхность, что способствует удержанию жидкости. Например, дриада и полярная ива имеют свои приспособления, благодаря которым выживают. На нижней стороне растений есть густое опушение, которое препятствует движению воздуха. Это способствует уменьшению испарения. В тундре в большинстве своем произрастают многолетние растения. Некоторые из них живородящие, то есть плоды и семена заменяются луковицами и клубнями. Такие растения быстрее укореняются. Это позволяет выиграть драгоценное время.

Когда тундра бывает красивой?

Это наблюдается два раза в год. Первый раз тундра красива в августе. Во время созревания морошки тундра меняет зеленый цвет на красный, а потом, когда поспеет ягода, на ярко-желтый. Морошка является ближайшим родственником малины и относится к многолетним травянистым растениям. Ее стебли не покрыты колючками, а цветки намного больше. Интересен тот факт, что незрелые плоды имеют красный цвет, а зрелые – оранжевый. Жители тундры ценят морошку. Из ее ягод они варят варенье. Плоды употребляют в моченом и пареном виде.

Второй раз красота тундры ярко выражена в сентябре, ведь этот месяц называют золотой осенью. Листья деревьев приобретают желтый цвет, от которого все вокруг сверкает. Это время любимо грибниками. Почва тундры в это время настолько благоприятна, что здесь вырастают грибы, которые достигают высоты местных деревьев. Примечательно, что они совсем не червивые.

Глеевые почвы

По механическому составу они относятся к тяжелым почвам: суглинистым и глинистым. Местом залегания являются увалистые ледниковые равнины. Многолетняя мерзлота оттаивает на глубину в пятьдесят-сто пятьдесят сантиметров. Тундро-глеевые почвы полностью выщелочены, то есть в их составе отсутствуют легкорастворимые соли и карбонаты.

Но они богаты продуктами выветривания и гумусом, содержание которого в верхнем горизонте составляет десять процентов. Торфянистая, а также перегнойная почва тундры содержат сорок процентов гумуса. Разные подзоны имеют неодинаковую реакцию почв. В одной местности она кислая, в другой – слабокислая, а в третьей – нейтральная.

Морфологическое строение почвы

• Верхний слой является своеобразной подстилкой из полуразложившихся мхов и лишайников. Его мощность составляет три-пять сантиметров.
• Горизонт, состоящий из грубого гумуса или перегноя мощностью до двенадцати сантиметров. Это влажный суглинок темно-бурого или темно-серого цвета с густо переплетенными корнями. Такая почва имеет неровную границу и ясный переход.
• Горизонт, мощность которого составляет восемь-двенадцать сантиметров. Его называют иллювиальным. Окрашен неравномерно, фон – бурый с ржавыми и бледно-сизыми пятнами. Это суглинистый горизонт с многочисленными корнями.
• Горизонт глеевый. Его мощность – двадцать-двадцать пять сантиметров. Какая почва в тундре? Она имеет бурый цвет с расплывчатыми пятнами сизого цвета. Иногда на общем фоне видны ржавые пятна. Это суглинистый горизонт, в редких случаях – тиксотропный. Отличается влажностью и небольшим количеством корней.
• Горизонт иллювиальный. Его мощность – двенадцать-пятнадцать сантиметров. Окрашен неравномерно, фон бурый. Имеются темно-сизые и ржавые пятна. Горизонт суглинистый, достаточно увлажненный, с небольшим содержанием корней. Внизу просматривается мерзлота. Часто бывает тиксотропным.
• Глеевый суглинистый горизонт темно-сизого цвета. В нем содержится много прожилок из льда.

Что такое явление тиксотропии?

Это такое состояние, когда сильно увлажненные почвы при механическом воздействии на них способны менять свое состояние от вязко-пластичного до плывунной массы. Через какое-то время почва возвращается в первоначальное состояние. Причем влажность при этом не уменьшается. Континентальные тундры редко подвержены явлению тиксотропии, которое уменьшается по подзонам с севера на юг. Это касается и оглеения почв.

Использование тундровых почв в сельском хозяйстве

Основной отраслью производства в арктической зоне тундры является оленеводство. Очень медленно, но продвигается и земледелие. В отдельных районах начали выращивать картофель, капусту, редьку, морковь, брюкву и другие овощи. На опытных станциях и в совхозах выращивают и некоторые зерновые культуры.

