Тундровые почвы
Тундровые ландшафты – сравнительно молодое образование. Геологические данные свидетельствуют; что в районах, находящихся за полярным кругом, еще 1,5 млн. лет назад были распространены хвойно-широколиственные леса. Формирование тундровой зоны связано с общим похолоданием и ледниковыми эпохами на протяжении плейстоцена.
Общие условия почвообразования. Карельское слово «тундра» (по-фински «тунтури») означает безлесное место. Тундровые ландшафты широко распространены на Кольском полуострове и полуострове Канин, в бассейне южной Печоры и Воркуты, на полуостровах Ямал, Гыдан, Таймыр и далее к северу от Среднесибирского плоскогорья, на восточносибирском побережье морей Северного Ледовитого океана, на Чукотском полуострове, Камчатке и в северной части восточного побережья Охотского моря.
Климатические условия тундр характеризуются отрицательной среднегодовой температурой от -2 в европейской до — 12°С в азиатской части России. Средняя температура июля, как правило, не поднимается выше +10°С, а средняя температура января опускается очень низко до – 30 – -40°С в Индигирско-Колымской тундре. Безморозный период невелик, обычно около трех месяцев. Количество осадков на востоке около 150–250 мм в год, в европейской части России больше: 450 мм – в тундрах Кольского полуострова, 360 мм – в районе Воркуты. Для летнего времени характерны высокая относительная влажность воздуха (80–90%) и непрерывное солнечное освещение.
В составе тундровой растительности преобладают кустарники, кустарнички, травянистые растения, мхи и лишайники. Древесные формы в тундре отсутствуют. Это обусловлено рядом причин – переувлажнением почвы летом и развитием анаэробных микробиологических процессов, сильными ветрами, иссушающими молодые побеги на протяжении холодного периода, низкой температурой и т.д. Почвенная микрофлора довольно разнообразна (бактерии, грибы, актиномицеты). Бактерий в тундровых почвах значительно больше, чем в арктических. В 1 г почв центральной подзоны тундры их обнаружено от 400 до
3500 тыс., в почвах южной тундры – от 300 до 3800 тыс. Переувлажненность тундровых почв в безморозный период и обусловленный этим недостаток кислорода способствуют развитию значительного количества анаэробных бактерий.
По характеру растительности тундровую зону делят на подзоны: лишайниково-моховых и кустарничковых тундр, а также лесотундры. Наиболее типична для тундры лишайниково-моховая растительность, где глинитые пространства покрыты преимущественно мхами и травами, каменистые – лишайниками. Южнее наряду с мхами и лишайниками появляются кустарники (главным образом ерник), а еще южнее, в пределах лесотундры, встречаются изолированные лесные массивы. Лесная растительность заходит вглубь тундровой зоны лишь по речным долинам.
Несмотря на сильную увлажненность почв, в тундре не образуется крупных скоплений торфа. Значительные массивы торфяных болот появляются лишь в лесотундре.
Среди почвообразующих пород в тундрах преобладают различные типы ледниковых отложений. К западу от Урала ледниковые отложения содержат значительное количество грубообломочного материала горных пород областей сноса – Балтийского щита, с одной стороны, и Новой Земли и Полярного Урала – с другой. К востоку от Урала, в северной части Западно-Сибирской низменности, почвообразующими являются породы комплекса ледниковых отложений с морскими и озерными осадками, которые содержат значительно меньше валунного материала, чем морены Европы. Источником сноса для формирования минерального состава ледниковых отложений Зауралья служили Северный Урал и Таймырско-Норильский район.
В восточной части Северо-Сибирской и на площади Яно-Индигирской и Колымской низменности среди четвертичных отложений преобладают озерно-аллювиальные. В связи с тектоническими погружениями отдельных районов эти отложения имеют мощность в несколько сотен метров.
В местах близкого расположения плотных метаморфических и из-верженных пород распространены каменистые и дресвяные россыпи.
