Общие закономерности ландшафтной дифференциации

Таким образом, тип почвы определяется климатом и количеством поступающей органической массы, и, в соответствии с зональностью этих факторов, зонально и почвообразование. Выделяют следующие области почвообразования: полярная, бореальная, суббореальная лесная, суббореальная лугово-степная и степная, субтропическая и тропическая переменно-влажная ксерофитных лесов и саванн, субтропическая и тропическая полупустынь и пустынь, тропическая и экваториальная влажных лесов.

Область полярного почвообразования включает зоны арктических и тундровых почв.

Арктические и пустынно-арктические почвы, зональные для арктической зоны, очень маломощные (первые десятки см) со слаборазвитым гумусовым горизонтом, красновато-коричневого или оранжевого цвета, связанного с присутствием гидроокислов железа. Сформированы они под мохово-лишайниковым разреженным покровом и развиты локально, в понижениях рельефа, где может накапливаться мелкоземистый материал. Минеральная часть почв представлена грубозернистым песчано-щебнистым материалом. В составе гумуса преобладают фульвокислоты. Реакция почв нейтральная, в почвенном поглощающем комплексе преобладает кальций, он насыщен основаниями. Для этих почв характерно накопление подвижного железа, вызванного его криогенным подтягиванием и закреплением в форме малоподвижных комплексных железоорганических соединений, которые под воздействием замерзания и высыхания необратимо коагулируют. Водный режим почв непромывной. Суровый климат определяет малую роль микроорганизмов в почвообразовании, а малое количество осадков - локальное развитие солончаковых явлений.

Тундровые почвы - более влажные, торфянистые, для них характерно оглеение всего деятельного слоя. Зональными почвами тундровой зоны являются - тундровые глеевые почвы, которые подразделяются на 4 подтипа: арктундровые, тундровые глеевые типичные, собственно тундровые глеевые и тундровые глеевые оподзоленные. Верхние горизонты почвы грубогумусные и торфянистые во влажном климате и гумусовые в более континентальном. Реакция почвенного раствора меняется от кислой до слабокислой (рН 5-6). В почве содержится много полуторных окислов, особенно оксидов железа. Для этих почв характерна слабая дифференциация почвенного профиля, низкая проницаемость и слабая аэрация. Микрофлора тундровых почв близка по составу к арктической, но более обильна. Численность микроорганизмов в 1 г почвы колеблется от сотен тысяч до нескольких миллионов. Микробные процессы отличаются слабой биохимической активностью, поэтому растительные остатки разлагаются очень медленно, что ведет к их накоплению и формированию грубогумусных и оторфованных горизонтов. Невысокая зольность опада, малое содержание в нем оснований, особенно оснований кальция, неблагоприятный температурный режим, слабая аэрация определяют замедленное разложение органических остатков и образование большого количества водорастворимых органических веществ с преобладанием в составе гумусовых соединений фульвокислот.

Область бореального и суббореального почвообразования лесной зоны. По условиям почвообразования в бореальной области выделяют несколько зон: почвы субполярных лесов и лугов (лесотундры) и почвы таежно-лесной зоны. Последние подразделяют на следующие почвенные подзоны: мерзлотно-таежные, северо-таежные глееподзолистые северной тайги, подзолистые средней тайги, дерново-подзолистые южной тайги и смешанного леса.

Почвы субполярных лесов и лугов содержат много органической массы, поступающей при отмирании трав лугов, что способствует накоплению гумуса и развитию иллювиально-гумусового процесса. Возникают типы дерново-грубогумусных и дерново-торфянистых почв.

Почвы таежно-лесной зоны, при значительном разнообразии характеризуются рядом общих черт:

растительный опад низкозольный, кислый, преобладают трудноразлагаемые соединения;

переувлажнение и низкие температуры определяют медленные темпы разложения опада и его накопление в виде подстилки, запас которой в несколько раз превосходит ежегодный опад;

гумусовый горизонт маломощный, гумус представлен преимущественно фульвокислотами, гумусонакопление не характерно;

водный режим промывной, с активным развитием процессов оподзаливания, с длительным водозастойным периодом и развитием процессов оглеения.

