Где находится тундровая почва. Условия почвообразования тундровой зоны
По физико-географическим условиям тундра разделяется на арктическую, типичную, южную и лесотундру. По-фински слово «тундра» означает безлесное пространство.
Климат. Среднегодовая температура в тундре колеблется от 0° (Исландия) до -10 °С и ниже (воркутинские тундры). Континентальность климата возрастает к островам Северного Ледовитого океана и к побережью азиатских частей, где среднегодовая температура от -4 °С до -16 °С. Лето короткое со средней температурой июля 2,8...9 °С. Зима очень холодная, умеренно снежная, со среднеянварской температурой -15...-35 °С. Абсолютный минимум -50...-58 °С. Сумма температур выше 10 °С колеблется от 0 °С (арктическая тундра) до -400...600 °С (южная тундра). Продолжительность периода с температурой выше 5 °С составляет менее 10 °С дней в южной тундре и лесотундре. Безморозный период в океанической провинции (от побережья Норвежского и Баренцева морей до Уральских гор по южной границе 65...69 °с. ш., в бассейнах рек Анадыря и Пенжины, в Исландии и др.) длится от 60 дней на востоке до 110 дней на западе. Количество осадков 300...500 мм в год, а испаряемость составляет 150...300 мм в год. В континентальном климате тундры (южные острова Северного Ледовитого океана - Новая Земля, Белый, Сергея Кирова, Большой Бегичев, Ляховские, Медвежьи, азиатская часть побережья Северного Ледовитого океана с границей южнее Полярного круга от Уральских гор, затем к северу и на Енисее до 69 °с.ш., на Лене и Таймыре по 71...72 °с.ш., на Колыме и Чукотке по 68...66 °с.ш.) безморозный период в северной части длится менее 30 дней, в южной - всего 50...70 дней. Осадков выпадает 150...450 мм в год. Испаряемость составляет 50...150 мм. Это связано с тем, что максимум осадков выпадает летом и зимой. Вечная мерзлота распространяется повсеместно в северной части восточноевропейских тундр, в Анадырско-Пенжинской депрессии (мощность до 100...200 м), в континентальных тундрах (более 300 м), особенно в Северо-Сибирской провинции. На Кольском полуострове мерзлота наблюдается только на реликтовых торфяниках. В Скандинавии вечная мерзлота отсутствует, а сезонная продолжительна.
Газы, содержащиеся в почве, представляют собой в основном кислород, азот и углекислый газ. Кислород важен для метаболизма и роста растений; его присутствие необходимо для развития почвенных бактерий и других организмов, необходимых для разложения органического вещества.
Они определяются текстурой и структурой почвы. Текстура почвы зависит от размера частиц, которые ее составляют. Грубая фракция включает гальки и гравий диаметром более 2 мм. Мелкая фракция распределяется в песках, илах и глинах. Частицы с диаметром от 2 мм до 50 мкм относятся к категории песков; класс илов составляет от 50 до 2 мкм, глины - менее 2 мкм. В общем, песчинки, грубые на ощупь, хорошо видны невооруженным глазом. Частицы ила не могут наблюдаться без микроскопа; они оставляют след, похожий на муку, когда раздавливаются между пальцами.
Оттаивающие поверхностные горизонты имеют толщину от 40 до 150 см в зависимости от климата отдельных фаций, гранулометрического состава, особенностей растительности и рельефа. Наименьшее оттаивание встречается на болотах, а наибольшее - в долинах рек, на песках или песчано-щебнистых грунтах.
Рельеф. В тундрах преимущественно равнинный рельеф. Однако значительную часть территории занимают холмы, увалы, гряды, замкнутые термокарстовые понижения (аласы) или эрозионно-термокарстовые депрессии, часто заболоченные или с водой (озера, иногда с гидролакколитами). Такой рельеф наблюдается в районах около Урала и на Дальнем Северо-Востоке. Для Кольского полуострова, Малоземельных и Большеземельных тундр характерны скопления моренных холмов, камов и оз, а на равнинах Северо-Сибирской низменности преобладают холмы и увалы. Горный рельеф наблюдается в Хибинах, Полярном Урале, горах Бырранга, на Чукотке.
