Лекция 27. Почвы полярной (арктической) и тундровой (субарктической) зон.
Почвы арктической зоны. Циркумполярное расположение арктической зоны определяет её весьма суровые климатические условия, короткое холодное лето, длительный зимний период с низкой температурой воздуха. Повсеместно развита многолетняя мерзлота, почва оттаивает лишь на глубину 15-20 см. Арктическая суша представлена островами и узкими участками материковых побережий Азии и Северной Америки. В такой ситуации важную роль играют морские течения и воздушные массы, переносящие тепло и влагу. Годовое количество осадков в различных частях зоны колеблется от 35 до 400 мм в год. Испаряемость в плакорных условиях близка 100-200 мм / год. Следовательно, плакорные растительные сообщества, получающие атмосферные осадки в большем количестве, находятся в условиях сбалансированного, при затрудненном дренаже – даже избыточного увлажнения, а растительность на участках, получающих меньшее количество осадков, развивается в условиях недостатка влаги. Характер атмосферного увлажнения отражается на внешнем виде арктических ландшафтов. В арктической тундре поверхность рассечена системой мерзлотных трещин с образованием полигонов, по краям и в центре которых располагаются скопления грубых обломков. Совершенно иной облик имеют арктические пустыни. Процесс замерзания — размерзания почвы сопровождается постепенным «выжиманием» вверх крупных обломков горных пород. На плакорных местообитаниях Арктики к северу от 70 о северной широты развиты два типа растительности : тундровый и полярно-тундровый. Растительность арктических тундр представлена преимущественно мхами и лишайниками, присутствуют кассиопеи, карликовая ива, некоторые злаки и камнеломки. В гидроморфных местообитаниях преобладают гипновые мхи, осоки, пушица. В растительности полярных пустынь преобладают лишайники.
Почвы. Мощность почвенного профиля арктических почв обусловлена глубиной сезонного оттаивания почвенно-грунтовой толщи, которая редко превышает 30 ми. Дифференциация почвенного профиля выражена слабо. В районах избыточного или сбалансированного увлажнения формируются бурые аркто-тундровые почвы. Эти почвы имеют следующее строение профиля: А0 (0-3см) — Ат/А1 (3-6)- В/С(6-13) — (С 13-30). Такие почвы имеют слабо кислую реакцию (рН 5,5-6,0) и содержат 2,5-3% гумуса. Аркто-тундровые почвы являются наиболее распространенным типом плакорных почв Арктики. Важным фактором арктического почвообразования является карбонатный состав почвообразующих пород, способствующий насыщению почвы обменным кальцием и снижением почвенной кислотности. В районах избыточного атмосферного увлажнения в отрицательных элементах рельефа формируются торфяно-мерзлотные почвы. В летнее время участки, занятые этими почвами, превращаются в болота с кочками. Строение профиля торфяно-мерзлотных почв следующее : Ат (0-5см) — Ат2(5-15) — В/С (15-40). В нижней части почвы происходят процессы глееобразования. На северо-западном побережье Гренландии встречаются так называемые полярно-пустынные почвы. Из-за недостатка увлажнения в почвах повышена концентрация водорастворимых солей, почвы насыщены обменно-поглощенными основаниями и имеют рН 7-8. Содержание гумуса около 1%. Данные почвы формируются на плакорных элементах рельефа.