Ареал мерзлотно-таежных почв (криоземов) совпадает с ареалом вечной мерзлоты и приурочен к лиственничной светлохвойной тайге. Многолетняя мерзлота оказывает многостороннее воздействие на почвы. Почвы отличаются холодным профилем, в течение 7-8 месяцев они имеют отрицательную температуру. Низкие температуры затрудняют всасывание растениями воды и минеральных веществ, замедляют их рост и развитие, тормозят разложение органических остатков. Мерзлота и суровость климата определяют малую мощность почвенных профилей, образование при разложении опада грубого гумуса фульфатного состава или торфа. Вследствие короткого лета, малого количества осадков и отсутствия сквозного промачивания, подзолообразование выражено очень слабо или отсутствует совсем. Характерно обогащение верхних горизонтов подвижными формами железа. Криогенные процессы обуславливают большую мозаичность подтипов мерзлотно-таежных почв - от мерзлотно-болотных до осолоделых и черноземовидных-луговых.

Глееподзолистые почвы формируются под хвойными и смешанными лесами с мохово-лишайниково-кустарничковым покровом. Они формируются в условиях сильного переувлажнения и низких температур, которые определяют замедленные темпы разложения опада и его накопление в виде лесной подстилки, запас которой почти в 20 раз превосходит ежегодный наземный опад. Водный режим почв промывной, с длительным водозастойным периодом весной и осенью, поэтому наблюдается сочетание подзолистого и болотного процессов. Болотный процесс выражается в развитии оглеения непосредственно под грубогумусной подстилкой. Таким образом, характерными признаками глееподзолистых почв является отсутствие гумусового горизонта и поверхностное оглеение. Почвы характеризуются кислой реакцией (рН - 3,2 - 4,3), максимум кислотности приходится на обедненные поглощенными основаниями и полуторными оксидами верхние горизонты. Преобладает фульватный гумус, способный образовывать подвижные формы с полуторными оксидами.

Более благоприятные климатические условия зоны средней тайги способствуют формированию здесь, на суглинистых породах и дренированных водоразделах, под пологом густых хвойных лесов, типичных подзолистых почв. Характерной особенностью этих почв является отсутствие или малая мощность гумусового горизонта и особая роль лесной подстилки. Ее рассматривают как особый биогеоценотический компонент, горизонт интенсивной деятельности растительности и животного населения, обусловленный высокой концентрацией в нем элементов питания, чьи энергетические ресурсы влияют на развитие всего биогеоценоза. Наиболее активно подстилка воздействует на физические и химические свойства почвы, в значительной степени определяя направление почвообразовательного процесса.

Опад хвойных лесов, состоящий преимущественно из веток, хвои и остатков мхов беден зольными элементами (зольность 1,5-2%) и азотом и богат трудноразлагаемыми дубильными веществами - суберином, лигнином, восками и смолами. Опад накапливается на поверхности в виде подстилки, в разложении которой принимает участие, в основном, грибная флора, способная существовать в более кислой среде, и меньше - бактерии. Образующийся при этом гумус характеризуется преобладанием фульвокислот, одновременно образуются и низкомолекулярные органические кислоты (уксусная, лимонная, муравьиная и др.). Фульвокислоты и органические кислоты выщелачиваются из лесных подстилок, проникают в верхнюю часть почв, определяя кислую реакцию почвенного раствора, и растворяют свободные гидрооксиды железа. В результате промывного режима и разрушающего действия кислот, из верхних горизонтов почв удаляются легкорастворимые соединения, почва обедняется питательными веществами, разрушаются как первичные, так и вторичные минералы (кислотный гидролиз) и, в первую очередь, - илистые и коллоидные частицы. При господстве промывного режима продукты разрушения в виде растворов и суспензий переносятся в нижние горизонты почв. В результате суспензионного переноса верхняя часть почвенного профиля обедняется илом (лессиваж), а в нижней - происходит обогащение илом. Растворимые продукты разрушения минералов в виде органо-минеральных комплексов перемещаются в нижние горизонты. Калий, натрий, кальций и магний переносятся в виде растворов солей угольной кислоты, органических кислот и фульвокислот. Кремнезем мигрирует преимущественно в виде растворимых силикатов калия и натрия, сера - в виде сульфатов. Меньше вымывается фосфор, образующий труднорастворимые соединения - фосфаты кальция, железа и алюминия. Подкислению среды и разрушению минералов способствует ферментативная деятельность некоторых микроорганизмов почв. Развитие подзолистого процесса приводит к формированию элювиального (подзолистого) горизонта - горизонта вымывания, обедненного элементами питания и сильно ненасыщенного основаниями, в котором накапливается наиболее устойчивый к разрушению кремнезем. Продукты разрушения, перемещаясь вниз по профилю, частично накапливаются (в основном фульваты железа и алюминия) в иллювиальном горизонте, имеющем менее кислую реакцию. В кислых подзолистых горизонтах А₂ относительно накапливаются гидраты кремния; полуторные окислы железа и алюминия вынесены в иллювиальный горизонт.

