Тундрово глеевые почвы испаряемость

Mse-Online.Ru

Тундровые глеевые почвы

Тундровые глеевые почвы — это почвы, формирующиеся на многолетнемерзлых, преимущественно суглинистых отложениях в условиях очень короткого и холодного вегетационного периода под лишайниково-моховой растительностью, характеризующиеся оглеенным профилем ти­па 0(T)-(A)-(Bg)-G.

Важную роль в генезисе тундровых глеевых почв играют такие криогенные процессы, как пятнообразование, пучение, трещинообразование.

Крупнейшие русские и советские почвоведы, ботаники, геогра­фы неоднократно уделяли внимание изучению почв северных окраин нашей родины. В.В.Докучаев в числе главных почвенных зон выделил особую «бореально-тундровую» зону, счи­тая, что должен существовать особый «полярный» тип почвообра­зования. Н. М. Сибирцев также выделил тундровые почвы в один из классов зональных почв.

Тундровые глеевые почвы типичны для тундровой ландшафтно- географической зоны. Они тянутся полосой различной ширины по всей северной окраине Евразии и Северной Америки. В южном полушарии из-за отсутствия суши в соответствующих широтах тунд­ровые глеевые почвы не распространены. В Евразии эти почвы составляют 2,7% от площади континента. В Северной Америке их доля в почвенном покрове даже выше — до 4,6%. Общая площадь их на земном шаре около 2600 тыс. км2.

В тундре выделяются три подзоны: подзона южных кустарни­ковых (мохово-кустарниковых) тундр, подзона типичных моховых (пушицево-моховых) тундр и подзона арктических тундр. В от­личие от южных и типичных тундр для арктических тундр харак­терна несомкнутость растительного покрова; доминирующий тип распределения растительности, как и в арктической зоне, полиго­нально-сетчатый.

Значительный запас мертвых растительных остатков в тундрах обусловлен замедленной минерализацией опада, бедностью бакте­риальной флоры, неблагоприятными почвенными температурами. В мертвом органическом веществе аккумулируется значительное количество энергии тундровых биогеоценозов. Биологический кру­говорот в тундрах можно характеризовать как заторможенный, за­стойный, с малой емкостью за счет низкой продуктивности и невы­сокой зольности тундровых растений.

Тундровые глеевые почвы, описанные в различных биоклима­тических провинциях тундровой зоны, в зависимости от условий почвообразования могут иметь довольно существенные различия в строении профиля. В наиболее общем виде профиль тундровой глеевой почвы на суглинистых отложениях состоит из горизонта подстилки (О или OA), гумусового или перегнойного горизонта (А или ОА/А), оглеенного переходного горизонта Bg и глеевого горизонта G. В различных подтипах тундровых глеевых почв строение профиля может существенно меняться: тундровые глеевые гумусные почвы имеют хорошо выраженный гумусо-аккумулятивный горизонт мощностью в несколько сантиметров, тундро­вые глеевые перегнойные почвы характеризуются буровато-корич­невым мажущимся органогенным горизонтом с большим коли­чеством полуразложившегося растительного материала, тундровые глеевые типичные почвы имеют только слой подстилки (тундрово­го войлока) из мхов и кустарничков, в тундровых глеевых торфя­нистых почвах органогенный горизонт может достигать мощности 10—20 см.

Морфологические исследования тундровых глеевых почв показывают, что для органогенных горизонтов характерна силь­ная опесчаненность и почти незаметное в шлифах содержание илистой фракции; связующим цементом между минеральными зернами служит органическое вещество, состоящее из раститель­ных остатков разной степени гумификации. Поверхность мине­ральных зерен от илистых частиц и пленок отмыта. В связи с тем, что иллювиирование ила в подстилающие горизонты не наблюда­ется, можно предположить, что вынос илистых частиц осуществля­ется боковым стоком по рыхлым органогенным горизонтам.

Криогенные процессы в тундровых глеевых почвах влияют на микроструктуру глинистого вещества минеральных горизонтов, для которого характерно ярко выраженное чешуйчатое строение. Образование ориентированных глин чешуйчатой формы вероятнее всего связано с длительным замерзанием почвенной толщи, при котором вся она пронизывается кристаллами льда и глинистые частицы ориентируются вдоль этих кристаллов. При медленном оттаивании они сохраняют свою ориентацию.

В шлифах глеевых горизонтов доминирует серая окраска. По редким порам имеются зоны окисления ржаво-бурого цвета. Гори­зонты плохо агрегированы, содержат мало грубых растительных остатков, нет отмытости стенок пор и минеральных зерен от глини­стого вещества. Характерно накопление большого количества аморфных соединений железа, пропитывающих окисленные уча­стки глеевых горизонтов. В них же встречаются округлые стяже­ния гидроксидов железа до 1 мм в диаметре.

