Тундровые почвы территории распространения

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

Почва тундры, особенности природной зоны и характеристики ландшафта

В силу особенностей климата зоны вечной мерзлоты почва тундры характеризуется слабовыраженной биологической активностью и минимальным запасом полезных веществ. Наиболее пригодными для окультуривания считаются тундрово-дерновые земли с низким уровнем глеевых процессов. Для благополучного выращивания большого разнообразия сельскохозяйственных культур проводят осушение и прогревание переувлажненной тундровой почвы.

Общие сведения о природной зоне

Тундра – «безлесное место» – характеризуется суровым климатом, исключительно медленными биологическими процессами в почвенной среде. Тундровыми ландшафтами занята территория в 2,5% от общей площади земной суши. Значительная часть природной зоны находится в пределах Северного полярного круга. Безлесные рельефы распространены на Чукотке и Камчатке, полуостровах Ямал, Таймыр и Гыдан, в бассейне южной Печоры и Воркуты, на Кольском полуострове и к северу от Среднесибирского плоскогорья.

Климатические условия

Климат природной зоны характеризуется отрицательной среднегодовой температурой в диапазоне от -2°C и до -12°C. Усредненные температурные параметры июля составляют +10°C, в январе данный показатель опускается до -40°C. Период без морозов – климатическое лето в тундре – продолжается около 3-х месяцев. Количество осадков варьируется в диапазоне 120-450 мм/год. Для тундры характерен низкий снежный покров в пределах 50 см, он сносится из-за сильных ветров. Летом наблюдается высокая относительная влажность воздуха в пределах 80-90%.

Среднегодовая температура Тундры в диапазоне от -2°C и до -12°C

Геологические данные

Почвообразование и различные геологические процессы на территории природной зоны находятся под агрессивным воздействием многолетней мерзлоты – горизонтов литосферы с сохранением стабильно-отрицательных температур. Безлесные рельефы относятся к относительно молодым образованиям. Эту часть суши еще 1,5 млн. лет назад занимали глухие леса.

Почвообразующие породы представлены многообразием ледниковых отложений, в том числе:

• грубообломочными образцами горных пород;
• составами с морскими и озерными осадками;
• озерно-аллювиальными композициями.

Глубина ежегодного оттаивания слоя мерзлоты варьируется в зависимости от характера почвообразующих пород:

• песчаные грунты оттаивают примерно на 1,2-1,6 м;
• глинистые – в пределах 0,7-1,2 м;
• торфяно-болотные – в пределах 0,2-0,4 м.

Близкое расположение мерзлых грунтов обуславливает такие нюансы, как:

• переувлажнение почвенной массы и заболачивание площади;
• сильное охлаждение почвенной толщи и снижение интенсивности развития почвообразовательного процесса.

Ландшафт природной зоны характеризуется образованием особого микрорельефа в виде полигональных форм и бугров. При этом полигоны менее выражены, чем в арктических территориях. Бугры – выпуклые площадки грунта – формируются в результате подтока воды к наиболее промерзающим участкам.

Растительность

Флору тундры составляют преимущественно кустарники, травянистые растения, лишайники и мхи. Отсутствие древесных форм объясняется особенностями климата и состоянием почвы.

Наряду с лишайниками и мхами разнообразие тундровой растительности составляют следующие виды кустарниковых пород и трав:

• карликовая береза;
• брусника, голубика, морошка;
• ива, ягель и дриада;
• осока и злаки;
• ожика, горец;
• полярный мак, багульник;
• камнеломки и другие цветковые растения.

Брусника в тундре

По характеру растительности выделяют следующие подзоны тундры:

• лишайниково-моховые. Каменистые территории покрыты лишайниками, глинистые – мхами;
• кустарниковые. К югу наблюдается растительное разнообразие в виде мхов, лишайников и кустарников;
• лесотундры. На южных периметрах природной зоны встречаются изолированные лесные массивы, которые заходят вглубь тундры исключительно по речным долинам.

