Тундровые почвы

СОДЕРЖАНИЕ:

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 2

Вариант 1. Тундровые почвы.. 2

1. Понятиная характеристика типа. 2

2. Особенности генезиса. 2

3. Подтипы и их характеристика. 3

4. Условия почвообразования. 5

5. Состав и основные свойства. 6

6. Сельскохозяйственное использование. 12

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 13

1. Техника полевого исследования почв. 13

2. Полевая диагностика почвы. Строение почвенного покрова. 15

3. Дневника описания почвенного разреза. 21

4. Бланк описания почвенного разреза. 23

ВЫВОД.. 25

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 27

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Вариант 1. Тундровые почвы

1. Понятиная характеристика типа

Тундровые почвы — это почвы, формирующиеся на многолетнемерзлых, преимущественно суглинистых отложениях в условиях очень короткого и холодного вегетационного периода (севернее июльской изотермы + 10°, среднегодовые температуры отрицательные: — 4-14°С при преобладании осадков над испа­рением) под кустарниково(кустарничково)-лишайниково-мохо-вой растительностью, характеризующиеся оглеенным профилем ти­па 0(T)-(A)-(Bg)-G. Важную роль в генезисе тундровых глеевых почв играют такие криогенные процессы, как пятнообра-зование, пучение, трещинообразование.

2. Особенности генезиса

Крупнейшие почвоведы, ботаники, геогра­фы неоднократно уделяли внимание изучению почв северных окраин нашей родины. В. В. Докучаев (1899) в числе главных почвенных зон выделил особую «бореально-тундровую» зону, счи­тая, что должен существовать особый «полярный» тип почвообра­зования. Н. М. Сибирцев (1901) также выделил тундровые почвы в один из классов зональных почв.

Тип тундровых глеевых почв был введен в систематику почв Е.Н.Ивановой (1956).

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.

3. Подтипы и их характеристика

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 глеево-го горизонта G. В различных подтипах тундровых глеевых почв строение профиля может существенно меняться: тундровые глеевые гумусные почвы имеют хорошо выраженный гумусо-аккумуля-тивный 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.

Тундровые глеевые почвы могут различаться и по характеру оглеения в профиле. В европейских тундрах оглеение чаще всего начинается с поверхности (поверхностно-глеевые почвы), в запад­но-сибирских тундрах оно приурочено к горизонтам смены породы по гранулометрическому составу (контактно-глеевые почвы), в восточно-сибирских тундрах оглеение часто носит надмерзлотный характер (надмерзлотно-глее вые почвы). Если глеевый горизонт развит достаточно хорошо, то почва классифицируется как глее-вая, в случае наличия лишь пятен оглеения в профиле — как глее-ватая. Глееватые почвы типичны для северной подзоны тундр — арктических тундр.

Микроморфологические 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 (гори­зонтальное надмерзлотное элювиирование).

4. Условия почвообразования

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.

5. Состав и основные свойства

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 (рис. 1).

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.

Рис. 1. Состав и свойства тундровой глеевой типичной почвы (Таймыр)

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 ненасыщенности основаниями высокая, за исключением органогенных горизонтов. В связи с постоянным оглеением про­филя и отсутствием выноса в тундровых глеевых почвах наблю­дается высокое содержание подвижного Fe (II) (до 100 мг — FeO на 100 г почвы в вытяжке 0,1 н. H2SO4) и низкие ОВП от 200 до 500 мВ.

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.

В программе Почвенной карты, подготовленной Почвен­ным институтом им. В. В. Докучаева, тундровые глеевые почвы на­званы глееземами тундровыми мерзлотными. В классификации почв Канады и в системе ФАО/ЮНЕСКО эти почвы относятся к криогенным глейсолям. В современной классификации почв США тундровые глеевые почвы могут быть отнесены к различным боль­шим почвенным группам порядков инсептисолей, моллисолей, энтисолей.

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 образовании тундровых глеевых почв большую роль играют криогенные процессы, объединяемые под общим названием «крио-турбации» (морозобойное растрескивание, пучение, тиксотропное течение, криогенное оструктурирование и др.). Криотурбационные процессы в тундровых глеевых почвах определяют четко выражен­ную микрокомплексность почвенного покрова (рис. 2). Постоянная динамика микрорельефа, растительности и характера поч­вообразования определяет цикличность всех процессов: почва каж­дого элемента микрорельефа представляет собой относительно кратковременную стадию в общем криогенном цикле данного ландшафта. Большое значение имеют процессы водной миграции в почвах (рис. 3).

Рис. 2. Почвенный комплекс трещинно-нанополигональной дриадово-моховой пятнистой тундры:

/ — пятно, лишенное растительности; // — тундровая гумусная глееватая почва пониже­ния; 1 — мхи; 2 — кустарнички; 3 — гор. OA; 4 — гор. АВ; 5 — гор. Bgl; 6 — гор. Bg2; 7 — мерзлая толщина; 8 — линзы льда

Рис. 3. Схема сезонного массо- и влаго-обмена в трещинно-нанополигональном почвенном комплексе тундровой гумусной глееватой почвы (А) и пятна (В):

/— почва мерзла» (поздняя осень, зима); // — весеннее оттаивание; Ш — максимальное оттаивание (конец лета); 1—кустарничково-моховой растительный покров; 2 — уровень от­таивания мерзлоты; 3 — направление движения влаги н водорастворимых соединений; 4 — поверхностный сток или горизонтальное над-мерзлотное элювиированне

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 (Е. Е. Сыроечковский, 1974).