Для типа тундровых глеевых почв характерна слабая дифферен- цированность профиля по распределению ила и минеральных компонентов. Факторов, которые ограничивают дифференциацию профиля, несколько. Важнейшими из них являются: мерзлотный массо- и влагообмен в профиле (перемешивание и постоянное обновление), наличие труднопроницаемых глеевых тиксотропных горизонтов, затрудненность бокового оттока элементов из-за не­равномерного оттаивания мерзлоты на различных элементах нано- и микрорельефа.

Однако в тундровых глеевых почвах идет ряд процессов, кото­рые хотя и в слабой степени, но способствуют их дифференциации. Это процессы оглеения, нисходящая миграция, криогенное подтя­гивание веществ из минеральных горизонтов в органогенные и наоборот и, наконец, боковой сток, интенсивно идущий по органо­генным горизонтам в период максимального оттаивания профиля.

Различия по валовому составу генетических горизонтов тун­дровых глеевых почв, как правило, невелики. В арктических тун­драх профиль почти не дифференцирован по содержанию ила и полуторных оксидов. В подзонах типичной и южной тундр при благоприятных условиях наблюдается слабая дифференциация профиля.

Большинство исследователей тундровых глеевых почв отмеча­ют преобладание крупнопылеватых и мелкопесчаных фракций в их гранулометрическом составе. Это является следствием того, что при криолитогенезе (преобразование различных горных пород под влиянием мерзлотных процессов) тонкозернистые продукты обра­зуются главным образом за счет физического выветривания, хими­ческое выветривание имеет подчиненное значение. Может иметь место и агрегация глинистых частиц, приводящая к образованию частиц размерности пыли.

В связи с слабовыраженными процессами неосинтеза глин в криогенных почвах минералогический состав тундровых глеевых почв в значительной мере унаследуется от почвообразующих по­род. Как правило, среди тонкодисперсных минералов илистой фракции преобладают гидрослюды (при почвообразовании на мо­ренных и покровных суглинках и некоторых других почвообразую­щих породах). Но на полуострове Таймыр и северо-западе Аляски, например, где почвообразование идет на морских темноцветных суглинках, в илистой фракции тундровых глеевых почв преоб­ладают смешанослойные минералы и монтмориллонит.

Гумус тундровых глеевых почв характеризуется преобладанием бесцветных подвижных гумусовых веществ типа фульвокислот.

Отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот колеблется в пределах 0,1—0,6. В составе гумуса преобладают фракции, связанные с полуторными оксидами; большую долю составляют неспецифические вещества (30—40%).

Подвижность гумуса приводит к пропитанности профиля тун­дровых глеевых почв бесцветным органическим веществом. При наличии многолетнемерзлого водоупорного горизонта гумусовые соединения механически задерживаются над мерзлотой и накапли­ваются в надмерзлотном горизонте профиля.

Реакция тундровых глеевых почв в различных подзонах ко­леблется от кислой до слабокислой, почти нейтральной. Наиболее кислыми являются тундровые глеевые почвы южных тундр и лесотундры. Весьма существенно на реакции почв сказывается характер почвообразующих пород. Так, почвы на морских сугли­нистых отложениях (полуостров Таймыр, например) имеют слабо­кислую, почти нейтральную реакцию. В непосредственной близо­сти от морских побережий на реакцию почв влияет принос солей с моря. Например, рН органогенного горизонта арктических тундр Югорского полуострова выше, чем в минеральных, за счет приносимых солей. Обычно же в тундровых почвах органогенные горизонты значительно кислее минеральных.

Емкость поглощения тундровых глеевых почв небольшая, но степень насыщенности основаниями высокая, за исключением органогенных горизонтов.

Для тундровых глеевых почв характерна высокая плотность, низкая порозность (особенно в глеевых горизонтах), слабая аэра­ция. Низкая фильтрационная способность глеевых горизонтов обусловливает интенсивный боковой сток по органогенным гори­зонтам.

Основными чертами тундрового глеевого почвообразования, определяемыми всем комплексом биоклиматических условий, яв­ляются следующие: небольшая скорость разрушения и изменения почвообразующих пород; замедленное удаление продуктов вывет­ривания и почвообразования из почвенной толщи; слабая диф­ференциация профиля по распределению ила и минеральных компонентов; оглеенность профиля; относительная замедленность разложения и синтеза органических веществ и, как следствие это­го, образование грубогумусных горизонтов с значительным коли­чеством легкорастворимых гумусовых соединений фульватной природы; существенная роль криогенных процессов в формирова­нии морфологии и химических свойств почв.