Почвы тундровой зоны. На островах и материковой части субарктической зоны Северного полушария распространены своеобразные безлесные ландшафты. Их площадь составляет 2,5% всей суши земного шара. Это тундровые ландшафты. По-фински «тунтури» означает «безлесное место», отсюда и произошло слово «тундра». Климатические условия тундр характеризуются отрицательной среднегодовой температурой от -2 в европейской до -12 0 С в азиатской части России. Средняя температура июля не поднимается выше +10 0 , а средняя температура января опускается до -30- 40 0 в Сибири. Безморозный период около трех месяцев. Количество осадков на востоке 150-250 мм в год, в европейской части России больше : на Кольском полуострова 450 мм, в районе Воркуты — 360мм. Для летнего периода характерны высокая относительная влажность (80-90%) и непрерывное солнечное освещение. По характеру растительности тундровую зону делят на подзоны: лишайниково-моховых и кустарничковых тундр, а также лесотундры. Наиболее типична для тундры лишайниково-моховая растительность, где глинистые пространства покрыты мхами и травами, каменистые лишайниками. Южнее наряду с мхами и лишайниками появляются кустарники, а еще южнее в пределах лесотундры встречаются лесные массивы. Несмотря на высокую увлажненность в тундре не встречается больших скоплений торфа. Значительные массивы торфяных болот появляются в лесотундре. Среди почвообразующих пород в тундрах преобладают различные типы ледниковых отложений. В местах близкого расположения плотных изверженных и метаморфических пород распространены каменистые россыпи. На растительности и процессах почвообразования сказывается наличие многолетней мерзлоты. Специфические условия климата, усиливающиеся многолетней мерзлотой, обусловливают появление особых форм рельефа: полигональные формы и бугры. В тундровой зоне «полигоны» имеют тот же характер, что и в арктической зоне, но менее выражены. В отдельных случаях возникают крупные бугры с ледяным ядром «гидролакколиты». В тундрах северо-востока страны распространено явление термокарста. Таяние прослоек и жил льда, заключенных в толще четвертичных отложений, вызывает образование депрессий различного размера, иногда занятых озерами.
Почвы. Кислые бурые тундровые почвы формируются в условиях хорошего промывания профиля и достаточного доступа кислорода, поэтому в данных почвах отсутствуют признаки анаэробности. Кислые бурые почвы приурочены к горным районам и высоким равнинам с чехлом хорошо проницаемых рыхлых отложений. В верхней части профиля располагается торфянистый горизонт. Нижняя часть профиля плохо дифференцирована. Ниже торфянистого горизонта располагается маломощный гумусовый горизонт коричнево-бурого цвета, постепенно переходящий в горизонт В. Строение профиля следующее: Ат (0-6(11) см) — А1(6(11) — 8(13) — В/С (8(13)-30) — С(30-60). Содержание гумуса в горизонте Ат не более 1-3 %, рН около 5,0. Тундрово-глеевые почвы формируются в условиях отсутствия дренажа и дефицита кислорода. Формирование их происходит на слабо дренированных низменностях в подзонах мохово-лишайниковой и кустарничковой тундр. Строение профиля следующее: Ат(0-6(10)см) – Вg (6(10)- 56(60). Для этих почв характерно наличие глеевого горизонта, благодаря присутствию железа он окрашен в сизый цвет. Этот горизонт располагается сразу под гумусовым и продолжается до слоя «вечной» мерзлоты. Содержание гумуса в горизонте Ат около 1-3%, реакция близка к нейтральной. В южной подзоне тундры формируются торфяно-глеевые тундровые почвы с хорошо выраженным торфяным горизонтом. Они более выщелочены и обладают кислой реакцией. В отрицательных элементах рельефа южной подзоны тундры формируются тундрово-болотные почвы.
Дерновые кислые почвы могут формироваться под травянистой растительностью в условиях хорошего дренажа. Они характеризуются сравнительно высоким содержанием элементов питания за счет богатых кальцием материнских пород или в результате расположения в поймах, обладают высоким содержанием гумуса (5-10%) и слабокислой реакцией. В южной части тундры встречаются полигональные торфяники, в которых мощность торфа может достигать 4 — 5 м. Эти торфяники рассматриваются как реликтовые образования, возникшие в середине голоцена в менее суровых условиях, когда на месте современной тундры существовали ландшафты тайги и лесотундры.
Источник
ПОЧВЫ АРКТИЧЕСКОЙ И ТУНДРОВОЙ ЗОН
Арктическая и тундровая зоны входят в Евроазиатскую полярную область.
Условия почвообразования и почвы арктической зоны.Арктические почвы формируются в условиях полярного холодного сухого климата. Осадков выпадает 50-200 мм, температура июля не выше +5°С, безморозный период отсутствует. Почвы оттаивают на глубину 30-40 см. Среднегодовые температуры отрицательные – от -14 до -18°С. Растительность представлена мхами, лишайниками, различными видами водорослей. Высшие растения на водоразделах: занимают менее 25% территории. Количество опада – в пределах 0,5 т/га. Значительные площади занимает голый грунт. Большая роль в почвообразовании и формировании нанорельефа принадлежит криогенным процессам и физическому выветриванию.