Лучшая обеспеченность теплом и обильное увлажнение подзоны южной тайги определяет формирование здесь дерново-подзолистых почв. Теплый и влажный климат благоприятствует развитию микробиологических процессов и интенсификации круговорота веществ в системе почва-растение. Присутствие травянистого покрова и лиственных пород деревьев, дающих высокозольный мягкий опад, способствует развитию в почвах дернового процесса. Под подстилкой образуется перегнойно-аккумулятивный горизонт. Дерновый процесс протекает одновременно с подзолистым, поэтому образуются дерново-подзолистые почвы. Они имеют кислую или сильнокислую реакцию в верхней части профиля (рН -3,3-4,5) и низкую степень насыщенности основаниями. Верхние горизонты дерново-подзолистых почв обеднены полуторными оксидами, подвижным азотом и фосфором. В местах близповерхностного залегания известняков, геохимическая обстановка лесной зоны меняется. Происходит обогащение почв и грунтовых вод кальцием, в почвах устанавливается слабощелочная или нейтральная реакция и происходит накопление гумуса и минеральных компонентов.

Суббореальное почвообразование лесной зоны. Продуктом суббореального почвообразования лесной зоны (условия достаточного увлажнения) являются бурые и серые лесные почвы зоны широколиственных лесов.

Зона развития серых и бурых лесных почв занимает промежуточное положение между влажной бореальной и засушливой степной суббореальной. Характерная черта климата этой зоны - близкое значение количества выпадающих осадков и испаряемости и благоприятное соотношение тепла и влаги. По совокупности морфологических свойств эти почвы занимают промежуточное положение между дерново-подзолистыми и черноземными почвами. Ведущий почвообразовательный процесс - гумусонакопление. Эти почвы более гумуссированы, чем дерново-подзолистые, но в то же время сохраняют признаки и свойства, обусловленные проявлением подзолистого процесса. Развитию процесса гумусообразования способствует состав опада и его значительное количество. В широколиственных лесах с хорошо развитым подлеском и травяным покровом в почву поступает большое количества опада, содержащего азот и значительное количество зольных элементов в виде окислов кальция, магния, калия (до 70%), а также кремния и железа. Благоприятные условия увлажнения и достаточное количество кислорода в почве активизируют жизнедеятельность микроорганизмов и определяют интенсивный биологический круговорот. Среди микроорганизмов доминируют бактерии, много червей, личинок насекомых. Они способствуют превращению органических соединений в мягкий (муллевый) гумус, в составе которого преобладают гуминовые кислоты. Основания, в большом количестве содержащиеся в опаде, нейтрализуют органические кислоты. Разрушение минеральной части почв и вынос продуктов распада в виде металлорганических комплексов (подзолистый процесс) выражен слабо. Наиболее подвижны и выносятся в нижние горизонты в основном гуматы кальция, наименее подвержены выщелачиванию кремнезем и полуторные оксиды.