В районах распространения тундровых глеевых почв традици­онными формами хозяйства являются оленеводство, рыболовство, охотничий промысел. В последние десятилетия появились также очаги звероводства. Биологические ресурсы тундры и лесотундры достаточно велики: здесь добывается много пушнины и рыбы, выпасается около 3 млн. домашних оленей и обитает несколько сот тысяч диких северных оленей. Поэтому основная часть терри­тории используется как пастбища для оленя.

Интенсивное хозяйственное освоение Севера требует разви­тия пригородного хозяйства: молочного животноводства, свино­водства, птицеводства, огородничества. Основой развития живот­новодства в суровых условиях Крайнего Севера является кор­мовая база. Кроме необходимого набора привозных концентратов она должна включать долголетние культурные и улучшенные естественные пастбища, лугопастбищные севообороты, зеленый конвейер. Главным источником получения грубых, сочных и паст­бищных кормов на Севере являются пойменные угодья (различ­ные типы аллювиальных почв), однако и тундровые глеевые почвы, особенно приуроченные к южным склонам и относительно легким почвообразующим породам, могут стать резервом сельскохозяйст­венных угодий, необходимых для получения кормов. Урожайность сена на таких лугах может достигать 3—10 ц/га. Систематическая подкормка лугов минеральными и органическими удобрениями обеспечивает получение не менее 20—25 ц/га сена.

В тех районах Севера, где ощущается недостаток естествен­ных луговых угодий, большую роль может сыграть возделывание многолетних трав. Травы на Крайнем Севере способны при бла­гоприятных условиях агротехники давать урожаи сена от 20 до 60 ц/га. Кроме трав наиболее распространенной в настоящее время кормовой культурой является овес (70—150 ц зеленой массы/га). Перспективными культурами могут быть также яч­мень, озимая рожь, некоторые кормовые корнеплоды и клубне­плоды.

Источник

Тундровые глеевые почвы

Эти почвы широко распространены в субарктических областях Евразии и Северной Америки. Они развиваются на моренных, мор­ских и древнеаллювиальных отложениях тяжелого или среднего гра­нулометрического состава: глинах и суглинках. В этих породах обычно находится горизонт вечной мерзлоты. При неглубоком залегании и хорошей выраженности вечномерзлого горизонта тундровые глее­вые почвы могут иногда формироваться и на более легких породах. Одним из определяющих факторов их развития является ухудшен­ный дренаж. Обычно эти почвы занимают плоские равнинные тер­ритории, характеризующиеся слабым поверхностным стоком. По­верхность почвенного покрова нередко осложнена бугорковым мик­рорельефом.

Типичная растительность — мохово-лишайниковые и мохово — кустарничковые ассоциации. Кроме лишайников и мхов в расти­тельном покрове участвуют голубика, черника, вереск, брусника, карликовая березка и ива. В лесотундре, где также встречаются рас­сматриваемые почвы, древесный ярус представлен невысокими ред­кими елями, лиственницами и березами.

Продуктивность тундровых растительных сообществ невысока, что обусловливает ежегодное поступление в почву с опадом неболь­ших количеств органического вещества. В основном оно сосредото­чивается на поверхности почвы и в пределах нескольких сантимет­ров ниже ее, где концентрируются корневые системы растений. Зольность опада, особенно мхов и лишайников, очень низкая.

Профиль тундровых глеевых почв небольшой мощности и имеет сравнительно простое строение:

А0 — оторфованная подстилка мощностью несколько сантиметров, состоит из полуразложившихся остатков мхов, лишайников, листьев, хвои;

Al_g — грубогумусово-аккумулятивный горизонт, оглеенный, серый или темно- серый, неясно оструктуренный, со слабыми признаками комковатости, рыхлый, мощностью 5—7 см;

G — глеевый минеральный горизонт, серовато-сизый, местами с ржавыми пятна­ми и прожилками, бесструктурный, иногда с признаками тонкозернистой («икряной») структуры, плотный, переход в почвообразующую породу на глубине 40—60 см.

Содержание органического вещества в тундровых глеевых по­чвах (в горизонте А\ ), как правило, не превышает 4—5 %. В его составе преобладают фульвокислоты и неспецифические органичес­кие кислоты (С_г /С_ф = 0,3—0,5). Реакция почв умеренно кислая по всему профилю. Только в тех случаях, когда почвы формируются на засоленных морских суглинках, она может в верхних горизонтах ста­новиться слабокислой или почти нейтральной. Емкость поглоще­ния невелика — 10—15 мг • экв на 100 г почвы, ненасыщенность основаниями почвенного поглощающего комплекса 50—60%, в ос­новном за счет иона водорода. По содержанию валовых и несили­катных форм полуторных оксидов и ила почвенный профиль не дифференцирован, слабо могут быть выражены признаки припо­верхностной аккумуляции этих веществ. В глеевом горизонте отме­чается повышенное содержание соединений двухзарядного железа.