Осваивая новые земельные участки, учитывают неблагоприятные факторы, которые свойственны почвам тундры. Поэтому основными задачами окультуривания почв являются их осушение, активизация биологических процессов, улучшение аэрации, устранение пагубного влияния мерзлоты и многое другое. Чтобы почва была пригодна для использования в сельскохозяйственных целях, ее удобряют навозом, торфом, органическими и минеральными удобрениями. Почва тундры, испытывая влияние окультуривания, изменяется. Самым лучшим показателем является снижение уровня вечной мерзлоты. Ее влияние на рост растений значительно уменьшается.

Источник

Почвы тундровой зоны

Тундровая зона расположена к югу от арктической, граничит на юге с таежно-лесной и разделяется на подзоны: высоко-арктическая тундропустошь, средне-арктическая тундра * низко-арктические тундры и лесотундры

Климат зоны отличается небольшим количеством тепла, избыточной увлажненностью. Для тундры свойственны длинная холодная зима и короткое прохладное лето. Средняя годовая температура колеблется от –0,2 о С на западе (Кольская провинция) до –9 о С и даже до –16 о С в азиатской части. Сумма активных температур (более +10 о С) составляет от 0 о (арктическая тундра) до 400–600 о С (южная тундра и лесотундра). Среднегодовое количество осадков в тундре составляет около 300 мм. Низкие температуры определяют слабую испаряемость (К_у > 1) и высокую влажность воздуха (75–90% летом). Наиболее континентален климат в Северо-Сибирской провинции.

Характерной особенностью зоны является наличие многолетней мерзлоты. За короткое лето оттаивает лишь небольшой поверхностный слой, мощностью от 30–80 см до 1–2 м. Мерзлота служит водоупором и способствует застою влаги.

Рельефбольшей части территории равнинный, местами холмистый, грядовой, с частыми понижениями, занятыми озерами и болотами. В отдельных районах – горный рельеф (Хибины, Полярный Урал, Чукотский горный массив).

В тундре большое значение приобретает микрорельеф, связанный с мерзлотными явлениями: трещино-образованием, пучением, солифлюкцией (текучесть грунта по склону) и тиксотропией (переход коллоидов из геля в золь и обратно). Тиксотропия имеет следующие особенности: 1) образующийся из золя гель не отделяется от дисперсной среды, а застудневает вместе с ней; 2) полученный гель обратим и может быть переведен в золь путем механи-ческого воздействия (встряхивание, помешивание), по прекращению которого золь снова с течением времени переходит в гель. В почвах результатом тиксотропии является возникновение особого рода коагуляционно-тиксотропной микроструктуры, которая характеризуется появлением рыхлого каркаса из коллоидных частиц в основном удлиненной формы, внутри которого находится почвенный раствор. Тиксотропия особенно развита в криогенных почвах.

В результате вышеперечисленных явлений образуются пятнисто-полигональные и бугристые формы рельефа, в которых развиты криотурбационные процессы, обусловливающие микрокомплексность растительного и почвенного покрова.

Почвообразующими породами являются ледниковые, морские и аллювиальные отложения различного гранулометрического состава, часто каменистые. В горных районах они представлены элювием и делювием.

Растительность среднеарктических тундр, например, на равнинах всего Южного острова архипелага Новая Земля представлена различными вариантами, преимущественно пятнистых арктических тундр – моховых, мохово-лишайниковых, лишайниковых и кустарничковых, часто встречаются гипновые болота. Сомкнутость растительного покрова архипелага очень сильно зависит от субстратов – ледниково-морские суглинисто-глинистые равнины отличаются от своих щебнистых цокольных аналогов намного большим проективным покрытием, даже в случаях своего болеесеверного положения. Южнее, но в пределах той же среднеарктической тундры преобладают ивково-моховые тундры и осоково-гипновые (практически без сфагновых мхов) болота, доля кустарничков и карликовой березки невелика. В Сибири в этой зоне наиболее распространены кочкарниковые тундры.

