Тема 14. ПОЛЯРНЫЙ ПОЯС
Полярный пояс занимает северную часть страны и ограничен на юге суммами активных температур 400–600о. В полярном поясе выделяется одна Евразиатская полярная почвенно-биоклиматическая область.
ЕВРАЗИАТСКАЯ ПОЛЯРНАЯ
ПОЧВЕННО-БИОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ
Территория области находится в зоне современного оледенения, характеризуется суровыми климатическими условиями, безлесьем, бедностью видового состава растений. В пределах области выделяют две зоны: зона арктических почв Арктики и зона тундровых почв Субарктики.
ЗОНА АРКТИЧЕСКИХ ПОЧВ АРКТИКИ
Арктическая зона – это острова Северного Ледовитого океана севернее 75о северной широты, северная оконечность полуострова Таймыр.
Климат арктической зоны суровый, холодный и сухой. Среднегодовая температура изменяется от -10о до -14о, а зимние температуры – от -25о до -31о. В летний период среднесуточная температура не превышает +5о. Безморозный период длится 12–14 дней. Годовое количество осадков около 150 мм, повсеместно распространена многолетняя мерзлота.
Рельеф слабо расчлененный, характерны ледниковые и абразионные формы. Поверхность разбита полигональными трещинами, характерно вымораживание камней. Почвы формируются на четвертичных отложениях морского, водноледникового генезиса.
Растительность сильно изрежена, мхи и лишайники занимают 50–60% поверхности, полигоны покрыты сине-зелеными водорослями.
Зональными почвами являются арктические почвы, которые оттаивают на глубину 30–40 см, на песках и галечниках – до 100 см. Почвенный профиль слабо дифференцирован. Гумусовый горизонт маломощный, содержит 3–5% органического вещества. Нижележащая часть прерывистая, бурого цвета. Оглеение не выражено, почвообразование идет в аэробных условиях, в силу небольшого количества осадков, щебнистости пород и дренирующей роли морозных трещин. Почвы слабокислые, нейтральные, в поглощенном комплексе преобладает кальций. В составе гумуса количество гуминовых кислот и фульвокислот примерно равно. Для почв характерно криогенное накопление железа.
Наряду с этим в арктической зоне встречаются арктические пустынные и маршевые солончаковые почвы.
ЗОНА ТУНДРОВЫХ И ТУНДРОВЫХ
ИЛЛЮВИАЛЬНО-ГУМУСОВЫХ ПОЧВ СУБАРКТИКИ
Субарктическая зона широкой полосой простирается по побережью Северного Ледовитого океана. В ее пределах выделяются три подзоны: арктическая, типичная и южная тундра.
Зона характеризуется менее суровым по сравнению с арктической зоной климатом. Средняя температура года равна –0,3–12о. Температура наиболее холодного месяца меняется от -8 до -37о, сумма активных температур составляет 400–600о, годовое количество осадков 100–400 мм; отрицательные температуры по мере удаления от западной и восточной границ зоны возрастают, а количество осадков уменьшается.
Почвы испытывают переувлажнение из-за слабой дренированности территории и наличия мерзлотного водоупора.
Почвы формируются на ледниковых, флювиагляциальных, морских, аллювиальных отложениях под тундровой растительностью, среди которой преобладают мхи, лишайники, кустарнички, кустарники и травянистые растения. Характерной особенностью растительности тундровой зоны является отсутствие лесов. Слово «тундра» в переводе с карельского языка означает безлесное пространство. В геоботаническом отношении тундровая зона подразделяется на подзоны: арктических тундр, типичных мохово-лишайниковых и кустарничковых тундр и южных кустарничковых тундр.
Фитомасса тундровой зоны составляет 30–450 ц/га, опад – 25 ц/га, зольность растений колеблется от 1,7 до 2,3%, ежегодно с опадом в почву возвращается от 50 до 150 кг/га азота и зольных элементов. Слабая биохимическая активность определяет медленное разложение органических остатков, что часто приводит к формированию оторфованных подстилок и торфяных горизонтов.