6. Сельскохозяйственное использование

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.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1 . Техника полевого исследования почв

В полевых условиях изучают и определяют почвы и дают им название по внешним, так называемым морфологическим признакам, которые отражают внутренние процессы, проходящие в почвах, их происхождение (генезис) и историю развития.

Н. М. Сибирцев считал, что по морфологическим (внешним) признакам можно определить почву подобно тому, как мы определяем минерал, растение или животное. Поэтому в полевых условиях особенно важно правильно описать почву, отметить все ее признаки.

Для описания почв, изучения их морфологических признаков, установления границ между различными почвами, отбора образцов для анализов закладывают специальные ямы, которые называются почвенными разрезами. Они бывают трех типов; полные (основные) разрезы, полуямы и прикопки.

Прежде всего необходимо самым тщательным образом осмотреть местность, определить характер рельефа и растительности для правильного выбора места заложения почвенного разреза.

Разрез необходимо закладывать в наиболее характерном месте обследуемой территории. Почвенные разрезы не должнызакладываться вблизи дорог, рядом с канавами, на нетипичных для данной территории элементах микрорельефа (понижения, кочки).

На выбранном участке местности копают почвенный разрез так, чтобы три стенки его были отвесными, а четвертая спускаласьступеньками (рис. 1).

Рис. 1. Почвенный разрез

Передняя, лицевая, стенка разреза, предназначенная для описания, должна быть обращена к солнцу.

При рытье разреза почву необходимо выбрасывать только на боковые стороны и ни в коем случае не на лицевую стенку, что может привести к ее загрязнению, разрушению верхних горизонтов, изменению их мощности и т. д.

Полные, или основные, разрезы закладывают до такой глубины, чтобы вскрыть верхние горизонты неизменной материнской породы. Обычно эта глубина колеблется от 1,5 до 5 м в зависимости от мощности почв и целей исследования. Такие разрезы служат для специального детального изучения морфологических свойств почв и взятия образцов для физических и химических анализов.

Полуямы, или контрольные разрезы, закладываются на меньшую глубину — от 75 до 125 см (до начала материнской породы). Они служат для изучения мощности гумусовых горизонтов, глубины вскипания от соляной кислоты и залегания солей, степени выщелоченности, оподзоленности, солонцеватости и других признаков, а также для определения площади распространения почв, охарактеризованных полными разрезами. Если при описании полуямы обнаружились новые признаки, не отмеченные ранее, то на этом месте необходимо закладывать полный разрез.

Прикопки, или мелкие поверхностные разрезы, глубиной менее 75 см, служат прежде всего для определения границ почвенных группировок, выявленных основными разрезами и полуямами. Обычно они закладываются в местах предположительной смены одной почвы другой.

Описания почвенных разрезов, полуям и прикопок заносятся в дневник, в котором кроме этого должны быть записаны сведения о рельефе, растительности, грунтовых водах, результатах полевых исследований физических, химических и других свойств почвы. Примерная форма полевого почвенного дневника приводится ниже. На эти признаки надо обращать особое внимание и изучать их наиболее тщательно.

2. Полевая диагностика почвы. Строение почвенного покрова

На освещенной солнцем лицевой стенке почвенного разреза можно легко выделить почвенные горизонты, сменяющие друг друга в вертикальном направлении и отличающиеся по цвету, структуре, механическому составу, влажности и другим признакам.

Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы. Совокупность генетических горизонтов образует генетический профиль почвы.

Известный почвовед С. А. Захаров писал, что «строение почвы представляет результат ее генезиса, постепенного развития ее из материнской породы, которая дифференцируется на горизонты в процессе почвообразования». Каждый вид почвы имеет вполне определенный характер почвенного профиля. Зная это, можно определить название почвы в поле.

Существует много систем выделения почвенных горизонтов и их буквенных обозначений. Однако наиболее распространенным в нашей стране является использование следующих символов генетических горизонтов почв:

Горизонт А0 — самая верхняя часть почвенного профиля — лесная подстилка или степной войлок, представляющая собой опад растений на различных стадиях разложения — от свежего до полностью разложившегося.

Горизонт А — гумусовый, наиболее темноокрашенный в почвенном профиле, в котором происходит накопление органического вещества в форме гумуса, тесно связанного с минеральной частью почвы. Цвет этого горизонта варьируется от черного, бурого, коричневого до светло-серого, что обусловлено составом и количеством гумуса. Мощность гумусового горизонта колеблется от нескольких сантиметров до 1,5 м и более.

Поверхностный органогенный горизонт с содержанием органического вещества от 30 до 70%, состоящий из разложенных органических остатков (степень


29-04-2015, 01:04