Бурые лесные почвы (буроземы) развиваются в условиях морского климата с равномерным увлажнением и отсутствием промерзания. Несмотря на промывной режим этих почв, почвенный профиль недифференцирован. Положительные температуры в течение всего года определяют повышенную активность микроорганизмов и ускоренную гумификацию растительных остатков. Образующийся гумус, преимущественно бурые гуминовые или ульминовые кислоты способствуют аккумуляции продуктов почвообразования. В почвах господствуют условия, благоприятные для образования вторичных глинистых минералов и гидрооксидов железа. Таким образом. Основные процессы почвообразования в буроземах - гумусонакопление и биогенная аккумуляция элементов в гумусовом горизонте, умеренное ожелезнение и сиаллитное оглинивание.

В умеренно континентальных и континентальных условиях с холодной зимой и отрицательными температурами почвы в этот период. Увлажнение достаточное, но сезонное, что определяет сезонность гумусонакопления и промывания. В связи с этими условиями для серых лесных почв характерно сочетания процессов гумусонакопления в горизонтах А и В, отчетливой дифференциации профиля и выщелачивания карбонатов.

Суббореальная лугово-степная и степная область. В более сухих условиях умеренного пояса - лесостепях и степях формируются черноземные и каштановые почвы. Черноземами называют богатые темноокрашенные гумусом почвы, не имеющие признаков современного переувлажнения, сформированные в плакорных условиях под многолетней травянистой растительностью в условиях непромывного режима. Ведущим процессом образования черноземов является гумусово-аккумулятивный процесс, в результате которого образуется темнокрашенный высокобиогенный гумусово-аккумулятивный горизонт с зернистой структурой и относительно высоким содержанием гумуса гуматно-кальциевого состава. Гуминовые кислоты мало растворимы, легко коагулируют и трудно переходят в раствор. Обилие органических коллоидов обусловливает большую емкость поглощения. Насыщение почвенно-поглощающего комплекса кальцием достигает 80%, магнием 20-25%. Важное условие накопления гумуса - континентальный климат со сменой периода увлажнения почв весной и осенью летним засушливым периодом и холодным зимним периодом, которые тормозят жизнедеятельность микроорганизмов, в результате чего минерализация органических остатков приостанавливается и в почве накапливается гумус. Вследствие непромывного режима все легкорастворимые соли, не участвующие в биологическом круговороте веществ, выносятся только к нижней границе промачивания и образуют на этой глубине соленосный горизонт, содержащий гипс. Для черноземов характерна разнообразная фауна мелких животных, рыхлящих и перемешивающих почву, в результате чего она становится более воздухо- и водопроницаема.

Каштановые почвы характерны для более ксерофитных степей, с отчетливо выраженным недостатком влаги. Почвообразовательный процесс характеризуется замедленными темпами гумусообразования и слабой промытостью почв от карбонатов и легкорастворимых солей. Недостаток влаги определяет абсолютное преобладание аэробного разложения органических остатков и накопление минеральных соединений (кремния, кальция, магния, щелочных металлов). Щелочные металлы, особенно натрий, входят в почвенный поглощающий комплекс, вызывая их солонцеватость. Реакция гумусового горизонта - слабощелочная (рН водной вытяжки - 7,2-7,3), с глубиной щелочность увеличивается.

Сутропические и тропические области полупустынь и пустынь. Зональными почвами пустынь и полупустынь являются песчаные пустынные, такыры и серо-бурые почвы субтропических пустынь, красно-бурые пустынные и гаммады - тропических пустынь, а также засоленные варианты этих почв. Почвообразование в этих зонах обусловлено аридностью климата и малой продуктивностью растительности. Образование гумуса происходит только в весенний период, в остальное время происходит быстрая минерализация органического вещества с накоплением большого количества зольных элементов. Почвы карбонаты по всему профилю. Нижний (горизонт В) горизонт почв оглинен. Повышенное содержание глин (монтмориллонита, бейделита, гидрослюд, гематита) объясняют внутрипочвенным выветриванием в условиях очень высоких температур. Особенно интенсивно этот процесс протекает в тропиках. Красный цвет этого горизонта тропических почв свидетельствует о присутствии гематита, возникающего из закисных и гидратных форм железа при сильном термическом воздействии.