На растительности тундровых ландшафтов, почвообразования и различных геологических процессах сказывается влияние многолетней мерзлоты. Как известно, многолетней мерзлотой называют горизонты литосферы, сохраняющие на протяжении длительного времени отрицательную температуру. Многолетняя мерзлота местами выходит далеко за пределы тундровой зоны, распространяясь на огромной территории. Мощность толщи мерзлых грунтов нередко достигает нескольких сотен метров. В западных районах тундровой зоны многолетняя мерзлота встречается в виде отдельных островов. Сплошное распространение она приобретает к востоку от Мезени. По поводу генезиса «вечной» мерзлоты высказан ряд гипотез, однако общепринятого мнения нет, и большинство исследователей склоняется к тому, что это не современное, а древнее явление, сохранившееся от ледникового периода. Глубина ежегодного оттаивания многолетней мерзлоты определяется преимущественно составом пород и почв. По данным М.И. Сумгина, песчаные почвы и грунты оттаивают примерно на 1,2–1,6 м, глинистые – на 0,7–1,2, торфяно-болотные – на 0,2–0,4 м. Расположение плотного промерзшего грунта так близко от поверхности обусловливает сильное увлажнение почвенно-грунтовой массы и вследствие этого региональное заболачивание территории, несмотря на малое количество атмосферных осадков. Близость мерзлых грунтов сильно охлаждает почвенную толщу, что задерживает развитие почвообразовательного процесса. Низкая температура и пересыщенность водой тундровых почв отрицательно сказываются на биогеохимических процессах.
Специфические условия климата, усиливающиеся многолетней мерзлотой, обусловливают появление особых форм микрорельефа. Среди них в первую очередь следует упомянуть полигональные формы и бугры. В тундровой зоне полигоны имеют тот же характер, что и в арктической, но менее выражены. Бугры, с которыми связана пятнистость и медальонная структура тундры, представляют собой выпуклые участки грунта, ограниченные понижениями. К понижениям приурочена растительность. Образование бугров объясняют подтоком воды к наиболее промерзающим участкам. В отдельных случаях возникают крупные бугры с ледяным ядром (гидролакколиты). В тундрах северо-востока страны распространено явление термокарста. Таяние прослоев и жил льда, заключенных в толще четвертичных отложений, вызывает образование депрессий различного размера от мелких до крупных впадин, часто занятых озерами.
В условиях тундровой зоны получили распространение кислые бурые и торфяно-болотные почвы.
Кислые бурые тундровые почвы формируются в условиях хорошего промывания профиля и достаточного доступа кислорода, поэтому в этих почвах отсутствуют признаки анаэробности и застоя почвенных вод. Распространение кислых бурых почв в значительной мере определяется особенностями почвообразующих пород и рельефа, благодаря которым обеспечивается хороший дренаж почвенной толщи. Этим объясняется то, что кислые бурые почвы приурочены в зоне тундр к горным районам и расчлененным высоким денудационным равнинам с чехлом хорошо проницаемых рыхлых отложений.
Для этих почв характерно накопление слабо разложенных растительных остатков, в силу чего в верхней части профиля располагается хорошо выраженный торфянистый горизонт Ат. Нижняя часть профиля слабо дифференцирована на генетические горизонты и обычно имеет мощность не более 40–50 см. Ниже горизонта Ат располагается маломощный гумусовый горизонт коричнево-бурого цвета, постепенно переходящий в горизонт В, морфологически очень слабо отличающийся от почвообразующей породы. Образованию дифференцированного профиля препятствуют процессы периодического замерзания и оттаивания почвенно-грунтовой массы и ее многократное перемешивание при этом.
В качестве примера приведем описание бурой тундровой почвы на горном плато Мончетундры (Кольский полуостров). Почвообразующей породой служат маломощные покровные отложения, залегающие на метаморфических породах основного состава (метагаббро). Растительность представлена мхами, карликовой березой, ягодниковыми кустарничками, лишайниками, злаками, камнеломками и др., цветковыми растениями. Поверхность разбита на полигоны морозобойными трещинами.
Горизонт Ат – состоит из ковра живых мхов сверху и коричнево-бурых, слабо разложившихся растительных остатков, пронизанных стеблями мхов и корнями цветковых. Мощность от 6 до 11 см.
Горизонт А1 – грубопесчаный бурый с ясным коричневым оттенком, с растительными остатками. Мощность 1,5–2 см.
Горизонт В/С – песчано-дресвяный, бурый, с редкими корнями, во влажном состоянии с трудом отличается от почвообразующей породы. На нижней поверхности неокатанных обломков встречаются коричневые гумусовые пленки.