Криогенные процессы определяют полигональность, бугристость отдельных участков зоны, криотурбацию почвенной массы, развитие солифлюкции и термокарста.
Главными чертами тундрового почвообразования являются: 1) небольшая скорость разрушения и изменения почвообразующих пород; 2) относительная замедленность удаления продуктов почвообразования из почвенной толщи, слабая дифференцированность профиля по распределению ила и минеральных компонентов; 3) наличие постоянного или периодического оглеения по всем генетическим горизонтам профиля; 4) относительная замедленность процессов разложения и синтеза органических веществ, образование в ходе гумификации кислого органического вещества; 5) большое влияние криогенных процессов на химические свойства почв.
Тундрово-глеевые почвы, являющиеся зональными, подразделяются на подтипы: арктотундровые, тундровые глеевые, тундровые глеевые оподзоленные.
Арктотундровые почвы тянутся узкой полосой по побережью океана, преимущественно в пределах пятнистых трещино-нанополигональных тундр, на территории которых отмечаются голые минеральные пятна, покрывающие 40–80% их площади. Почвы пятен отличаются отсутствием органо-аккумулятивного горизонта.
Малое количество осадков, хорошая аэрация за счет морозобойных трещин определяет слабую оглеенность почв. Почвы имеют слабокислую, близкую к нейтральной, реакцию среды, высокую степень насыщенности основаниями. При малой мощности гумусового горизонта (3–6 см) арктотундровые почвы отличаются высокой гумусированностью (4–7%) и его глубокой миграцией. Среди гумусовых кислот преобладают фульвокислоты. Профиль почв практически не дифференцирован по валовому химическому составу, илистой фракции, аморфных форм полуторных окислов.
Тундровые глеевые почвы характерны для подзоны типичной тундры с пучинно-бугристым микрорельефом, обнаруживают оглеение всего профиля. Глеевый горизонт идет непосредственно под торфянисто-гумусовым горизонтом и может смыкаться с многолетней мерзлотой. В приокеанических частях зоны степень оглеения нарастает, сопровождаясь тиксотропностью всей почвенной толщи.
Замедленность разложения опада приводит к формированию грубогумусных или торфянистых горизонтов. Тундрово-глеевые почвы аналогично арктотундровым могут быть «пропитанно-гумусовыми» и «ретинизированно-гумусовыми». Содержание гумуса в верхней части профиля составляет 5–7%, в его составе преобладают фульвокислоты, отношение Скг:Сфк равно 0,3–0,6. Почвы имеют слабокислую или кислую реакцию среды, небольшую емкость поглощения, при степени насыщенности от 60 до 90%, слабо дифференцированы по валовому и механическому составу, имеют повышенное содержание аморфных форм полуторных окислов, особенно железа. Среди механических фракций преобладает крупнопылеватая, как результат интенсивного физического выветривания в мерзлотных условиях.
Тундровые глеевые перегнойные почвы входят в состав почвенных комплексов с арктотундровыми и тундровыми типами, для них характерен перегнойный характер органогенного горизонта.
В южных тундрах распространены тундровые поверхностно-элювиально-глеевые дифференцированные и тундровые глеевые оподзоленные. Последние имеют черты оподзоленности. От тундровых глеевых они отличаются более кислой реакцией, меньшей насыщенностью основаниями, большим содержанием кислоторастворимых фракций фульвокислот. Оподзоленность профиля может быть реликтовой – производной существовавшей здесь ранее таежной растительности.
На каменистых, песчано-супесчанных породах почвы хорошо дренированы, характерной особенностью последних является отсутствие глеевых горизонтов и оглеения и преобладание красноватых, коричневых, бурых тонов окраски в силу обилия окисленных форм железа минеральной толщи. К таковым относятся тундровые подбуры и иллювиально-гумусовые подзолы.