Основными процессами, ответственными за формирование мор­фологических и химических свойств тундровых глеевых почв, явля­ются: подстилкообразование и аккумуляция грубого гумуса, оглеение и криогенные турбации.

Хотя, как отмечалось выше, в тундровые глеевые почвы посту­пает малое количество растительных остатков и гумусовый гори­зонт имеет малую мощность, в нем содержится заметное количе­ство органического вещества. Это обусловлено тем, что в условиях неблагоприятного температурного режима, малой зольности опада и плохой аэрации почв биохимическая деятельность микроорганиз­мов ослаблена. Микроорганизмов мало, состав их беден, период деятельности короток. В результате скорости процессов гумифика­ции и минерализации органического вещества оказываются мед­леннее скорости его поступления с опадом.

Другая характерная особенность тундровых глеевых почв — оглеение значительной части профиля. Наиболее оглеены самая вер­хняя (на контакте с гумусовым горизонтом) и нижняя (на контакте с горизонтом вечной мерзлоты) части профиля. Такой характер оглеения связан с миграцией влаги к зонам промерзания: в зимнее время — к поверхности почвы, в летнее — к сильно переохлажден­ному горизонту постоянной мерзлоты. Оттаивающий за лето верх­ний слой почвы при относительно слабом испарении оказывается насыщенным влагой. В нем в анаэробных условиях идут процессы восстановления различных соединений и в первую очередь превра­щение окисных соединений железа в закисные. Внешне это выра­жается в появлении сизой или даже зеленоватой окраски, которая связана с выделением фосфорно-кислого закисного железа — виви­анита. В микрозонах почвенной массы, к которым имеется доступ воздуха (ходы корней, трещины и т. п.), идет окисление железа и появляются его гидроксиды ржавого и охристого цветов. Поскольку в тундровых почвах описываемого типа из-за близкого залегания вечномерзлого горизонта господствует водозастойный режим, про­дукты глеевого почвообразования накапливаются в почвенном про­филе.

Для тундровых глеевых почв характерно развитие криогенных явлений: мерзлотные трещины, вспучивание фунтов, талики, по­лигональные или медальонные формы поверхности и др.

Вспучивание и излияние фунтов связано с наличием в почве горизонта сохраняющейся в течение года мерзлоты, над которым создается переувлажненный слой талой почвы. В послелетний пе­риод, когда почва начинает промерзать с поверхности, насыщен­ный водой талый слой оказывается заключенным между двумя мер­злыми слоями: нижним — постоянным и верхним — сезонным. По мере замерзания почвы сверху и увеличения в связи с этим объема верхнего горизонта талый слой оказывается в условиях все более возрастающего давления. Под его влиянием талая жидкообразная почва в наиболее слабом месте (по старым корневым ходам, фещинам или в местах, где верхний мерзлый слой относительно тонок) прорывает верхний слой и расплывается по поверхности почвы. По мере высыхания талый грунт растрескивается на полигоны, в преде­лах которых происходит дифференциация крупных и мелких частиц. Поверхность почвы приобретает типичное полигональное строение. Повторение процессов излияния грунтов приводит к периодическо­му перемешиванию всей массы почвы, находящейся над горизон­том вечной мерзлоты, и способствует гомогенизации почвенного профиля. Результатом криогенных процессов является также свое­образная «икряная» структура, которая выражена с большей или меньшей отчетливостью в тундровых глеевых почвах. Это связано с тем, что глинистые частицы, насыщенные водой, при ее заморажи­вании и росте ледяных кристалликов раздвигают более крупные песчаные и пылеватые частицы. Вследствие такой сепарации каж­дая микроструктурная («икряная») отдельность оказывается более глинистой изнутри и пылеватой по периферии.

Земли, занятые тундровыми глеевыми почвами, в основном ис­пользуются под пастбища как естественная кормовая база олене­водства. Использование этих почв для выращивания сельскохозяй­ственных культур ограничено из-за неблагоприятных агрономичес­ких свойств: бедность элементами питания, ухудшенный водный и тепловой режим и др. Для повышения их плодородия необходимо прежде всего внесение органических и минеральных удобрений, улучшение теплового режима путем мульчирования, а также осуще­ствление дренажа. Тундровые глеевые почвы легко разрушаются при воздействии транспортных средств и другой техники, восстановле­ние же их происходит очень медленно.

Источник