Частицы глины невидимы невооруженным глазом и образуют липкую массу при влажном состоянии. В соответствии с пропорциями песка, ила и глины были определены следующие текстуры: глинистые, глинисто-иловые, иловато-глинистые, глинисто-песчаные, иловые, песчаные, песчаные и песчаные. Плотность почвы определяет ее продуктивность. Как правило, песчаные почвы не могут хранить достаточное количество воды для правильного кормления растений, и они теряют большую часть своих минеральных солей, которые мигрируют в недра.
Почвы, которые имеют более высокий процент мелких частиц, таких как глины и илы, являются отличными водохранилищами и содержат минеральные вещества, непосредственно поглощаемые растениями. Почвы, которые содержат высокую долю частиц размером с глину, в основном состоят из глинистых минералов, которые, как правило, подвергаются заболачиванию. Это тяжелые почвы, липкие, трудно пахающие и часто плохо вентилируемые, что сказывается на нормальном росте растений.
Трещинообразование, пучение, солифлюкация (сползание почвогрунтов по уклону), термокарст образуют микро- и нанорельеф. В минеральных грунтах выделяют пучинно-бугорковатые и трещинно-нанополигональные формы, а в органогенных - бугристые и кочкарные. Арктическим и континентальным сибирским тундрам свойственны трещинно-нанополигональные формы, а тундрам с относительно мягким, влажным климатом - пучинно-бугорковатые. Последние включают разные варианты пучинно-пятнистых, пятнистых, мелкобугристых пучинно-солифлюкционных образований, связанных с неравномерным изменением объема при промерзании переувлажненного грунта при отсутствии свободной влаги или как результат изменения микроклиматических условий и нарушений в растительном покрове. В условиях относительно малого обводнения, слабой тиксотропности грунтов и быстрого промерзания при участии агентов механической деградации образуются трещинно-нанополигональные формы. В результате поверхность земли разбита сетью трещин на шестигранники со сторонами 1,0...1,5 м, которые дробятся на более мелкие полигоны. Трещины на отдельных участках имеют ширину до нескольких метров и глубину до 1 м. Ширина мелких трещин 1...5см. Такие формы на склонах нередко осложняются солифлюкционными образованиями, оползневыми процессами с формированием байджараков, то есть куполообразных мелких бугристых форм. Для заболоченных тундр характерны кочкарные, осоково-пушицевые формы, а чаще полигонально-валиковый тундровый микро- и нанорельеф, приуроченные к низинным болотам. В типичных и южных тундрах доминируют полигонально-валиковые формы рельефа.
Структура почвы соответствует способу сборки ее частиц. Когда эти агломераты объединяются, они находятся в флокулированном состоянии, а структура является комковатой. Когда они остаются независимыми друг от друга, структура называется частицами. Текстура и структура контролируют общую пористость или процент пустот на единицу объема грунта и циркуляцию воды из воздуха и газов; в зависимости от случая, пол будет хорошо вентилироваться или удушаться.
В виде пара или жидкости вода занимает около четверти объема почвы. Количество удерживаемой воды зависит от размера и расположения почв. В грубых зерновых почвах вода, как правило, сливается под действием силы тяжести, оставляя небольшой остаток. Тонкоструктурные почвы более пористые и, следовательно, содержат большее количество воды, чем грубо-текстурированные почвы. Вода мигрирует и хранится в соответствии с размером пор. Около двух третей воды, удерживаемой почвой, как только избыток, истощенный под действием силы тяжести, доступен растениям.
Растительный покров. С севера на юг тундры растительный покров имеет подзональные различия. Так, в арктических тундрах он крайне разрежен (до 70 % площади лишены растительности). На водоразделах наблюдаются злаково-мохово-лишайниковые ценозы, а в понижениях - гипново-осоковые. Песчаные участки и крутые склоны заняты лишайниковой, а увалы - травяно-моховой тундрой. В азиатской части арктической тундры доминирует пятнистая нанополигональная тундра на пологих склонах и равнинах.
Оставшаяся треть прилипает к частицам почвы с такой силой, что вода не может быть извлечена растениями. Эта вода обладает свойствами, отличными от свойств открытой воды. Силы, действующие на почвенную воду, называемые всасыванием почвы, имеют различное происхождение. Связывающие силы исходят из капиллярного действия и электростатического взаимодействия между водой и частицами почвы. Осмотическое давление зависит от количества растворенных в воде солей; это косвенно влияет на движение воды в почве.