Горизонт С – дресвяный, пересыпанный бурым мелкоземом, количество обломков крупных пород увеличивается книзу. Мощность варьирует от 5 до 40–60 см.
Торфянистый горизонт, как показывает его название, состоит преимущественно из органического вещества. Содержание гумуса в горизонте Aт (вне торфяного горизонта) небольшое, обычно не более 1–3%. В составе гумуса резко преобладают легкорастворимые фульватные соединения. В силу этого бурые тундровые почвы характеризуются отчетливой кислой реакцией: рН водной вытяжки из верхних горизонтов этих почв около 5. Вниз по профилю значение рН может несколько увеличиваться до 5,5–6,0.
Результаты химических анализов свидетельствуют о перераспределении вещества по профилю кислых бурых тундровых почв. Содержание поглощенных катионов в целом небольшое, самое высокое в торфянистом горизонте. Это объясняется биогенной аккумуляцией катионов и их освобождением при разрушении отмершего вещества. Легкоподвижные гумусовые соединения вымываются из горизонта А, и при этом они образуют соединения с железом, алюминием и некоторыми рассеянными химическими элементами, которые выносятся из горизонта А и накапливаются в горизонте В. Следует подчеркнуть, что визуально результаты вымывания незаметны.
Тундрово-глеевые почвы в отличие от кислых бурых формируются в условиях затрудненного дренажа почвенно-грунтовых вод и дефицита кислорода. Формирование этих почв происходит на плохо дренированных низменностях, слабо расчлененных водоразделах, на фоне длительного застаивания вод, часто над поверхностью многолетне-мерзлых толщ.
Эти почвы широко распространены на низменных равнинах в подзонах мохово-лишайниковой и кустарничковой тундр. Для профиля этих почв характерно наличие глеевого горизонта, который образуется в результате восстановительных процессов в условиях водонасыщения почвенной толщи. Благодаря присутствию Fe (II) глеевый горизонт приобретает специфический голубовато-серый (сизый) цвет. Этот горизонт располагается сразу под гумусовым, и продолжается до верхней поверхности многолетней мерзлоты. Иногда между гумусовым горизонтом и оглеенной частью почвенного профиля обособляется маломощный пятнистый горизонт с чередованием серых и ржавых пятен. Содержание гумуса в горизонте А тундрово-глеевых почв около 1–3%, реакция близка к нейтральной.
Примером может служить описание разреза тундрово-глеевой почвы низменной равнины нижнего течения р. Печоры (Большеземельской тундры). Почвообразующая порода – тонко-песчано-суглинистые иллювиальные отложения. Растительность моховая со стелющимися побегами карликовой березы, злаками, осоками. Местами присутствуют мохово-торфяные кочки.
Горизонт Ат – моховой покров, переходящий внизу в темно-коричневый торф, влажный, с обильными корнями. Мощность 6–10 см.
Горизонт В – глеевый горизонт, серо-сизого цвета, бесструктурный, вязкий, встречаются жилы льда. В верхней части иногда имеются ржавые пятна. Мощность на глубину оттаивания (50–60 см), ниже – многолетняя мерзлота.
В южной подзоне тундры, отличающейся сравнительно более мягкими климатическими условиями, формируется хорошо выраженный торфяной горизонт. В этом случае выделяют торфяно-глеевые тундровые почвы.
В условиях глубокого расположения многолетней мерзлоты тундрово-глеевые почвы более выщелочены и обладают кислой реакцией.
В отрицательных элементах рельефа южной подзоны тундры образуются тундрово-болотные почвы. Формирование их совершается под влиянием вод, стекающих с участков распространения тундрово-глеевых почв. В более континентальных условиях на склонах могут формироваться тундровые солончаки.
Дерновые кислые почвы образуются в тундровой зоне под тра-вянистой (осоково-злаковой) растительностью в условиях хорошей дренированности. Они отличаются сравнительно высоким содержанием элементов питания (за счет богатых кальцием материнских пород или в результате расположения на поймах рек), имеют хорошо выраженный дерновый и гумусовый горизонты, обладают высоким содержанием гумуса (5–10%) и слабокислой, почти нейтральной реакцией.
