Почвы Западной Сибири и Тюменской области

Образование болотных почв северотаежных редколесий идет в  условиях слабой расчлененности территории, относительно  выровненного характера рельефа и широкого преобладания пород легкого  механического состава. В этих условиях почвообразующие породы  характеризуются низкой водоудерживающей способностью, что приводит к сбросу избытка атмосферных осадков в аккумулятивные ландшафты, определяя тем самым широкое развитие болотных почв, даже при незначительных уклонах местности. Результаты анализа природных вод северотаежных редколесий в районе бассейна р.Надым показали, что содержание кальция и магния в ручьях и озерах зачастую не превышает 0,4-1 мг/л, т.е. характеризуется крайней бедностью. 

1.4. Почвы плоскобугристых торфяников и бугров пучения

Повсеместное развитие процессов  мерзлотного пучения приводит к образованию двух различных форм мезорельефа - плоскобугристых торфяников и бугров пучения в пределах как пойменных, так и  террасовых ландшафтов. Описанная в предыдущей части эволюции торфянисто-глеевых почв дана только для случаев, при которых образование мерзлотных форм рельефа происходит при незначительной мощности торфянистого слоя.

Второй путь эволюции болотных почв установлен для тех  вариантов, когда в процессе образования положительных форм рельефа  (бугры, плоскобугристые торфяники) в автоморфную стадию развития  вовлекаются гидроморфные заболоченные почвы, характеризующиеся  значительной мощностью торфа от 1-2 м и более. Общая деятельная толща может составлять от 60 до 100 см.

Следует подчеркнуть, что минеральные горизонты этих почв  сильно опесчанены и слоисты, имеют древнеаллювиальный генезис. Такие почвы чаще всего встречаются на крупных буграх пучения. Нередко в пределах крупного бугра пучения обнаруживаются  комплексы почв, представленные торфяниками под сфагновой  растительностью мощностью до 60 см и иллювиально-гумусово-железистыми подзолами под типичной лишайниковой растительностью, где мощность торфянистого слоя может не превышать 15-20 см. Подобная почва была охарактеризована выше разр. 37. Отличительной чертой торфяников, формирующихся в условиях бугров пучения, является  сильнокислая реакция среды, высокая гидролитическая кислотность, низкое содержание обменного кальция и магния. Величины зольности закономерно возрастают вниз по профилю. Однако в некоторых случаях обнаруживаются торфяники, развивающиеся в пойме и возвышающиеся на 5 м, с хорошо разложившимися торфянистыми горизонтами, высокой зольностью и несколько меньшей кислотностью. Обращает на себя внимание относительно повышенное содержание обменных кальция и магния, что обусловливает относительно высокую (11-16%) степень насыщенности основаниями по сравнению с торфяниками, формирующимися в пределах первых террас (разр. 9, табл. 60). В почвах бугров поймы отмечается большое количество минеральных примесей, особенно в нижних частях профиля, вероятно, древнеаллювиального происхождения.

Однако эволюция торфянистых почв заболоченных ландшафтов была бы не полной без рассмотрения почв бугров пучения и плоскобугристых торфяников и характеризующихся только органогенным профилем. Такие почвы чаще всего подвергаются деградации. В пределах первой террасы р.Лонг-Юган нередко встречаются деградирующие торфяные бугры, характеризующиеся обширными оголенными пятнами торфа и отсутствием растительности. Примером может служить разр. 121, заложенный на вершине бугра пучения, возвышающегося относительно грядово-мочажинного болота на 3-4 м. Профиль таких остаточно-торфяных почв довольно примитивный с незначительной дифференциацией торфянистой толщи.

Определение некоторых свойств таких почв показывает, что торфянистые горизонты деградирующего торфяника характеризуются средней зольностью при низких значениях рН и слабой степени насыщенности основаниями. В торфе довольно небольшое содержание важнейших биофильных элементов с тенденцией к увеличению вниз по профилю, что коррелирует с величинами зольности и содержанием обменных катионов.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ ТУНДРОВОЙ ЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

2.1. Почвы тундровой зоны  Западной Сибири, процессы их формирования

Крупнейшие русские и советские  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.

Почвенный покров тундры представлен  четырьмя подтипами: арктотундровыми гумусовыми глееватыми, тундровыми глеевыми типичными, тундровыми иллювиально-гумусовыми оподзоленными (тундровые подбуры), торфянисто- и торфяно - глеевыми тундровыми. Наиболее распространен здесь тундрово - глеевый тип почвообразования, проявляющийся на глинистых и суглинистых породах под сомкнутой растительностью.

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.

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 ОА), гумусового или перегнойного горизонта (А или ОА/А), оглеенного переходного горизонта Bg и глеевого горизонта G. В различных подтипах тундровых глеевых почв строение профиля может существенно меняться: тундровые глеевые гумусные почвы имеют хорошо выраженный гумусо - аккумулятивный 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.

