Почвообразование в тундровой зоне

Почвообразование  в тундровой зоне  

Обширную территорию северной части России общей площадью 180 млн. га, составляет тундровая зона. В европейской части страны в  нее входит северная часть Кольского  полуострова, далее на восток она  занимает все побережье Северного  Ледовитого океана на север от Полярного  круга. В Западной Сибири ее южная  граница проходит приблизительно по Полярному кругу. От Енисея она поднимается  на север и тянется по 70-й параллели  на восток до Колымы. Потом она спускается на юго-восток и тянется до основания  полуострова Камчатка. 

Факторы почвообразования. Климат этой зоны суровый, харак­теризуется низкой среднегодовой температурой, продолжительной, малоснежной и холодной зимой, коротким прохладным летом и незначительным годовым количеством осадков (200—250 мм). Среднегодовая температура для европейской части тундры колеблется в пределах от —0,2 до —0,4°С, а для азиатской части — от —9 до —14 °С. Таким образом, климат в разных частях тундровой зоны неодинаков и при движении на восток становится все более континентальным и суровым. Продолжительность вегетационного периода небольшая и в арктической тундре составляет около двух месяцев, в типичной — около трех и в лесо­тундре — около четырех месяцев. При этом средняя температура вегетационного периода в арктической тундре составляет около 4 °С, типичной — 5,7 °С и в лесотундре — 9,4 °С. 

При небольшой общей  сумме годовых осадков в тундре количество дней с осадками сравнительно небольшое — свыше 100— 150 на год, что свидетельствует о незначительной силе каждого дождя или снегопада. 

Относительная влажность  воздуха в июле составляет 75— 90 %, в августе — 77—80 %. 

Особенности климата  тундры приводят к развитию в почве  вечной мерзлоты, то есть такого слоя, который на протяжении десятков лет, столетий, а может и тысячелетий  скован льдом. Над слоем вечной мерзлоты находится слой ежегодного оттаивания почвы, который не отличается большой  мощностью и достигает под  торфяниками 0,2—0,4 м, на местах с глинистыми породами — 0,7—1,2, на песках — 1,2—1,6 м. 

Вопрос о происхождении  вечной мерзлоты окончательно еще не решен, однако есть все основания  считать ее нарастающей, а не убывающей. Вечная мерзлота накладывает резкий отпечаток на природу и почвенный  покров этой зоны. 

Растительность в  тундре в связи с суровыми климатическими условиями развита слабо и  состоит только из растений, приспособившихся к низким температурам короткого  вегетационного периода с непрерывным сильным освещением. Существенная черта тундры — безлесье. Широкое распространение в зоне имеют преимущественно мхи, лишайники, некоторые осоки и злаки, которые не образуют сплошного растительного покрова, а растут отдельными кустиками и терновниками. Древесная растительность встречается редко, главным образом в виде кустарников, тем не менее на огромном протяжении тундровой зоны растительные группировки отличаются значительным разнообразием. 

Характерной особенностью растительности тундры, как упоминалось, является склонность растений расти  подушками или терновниками, что  лучше защищает их от ветра, а следовательно, и от высыхания, столь губительного в тундре. 

Почвообразующими  породами в тундровой зоне являются пре­имущественно ледниковые отложения и осадки морской бореальной трансгрессии (наступления моря). По механическому составу они разнообразны и представлены пластическими серыми глинами, опесчанеными глинами и суглинками, а иногда и песками. Все эти породы ореховатые, с остатками морской фауны и иногда содержат валуны. 

Рельеф тундры в  основном представляет собой равнину  с небольшими возвышенностями, холмами  и сопками. Наряду с этим встречаются  в большом количестве замкнутые  понижения, занятые озерами. Кроме  того, равнинный рельеф тундры нарушается наличием речных долин и отрогов  горных хребтов, которые во многих местах пересекают территорию зоны. 

Таким образом, современные  условия почвообразования этой зоны характеризуются суровым климатом, бедной тундровой растительностью  и наличием в почве вечной мерзлоты. Процесс почвообразования в зоне тундры происходит очень слабо и  развивается по болотному типу, а  болотно-тундровые, поверхностно-оглеенные почвы, которые образуются, отличаются примитивным строением профиля. 

Современный почвообразовательный процесс не имел здесь другой стадии единого почвообразования, так как  тундровая зона позже всего освободилась от льдов большого четвертичного оледенения. Поэтому и сейчас почвы зоны наиболее молодые в едином почвообразовательном процессе. 

Водный режим тундровых  почв, несмотря на небольшое количество атмосферных осадков, характеризуется  постоянным избыточным увлажнением  даже верхнего слоя и продолжительным  восходящим потоком капельно-жидкой воды. Наличие вечной мерзлоты и короткое прохладное лето обусловливают низкую температуру почвы на протяжении лета, что вместе с постоянным чрезмерным увлажнением и преобладанием анаэробных условий определяет слабое развитие микробиологических процессов, распад органического вещества почвы, а поэтому и незначительное накопление перегнойных веществ, или гумуса, в почве. Полуразложившиеся органические вещества часто накапливаются в виде торфа. 