Основным типом почв являются арктические, которые разделяют на два подтипа: арктические пустынные и арктические типичные гумусовые. Профиль состоит из двух горизонтов – А и С, иногда с переходным горизонтом АС. Для арктических почв характерны: небольшая мощность почвенного профиля, в пределах 30-40 см, скелетность, отсутствие оглеения, связанное с небольшим количеством осадков и просыханием почв под действием сильных ветров. Содержание гумуса в горизонте. А может достигать 2-4%, реакция среды – от слабокислой до слабощелочной, в зависимости от состава почвообразующих пород. Иногда почвы содержат карбонаты и водорастворимые соли.
Условия почвообразования и почвы тундровой зоны. Климат тундровой зоны характеризуется холодной зимой, коротким летом. Осадков выпадает от 400 мм на Кольском полуострове до 150-250 мм в Восточной Сибири. В южной тундре средняя температура июля – 8-13°С. Относительная влажность воздуха достигает 80-90%. Средняя годовая температура колеблется от -2°С (на западе) до -14…-16С° (в азиатской части). Это зона вечной мерзлоты. Летом почва оттаивает на глубину от 30 см на болотных торфяных почвах и до 1-2 м на песчаных.
Растительность арктической тундры представлена злаково-осоково-моховыми ценозами, а в понижениях – гипново-осоковыми ассоциациями на полигональных болотах. Типичная тундра характеризуется господством мхов и лишайников. Мхи преобладают на суглинистых почвах, лишайники – на щебнистых.
При продвижении к югу, в лесотундру, начинают появляться кустарнички – карликовые березы, ива, вереск, багульник, голубика, а по долинам рек на песчаных и супесчаных почвах – изреженные, угнетенные леса (ель, береза, лиственница и др.).
Количество опада составляет 0,5-1 т/га. В составе опада – низкое содержание оснований и азота.
Почвообразующие породы представлены морскими, ледниковыми и аллювиальными отложениями. В формировании бугристого и пятнистого микро- и нанорельефа большая роль принадлежит криогенным процессам: трещинообразование, солифлюкция, термокарст и др.
Зональным типом почв являются тундровые глеевые почвы. Изучение генезиса тундрово-глеевых почв проводилось Ю.А. Ливеровским, Е.Н. Ивановой, И.В. Забоевой, Н.А. Караваевой, В.О. Таргульяном, В.Д. Василевской и другими учеными. Низкие температуры, короткий период биологической активности, поверхностное и внутрипочвенное (надмерзлотное) переувлажнение определяют направленность почвообразования в тундре. В формировании профиля тундровых глеевых почв принимают участие три группы процессов: гумусообразование (детритообразование), продуцирующее сухоторфянистый или грубогумусовый горизонт, оглеение и криогенез. Образование грубогумусовых и оторфованных горизонтов связано с пониженной биологической активностью и низким содержанием оснований и азота в составе опада.
Тундровые глеевые почвы имеют следующее строение почвенного профиля: Ао – АоА1 – Вg –G. Мощность почвенного профиля небольшая, ограничивается мощностью деятельного (сезоннооттаивающего) слоя. Мощность органогенных горизонтов Ао+АоА1 может достигать 10-20 см. Содержание органического вещества в грубогумусовом горизонте составляет 5-10% и более, в Н оторфованном горизонте Ао – 30-60%. В составе гумуса преобладают фульвокислоты (СГК:СФК – 0,3-0,5). Отмечается повышенное содержание гумуса (1,5-2%) по всему профилю, связанное с потечностью гумуса и механической аккумуляцией над многолетнемерзлым водоупорным горизонтом. Реакция среды кислая и слабокислая, насыщенность основаниями – 20-50%.
Разделение тундрово-глеевых почв на подтипы и роды связано с характером органогенных горизонтов (грубогумусовый, торфянистый, перегнойный), оглеением (поверхностно-глеевые, надмерзлотно-глеевые), с начальными стадиями проявления элювиальных и иллювиальных ЭПП (оподзоленные, иллювиально-железисто-гумусовые).
