Описание тундровой почвы. Почвообразовательный процесс в тундре. Большая энциклопедия нефти и газа

Классификация почв- объединение почв в соответствующие группы с одинаковыми признаками, исходя из задач классифика­ции. Она может быть естественно историческая (или генетическая), прикладная (агрономическая, мелиоративная, строительная и т. д.), экономическая (по плодородию почв - бонитировка почв).

Классификация почв должна иметь генетико-производственну основу - отражать совокупность факторов и условий почвообразо­вания, давать представление о свойствах почв, имеющих произ­водственное значение. Почвы необходимо классифицировать по группе признаков и свойств. Классификация по одному признаку (например, по механическому составу, содержанию гумуса и т.д.) не эффективна, так как в таком случае возможно объединение в одну группу совершенно разных по происхождению и по многим другим свойствам почв.

Наибольшее научное и производственное значение имеет естественноисторическая, или генетическая классификация почв, основы которой были заложены русскими почвоведами В. В. Докучаевым и Н. М. Сибирцевым. В последующем по мере развития науки о почве, накоплении новых фактов классификация почв совершенст­вовалась.

В настоящее время при классификации почв используют сле­дующие таксономические единицы:

тип почв - почвы, образованные в одинаковых условиях и обладающие сходным строением и свойствами (например, подзо­листые почвы, черноземы, солончаки);

подтип почв - группа почв в пределах одного типа, разли­чающихся между собой проявлением основного и сопутствующих процессов почвообразования. При выделении подтипов учитывают термические условия, континентальность климата (например, дер-ново-подзолистая почва, чернозем обыкновенный);

Это гидраморфные почвы с избыточной водой. Растительность накапливается в верхнем слое почвы, а под ними обычно имеется верхний слой глины с глеевыми характеристиками. Голоморфные почвы из плохо осушенных областей. Они разработаны в озерах и на участках пляжа, где происходит очень высокое испарение и, следовательно, очень высокое осаждение солей. У них очень мало развитых горизонтов.

Почвы кальцифоромы. Они обогащены карбонатом кальция. Из-за их молодости или других обстоятельств они не представляют биоклиматического эдафогенеза. Они используют в качестве первичной ссылки процессы, которые происходят из почвы. Они сопоставимы с зональными, хотя здесь они не считаются группировками по их географическому положению; понимается как следствие генетических факторов, а не наоборот.

род почв - выделяется внутри подтипа по особенностям поч­вообразования, связанным со свойствами материнских пород, с гидрогеологическими условиями-глубиной и химизмом грунтовых вод (например, солонцеватые, солончаковатые, остаточно-карбонатные почвы и др.);

профилю у солончаков);

разновидность почв - зависит от механического состава (например, Суглинистые, песчаные, пылевато-суглинистые почвы г,

Они используют в качестве основного критерия свойства и внутренние характеристики почвы. Наиболее универсальным является то, что известно как «седьмое приближение», потому что было до шести предварительных тестов. Диагностические горизонты: это полосы или слои почвы, поверхностные и подповерхностные, которые обладают набором свойств, достаточных для характеристики таксона; эти горизонты не обязательно должны совпадать с генетическими. Таксон может быть определен как содержащий один, несколько или вообще не диагностический горизонт.

Классификация, хотя и подчиняется различным критериям, выбранным в соответствии с каждым случаем, имеет основную цель - упорядочить знания, чтобы подчеркнуть отношения между секретными объектами или материалами и, в качестве последней цели, продвигаться в неизвестном.

разряд - объединяет почвы одного я того же механического состава, но развитые на материнских породах разного происхож­дения и разного петрографического состава. Пример определения почвы от типа до разряда: чернозем обыкновенный солонцеватый малогумусный пылевато-су глинистый на лессовидных суглинках. При классификации почв следует различать тип почв и тип почвообразования. Тин почвообразования это комплекс процессов, образующих почву. В разных природных условиях могут протекать различные почвообразовательные процессы. Их комбинации опре­деляют тип почвообразования (например, дерновый, болотный, солончаковый). Наряду с этим в конкретных условиях могут од­новременно, ко с разной интенсивностью формироваться различные типы почвообразования. Поэтому, тип почвообразования не явля­ется таксономической единицей.