Тундровые подбуры, или тундровые иллювиально-гумусовые, почвы под подстилкой, грубогумусовым горизонтом имеют иллювиально-гумусовый горизонт, постепенно сменяющийся почвообразующей породой. В подбурах продуцируется большое количество органоминеральных соединений, которые по мере иллювиирования и осаждения на некоторой глубине приводят к формированию иллювиально-гумусового горизонта Вh. В составе гумуса преобладают подвижные и агрессивные фракции гуминовых кислот и фульвокислот свободных и связанных с полуторными окислами. Отношение Сгк:Сфк варьирует в пределах 0,8–0,4, снижаясь с глубиной до 0,3–0,1 и даже меньше. По данным валового химического состава, профиль почв обогащен железом и алюминием и обеднен кремнеземом. Максимум валовых, аморфных форм полуторных окислов находится в иллювиально-гумусовом горизонте Вh. Подбуры характеризуются кислой, сильнокислой реакцией среды, большими значениями гидролитической и обменной кислотности, степенью ненасыщенности основаниями от 40 до 80%.
Подбуры с отчетливой элюво-иллювиальной дифференциацией профиля, наличием маломощного осветленного горизонта рассматриваются как подбуры оподзоленные.
Альфегумусовые подзолы (иллювиально-гумусовые подзолы) формируются в пределах южной тундры, в относительно более теплых и менеее континентальных районах на кислых породах, чаще кварцевых песках, бедных щелочноземельными основаниями, а также железом и алюминием. В профиле иллювиально-гумусовых подзолов под органо-аккумулятивным горизонтом расположен белесый подзолистый горизонт, резко переходящий в ярко-бурую, коричнево-бурую толщу иллювиальных горизонтов, среди которой выделяются иллювиально-гумусовый Вh и иллювиально-железистый Вf горизонты. Они имеют небольшую мощность профиля.
Понижения, слабо дренированные участки тундровой зоны заняты торфянисто-глеевыми, тундровыми болотными почвами.
В ряде приморских побережий формируются засоленные почвы.
Зона тундровых почв разделяется на четыре провинции: Кольскую, Канинско-Печорскую, Северо-Сибирскую, Чукотско-Анадырскую.
Кольская провинция занимает северо-восток Кольского полуострова, ее территория простирается в виде узкой полосы вдоль побережья Баренцева моря. Почвообразующие породы представлены каменисто-валунными отложениями легкого механического состава.
Климат провинции наиболее мягкий. Температура самого холодного месяца от -8 до -11о, годовое количество осадков более 400 мм, многолетняя мерзлота встречается в виде отдельных реликтовых пятен. В почвенном покрове преобладают тундровые подбуры, встречаются иллювиально-гумусовые подзолы.
Канинско-Печорская провинция тянется по побережью Баренцева моря от Мезенской губы до Урала, имеет полого-холмистую равнинную поверхность; почвообразующие породы преимущественно суглинистого состава. Последнее, в сочетании с неглубоким залеганием мерзлоты, обуславливает широкое распространение глеевого процесса.
Климат провинции, в отличие от Кольской, более континентальный, температура холодного месяца составляет от -8 до -20о. Годовое количество осадков 300–400 мм, повсеместно распространена многолетняя мерзлота.
В почвенном покрове преобладают почвы с избыточным увлажнением: тундровые торфянисто- и торфяно-глеевые и тундровые болотные. Значительно меньше распространены тундровые подбуры.
Северо-Сибирская провинция протянулась от Урала до реки Колыма. Она очень неоднородна по условиям, представляет пониженную равнину с плоским или холмисто-увалистым рельефом, сложенную морскими, ледниковыми, аллювиальными отложениями. Климат экстраконтинентальный, зимние температуры снижаются до –30–37о, а количество осадков до 150 мм. Многолетняя мерзлота распространена повсеместно, отмечается максимальное оглеение надмерзлотных горизонтов. Среди почв преобладают тундровые глеевые перегнойные, тундровые иллювиально-гумусовые, а также торфянисто-глеевые и торфянисто-болотные.