В южной части тундры встречаются полигональные торфяники, в которых мощность скоплений торфа необычайно велика для современных условий тундры – до 4–5 м. В торфяниках погребены остатки стволов и пней деревьев. Нижняя часть торфяников находится в постоянно мерзлом состоянии, а поверхность обычно разбита морозобойными трещинами и вспучена. Эти торфяники рассматриваются как реликтовые образования, возникшие в середине голоцена в менее суровых условиях, когда на месте современной тундры были распространены ландшафты тайги и лесотундры.
Опыт использования и проблема охраны почвенного покрова тундровой зоны. Овощи выращивают в ряде районов тундровой зоны, преимущественно вокруг крупных промышленных центров (Норильск, Игарка и др.). Основные сельскохозяйственные культуры тундры – картофель, капуста, лук; в теплицах выращивают многие другие культуры. Ведется настойчивая работа по культивированию ячменя.
Тундровые почвы нуждаются в удобрениях, как органических, так и минеральных. Важное значение для улучшения почв тундровой зоны имеют бактериальные удобрения.
В связи с активным освоением минеральных богатств Севера, строительством горно-рудных предприятий, разведочным бурением и эксплуатацией газонефтяных залежей, строительством протяженных газопроводов возникает необходимость охраны почвы тундровой зоны.
Источник
Почвы тундры
Особенности формирования почв тундры
Часть северного побережья Евразии, полоса в районе Северного Ледовитого океана, ряд островов субполярного пояса и некоторые районы Северной Америки занимает природная зона тундры. Ее сложный климат, зачастую с низкими температурами, обеспечили слой вечной мерзлоты и разновидности почв, часто не пригодных для окультуривания. Такие уникально холодные температурные условия позволили развиться глеевым, болотным, арктическим и дерновым почвам, имеющими свои особенности и характеристики.
Какие почвы характерны для тундры
Вся зона тундры расположена на холодных участках планеты с минимальными условиями для произрастания растений. Всего от площади России тундровые земли занимают чуть более 13% от всей ее территории. По природным условиям и характеристикам территорию можно подразделить на 3 небольшие зоны:
– лесотундру и кустарниковую или южную зону;
– мохово-лишайниковую или субарктическую;
Климат территории тундры можно охарактеризовать как суровый. Он отличается малоснежными зимами, ветрами и максимально коротким климатическим летом с невысокими температурами. Водный режим местности мерзлотный. Почвы появляются на морских, моренных или аллювиальных отложениях. Это так же даёт редкую и не густую растительность.
Биологический круговорот органики крайне медленный. На это так же неоспоримо влияет слой вечной мерзлоты, дающий замкнутость воде и соли в почве.
В некоторых переувлажненных участках почв тундры преобладает разложение органики анаэробного вида, что способствует развитию восстановительных процессов и активному глееобразованию. В холодный период года переувлажненные почвы вымораживаются, выпучиваются и подвергаются появлению больших трещин.
Почвенный покров всей территории тундры подразделяют на следующие виды:
Особенности почв тундры
Некоторая часть поверхности тундры представляет собой широкие равнины с разнообразием рек, обширными болотами и пресными озёрами. В некоторых районах такая местность пересекается с каменистыми горами и сухими почвами . Горные ряды есть на территории Чукотки и Таймыра, образующие скалистые утесы. В соответствии с разнообразием рельефа почвы тундры можно подразделить на каменистые, болотные, равнинные, горные и песчаные.
Арктические области в большинстве состоят из полигональных скрытоглеевых почв, получившиеся от растрескивания почвы под влиянием температур. Они распространены в основном на Ямале и Таймыре.
Восточная и Средняя Сибирь , а так же горная область Байкала с преобладающим ветреным морозом обеспечивает образование простой каменистой почвы горно-тундрового типа.
Плодородие почв тундры
Плодородие почв низкое. Это обусловлено тем, что почвы тундры достаточно молодые и в них биологические процессы протекают медленно. Малый запас питательных веществ и кислая среда в купе дают слабую деятельность микроорганизмов. Так же отсутствует фиксация азота для насыщения почвы кислородом.
Для усиления органических процессов вносятся удобрения, в том числе фосфорные и азотные, что позволяет усилить урожайность овощных культур. Для культурного освоения почв чаще всего используются почвы легкосуглинистые и супесчаные. Они располагаются на склонах юга, где вечная мерзлота залегает гораздо глубже, чем в остальных районах.