Из всего, что было выявлено, была четко определена тесная связь между генезисом, эволюцией и природой почвы, с одной стороны, и климатом регионов, где они происходят. Таким образом, как и при выветривании и по тем же причинам, существует определенный параллелизм между климатической зональностью и зоной почв. И в той мере, в какой глинистые минералы являются компонентами почвы, трансформированными или вновь образованными внешними агентами, они также отражают в своей собственной природе тесную связь с климатом, что способствует акцентированию упомянутого параллелизма.

3.2 Почвы тундровой зоны

Тундра (по-карельски - безлесье) и лесотундра занимают Крайний Север нашей страны, окаймляя полосой европейское н азиатское побережье Северного Ледовитого океана. Площадь тунд­ры земного шара достигает 600 млн. га, из них 180 млн. га находит­ся в СССР.

Климат тундры очень суровый. Средняя годовая температура в европейской части СССР колеблется от 0,2° до -4,4 °С, для ази­атской части от -9 до-14 и даже до -17°С. Средине зимние температуры от -25 до -31 °С. Относительная влажность воздуха в июле 75-90 %, в августе 77-80 %. Количество испаряемой с поверхности влаги меньше количества атмосферных осадков. Глубокие горизонты почвы в тундре охвачены постоянной мерзлотой, которая накладывает отпечаток на весь ход почвообразования. Глубина оттаивания летом обычно не превышает 40 см.

В тундровой зоне Советского Союза выделяются провинции: Кольская с умеренно морским климатом, Восточно-Европейская и

Северо-Сибирская с континентальным климатом, Чукотеко-Анадырская с холодным морским климатом.

Тундровая зона подразделяется на подзоны: 1) арктическую пустыню; 2) арктическую тундру; 3) лищайниково-моховую (пятнистую) тундру; 4) кустарниковую тундру; 5) лесотундру.

Арктическая пустыня расположена на островах Северного Ледовитого океана, почти сплошь покрытых ледниками. Места, свободные то льдов, заняты каменистыми россыпями» Растительный покров пятнистый. По ложбинам произрастают, образуя рыхлы дерники, лисохвост альпийский, крупка альпийская, фипсия холе, долюбивая, щучка северная; из кустарников - камнеломка дернистая, ива полярная и некоторые другие цветковые растения, Корни этих растений распространяются на малой глубине параллельно поверхности почвы.

Арктическая тундра занимает побережье Северного Ледовитого океана, подразделяется на полигональную (пятнистую) и лишайниковую тундру. Там произрастают лишайники и мхи, встречают» пленочки водорослей, главным образом сине-зеленых, а также не­которые формы бактерий. Почвообразование находится на первых стадиях развития. Оно осложнено криогенными (мерзлотными) яв­лениями.

Лишайниково-моховая тундра представляет собой плосковоз-вышенные участки с глинистой малоразвитой почвой с покровом из мхов, а также песчаными и каменистыми участками, на которых произрастают мхи и лишайники. Значительную часть лишайникево моховой тундры занимают низинные болота и отчасти озера.

Кустарниковая тундра расположена южнее лишайниково моховой. Наряду с лишайниками и мхами там произрастают карлико­вая береза, багульник, пушица, брусника, черника, голубика.

Поверхность тундры имеет относительно выраженные неровно­сти, иногда в виде холмов и западин. Микрорельефные неровно­сти поверхности тундры связаны с первичными формами поверхно­сти, с различием механического состава почв, пестротой раститель­ного покрова - чередованием голых пятен с участками травостоя и неравномерностью увлажнения. В холодное время почва промер­зает с образованием вспучиваний и трещиноватости. При размерзании по местам трещин образуются углубления, чередующиеся с приподнятыми выпуклыми участками, которые нарушаются при последующем промерзании. В результате периодических промер­заний и размерзаннй происходят заметные смещения почвенной массы, образуется термокарст.