Чукотско-Анадырская провинция занимает побережье Чаунской губы, северо-восток Чукотского полуострова и территорию в бассейне рек Анадырь и Пенжина. По сравнению с Северо-Сибирской провинцией здесь наиболее низкие значения температуры холодного месяца (от -13 до -25о) и увеличивается количество осадков до 400 мм. По сравнению с другими провинциями она характеризуется сравнительно влажным климатом, что определяется влиянием Тихого океана. Более высокая относительная влажность воздуха, повышенная испаряемость, по сравнению с Северо-Сибирской провинцией, способствуют усилению тиксотропности, оглеения, торфонакопления в почвах. В составе провинции выделяются три равнинных участка в пределах южного побережья Чаунской губы, северо-востока Чукотского полуострова и обширная депрессия в бассейне рек Анадырь и Пенжина.
В климатическом отношении Г.Н. Витвицкий (1961) выделяет три района: Тихоокеанское побережье Чукотки, побережье Охотского моря и континентальную часть. Тихоокеанское побережье находится под непосредственным влиянием Тихого океана, который ослабляет континентальное воздействие азиатского материка. Прохождение циклонов сопровождается выпадением осадков, образованием снежного покрова высотой до 1 метра. Побережье Охотского моря, наряду с влиянием материка и океана, испытывает влияние Охотского моря, значительную часть года покрытого льдом. Преобладание здесь континентальных ветров обусловливает более низкий температурный режим зимних месяцев по сравнению с предыдущим районом. Континентальная часть провинции от непосредственного влияния Тихого океана защищена горными хребтами, благодаря чему температура воздуха здесь значительно ниже зимой и немного выше летом, чем на побережье. Средняя температура января здесь наиболее низкая – -40º.
В целом климат провинции характеризуется сочетанием холодных зим и холодных облачных лет. Средняя температура января варьирует от -13º до -25º, а наиболее теплого месяца – июля от 8,5 до 12º. Сумма активных температур доходит до 400º. Годовое количество осадков за год составляет 400 мм, при испаряемости около 300 мм. Повсеместно распространены многолетне-мерзлотные породы, что в сочетании со слабой дренированностью территории и низкой испаряемостью приводит к заболачиванию почв, формированию моховых и торфяных горизонтов. Широкое развитие имеют криогенные явления, образование льдистых грунтов, морозное растрескивание, солифлюкция, вымораживание камней. Мерзлота протаивает от 40 до 100 см, достигая максимальных значений в местах, где на поверхности отсутствуют органогенные горизонты. Территория имеет хорошо выраженный бугорковый микрорельеф. В ряде мест выделяются пятна незадернованного мелкозема, образованного в результате выпучивания и разрушения бугорков.
Равнинные территории – южное побережье Чаунской губы, северо-восточная часть Чукотского полуострова и обширная депрессия в бассейне рек Анадырь и Пенжина – представляют низменные долинные участки, разделенные увалами и хребтами. Территория провинции характеризуется безлесьем, более или менее сомкнутым растительным покровом. В растительных группировках преобладают лишайники и мхи, широко распространены другие растительные группировки: болота, луга, заросли кустарников. Здесь широко распространены пятнистые, арктические, лишайниковые, моховые, кустарничковые, кочкарные, ерниковые и дерновинные тундры. Лишайниковые или ягельные тундры тяготеют к песчаным, каменистым местам обитания, имеют чаще всего сплошной покров, а арктические и пятнистые – не сплошной: растительный покров разделен пятнами оглеенного суглинка, излившегося или выпученного на поверхность при замерзании или оттаивании почвы. Моховые или кустарничковые тундры занимают сравнительно небольшие площади, а закочкаренные осоково-пушицевые являются наиболее распространенными. Между кочками развиваются сфагновые и листостебельные мхи, а также лишайники. Весьма типичны болотные группировки с торфяными буграми, которые возвышаются на 0,50–0,75 м над окружающими их понижениями. Моховая растительность бугорков в межбурогковых понижениях сменяется осокой, пушицей, сабельником. Наряду с этим выделяются полигональные осоково-гипновые болота. В долинах рек распространены пойменные кустарники из ив, ольховника, ерниковых березок, встречаются леса из тополя, чозении, ивы.