Постоянный анаэробиоз определяет развитие кислотных процессов  и образование почти на самой  поверхности глеевых почв, то есть горизонта скопления закисных соединений железа и марганца, который имеет  светлый с голубовато-зеленоватыми оттенками цвет.

В тундрах характер почвообразования обусловлен повсеместным распространением вечной мерзлоты, которая  служит водоупором, малым содержанием тепла, краткостью периода с положительными среднемесячными температурами, атмосферным поверхностным и надмерзлотным внутрипочвенным переувлажнением. Около 9 мес почвы находятся в мерзлотном состоянии, а «деятельный» (сезонно-оттаивающий) слой (от 40...60 см на суглинистых и глинистых почвах до 1,5...2,5 м на хрящевато-щебнистых и песчаных почвах) — в условиях недостатка тепла и переувлажнения. Водный и солевой режимы замкнуты в связи с мерзлотой. Доминирует физическое выветривание. Периодическое оттаивание почвогрунтов, их замерзание и подсушивание поверхности способствуют развитию процессов вспучивания, приводящего к разрывам дернины и излияниям разжиженной набухшей минеральной массы через трещины корки, а также бугро- и пятнообразованию, термокарсту и другим процессам. Поэтому почвенные горизонты неясно выражены, перемешаны, изогнуты, разорваны, с нарушениями целостности почвенного профиля или с криопедотурбациями. Мерзлотные процессы осложнены солифлюкцией в связи с перенасыщением верхнего горизонта почв при их оттаивании и сползании по многолетней мерзлоте или в связи с тиксотропностью (подвижностью или текучестью почвенной массы при механических воздействиях с последующим самопроизвольным затвердеванием). Тиксотропность связана с развитием на почвенных частицах коллоидных пленок из кремниевой кислоты, гидратов полуторных оксидов (R203), коллоидных органоминеральных образований. Тиксотропный слой в талом состоянии передвигается как тестообразная масса по уклону, изменяя профиль почв, рельеф. 

Трансформация органических остатков в связи с малым поступлением их с опадом, низкими температурами, переувлажнением, слабой биохимической активностью происходит слабо. Органика разлагается медленно, в результате формируются грубые органоаккумулятивные горизонты, часто оторфованные. Гумусовые вещества отличаются простым строением, слабо конденсированы. В их составе преобладают неагрессивные фульвокислоты, связанные с полуторными оксидами, с кислой реакцией из-за небольшой зольности опада и низкого содержания в нем катионов, особенно кальция. Накопление гумуса отмечается и в надмерзлотном холодном и оглеенном, богатом коллоидами и перенасыщенном влагой горизонте. 

В развитии почв большую  роль играет поверхностное и надмерзлотное оглеение. Поверхностное оглеение связано с атмосферными осадками, высокой влажностью воздуха, низкой испаряемостью с поверхности почв. Оно характерно для тундровых восточно-европейских почв с относительно высоким залеганием мерзлоты. В таких почвах оглеение обычно уменьшается с глубиной. В сибирских тундрах из-за застаивания вод над горизонтом мерзлоты происходит надмерзлотное оглеение. Перенасыщенность влагой и оглеение обусловливают высокую дисперсность почв. 

Тип почв на водоразделах с суглинистыми и глинистыми почвообразующими породами — тундровые глеевые. Подтипы почв: арктотундровые глеевые, тундровые глеевые типичные, собственно тундровые глеевые, тундровые глеевые оподзоленные. 

Арктотундровые глееватые почвы занимают равнинные плакорные участки. Эти почвы распространены на суглинисто-глинистых почвообразующих породах. Арктотундровые глееватые почвы находятся в северной части полуостровов Ямал, Таймыр, Гыданского и к востоку от устья реки Анабар, на островах Новая Земля, Белый, Сергея Кирова, Большой Бегичев, Ляховские, у азиатского побережья Северного Ледовитого океана. Они представлены в основном аласами, заболочены, с озерами. 

Растительность на плакорах злаково-осоково-разнотравно-моховая. В понижениях преобладает мохово-осоковая растительность, а на повышениях полигонов наблюдаются оголенные деструктивные пятна. 