Общий водный потенциал относится к сумме сил связи и осмотических сил. Добавлена сила тяжести. Потребности в воде растений удовлетворяются почвенной водой. Верхний предел резерва зависит от мощности почвенного поля, а нижний предел получается из процента постоянной сушки почвы и укоренения растений. Полевая емкость - это количество воды, присутствующей в почве через два или три дня после полного увлажнения, выраженное в отношении сухого веса почвы в единице объема. Процент постоянной сушки представляет собой процент воды, присутствующей в почве, в которой растения исчезают и остаются выцветшими при помещении во влажную атмосферу.
В типичных и южных тундрах травяной покров более разнообразен и сомкнут. В типичной тундре развиты мхи и лишайники. Моховые, мохово-лишайниковые группировки характерны для суглинистых почв, а лишайниковые -для песчано-супесчаных, грубоскелетных, ерники (заросли карликовой березки, нижний ярус из лишайников и мхов) - для песков лесотундры. В типичных тундрах кустарнички (багульник, вероника, брусника, голубика) образуют верхний ярус, а мхи, лишайники, морошка и дриада - нижний. Болота представлены осоково-пушицевыми низинами, сфагновыми торфяниками. Пятна без растительности редки. Мохово-травяной ярус здесь разнообразен. Остатки древесной растительности в торфах и результаты спорово-пыльцевого анализа свидетельствуют о том, что южные тундры и лесотундра в атлантический период были покрыты лесом. В настоящее время в тундровой зоне много озер ледникового и термокарстового происхождения.
Почвы сравнивались с очень сложной химической лабораторией, где происходит большое количество реакций с участием почти всех элементов. Некоторые реакции просты, но подавляющее большинство чрезвычайно сложно. В целом, почвы состоят из силикатов, сложность которых варьируется от простого оксида кремния, кварца до очень сложного гидратированного алюмосиликата, присутствующего в глинистых почвах. Почва характеризуется в химии своей способностью к поглощению, то есть силой фиксации минеральных ионов на коллоидах из-за электрических явлений.
Деятельность человека способствует формированию дернистых тундр. В травяном покрове дернистых тундр доминируют овсяница овечья, щучка альпийская, щучка извилистая, вейник лапландский. На песчаных отложениях, в долинах рек и морских побережий встречаются тундровые луговины из горечавки весенней, коровяка Лобеля, дерна шведского, мытника, фиалки двухцветной, незабудки, астрагалов и злаков. По речным долинам простираются лесотундры - низкорослые пойменные леса.
Электроотрицательные коллоиды составляют поглощающий комплекс, который привлекает катионы, в частности, катионы металлов, называемые сменными основаниями. Эта способность и возможность обмена зависят от содержания почвы в коллоидах и количества доступных катионов. Они определяют его естественную плодовитость, и благодаря этим свойствам можно улучшить почву с помощью удобрений, которые обогащают количество сменных оснований.
Почва кислая, когда ее значение рН равно или меньше 6; он нейтрален, когда его значение рН равно 7; и он является основным для рН за пределами. Известно, что некоторые растения не могут расти на кислых почвах, а другие - нет. Биологические характеристики почв зависят от органического вещества. Общий термин для комплексной смеси органического вещества в почве - гумус. Гумус не является стабильной смесью химических веществ, а представляет собой динамическую переменную смесь, представляющую все стадии разложения мертвого органического вещества, от самого простого до самого сложного.
Из-за негативных факторов окружающей среды развиты в основном многолетние низкорослые растения с поверхностно расположенной корневой системой, стелющиеся над землей. Растения в основном многолетние, доминируют микрофиты и хамефиты. В виде подушек встречаются лишь травянистые растения - крупки, камнеломки. Корни трав скрыты в самых поверхностных слоях почв. Общие запасы биомассы (надземной и подземной) составляют 3...5 т/га в арктических, 12,5...15,0 в типичных и 20...40 т/га в южных тундрах. Запас зольных элементов в фитомассе колеблется от 160 кг/га в арктических до 900 кг/га в южных тундрах.
Процесс разложения вызван действием большого количества микроскопических бактерий и грибов. Эти микроорганизмы в цикле питания атакуют и переваривают сложные органические компоненты, которые составляют живое вещество и сводят их к простым компонентам, чтобы растения могли питаться ими. Типичным примером действия бактерий является образование аммиака из животных и растительных белков. Другие бактерии окисляют аммиак с образованием нитритов, а другие бактерии по-прежнему действуют на эти нитриты с образованием нитратов, азотных компонентов, которые могут использоваться только растениями.