Почвы, по данным Е.Н. Ивановой, представлены тундровыми болотными мерзлотными, торфяно-глеевыми и торфянисто-иллювиально-гумусовыми. Рассматривая почвы Чукотско-Анадырской провинции, И.В. Игнатенко (1983) отмечает, что особенности климата в ее пределах находят отражение в почвенно-растительном покрове. Наиболее резко они проявляются между северо-западной континентальной частью Чукотки и ее юго-восточной океанической частью.
На северо-западе Чукотки на равнинах распространена типичная тундра, которая дифференцируется на пятнисто-трещиноватые кустарничково-моховые и на пушицево-кочкарниковые осоково-моховые тундры. Первые развиваются в условиях повышенного дренажа, вторые – в несколько затрудненного. В условиях повышенного дренажа почвенный покров комплексный, включает: собственно надмерзлотно-глеевые, приуроченные к основным поверхностям и бровкам пятен; остаточно надмерзлотно-глеевые и трещино-торфянистые почвы пятен. В условиях затрудненного дренажа распространены комплексы тундрово-глеевых почв, включающие собственно-глеевые, торфянисто-глеевые, трещино-торфянистые и остаточно-глеевые почвы.
В юго-восточной части Чукотки растительный покров представлен кедрово-стланиковыми, ольховниковыми зарослями с кустарничковым ярусом из березки Миддендорфа, хорошо развитым кустарничково-пушицево-осоковым покровом и сплошным моховым покровом. Здесь хорошо развит пучинно-бугорковый микрорельеф, определяющий комплексность почвенного покрова. В состав комплексов входят тундровые торфяно-глеевые и тундровые глеевые с элювиально-глеевыми оподзоленными почвами. На хорошо дренированных почвообразующих породах выделяются тундровые подбуры.
Для более подробного знакомства со строением, физико-химическими свойствами остановимся на характеристике тундрово-глеевых почв и тундровых элювиально-глеевых оподзоленных (выделяемых как подтип в пределах типа тундровых глеевых почв). Последние в литературе известны как тундровые поверхностно-глеевые, тундровые поверхностно-глеевые оподзоленные, глеево-подзолистые пропитанно-гумусовые (Игнатенко, 1983).
В пределах профиля тундрово-глеевых почв выделяются генетические горизонты: Аоv–АВg-Ghx1-Ghx2-Ghx3-Gg.
Аоv – мощностью 0–6 см, представлен живым моховым очесом; АВg – мощностью 2–3 см, коричнево-охристый с сизым оттенком, мелкими стяжениями марганца. Ниже, с глубины 9 см идет глеевый горизонт, который дифференцируется по цвету: в верхней части он сизовато-голубой, с глубиной окраска становится грязно-сизой, переходящей в бурую с сизым оттенком, отмечаются охристые, железистые пятна.
Морфологическое строение тундровых элювиально-глеевых оподзоленных почв несколько отличается от тундрово-глеевых почв. В пределах профиля выделяются горизонты: А0-Ат-А1А2g-Вg-Ghx1-Ghx2- | Gh. Слаборазложившаяся подстилка мощностью 5 см сменяется оторфованным горизонтом светло-коричневого цвета, торф слаборазложившийся. Оподзоленный горизонт А1А2g сизовато-серого цвета с белесым оттенком и мелкими черными пятнами на глубине 17 см сменяется горизонтом Вg светло-серого цвета с хорошо выраженной слоистостью, железистыми пятнами. Он переходит в глеевую толщу, которая дифференцируется на ряд глеевых горизонтов с различной окраской. Сначала идет голубовато-сизая, затем сизая и еще ниже – серовато-сизая окраска.