Болотные почвы тундры представлены преимущественно низинными обедненными торфяными и торфяно-глеевыми, но встречаются и верховые.
Земледелие в тундре носит очаговый характер. Имеется опыт выращивания трав, капусты, моркови, лука, картофеля. Очаги земледелия приурочены к легким песчаным и супесчаным почвам, чаще всего – в долинах рек с глубоким деятельным слоем или отсутствием горизонтов вечной мерзлоты. Весьма перспективным для тундровой зоны является закрытый грунт – выращивание овощей в теплицах.
Источник
Почвы арктической и тундровой зон
Характерной особенностью почвы как особого природного образования является положение её на месте совмещения большого геологического и малого биологического круговорота веществ. Такое взаимодействие приводит к возникновению почвообразующих процессов.
К ним относятся:
· разрушение первичных и вторичных минералов;
· биологическая аккумуляция элементов в почве, потребление этих элементов организмами из почвы;
· разложение органических соединений;
· растворение веществ, нейтрализация коллоидов, увлажнение, высыхание, набухание, перегревание, охлаждение, окисление и восстановление.
Академик И. П. Герасимов выделил группу элементарных почвенных процессов (ЭПП).
1. Подстилкообразование, 2. Торфообразование, 3. Гумусообразование,
4. Дерновый процесс, 5. Засоление, 6. Окарбоначивание, 7. Латеризация,
8. Феррализация, 9. Рубефикация, 10. Оглеение, 11. Подзолообразование, 12. Эрозия, 13. Дефляция, 14. Погребение.
География почв
Биологический и климатический факторы определяют основное деление педосферы на пояса, области, зоны, подзоны и т.д., как следствие горизонтальной и вертикальной зональности, открытых В. В. Докучаевым в конце XIX в. Структура вертикальной зональности почв определяется следующими факторами:
· положением горной страны в системе горизонтальных почвенных зон;
· высотой горной страны;
· положением горной страны по отношению к преобладающему движению ведущих масс;
· наличием температурных инверсий.
Почвы Арктической зоны включает крайние северные острова Ледовитого океана – Земля Франца-Иосифа, Северная Земля, Новосибирские о-ва, северная часть Таймыра, Баффинова Земля, о. Виктория, о. Гренландия.
Климат холодный, слабовлажный, годовое количество осадков 130-200 мм/год, основная часть выпадает в виде снега. Теплый период продолжается 2 месяца. Почвогрунты большую часть года находятся в мерзлотном состоянии, оттаивая на 2-2,5 месяца на глубину 30-50 см.
Рельеф – ярко выраженные мерзлотные явления. Растительность имеет разреженный, очаговый характер. Это мхи, аркто-альпийские кустарники (дриада, камнеломка), злаки (щучка, мятлик).
Почвы. На рыхлых породах под скудной растительностью формируются арктические дерновые почвы. На участках покрытых только водорослями развиты не почвы, а почвоплёнка (мощностью 1-2 см). В понижениях рельефа «минеральные болота» не имеющие признаков торфообразования.
Условия почвообразования и почвы тундровой зоны.
Климат характеризуется небольшим количеством осадков и избыточной увлажненностью. Среднегодовая t 0 колеблется от 0,2 0 С на западе до – 9 0 и даже 16 0 С в азиатской части.
Продолжительность периода с t 0 выше + 5 0 С от 40 дней в северной части зоны до 100 дней в южной её части. Осадков выпадает 300 мм. Характерна для зоны многолетняя мерзлота.
Рельеф господствует равнинный, местами холмистый; изобилует термокарстовыми понижениями, занятыми озерами и болотами.
Почвообразующие породы ледниковые, морские и аллювиальные отложения.
Растительность – отсутствие леса. «Тундра» — отсутствие леса. Преобладают злаково-моховые ценозы. Растительный покров не сплошной. Полукустарнички – черника, голубика, морошка, брусника.
Почвообразование в тундре протекает в условиях переувлажненной почвы и недостатка тепла. На большей части территории развиты процессы оглеения, образования кислого грубого вещества.
Образуется: 1. Тундровые глеевые почвы, 2. Тундровые глеевые перегнойные почвы, 3. Тундровые глеевые торфяные почвы, 4. Болотные почвы.
Лекция 10 (2 часа)
Источник