Профиль арктотундровых почв состоит из следующих горизонтов: Ао — подстилка из мхов, корней осок и других растений мощностью до 5 см, со слабой оторфованностью внизу; AoА1  — грубо-гумусовый горизонт мощностью 3...7 см, коричнево-бурого или темно-коричневого цвета с серым оттенком, с большим количеством корней, суглинистый, мокрый, с резким переходом; Bg — темно-бурый или коричнево-бурый с рыжеватыми и сизоватыми пятнами горизонт, переходящий с глубины 20...30 см в бурый горизонт ВС без следов оглеения. В последнем отмечаются лишь редкие железистые прожилки. Часто горизонт Bg отмечают ошибочно как горизонт G, обычно вязкий и мокрый; См — бурая, мерзлая, льдистая почвообразующая порода, редко со щебнем и глыбами, с глубины 40...50 см. 

По гранулометрическому  составу почвы суглинистые и  глинистые, иногда супесчаные, песчаные и щебнистые, каменистые. В связи  с интенсивным дроблением пород  при морозном выветривании в них  преобладает крупная пыль как  наименьший предел крупных фракций  в арктической тундре. Гумусовый  горизонт значительно обеднен илом и физической глиной. 

В почвах содержится 3...7 % гумуса в горизонте AoА1  с  постепенным уменьшением вниз до 2...3 % в надмерзлотном слое. В наиболее увлажненных почвах наблюдается второй максимум гумуса (до 12 %) — надмерзлотный, или ретинизированный. В целом профиль почв пропитанно-гумусовый, с фульватным гумусом (Стк: Сфк — 0,3...0,7). Отношение С: N — 10...20. Реакция почв от кислой — слабокислой (рНводн 5...6) в верхних горизонтах до слабокислой — нейтральной в нижних вследствие нейтрализации гумусовых соединений. Емкость поглощения низкая — 15...20 мг • экв/100 г почвы, а степень насыщенности почв катионами составляет 60...95 % в зависимости от почвообразующих пород. В почвах по всему профилю отмечаются значительные количества подвижных соединений SiО2 и R2O3, органожелезистых конкреций. 

В арктической тундре на недренированных площадях встречаются болотные и заболоченные почвы, на морских песчаных террасах — остаточно-осолоделые иллювиально-гумусовые, а на прибрежных отмелях — маршевые солончаковые и незасоленные, в поймах — иловато-перегнойные почвы. 

Тундровые глеевые  типичные почвы (рис., а) формируются  в автоморфных условиях на суглинисто-глинистых отложениях под травяно-моховыми, мохово-лишайниковыми группировками. Распространены на заболоченных равнинах северной части Западно-Сибирской низменности, на Северо-Сибирской, Яно-Индигирской, Колымской и Абыйской низменностях, в северо-восточной части Чукотского полуострова. Равнины сильно заболочены, много болот и озер. Рельеф сложный: на увалах трещинно-полигональный с буграми пучения, причем значительно осложнен оползнями и солифлюкцией.

Рис.  Почвы тундровой  зоны: а — тундровая глеевая  типичная; б — тундровая иллювиально-гумусовая 

Профиль тундровых  глеевых почв имеет следующее  строение: Ао — живая растительная подушка или слабооторфованная подстилка мощностью от 3 до 6 см; A1 (AoA1) — грубогумусовый (реже торфянистый) горизонт мощностью до 20 см, темно-серый с коричневатостью или коричнево-бурый, суглинистый, влажный, содержит массу переплетенных корней растений; в пятнистых тундрах этот горизонт имеет зачаточный характер или отсутствует; переход неровный, заметный; Bg(G) — иллювиальный оглеенный или глеевый горизонт мощностью 40...50 см, неравномерно окрашенный (на буром фоне много ржавых и сизых пятен), суглинистый или глинистый, мокрый, тиксотропный; переход по границе оттаивания; GM — глеевый темно-сизый, мерзлый, с льдистыми прожилками горизонт; почвообразующая порода расположена в длительномерзлотном слое. 

Тиксотропия отсутствует лишь на карбонатных породах. 

В океанических провинциях формируются своеобразные тундровые  почвы, в которых развиваются  торфянистые и торфянисто-перегнойные  горизонты мощностью до 20 см. Содержание гумуса в горизонте А1 5... 10 %, в горизонте A0 A1 30...60 %. Эти почвы глубоко пропитаны фульватным гумусом по всему профилю вплоть до надмерзлотного слоя вследствие миграции гумусовых веществ вниз к мерзлоте. Отношение С : N широкое (30...40) из-за неполной гумификации растительного опада. Реакция почв колеблется от кислой до слабокислой, реже нейтральной. Емкость поглощения составляет 20...35 мг • экв/100 почвы. Степень насыщенности основаниями 60...90 %. 

Собственно тундровые  глеевые почвы формируются на суглинистых и глинистых почвообразующих  породах и имеют следующие  горизонты: Ад — подстилка из мхов, лишайников, стеблей кустарников и злаков мощностью до 5 см; G — глеевый буро-сизый, мокрый, тиксотропный; переход по границе оттаивания; GM — глеевый, мерзлый горизонт; почвообразующая порода мерзлая, оглеенная, суглинистая или глинистая, с льдистыми жилами и линзами.