Часто в агротехнические работы входит осушение почвы и прогревание. В случае с почвами тундры это необходимо не для уменьшения количества влаги, а прогревания грунта для более успешного его применения. В процесс прогревания входят снегозадержание и его принудительное таяние путём распыления золы, проведение более глубокой вспашки. Проведение подобных работ позволяет выращивать большее разнообразие культурных растений. Чаще всего используются сорта быстрой всхожести или культуры высаживаются непосредственно рассадой.
Почвы тундры отличаются повышенной кислотностью и минимальным содержанием полезных веществ. Воды, расположенные на поверхности всей территории, пресные, гидрокарбонатные. Содержание минеральных солей в них колеблется до 0.15 г/л.
Свойства почв тундры
Болотно-тундровый процесс не одинаково и не равномерно проявляется в разных зонах этой территории. Это способствует образованию разных почв. На всей территории тундры выделяют разные типы и подтипы почв.
Полигональные почвы тундры примитивные не развитые.
Данный вид почв охарактеризован минимальной растительностью, так как у них практически отсутствует гумус. Чаще всего он не превышает значения в 3 см. В период короткого климатического лета почва в этой зоне оттаивает на глубину не более 30 см.
Болотно-тундровые почвы
Эти почвы характерны для арктических мест. Они подразделяются на несколько видов:
торфяники, находящиеся в кустарниковой зоне и лесотундре со слоем торфа достигающим 3 м;
торфянисто-глеевые почвы, расположившиеся на моховых участках с чётко выраженным, небольшим слоем торфа. По строению торфянисто-глеевые почвы имеют простое строение. Первый слой состоит из нескольких сантиметров торфа, второй слой характерен минеральной породой с редким гумусом и пятнами глея, а третий слой, близко расположенный к мерзлоте, это материнская порода;
дерново-глеевые слаборазвитые почвы, находящиеся на местности мхово-лишайниковой и кустарниковой. Практически не имеет отличия от полигонального подвида. Под дерниной из мхов и лишайников расположен глеевый горизонт с ржавыми пятнами. Поверхность зачастую бывает покрыта сеткой из трещин.
Болотно-тундровые оподзоленные почвы
Расположены в местах нахождения лесотундры. Этот тип почв принято разделять на 4 типа:
– дерново- и торфянисто-глеевые оподзоленные,
– торфянисто-поздзолисто-глеевые почвы лесотундры и тундры.
Пойменные почвы дерново-луговые, встречающиеся в поймах рек любой подзоны тундры.
Данный тип располагается в террасах рек и развивается под растительностью лугового типа. Практически не отличается от подобной разновидности почв тайги.
Арктические почвы тундры
Открытая поверхность почвы в арктической тундре занимает более 55% от общей площади. Разрушительное действие низких температур обеспечивает замерзание воды в трещинах на поверхности, что приводит к взрывному растрескиванию. Промёрзший слой грунта, расположенный до уровня вечной мерзлоты, оттаивает летом не более чем на 20 см.
Такие постоянно низкие температуры полностью удерживают рост и развитие растений. Барьером для развития корневой системы является замёрзший слой. Так же развитию не способствует задержка воды на поверхности, так как мерзлота не обеспечивает почву свойством просачиваться на глубину залегания корневой системы. Такая почва при замерзании вместе с камнями небольшого размера прогибается в виде свода и незначительно увеличивается в объёме. При небольшом оттаивании верхнего слоя в относительно теплое время года вызывает процесс криотурбации, а именно выталкивание на поверхность земли небольших камней из более нижних слоёв почвы. Достаточно частая смена сезонных температурных периодов даёт почве возможность стать более структурированной. Появляются каменные полигоны и полосы, а при небольших углах на склонах с лёгкостью образуются оползни.
В конце августа начинаются основные заморозки. В первую очередь подмерзает влага на поверхности, образуя наст. Почва, оставшаяся между настом и слоем мерзлоты, выдавливается наружу, через дёрн мховой органики.
Такие особенности почвы дают развитие только карликовым и мховым растениям. Они ежегодно дают почки, которые в большинстве своём могут выдержать суровые условия арктической тундры.
Тундрово-глеевые почвы
Разновидность глеевых почв в тундре распространяется по территории от Берингова пролива до Кольского полуострова, задевая территории побережья Ледовитого океана. Климат этих территорий известен своей суровостью и отрицательными показателями температурного режима, что непременно влияет на особенности и свойства почв.