Наблюдается разнообразие почвенной микрофлоры в виде бактерий, грибов, актиномицетов. Дефицит кислорода в силу высокой влажности грунта способствует интенсивной популяции анаэробных бактерий.

Виды и свойства почв, преобладающих в тундре

В условиях уникально холодного климата наблюдается формирование различных по характеристикам составов грунта. Преобладающиепочвы тундры– глеевые, бурые и дерновые – располагают низким уровнем плодородия, так как в них биологические процессы протекают медленными темпами.

Глеевые почвы

В мохово-лишайниковой зоне, как и кустарничковой, формируются тундрово-глеевые почвы.Для них характерен предельно низкий уровень дренажа и дефицит кислорода. Формирование тундрово-глеевых почвнаблюдается в низинах на фоне длительного застоя влаги над поверхностью мерзлых толщ.

Образование глеевого слоя обуславливается восстановительными процессами в условиях переувлажнения толщи. Специфическому голубовато-серому окрасу почвенный профиль обязан присутствию Fe(IІ). Глеевый горизонт, располагаясь под гумусовым слоем, занимает пространство до верхних пределов мерзлоты. В отдельных случаях в почвенном профиле наблюдается формирование обособленного пятнистого пласта из серых и ржавых образований.

Характеристика тундрово-глеевых почв:

• относятся к тяжелым грунтам суглинок и глинам;
• глубина таяния толщи до вечной мерзлоты составляет от 50 см до 1,5 м;
• большое содержание легкорастворимых солей делает состав выщелоченным и прогумусированным. В зависимости от разновидности верхнего слоя количество гумуса варьируется в пределах 10-40%;
• тундрово-глеевыепочвы имеют такие свойства, как повышенная плотность, малый уровень аэрации, низкие возможности фильтрации, неводопрочная структура.

В качестве примера можно рассмотреть разрез глеевой почвы Большеземельской тундры на низменной равнине у реки Печора:

• почвообразующая порода представлена тонко-песчано-суглинистыми иллювиальными отложениями;
• для ландшафта типичен растительный мир в виде мохового ковра, который дополнен низкорослыми породами, включая карликовую березу со стелющимися побегами, осоку и злаковую зелень. Местность также богата мохово-торфяными кочками;
• горизонт Aс мощностью 6-10 см покрыт мхом, под живым ковром наблюдается торфяной пласт с обилием корней;
• горизонт Bс мощностью 50-60 см представляет собой глеевый состав серо-сизого окраса, бесструктурный. В верхней грани в отдельных местах наблюдаются ржавые пятна, в нижней плоскости пласта нередки жилы льда;
• глеевый слой расположен над стабильной мерзлой толщей.

По южному периметру зоны безлесного ландшафта наблюдаются торфяно-глеевые почвы. Формирование торфяного пласта обуславливается относительно мягким климатом местности. В отдельных частях рельефа южной подзоны формируются тундрово-болотные грунты, что происходит из-за стекания вод из глеевых участков.

Кислые бурые почвы

Для них характерно отсутствие застоя влаги и признаков аэробности, так как на фоне особенностей почвообразующих пород обеспечивается дренаж толщи. Зоной распространения данного вида почвенной композиции отмечают горные районы и высокие расчлененные равнины с наличием рыхлого проницаемого слоя.

В толще наблюдается накопление частично разложенных растительных остатков, что обуславливает формирование выраженного торфянистого горизонта Aв верхнем сегменте почвенного профиля. Нижняя часть с мощностью около 40-50 см слабо дифференцирована на генетические горизонты из-за процессов периодического замерзания и оттаивания массы.