Почвообразующие породы. Это морские, песчано-глинистые отложения, ледниковые суглинки и глины, аллювиальные, аллювиально-озерные наносы с аллохтонным торфом различного гранулометрического состава, иногда с включениями обломков различных горных пород. В горах почвообразующими породами служат элювий, элювий с делювием и пролювием коренных пород, на Кольском полуострове и в Скандинавии преобладают щебенчато-каменистые породы. В Исландии значительна роль пеплового материала.
Некоторые типы бактерий способны фиксировать или извлекать азот из воздуха и сделать его доступным в почве. Даже остатки органического мусора, которые не были разлагаемы, способствуют качеству почвы, делая его более легким и более пористым. Характер гумуса зависит от интенсивности минерализации и гумификации, непосредственно зависящей от биологической активности. Однако это обусловлено большим количеством факторов, которые представляют собой климат, растительность, природу исходной породы, расположение рельефа.
Существует четыре типа гумуса. Мулл - мягкий гумус, выращенный под лиственным лесом умеренного климата или под лугом, установленным на известняковой скале. Мор, или сырой гумус, образуется в холодных или очень дождливых климатах, на субстратах, плохих в основаниях, в присутствии растительности с низким содержанием азота. Модер представляет собой промежуточный перегной между муллом и мором, а торфяные формы в безвоздушной среде, потому что они насыщены водой почти постоянно.
Cтраница 1
Тундровые глеевые почвы на карбонатных и засоленных породах в типичной и арктической тундре имеют щелочную реакцию и насыщены основаниями.
Тундровые глеевые почвы развиваются в тундрах Субарктики на суглинистых и глинистых породах, мерзлых большую часть года.
Часто профиль тундровых глеевых почв, особенно развитых на суглинистых и глинистых породах, сильно деформирован, торфянистый горизонт отсутствует, поверхность почвы обнажена, минеральные горизонты изогнуты и разорваны, фрагменты органогенного горизонта погребены в минеральной толще на разной глубине.
В примитивных природных условиях существует баланс между количеством гумуса, разрушенным или поглощенным растениями, и количеством добавляемого свежего органического вещества в связи с циклом растений и жизнью животных. Когда практикуется сельское хозяйство или естественный процесс, измененный деятельностью человека или несчастными случаями, такими как огонь, баланс нарушается и уменьшается органическое содержание почвы до достижения нового равновесия.
Из-за экстремального разнообразия субстратов, климатов, растительных образований и склонов, не говоря уже о почвенном наследии древних почв или о продолжительности педогенеза, палитра почвы очень разнообразна. Тем не менее, были предприняты попытки классификации почв; они основаны на морфологии и составе почвы с акцентом на свойствах, которые можно увидеть, почувствовать или измерить, например, глубину, цвет, текстуру, структуру и химический состав. Характер, количество, толщина горизонтов, а также тип гумуса также важны для идентификации и классификации.
В почвенном покрове сочетаются тундровые глеевые почвы, типичные для тундр, с характерными для северной тайги глееподзолистыми почвами. Все почвы зоны маломощны, бедны гумусом и элементами питания, оглеены и имеют повышенную кислотность.
Эти критерии позволяют выделить 4 подтипа тундровых глеевых почв: тундровые слабоглеевые гумусные, тундровые глеевые перегнойные, тундровые глеевые торфянистые, тундровые глеевые оподзоленные. Тундровые слабоглеевые гумусные почвы распространены главным образом в Северо-Сибирской провинции, на хорошо дренированных суглинистых водоразделах. Профиль состоит из маломощной (2 - 3 см) торфянистой подстилки Ав, гумусового горизонта Ai мощностью 3 - 5 см и подстилающей его бурой минеральной толщи (Bg) с отдельными неяркими сизыми и ржавыми пятнами. Степень оглеения возрастает с глубиной, и над мерзлотой часто формируется темно-сизый глеевый горизонт G, но он может отсутствовать.
Почвы, которые имеют много общих характеристик, группируются последовательно. Эти тесно связанные серии объединяются в семьи. Они, в свою очередь, группируются в группы, основные подчиненные группы и подчиненные в заказы. Французская классификация основана на сочетании критериев; он учитывает степень эволюции, тип выветривания, связанный с климатическими и эдафическими условиями, и стационарные физико-химические признаки.