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 дифференцированность 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.

Переувлажненные территории заняты гидроморфными  почвами, среди которых в северной части равнины господствуют торфянисто-болотные и торфяно-болотные, а в южной  части наряду с ними обычны солонцы, солоди, встречаются также солончаки.

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 минеральныхгоризонтов в органогенные и наоборот и, наконец, боковой сток, интенсивно идущий по органогенным горизонтам в период максимального оттаивания профиля.

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 смешаннослойные минералы и монтмориллонит.

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 [20].

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.

На почвенной карте СССР, 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.

Тундровые глеевые почвы отличаются небольшой мощностью, малым содержанием  гумуса, повышенной кислотностью и оглеенностью (Оглеение – процесс восстановления окисных почвенных соединений, главным образом железа, в закисные, придающие почвам особые свойства, снижающие плодородие). Сельскохозяйственному освоению этих почв препятствуют их низкая температура, бедность питательными веществами, слабая микробиологическая активность. Внесение органических и минеральных удобрений, осушение повышают плодородие тундровых почв. Осушенные почвы лучше прогреваются, вечная мерзлота под ними летом залегает глубже, чем под заболоченными почвами.

Почвенно-растительный покров Западной Сибири отличают две основные особенности: классически выраженная зональность и высокая степень гидроморфизма (см. табл. 2). В Западной Сибири не только в тундре и лесотундре, как это имеет место на Русской равнине, но и в лесоболотной и лесостепной зонах большие площади занимают полугидроморфные почвы.

Таблица 1

Влажные и избыточно влажные  территории Западной Сибири

2.2. Характеристика основных  типов почв тундровой зоны 

В арктической подзоне господствует ландшафт пятнистых трещинно-нанополигональных  тундр с площадью лишенных растительности пятен до 40—80%. Здесь преобладают тундровые глееватые почвы (тундровые слабооглеенные, арктотундровые) в сложной мозаике со специфическими минеральными почвами пятен, часто окарбоначенными и засоленными с поверхности. В типичной тундре с ее пучинно-бугорковатыми ландшафтами основной фон почвенного покрова создают тундровые глеевые почвы (типичные, гумусные, перегнойные, торфянистые). В южной тундре господствующую роль играют тундровые поверхностно-глеевые и тундровые глеевые оподзоленные почвы с явно дифференцированным по элювиально-иллювиальному типу профилем; они же преобладают и в лесотундре. На щебнистых хорошо дренированных породах распространены тундровые неглеевые иллювиально-гумусовые почвы — подбуры. В южной тундре и лесотундре, особенно на горных склонах, в условиях хорошего дренажа на песках и щебнистых породах распространены подзолы, преимущественно гумусо-иллювиальные. Во всей тундровой зоне характерно присутствие торфяных болот, площадь которых постепенно увеличивается к югу. Таким образом, почвенный покров тундры во всех ее подзонах очень сложный, комплексный, связанный с прихотливостью сочетаний водного и термического режимов, зависящих от мельчайших изменений рельефа и состава почвообразующих пород, условий поверхностного и внутрипочвенного стока.

В Западной Сибири выделяют следующие  типы тундровых почв: тундровые глеевые, тундровые подбуры (тундровые иллювиально-гумусовые), тундровые подзолистые Al—Fe-гумусовые, тундровые дерновые, тундровые вулканические, тундровые остаточно-карбонатные, тундровые слабобиогенные (почвы пятен). Наиболее распространены глеевые тундровые и тундровые подбуры.

Эти почвы отнесены под типу тундровых  не глеевых почв, среди которых выделяют по содержанию гумуса и степени его разложенности горизонта и торфяности (50 – 60% органического вещества), торфенисто - перегнойные и перегнойные (20 – 40%) и грубогумусовые горизонты (с содержанием гумуса от 6 до 15%).

Профиль состоит из органогенного  горизонта разной мощности и разной степени разложенности (от торфяных до маломощных грубогумусовых горизонтов А_O, A_OA₁, A₁) и нижележащей минеральной толщи, целиком или частично оглеенной (Bg, G). При близком залегании многолетней мерзлоты почвенный профиль замыкается мерзлым льдистым водонепроницаемым обычно глеевым горизонтом. При отсутствии многолетней мерзлоты ниже почвенного профиля залегает неоглеенная или слабооглеенная почвообразующая порода. Реакция почвы от сильно - до слабокислой. Ненасыщены по всему профилю или в верхней его части. Т.г.п. характеризуются отсутствием или слабой выраженностью элювиально-иллювиальной дифференциации профиля по илу, физической глине, R₂О₃, поглощенным катионам, гумусу.