В низко-арктических тундрах преобладают кустарничковые, ерниковые и лишайниковые разновидности с осоково-сфагновыми, часто бугристыми, болотами. По ложбинам стока характерно развитие ивняков, а по долинам рек – хвойно-березовых лесных сообществ.

Лесотундры Русской равнины состоят из двух сменяющих друг друга с севера на юг ареалов: крупноерниковые тундры с островками редколесий и еловые и березовые редколесья. Лесотундры Кольского полуострова – это лишайниковые и зеленомошные с дёреном шведским березовые криволесья и редколесья с редким участием сосны, ели и можжевельника. В Западной Сибири в лесотундрах, наряду с елью и березой, появляется лиственница, а восточнее Енисея полностью преобладают лиственничные редколесья.

В растительном покрове тундры отражается характерная ее особенность – отсутствие древесной (лесной) растительности.

Почвообразование в тундре протекает в условиях переувлажнения, недостатка тепла, низкой биологической активности и охватывает небольшой сезоннооттаивающий слой.

Почвообразование в тундре имеет ряд особенностей: 1) медленный темп всех элементарных почвенных процессов; 2) большая активность мерзлотных процессов, способствующих перемешиванию почвенной массы; 3) замедленность процессов удаления продуктов почвообразования за пределы почвенной толщи из-за наличия мерзлотного водоупора; 4) слабая дифференциация профиля по распределению ила и минеральных компонентов.

Растительность тундры характеризуется низкой продуктивностью и незначительным количеством растительного опада (около 1 т/га). Низкая зольность опада, малое содержание в нем оснований, особенно Са, специфичный биохимический состав, представленный в основном трудноразлагаемыми соединениями (лигнин, смолы, воска, дубильные вещества), неблагоприятный температурный режим, недостаточная аэрация, небольшая биологическая активность определяют слабую степень разложения опада, способствуют консервации органического вещества и образованию грубогумусных и оторфованных горизонтов с значительным количеством легкорастворимых гумусовых соединений фульватной природы. Следует также отметить то, что при криолитогенезе (преобразовании различных горных пород под влиянием мерзлотных процессов) особым образом трансформируется и минеральная часть почв. Минеральная часть тундровых глеевых почв представлена в основном крупнопылеватыми и мелкопесчаными фракциями, возникающими главным образом за счет физического выветривания, поскольку химическое выветривание имеет подчиненное значение. Может наблюдаться агрегация глинистых частиц, приводящая к появлению частиц размерности пыли.

Литолого-геоморфологические факторы приводят к увеличению сложности “рельефно-субстратной матрицы” (многообразие почвообразующих пород по засоленности, карбонатности, щебнистости, склонов по экспозиции и крутизне) — это также увеличивает дивергенцию почвенного покрова.

Иными словами, в условиях низкой энергетики почвообразования высоких широт небольшие локальные изменения факторов (содержание мелкозема в материнской породе и ее состав, ветровой и снежный режимы, термическое влияние моря и ледников, импульверизация солей и др.) существенно меняют тип педогенеза и организацию почвенного покрова на уровне его мезоструктур (в связи с мезорельефом).

Криогенный (мерзлотный) фактор, сильно различающийся в высоких широтах по широте, долготе, а также в зависимости от дренированности и характера субстрата, усложняет почвенный покров на уровне его микроструктур (в связи с микрорельефом).

Таким образом, в тундре господствует болотный тип почвообразования, которому соответствуют следующие элементарные процессы почвообразования: торфообразование, оглеение.

Торфообразование– накопление на поверхности почвы полуразложившихся растительных остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации в условиях избыточного увлажнения, которое сказывается на составе растительности. В таких условиях могут произрастать только болотные растения: сфагновые мхи, некоторые виды осок, пушица, клюква, багульник.

В анаэробных условиях интенсивность окислительных процессов сильно ослабляется и органическое вещество до конца не минерализуется. Происходит накопление больших масс опада в виде очеса. Разложение органических остатков протекает в самом верхнем слое очеса, куда чуть-чуть поступает кислород, при участии микроорганизмов – в основном грибов и целлюлозоразлагающих бактерий. При разложении растительных остатков в анаэробных условиях образуется большое количество промежуточных продуктов распада в виде низкомолекулярных органических кислот (масляная, молочная, яблочная, янтарная, лимонная и др.), которые подавляют жизнедеятельность микроорганизмов и приводят к консервации органического вещества в виде торфа.