Этот класс включает молодые почвы на крутых склонах, почвы, образованные на последних или обновленных материалах, почвы, которые не могут развиваться из-за засухи или холода. Почвы с доминирующими биохимическими изменениями развиваются в умеренном и холодном климате в хорошо дренированных участках, где происходит высокая переработка гумуса и характер гумусовых химических реакций. Они включают в себя четыре класса. Ранжиры или андосолы по существу представляют собой густой горизонт. Коричневые почвы характерны для влажного умеренного и лиственного леса на скалах, выделяющих глину и оксиды железа; их гумус - это мулл, и они начинают вымываться.
Описанные выше подтипы относят к роду собственно тундровых глеевых почв. Тундровые глеевые иллювиально-гумусовые почвы, в свою очередь, делятся на неоподзоленные и опод-золенные.
Тундра Средней Сибири менее заболочена, преобладают кустарничко-вые и лишайниковые сообщества на тундровых щебнистых и тундровых глеевых почвах, горные гряды и массивы с горными тундрами и каменистыми россыпями. В кустарниковых тундрах господствует березка тощая. Тайга в Средней Сибири распространена с севера на юг более чем на 2000 км вплоть до южных границ региона. Таежную зону Средней Сибири называют таежно-мерзлотной. Почти повсеместно распространена мерзлота, заболоченность незначительна, преобладают монотонная лиственничная тайга и таежные мерзлотные почвы.
Почвы с доминирующим геохимическим изменением наблюдаются в горячих регионах земного шара, окрашены в красный цвет высокой концентрацией оксидов железа, а неоформированные глины здесь многочисленны. Ферраллитовые почвы соответствуют середине густого тропического леса, очень горячего и очень влажного; толщиной несколько метров, они развиваются на нескольких десятках метров переходов, происходящих из плутонических пород; химическое разложение доведено до крайности, поскольку все первичные минералы, кроме кварца, трансформируются и заменяются глиной и гидроксидами железа и алюминия; свежее органическое вещество, несмотря на его обилие, полностью деградирует в первых сантиметрах профиля.
В Классификации и диагностике почв СССР глееземы отсутствуют. В легенде Государственной почвенной карты м-ба 1: 1 млн. показаны как тундровые глеевые почвы. Термин глееземы был использован в легенде Почвенной карты РСФСР масштаба 1: 2 5 млн. для глеевых почв тундровых и таежных территорий.
Тундры распространены южнее 60 с.ш., типичная тайга встречается лишь на южных Курильских островах. В почвенном покрове материковой части преобладают тундровые почвы. На равнинах тундровые глеевые почвы сочетаются с болотными, на Корякском нагорье - горно-тундровые с тундровыми подбу-рами. Встречаются подзолистые почвы на бедных породах в местах, удаленных от основных вулканических очагов.
Почвы насыщены влагой, что обеспечивает анаэробные условия развития почвообразования, поэтому для тундр весьма характерен глеевыи процесс. Это определяет сизую или зеленоватую окраску почвенного профиля. В почву поступает мало органических остатков. Окисление мертвой органики ослаблено, микробиологические процессы подавлены, поэтому содержание гумуса в почвах мало (2 - 3 %), однако растительные остатки часто накапливаются в виде тонкого торфянистого слоя. Преобладают тундровые глеевые почвы. На щебнистом или песчаном субстрате, в условиях хорошего дренажа формируются тундровые подбуры.
Кольского п-ва до Берингова пролива. Несмотря на малое количество осадков, из-за недостаточного испарения и близкого залегания многолетней мерзлоты, тундровые почвы сильно переувлажнены. Характерен глеевый процесс - при постоянном переувлажнении и недостатке кислорода в почве происходят восстановительные процессы. Восстановлению подвергаются соединения железа, которые находятся в закисной форме (глей) и придают почве зеленоватую и голубовато-серую окраску. В почвах континентальных сибирских тундр, вследствие застаивания почвенных вод над горизонтом мерзлоты, развивается надмерзлотное оглеение. В тундровых глеевых почвах полностью выщелочены легкорастворимые соли и карбонаты. Для этих почв характерна двухъярусность гумусового профиля: трансформация органического вещества в верхних органогенных горизонтах (торфянистых, торфяных и перегнойных) и накопление гумуса в нижних минеральных.
Страницы: 1