В переходной полосе от тундры к тайге распространяется лесотундра с участками островных, изреженных низкорослых лесов, исчезающих на севере и сливающихся к югу с лесами таежной ве­ны. В лесотундре произрастает угнетенная береза (Кольский полу­остров jf, ель (от Белого моря до Урала), лиственница (в Сибири), местами пихта, тополь, ива (в северо-восточной части СССР). Ле­са характеризуются изреженностью и угнетенным ростом. Стволы низкорослые, искривленные по направлению преобладающих ветров. Изреженность древостоя благоприятствует развитию кустарянково-лишайниковой растительности; Низкорослые деревья диаметром около 5-7 см живут до 200-300 лет. В лесотундре распрострайоны низинные и верховые болота. По речным долинам лесотундра проникает далеко на север в глубину тундры. Это объясняется тем, что теплые воды, текущие с юга, смягчают суровость климата. Местами лесотундра в виде лесных колков наступает на тундру, а местами на нее наступает тайга,

Долины рек, пересекающие тундру, отличаются относительно более мягким климатом. В этих долинах увеличивается мощность снежного покрова и улучшается тепловой режим почвы. Там наблю­даются более высокие температуры воздуха. Постоянная мерзло­та отступает на глубину 15-20 м, уменьшается глубина сезонного промерзания почвы. Древесная растительность, далеко проникаю­щая в тундру по долинам рек, способствует большему накоплению снега и меньшему промерзанию почвы.

На большей части территории тундры вне речных долин почва мало прогревается, поэтому внизу остается постоянная мерзлота, задерживающая рост и развитие растений, микроорганизмов, а также почвообразовательный процесс. Мерзлый горизонт препятст­вует распространению корней растений на необходимую глубину и способствует заболачиванию почв. Мхи и лишайники развиваются нормально. Заболоченные торфянистые почвы оттаивают лишь на глубину 30 см, и только минеральная сухая песчаная почва иног­да оттаивает до 200 см. Мерзлота вследствие ее таяния и водоне­проницаемости обусловливает избыточное увлажнение почв. При таких условиях в почве господствует анаэробиозис

Почвообразующими породами в равнинной части тундры явля­ются моренные образования, флювиогляциальные, озерные и речные отложения различного механического состава. Местами почвы формируются на отложениях бореальных морских позднечетвертичных трансгрессий. В горных областях почвообразующими породами служат разновозрастные кристаллические и осадочные геологические образования.

В тундре широко распространены заболоченные почвы, что объ­ясняется водонепроницаемостью мерзлоты, низкой температурой, высокой относительной влажностью воздуха и слабой испаряе­мостью с поверхности почвы. В этой зоне наблюдается ослабленный ход биологических и биохимических процессов вследствие незначи­тельного ежегодного растительного опада (0,5-1 т/га). Микро­флора почв однообразная и бедная. Азотобактер в тундровых поч­вах не обнаружен. В почвенных растворах мало содержится раст­воримых веществ, условия гумификации и минерализации расти­тельных остатков неблагоприятны.

Органическое вещество в почвах накапливается в виде полугоринистого кислого гумуса с преобладанием фульвокислот. Биолочески поглощенные элементы в почву возвращаются медленно. Емкость поглощения почв составляет 9-16 мэкв/100 г почвы. Мерзлотный горизонт, препятствуя выщелачиванию растворимых солей, нередко обусловливает карбонатность и даже солончаковатость почв. Условия гумификации и минерализации растительных остатков неблагоприятны. Период активной деятельности малочис-ленной микрофлоры незначителен.

Вследствие ослабленности биологических процессов почвы слаборазвиты, характеризуются малой мощностью генетических горизонтов и всего профиля. Преобладает тундрово-глеевый тип почвообразования, приводящий к развитию торфянисто и торфяно-глеевых почв. Подчиненное значение имеет подзолистый тип почво­образования на песчаных горных породах,

В тундровой зоне распространены следующие типы почв: арктические, болотные арктические, тундровые глеевые, тун­дровые неглеевые (иллювиально-гумусовые), тундровые бо­лотные.