Глеевый процесс почвообразования, или оглеение почвы, является результатом длительного сезонного или постоянного переувлажнения и развития в анаэробных условиях восстановительных процессов.

Оглеение – биохимический процесс, связанный с жизнедеятельностью анаэробных микроорганизмов. Большую роль в нем играют микроорганизмы, получающие энергию за счет окислительно-восстановительного преобразования органического вещеcтва, соединений Fe, Mn, S. В глеевых горизонтах накапливаются элементы с переменной валентностью в восстановленных формах: FeO, MnO, H₂S, FeS, CH₄. В результате глеевого процесса возникают специфические глинистые минералы, содержащие восстановленные элементы: вивианит Fe₃(PO₄)₂·8H₂O (гидрофосфат Fe 2+ ), глауконит, сульфиды тяжелых металлов (PbS, CdS и т.д.). Они имеют сизую, грязно-зеленую, голубую окраску и обусловливают цвет всего глеевого горизонта. Глеевый процесс изменяет только минеральные горизонты, а органогенная часть профиля подвергается торфообразованию.

Почвенное разделение Международной группы по исследованию мерзлотных почв (Goryachkin et al., 2004) в сравнении с ландшафтными разделениями, принятыми в СССР (России).

Средне-арктические, низко-арктические тундры и лесотундры, как видно из данных по факторам почвообразования, являются зоной преобладания равнин с озерно-аллювиальными, моренными и другими рыхлыми отложениями, особенно это касается территории России.

В этих плохо дренированных условиях и гумидном климате преобладают почвы с профилем O-G-CG, выделяемые в классификационной системе 2004 года как тип глееземов (O-G-CG).

В этих почвах под подстилочно-торфяным горизонтом наблюдается яркий сизо-голубой обычно тиксотропный и часто криотурбированный глеевый горизонт. Нижняя часть глеевой толщи имеет преимущественно буровато-сизую окраску и (при утере тиксотропных свойств) творожистую структуру и горизонтальную делимость. Органогенный горизонт этих почв в его нижней части может иметь прослойку грубогумусированного или перегнойного материала, что дает основание для выделения подтипов глееземов грубогумусированных и перегнойных. Весьма широко распространенными почвами южной тундры являются глееземы криометаморфические с профилем (O-G-CRM-C(g)), характеризующиеся сочетанием поверхностного глеевого и срединного криометаморфического горизонтов. Оглеение ограничивается верхними 20-25 см и проявляется в виде яркой голубой окраски.

В наиболее дренированных условиях вершин холмов на суглинистых субстратах довольно широко распространены криометаморфические почвы с профилем

O-CRM-C, в которых подстилочно-торфяный или грубогумусовый горизонт сменяется криометаморфическим горизонтом бурых или серовато-бурых тонов с творожистой, а при обсыхании крупитчатой или мелкокомковато-ореховатой структурой. С глубиной оструктуренность уменьшается и проявляется криогенное плитчатое сложение. Отчетливое оглеение отсутствует, возможны лишь его слабые признаки.

Если в профиле присутствует грубогумусовый горизонт AO, то эти почвы относятся к типу криометаморфических грубогумусовых почв (AO-CRM-C).

В более дренированных условиях здесь сформированы палевые почвы с профилем (AJ-BPL-BCA-Cca),которые характеризуются структурным и железистым метаморфизмом в палево-метаморфическом горизонте BPL – имеющим более насыщенную окраску, чем нижележащие горизонты. Однако основные ареалы палевых почв расположены южнее, в таежной зоне континентальных областей. Наконец, в наиболее сухих и теплых – эутермных условиях в континентальных тундрах под «тундростепями» встречаются литоземы темногумусовые (AU-M) с хорошо выраженным темным гумусовым горизонтом, подстилаемым щебнистым материалом.

На песчаных и щебнистых отложениях большинство почв низко-арктических тундр относится к отделу альфегумусовых почв, а именно, к разным типам и подтипам подбуров (O-BHF-C) и подзолов (O-E-BHF-C). Все они характеризуются высокой кислотностью и ненасыщенностью поглощающего комплекса, а также высоким содержанием органического вещества, причем как в иллювиальных, так и в элювиальных горизонтах, что многими авторами отмечается для почв Севера.