Тундрово-глеевые почвы относятся к тяжёлым почвам суглинок и глинам и находятся непосредственно на равнинах ледниковых территорий. Глубина таяния до вечно мерзлой почвы достигает до 1.5 м, а минимальное значение составляет 50 см. Тундрово-глеевые почвы известны своим растительным покровом в виде мхов и лишайников на севере, а так же на южных территориях небольшими кустарниковыми и редкими древесными породами.
Влажные фракции почвы имеют гелевый тиксотропный горизонт. Это явление выражено в сильном увлажнении почв, которые под механическим влиянием переходят из текстурно-вяжущей консистенции в плавучую, а после вновь принимает вязкую текстуру не меняя при этом процент содержащейся влаги. По всей территории подзон тундры оглеение и тиксотропия имеют тенденцию к уменьшению с юга на север.
Из-за большого количества содержащихся легкорастворимых солей в тундрово-глеевой почве они считаются выщелоченными и прогумусированными. Процент гумуса зависит от разновидности верхнего слоя и может достигать от 10 до 40% в составе.
Для этих почв так же характерна повышенная плотность, незначительная аэрация и низкая способность к фильтрации. Тундрово-глеевые почвы имеют особенность к ореховой или зернистой криогенности, которая даёт неводопрочную структуру. 
Тундрово-болотные почвы
Тундрово-болотные почвы достаточно широко распространены в этой природной зоне. Они располагаются на обширных ровных участках, плоских и низких участках и среди микрорельефа. Эти места известны постоянным скоплением в избытке влаги и почти не разложившимися частями органики в виде осоки и определенного вида мха. Симбиоз двух этих факторов создаёт болотные почвы в тундровой зоне.
В связи с тем, что почвы торфяной разновидности оттаивают максимально всего на 80 см, относятся к тяжёлым почвообразующим суглинкам и глинам, известны переувлажнением на постоянной основе можно чётко различить процессы оглеения этих мест. На эти процессы несомненно влияет и отсутствие времени для окисления существующих горизонтов минерального происхождения. Тундрово-болотные почвы представлены в целом среднемощными, маломощными низинными торфяниками.
Морфологическое строение тундрово-болотных почв выглядит следующим образом:
– подушка из мха и осоки;
– горизонт из торфа;
– минеральный горизонт глеевой;
– тиксотропный горизонт глеевой;
– оглеенный переходный слой;
– мощная мерзлая почвообразующая порода.
Северу и арктической части тундры характерны слабый торфяной грунт. Продвигаясь на южные территории можно отметить возрастание этого слоя до 2 м. В тундрово-болотной почве горизонт из торфа имеет низкую зональность, кислой реакцией, большим процентом содержания калия и железа.
Тундрово-дерновые почвы
Ореол образования дерновых почв достаточно широк. Они могут образовываться от степей до тундры. Главным фактором их образования является наличие остатков травянистой растительности в верхней части геологической среды разного состава, в том числе карбонатных и бескарбонатных.
Почвы тундры отличаются от других зон своей слабо выраженной биологической активностью, скудным процентом элементов питания и сложными климатическими и воздушными почвенными условиями. Для улучшения всех этих свойств необходимо улучшить теплопроводность для лучшего оттаивания плодородного слоя и внести необходимый комплекс удобрений. Для освоения лучше всего подходят тундрово-дерновые почвы, так как имеют более легкий механический состав.
Тундрово-дерновые почвы имеют ряд положительных качеств:
– они значительно быстрее прогреваются;
– оттаивают на большую глубину, чем другие разновидности почв тундры;
– обладают хорошим естественным дренажем;
– наиболее пригодны для окультуривания;
– глеевые процессы развиты достаточно слабо.
В тундре дерновые почвы в основном имеют низкий показатель кислотности. Образуются они чаще всего в поймах рек и под осоко-злаковой растительностью. Несмотря на то, что почвы тундры в целом имеют низкий показатель питательных веществ, все же на дернистых участках есть большой процент кальция. Это обусловлено это расположением в поймах рек, где материнская порода отдаёт часть этого элемента.
Говоря о гумусовом слое нужно отметить, что тундрово-дерновые почвы обладают хорошим слоем гумуса, значение которого достигает до 10%.
Источник