Арктические почвы при малой интенсивности передвижения веществ имеют слабую дифференциацию профиля, непрочную ком­коватую структуру, бурую окраску. Гумус равномерно распределяется по профилю, иногда накапливаясь над мерзлым слоем. Почвы не вскипают, почти не оглеены. В поверхностном горизонте наблю­дается ожелезнение. Органического вещества содержится до 3-4 %, азота - до 0,5 %. Почвы обладают слабокислой почти ней­тральной реакцией, внизу до слабощелочной. Поглощающий комп­лекс невелик и сильно насыщен основаниями.

К югу арктические почвы переходят в тундровые глеевые, име­ющие ничтожный (2-3 см) торфянистый горизонт. Это малосформированные примитивные почвы. Содержание гумуса в них не пре­вышает 2-3 %, рН водной вытяжки 5-5,8, солевой вытяжки 4-4.3.

В сельскохозяйственном отношении территория тундры имеет значение как кормовая база оленеводства. Развитию земледелия там препятствуют короткий вегетационный период, низкие темпе­ратуры летом, мерзлота, избыток влажности н малая аэрация. В этой зоне применяются специальные субполярные агротехника и мелиорация, направленные на улучшение термических и водно-воздушных условий, а также на устранение вредных влияний мерзлоты. Важное значение имеют мероприятия по усилению процессов нитрификацни почв. Это можно достичь внесением высоких доз органических (навоз), минеральных (NPK) и бактериальных удоб­рений. Последние необходимы для развития микробиологических процессов в почве. Очень важными мероприятиями по улучшению тундровых почв являются их утепление и улучшение" аэрации путем окулътуривания, которое состоит в осушении земель, об» лесении, снегозадержании, известковании кислых почв, посе­ве бобовых, оетруктуриванйм, ускорении оттаивания весной и т.д.

Успешнее осваиваются лучшие песчаные и супесчаные легкоеу-глинистые теплые почвы южных и юго-восточных склонов, а также пойменные н террасовые почвы, где постоянная мерзло­та находится наиболее глубоко и отступает при окультиривании.

Тундра представляет собой огромный сельскохозяйственный фонд. Она является базой развития оленеводства. Это значение возрастает в связи с промышленным освоением Арктики и Субарктики.

Список литературы:

Мелиоративное почвоведение И. И. Плюсин., А. И. Голованов,; Москва «Колос» ,1983

Почвоведение Л. Н. Александрова., И. П. Гречин- Москва «Колос», 1969

Почвоведение/ под ред. И. С. Кауричева. – Москва «Колос», 1975

Развитие почвообразовательного процесса в тундре отличается большим своеобразием. Основные особенности почвообразования в тундре связаны с низкими температурами и высокой влажностью воздуха. Большое влияние имеет также вечная мерзлота, препятствующая проникновению влаги вглубь, поэтому вся толща тундровой почвы постоянно оказывается крайне влажной. Вместе с тем наличие влаги затрудняет доступ кислорода в более глубокие слои почвы, в результате чего в почвах тундры всегда господствует анаэробиозис.

Развитие анаэробных процессов приводит, с одной стороны, к образованию в почве закисных соединений железа, а с другой, - к накоплению мертвого органического вещества в виде торфа.

Низкие температуры и непродолжительность вегетационного периода препятствуют интенсивному развитию биологических процессов.

Весьма слабое развитие в почвах тундры имеют процессы химического выветривания, преобладающим здесь является физическое, морозное выветривание. Растительность развита скудно. Деятельность микроорганизмов в тундровых почвах угнетена. Микрофлора этих почв однообразна и количественно бедна; в ней преобладают главным образом микобактерии, плесневые грибы и актиномицеты.

Вследствие плохой аэрации в почвах тундры почти полностью отсутствует такой фиксатор азота, как азотобактер, и связывание азота в этих условиях осуществляется главным образом анаэробными бактериями. Нитрификация в почвах выражена крайне слабо, а во многих случаях и вовсе не обнаруживается. Процессы нитрификации явно проявляются лишь в луговых тундровых почвах, развивающихся на наиболее сухих местах под злаковой растительностью, но удельный вес этих почв в общем почвенном покрове тундровой зоны сравнительно ничтожен.