Почвы сформированы на сравнительно однородном материале с преобладанием в мелкоземе фракции крупной пыли и незначительным содержанием песчаных частиц. В тундрово-глеевой почве распределение тонкодисперсных частиц не дифференцировано, лишь в надмерзлотных горизонтах отмечено некоторое увеличение содержания ила. В тундровой элювиально-глеевой оподзоленной почве горизонт А1А2g заметно обеднен илом. В целом почвы характеризуются как тяжелосуглинистые.
По физико-химическим свойствам эти почвы существенно различаются между собой.
Тундрово-глеевая почва имеет среднекислую реакцию среды (рН водный 5,0), высокую гидролитическую кислотность (10–14 мг/экв), низкую степень насыщенности основаниями. Обменный кальций и магний имеют два профильных максимума. Один отмечается в горизонте АВgh, что объясняется их биологической аккумуляцией, другой – в надмерзлотном слое, где наблюдается большое количество погребенной органики.
Тундровая элювиально-глеевая оподзоленная почва отличается от тундрово-глеевой менее кислой реакцией среды (рН водный 5,4), повышенным содержанием обменных кальция и магния (до 30 мг/экв в горизонте А0), большей степенью насыщенности основаниями (72%), иной картиной профильного изменения величины рН, степени насыщенности почв основаниями, содержания обменного водорода. Величины степени насыщенности основаниями и рН заметно возрастают, а содержание обменного водорода снижается с глубиной. Содержание обменного кальция и магния свидетельствует об обеднении ими горизонта А1А2g (10 мг/экв) и обогащение ими нижележащей части профиля (18 мг/экв).
Тундрово-глеевые почвы в отличие от тундровых элювиально-глеевых оподзоленных почв имеют большую гумусированность. В первых выделяются два профильных максимума содержания гумуса: в горизонте АВgh – 4% и в надмерзлотном горизонте Ghx3 – 8%.
В тундровых элювиально-глеевых оподзоленных почвах максимум гумуса приходится на горизонт А1А2g – 2,8%, вниз по профилю содержание гумуса снижается до 1,5%. В составе гумусовых кислот этих почв преобладают фульвокислоты, а среди них – фракции 1а и 1. Профильные максимумы последних совпадают с максимумами содержания гумуса в целом, что и определяет более высокие значения отношения Сгк:Сфк в этих частях профиля – 0,7–1,0 и более низкие в других горизонтах. Среди гуминовых кислот преобладающими являются фракции 1 и 3, относительное количество которых с глубиной увеличивается.
По данным валового химического состава, наблюдается слабая дифференциация тундрово-глеевых почв. Так, лишь в горизонте АВgh, по сравнению с почвообразующей породой, наблюдается накопление полуторных окислов, щелочноземельных элементов. И.В. Игнатенко (1983) связывает это с их биогенной аккумуляцией и термокапиллярным подтягиванием в виде подвижных соединений к поверхности почвы во время ее промерзания.
В тундровой элювиально-глеевой оподзоленной почве прослеживается резко выраженная дифференциация минеральной части профиля. Горизонт А1А2g заметно обеднен полуторными окислами, щелочноземельными элементами и калием. Продукты выноса подвергаются перемещению за счет горизонтальной миграции, поэтому в пределах профиля отсутствует их иллювиальное накопление. Оксалатнорастворимого железа в почвах больше (1–2,5%), чем алюминия (0,3–0,6%), их наибольшие значения приходятся на наиболее гумусированные горизонты.
В пределах горных территорий и нижних частях склонов распространены заросли кедрового стланика, под которыми формируются подзолисто-иллювиально-гумусовые почвы и тундровые подбуры.
Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы
1. Какие почвенные области, зоны и провинции выделяются в пределах полярного пояса?
2. Дайте характеристику условий почвообразования арктической и субарктической зон.
3. Перечислите главные (основные) черты тундрового почвообразования.
4. Рассмотрите морфологическое строение, классификацию, процессы почвообразования почв субарктической зоны с затрудненным и свободным дренажем.
5. В чем проявляются провинциальные особенности почвообразования и почв тундровой зоны?
|