Для наглядности можно рассмотреть образец бурого грунта на горном плато на Кольском полуострове:

• малой мощности покровные отложения служат почвообразующей породой;
• для местности типична флора в виде мхов, лишайников, карликовой березы, ягодниковых кустарников, злаковых растений, камнеломок и других стелющихся видов цветков;
• горизонт Aс мощностью 6-11 см представлен живым моховым ковром, под которым располагается коричнево-бурый слой из слабо разложенных растительных остатков;
• горизонт A1 с мощностью 1,5-2 см представляет собой грубопесчаный состав с растительными остатками в буро-коричневом окрасе;
• горизонт B/Cимеет песчано-дресвяный состав бурого цвета с редкими корнями и коричневым гумусовым покрытием на неокатанных обломках;
• горизонт Cс мощностью в диапазоне 5-60 см в виде дресвяного слоя с бурым мелкоземом и обломками крупных пород.

Кислые бурые почвы

Малой мощности покровные отложения служат почвообразующей породой. Торфянистый слой содержит преимущественно органические вещества, масса гумуса в горизонте Aне превышает 1-3%. Преобладанием в гумусе легкорастворимых фульватных соединений обуславливается кислая реакция бурых тундровых почв. Значение pHверхних слоев профиля составляет около 5, ниже этот показатель увеличивается до 5,5-6.

Дерновые кислые почвы

Дерновые грунты тундры формируются в проймах рек и под покровом осоко-злаковой растительности. Наличие растительных остатков в верхних слоях геологической среды является ключевым фактором формирования дерновых кислых почв. Они характеризуются относительно легким механическим составом и лучше всего подходят для освоения.

Особенности и свойства дерновых кислых грунтов тундры:

• почвапрогревается относительно быстро;
• выделяется хорошим уровнем дренажа;
• наблюдается слабый уровень развития глеевых процессов;
• глубина оттаивания значительно больше, чем в случае других видов геологической среды тундры;
• содержание гумуса составляет около 10%;
• составу типичен низкий показатель кислотности.

В дернистых участках наблюдается высокое содержание кальция, что обуславливается расположением в поймах рек.

Полигональные торфяники

Реликтовые образования – полигональные торфяники – сформированы в менее суровых условиях в период, когда на месте современной тундры располагались таежные ландшафты и лесотундры. Как преобладающийпочвенный состав они встречаются в южной части природной зоны, где мощность толщи торфа варьируется в диапазоне до 5 м. В полигональных торфяниках погребен огромный запас растительных остатков в виде стволов и пней древесных пород. Поверхность толщи обычно вспучена и имеет морозобойные трещины, нижняя часть характеризуется постоянным мерзлым состоянием.

Болотно-тундровые оподзоленные почвы

Почвенная среда этого образца характерна для лесотундры и делится на следующие типы:

• дерново-торфянисто-глеевые оподзоленные почвы;
• торфянисто-подзолисто-глеевые;
• дернисто-глеевые слабооподзоленные.

Нюансы явления термокарста

Вследствие вытаивания подземных прослоев и жил льда образуется ландшафт с неравномерным проседанием толщи, формируются депрессии, часто занятые озерами. Явление термокарста распространено в тундрах северо-востока страны. Кратер Батагайка в Восточной Сибири – яркий пример термокарстового образования – уходит в глубину на 100 м, длина составляет 1 км. При этом вечная мерзлота под зоной депрессии продолжает таять.

Особенности применения тундровых почв в сельском хозяйстве

Осваивают в основном легкосуглинистые и супесчаные участки на южных склонах, где толщи вечной мерзлоты залегают относительно глубоко. Комплекс агротехнических работ предусматривает осушение и прогревание среды, внесение удобрений для улучшения потенциала плодородного слоя.

Особенности подготовки и применения тундровых почв:

• осушение почвенного профиля направлено на повышение качества прогревания состава для успешного применения для выращивания разнообразных культур;
• для прогревания участка выполняются глубокая вспашка и снегозадержание, далее обеспечивается принудительное таяние снежного покрова способом распыления золы.

Субстрат обогащают фосфорными удобрениями и азотом, чтобы усилить урожайность. В тундре в основном выращивают картофель, капусту и лук, ячмень и ряд тепличных культур.

Источник