Вследствие слабого развития микробиологической деятельности процессы минерализации органического вещества в почвах идут весьма медленно. Поэтому содержащиеся в торфе зольные элементы остаются недоступными для травянистых и деревянистых растений.

Вследствие слабого развития растительности ежегодный прирост и поступление органического вещества в почву весьма ничтожны. Поэтому и мощность торфяного слоя болот в тундре очень невелика и обычно не превышает 1 м, редко достигая и этой величины. Нередко встречаются заболоченные участки и вовсе лишенные торфянистого слоя.

Развитие почвообразовательного процесса в тундровой зоне осуществляется главным образом под пологом мохово-лишайникового и кустарникового покрова при незначительном участии или даже отсутствии травянистой растительности.

В результате таких условий почвообразования дерновый процесс в тундре проявляется крайне слабо. Поэтому в профиле почв тундровой зоны обнаруживается обычно лишь едва заметный на глаз перегнойный горизонт мощностью около 3-9 см, имеющий несколько более темно-серую окраску по сравнению со всей почвенной толщей. Иногда же этот горизонт совсем не выражен.

В столь же слабой степени проявляется здесь и подзолообразовательный процесс, сущность которого будет рассмотрена несколько ниже. Наличие слоя вечной мерзлоты, расположенного неглубоко от поверхности, препятствует просачиванию воды сверху вниз, а следовательно, исключает возможность выщелачивания и оподзоливания почвы. Этим и объясняется тот факт, что в тундровых почвах подзолистый горизонт в большинстве случаев совсем отсутствует или же выражен весьма слабо. Только на песчаных и супесчаных материнских породах, обладающих хорошей водопроницаемостью, обычно встречаются почвы с заметно развитым подзолистым горизонтом.

При этом оподзоливание начинается обычно непосредственно с поверхности под слоем подстилки из отмершей скудной тундровой растительности.

В то же время почти во всех без исключения почвах тундровой зоны как результат развития восстановительных процессов резко выражено оглеение. При этом в одних почвах обнаруживаются лишь неяркие сизые и охристые пятна, в других же оглеением охвачена вся толща почвы с характерной ярко-синей окраской.

Нередко в почвах тундры сплошной глеевый горизонт залегает непосредственно под лишайниково-моховой растительностью и простирается на 25-30 см в глубину. Иногда же, наоборот, хорошо выраженный глеевый горизонт залегает в нижней части профиля над слоем вечной мерзлоты, а поверхностный слой почвы оглеен слабо.

Наиболее распространенными почвами в тундровой зоне являются полигональные, глеевые, торфяно-глеевые, подзолисто-глеевые, торфяники и дерновые луговые.

Полигональные почвы свойственны наиболее северной окраине тундровой зоны и широко встречаются в северной части полуостровов Ямал и Таймыр, а главным образом на островах Северного Ледовитого океана. Это своеобразные почвенные образования, поверхность которых разбита морозобойными трещинами на многоугольники до 10 м в поперечнике. Состоят они обычно из грубого обломочного материала с небольшой примесью мелкозема. Эти образования почти лишены растительности или же покрыты преимущественно лишайниками и мхами.

Полигональные почвы отличаются едва выраженным перегнойным горизонтом, мощность которого не превышает 2 см> ничтожным количеством органического вещества, слабокислой или нейтральной реакцией и значительной насыщенностью кальцием и магнием. Некоторое представление об этих свойствах полигональных почв дает табл. 19.

Глеевые почвы являются наиболее типичными и широко распространенными в тундровой зоне. Поверхность их нередко лишена заметного слоя органического вещества, иногда же имеет перегнойно-торфяный слой мощностью до 4 см, под которым залегает глеевый горизонт с ярко выраженной синей окраской.