Песчаные пустынные почвы формируются на массивах песчаных отложений и имеют наиболее богатую видами растительность, обладающую наибольшей для аридной зоны биомассой и продуктивностью. Благодаря хорошей водопроницаемости атмосферная влага проникает на достаточную глубину, а вследствие слабой капиллярной проводимости плохо испаряется. При этом поверхностный слой (10-20 см) играет роль защитного экрана, предохраняющего почву от непродуктивного испарения влаги из нижележащих горизонтов. Сохранение влаги в почвенной толще определяет относительно высокую продуктивность биоты и сравнительно большие объемы опада. Но вследствие хорошей аэрации и высокой биологической активности весной органическое вещество опада легко минерализуется, гумус практически не накапливается. При этом в верхнем горизонте, подверженном выдуванию его содержание составляет 0,25%, лишь в корешковом горизонте (5-30 см) наблюдается некоторое увеличение содержания гумуса (до 0,8%).. Вследствие малого количества ила емкость поглощения мала. Так как при промачивании почв карбонаты не вымываются, почвы имеют слабощелочную реакцию

Серо-бурые и серые (сероземы) почвы приурочены к водораздельным поверхностям плато, подгорным равнинам и сухим котловинам, формируются на обломочном материале и поэтому часто сильно каменисты. Эти почвы карбонаты по всему профилю. Верхний горизонт светло-серого цвета представляет собой пористую корку, состоящую из легкого песчаного перевеянного материала, сцементированного карбонатами. Лежащий ниже оглиненный горизонт желтовато-бурого, красновато-бурого цвета образовался за счет обогащения гидрофильными глинистыми минералами.

Такыры - это глинистые почвы пустынь, почти лишенные высшей растительности с растрескавшейся поверхностью. Они формируются в понижениях рельефа - межбарханных депрессиях, озерных котловинах. На поверхности такыров постоянно откладывается глинистый материал, сносимый со склонов. В период увлажнения эти участки превращаются в небольшие озерца, быстро пересыхающие после осадков. Почвоведы относят эти почвы к почвам гидроморфного ряда, солончаково-солонцового типа почвообразования. Ведущим фактором их формирования является чередование процессов засоления и рассоления. Такыры характеризуются щелочной реакцией почвенного раствора (рН 8 -10), низкой емкостью катионного обмена с преобладанием иона натрия, высоким содержанием солей. Содержание гумуса в них незначительно - до 0,8%.

Красно-бурые пустынные почвы тропических пустынь являются аналогами серо-бурых пустынных почв. Они сформированы на ферраллитизированных порода, что определяет их красный цвет, выщелочены и менее карбонатны (иногда не содержат гипса).

Гаммады представляют собой поверхности с сильной поверхностной каменистостью почв, выдержанной в пространстве. Для них характерен темно-коричневый «пустынный загар» на поверхности камней, покрывающих почву слоем в несколько сантиметров.

Субтропическая и тропическая переменно-влажная область. Почвы этой области формируются в условиях достаточного поступления тепла (средняя температура самого холодного месяца -выше 4⁰С), но с разными условиями увлажнения, что и определяет внутризональные почвенные различия. В условиях достаточного увлажнения (коэффициент увлажнения 1,33) формируются желтоземы и красноземы, в сухих условиях - коричневые серо-коричневые почвы ксерофитных лесов и кустарников.