Здесь, особенно в наиболее влажном европейском климате встречаются также почвы, которые из-за мощных органических горизонтов (>10 см) относятся к сухоторфяно-подзолам (TJ-E-BHF-G-CG).

Практически для всех тундровых подзолов характерна потечность гумуса в элювиальных горизонтах, выражающаяся в кремовом оттенке в окраске и в более высоком содержании в них гумуса и подвижных форм оксидов железа и алюминия, чем в подзолистых горизонтах лесотундровых почв. Потечность гумуса связана с очень гумидным климатом и низкими темпами разложения органического вещества в тундре – в этих условиях из подстилки вымывается не связанный с минеральными веществами водорастворимый гумус, который пропитывает верхние горизонты почв.

Среди описанных в тундре и лесотундре подбуров встречается практически тот же набор подтипов, что и для подзолов, большинство которых сильно криотурбированы. Без видимых нарушений хода почвообразования формируются подбуры оподзоленные (O-BHF_e-BHF-C).

Подбуры и подзолы могут встречаться на всей территории тундры и лесотундры, и лишь в качестве общей тенденции можно отмечать постепенное увеличение доли подбуров к северу среди мезоморфных наиболее развитых почв легкого гранулометрического состава.

Помимо альфегумусовых почв,в гумидных тундрах на щебнистых отложениях нередко встречаютсялитоземы перегнойные (H-M),которые отличаются наличием перегнойного горизонта и близким подстиланием плиты, а сухоторфяно-литоземы (TJ-M).

В целом, для почв тундр нужно отметить преобладание процессов трансформации органического вещества, Al-Fe-гумусовой миграции, практически повсеместно встречаемые признаки оглеения. Процессы структурообразования выражены по-разному в зависимости от характера почвообразующих пород: слабо ‑ в условиях легкого состава субстрата и сильно ‑ на суглинисто-глинистых породах. На последних часто встречается криогенное коагуляционное оструктуривание, приводящее к появлению специфической крупитчатой структуры.

Итак, анализ факторов почвообразования показал, что в Арктике с юга на север происходит направленное изменение климатических и литолого-геоморфологических факторов почвообразования, которое обусловливаетразнообразие и мелкоконтурность почвенного покрова полярных областей.

Типичными почвами являются торфяно-глееземы и даже торфяные почвы (T-TT), относящиеся к стволу органогенных и отделу торфяных почв — это почвы с горизонтом торфа мощностью >50 см. В результате мерзлотных пучений и формирования крупных и средних линз сегрегационного льда внутри торфа или торфяно-мелкоземистой толщи формируются торфяные бугры (Рис. 7).

Рис.7. Строение торфяного бугра. Условные обозначения: 1-торф, 2-песчаный материал, 3-суглинок, 4- глина, 5- сегрегации льда , 6 – лед, 7 – граница мерзлоты

В результате пучений торф оказывается в условиях улучшенного дренажа и поэтому начинает разлагаться и минерализоваться — на буграх формируются почвы, относящиеся к подтипу торфяных деструктивных почв (Tmd-TT). В них верхняя часть торфа, который когда-то был накоплен в условиях переувлажнения, в потом попал в более сухие условия, существенно разложен и представляет собой материал, который очень сходен с тем, что бывает в мелиорированных торфяниках средней полосы – сухой, коричневый, легко растирающийся в пальцах.

Наиболее однородные в почвенном отношении переувлажненные ландшафты средне-арктической тундры — это болота на месте бывших озер. Здесь развиты болотные торфяно-глееземы (T-G-CG) с мощностью торфяного горизонта 15-30 см и глубиной мерзлоты около 30 см в сизом глеевом горизонте G.

Набор почвообразующих процессов в почвах средне-арктической тундры, если и сходен качественно, то заметно отличается большей интенсивностью, чем в высоко-арктических тундропустошах. В то же время менее и не так повсеместно выражена роль процессов латерального привноса-уноса вещества. Наряду с процессами трансформацииорганического вещества,здесь существенно проявляются процессы оглеения, криотурбаций и оструктуривания.

Источник