Глеевые почвы характеризуются слабокислой или нейтральной, реже - слабощелочной реакцией. Поверхность этих почв в большинстве случаев покрыта густой сетью морозобойных трещин до 30 - 50 см глубиной, которые в некоторой степени играют роль естественного дренажа.

Торфяно-глеевые почвы характеризуются наличием на их поверхности торфяного слоя мощностью до 10-20 см, под которым залегает гумусовый горизонт толщиной 2-3 см, и резко выраженньш глеевым горизонтом. Они занимают обширные пространства как в арктической тундре, так и в южной тундре и лесотундре. Внешних признаков оподзоливания в профиле торфяно-глеевых почв не обнаруживается, что подтверждается также и аналитическими данными, приведенными в табл. 20.

Вместе с тем торфяно-глеевые почвы, как видно из табл. 21, обладают кислой реакцией и содержат в себе поглощенные Н + и А1 +++

Подзолисто-глеевые почвы встречаются главным образом в лесотундре и кустарниковой тундре. Их развитие приурочено преимущественно к залеганиям супесчаных и песчаных отложений, покрытых кустарниковой или древесной растительностью. Профиль подзолисто-глеевых почв характеризуется наличием верхнего перегнойного горизонта мощностью 0-3 см или небольшого торфянистого слоя, ниже которого залегает слабо выраженный подзолистый горизонт мощностью 7-10 см.

Глубже явно выделяется иллювиальный горизонт мощностью 20-26 см, заметно обогащенный скоплением перегноя и железа.

Торфяники наиболее широко распространены в лесотундре, затем в южной и кустарниковой тундре.

При этом в южных подзонах преобладают преимущественно сфагновые торфяники, по мере же продвижения к северу - гипновые болота.

Дерновые луговые почвы встречаются главным образом по поймам рек под травянистой растительностью в условиях хорошего дренажа. Они отличаются заметно выраженным перегнойным горизонтом, значительным содержанием перегноя и слабокислой или нейтральной реакцией.

К сказанному следует добавить, что существенной особенностью всех тундровых почв является их малая мощность, обусловленная слабым развитием химических и биологических процессов. Так, например, в почвах Хибинской тундры, где отсутствует вечная мерзлота, горизонт A 1 составляет 2-3 см, горизонт А 2 - 7-10 см, а с глубины 30-40 см уже начинается горизонт С, т. е. почвообразующая порода. В Большеземельской тундре общая мощность почв обычно не превышает 20-30 см, в Западной Сибири- 20-25 см, а на севере Якутии - 3-9 см.

Аналогичное строение имеют почвы тундры и в других пунктах. Так, профиль тундровой почвы Красноярского края отличается следующими особенностями: сверху залегает торфяная подстилка мощностью 3-7 см из мхов, осок и веточек карликовой полярной березы; ниже идет перегнойный горизонт мощностью 1-2 см; еще ниже оглееный синеватый горизонт мощностью 20-25 см с обильными признаками ржавчины; под ним залегает мерзлая почвообразующая порода.

Содержание перегноя в тундровых почвах колеблется чаще всего в пределах от 1 до 2%, но в отдельных случаях может достигать 8-15%; при этом около 70% его составляют фульвокислоты и только 10-15% представлены гуминовой кислотой.

Вследствие слабого развития биологических и химических процессов почвенный раствор тундровых почв беден минеральными соединениями; содержание плотного остатка в водных вытяжках из тундровых почв составляет 0,03-0,10%, в том числе на долю минерального остатка приходится около 0,02-0,07%.

Энергия нитрификации в целинных тундровых почвах ничтожна. Количество усвояемой фосфорной кислоты и калия в почвах тундры также весьма ограничено.

Обладая весьма малым запасом питательные веществ, почвы тундры отличаются повышенной гидролитической и обменной кислотностью и соответственно низкой насыщенностью основаниями.

Вместе с тем в тундре встречается немало почв, насыщенных основаниями, в которых почти не наблюдается никаких признаков выщелачивания и вымывания. Реакция почвенного раствора в таких почвах обычно бывает слабокислой или нейтральной. Такого рода почвенные образования довольно часто встречаются в районах распространения карбонатных отложений.