Красноземные и желтоземные почвы формируются на ферраллитных корах выветривания и имеют преимущественно глинистый состав (присутствуют каолинит, гидрослюды, гидрохлорит и свободные оксиды железа и алюминия). Эти почвы очень сходны по основным физико-химическим параметрам и характеризуются кислой реакцией (рН 5,0-4,2) по всему профилю, высоким содержанием в гумусовом горизонте кислого фульватного гумуса (до 6%). Почвы ненасыщены основаниями, содержат обменный алюминий, обусловливающий большую гидролитическую кислотность. Благодаря дисперсным оксидам железа и алюминия и их гидрооксидов красноземы и желтоземы способны поглощать, помимо катионов и анионы (SO₄ ^2-, P₂O₄ ^3-, Cl^-). В почвах обнаруживается дефицит азота, калия, кальция, магния и других элементов. Очень низко содержание фосфора, который связывается свободными оксидами железа и алюминия. Красноземы развиваются на древних ферраллитных корах выветривания, цвет которых они наследуют. Желтоземы формируются на более молодых корах выветривания кислых и средних пород, которые содержат больше кремния и меньше железа. Образовавшиеся при выветривании этих пород соединения железа обладают большей гидратированностью и окрашивают почвы в желтый цвет.

В областях с сезонным увлажнением формируются коричневые почвы. Активные процессы почвообразования протекают в них во влажное время -весной и осенью. Жарким и сухим летом процессы почвообразования затухают, а в течение зимнего относительно теплого и влажного периода наблюдается интенсивное выветривание первичных и образование вторичных глинистых минералов. Подвижные продукты выветривания вымываются, при этом легкорастворимые соли (хлориды и сульфаты) выносятся из почв, а среднерастворимые (карбонаты кальция) накапливаются на некоторой глубине. Опад в этих областях высокозольный, в почву поступает много азота щелочноземельных оснований (преимущественно кальций и калий) и Al₂O₃. Поглощающий комплекс насыщен основаниями. Гумусовый горизонт содержит до 5-8% гумуса, его присутствие ощущается до глубины 1 м. В средней части профиля наблюдается оглинение. Реакция среды нейтральная, слабощелочная в верхних горизонтах и щелочная в нижних. В профиле преобладает коричневая окраска, давшая название почвам.

Тропическая и экваториальная область. Интенсивность процессов выветривания и почвообразования в этой области на порядок выше, чем в других областях. Это обусловлено прежде всего большой суммой поступающей солнечной радиации, отсутствием отрицательных температур при их малой годовой амплитуде и значительным количеством осадков. Данные условия определяют высокую скорость геохимической миграции элементов, высвобождающихся в процессе выветривания, высокую интенсивность и емкость биологического круговорота. Почвы формируются в условиях промывного режима под воздействием кислых почвенных растворов, обладающих большой агрессивностью. Фильтрующиеся воды интенсивно выщелачивают основания (К ⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg ²⁺), многие микроэлементы, а также фосфор и серу. В почвах накапливаются конечные, наиболее устойчивые в этих условиях продукты выветривания: гематит, боксит, кварц, каолинит. Наиболее яркий признак тропического почвообразования - преобладающая красноцветность почв, обусловленная присутствием минералов железа (гематитом, лимонитом). Желтый цвет почв тропической зоны указывает на большую гидроморфность и присутствие кварца и каолинита. Красные и желтые почвы тропиков называют ферраллитными из-за накопления в них свободных оксидов железа и алюминия при крайней выветрелости остальной минеральной части (почвы на древних ферраллитных и ферритных корах). При обильном увлажнении красные и желтые почвы сильно оподзолены. Гумуса в почвах немного, он преимущественно фульватный, почвы характеризуются низкой кислотностью (рН 5,0-5,5), малой емкостью катионного обмена (поглотительная способность каолинита очень мала, а свободные оксиды железа и алюминия такой способностью не обладают). Содержание фосфора, кальция и калия в почвах очень низкое.

Для тропического почвообразования характерно формирование в почвах плотных сцементированных оксидами и гидрооксидами железа горизонтов, называемых латеритами. Они образуются в результате чрезмерной концентрации на определенных геоморфологических участках (депрессии, нижние и верхние части склонов) растворимых соединений железа, которые при высыхании почвы необратимо коагулируют и выпадают в осадок, пропитывая и цементируя почвы до состояния прочной скальной породы.

Размещено на Allbest.ru