Лекции для студентов

Мерзлотное лесоводство — Краткая характеристика мерзлотных почв

МЕРЗЛОТНЫЕ ПОЧВЫ

Краткая характеристика мерзлотных почв

Согласно обобщенной схеме почвенно-географического районирования (Почвы СССР, 1979), зона островного и сплошного распространения многолетней мерзлоты в пределах севера Западно — Сибирской низменности относится к Западно-Сибирской провинции глеево-слабоподзолистых и подзолистых иллювиально-гумусовых почв Центральной таежно-лесной области. Территория, которая расположена восточнее Енисея, полностью совпадает с Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной областью. В ее пределах выделяется северотаежная подзона глеево — мерзлотно — таежных почв, которая простирается от западного уступа Путоранских гор до Чукотки.

Центральная часть Средне — Сибирского плоскогорья в общих чертах совпадает со Средне — Сибирской провинцией кислых мерзлотно-таежных почв. Наиболее приподнятая ее северная часть относится к Путоранской провинции горно-тундровых, горных мерзлотно — таежных поверхностно — глеевых кислых, горных мерзлотно-таежных полуболотных и мерзлотных болотных почв.

Северо-западные районы Якутии относятся в этой схеме к Северо-Ленской провинции глеево-мерзлотно-таежных, мерзлотно-таежных и мерзлотно-болотных почв, а центральные — к Центральноякутской провинции палевых мерзлотно-таежных, местами осолоделых почв и черноземно-луговых почв аласов.

В пределах Яно-Колымской горной страны выделяются Верхоянская провинция горно-тундровых, горных дерново-гольцовых, горных глеево-мерзлотно-таежных, мерзлотно-таежных полуболотных и мерзлотно-болотных почв, а также Колымская горная провинция горно-тундровых, горно-мерзлотно-таежных, мерзлотно-таежных полуболотных и мерзлотно-болотных почв.

Одно перечисление столь крупных таксономических единиц почвенно-географического районирования свидетельствует о высоком разнообразии почвенного покрова мерзлотной зоны и его зависимости от географического положения, климатических условий, характера подстилающих материнских пород, рельефа и растительности.

Тем не менее, для них присуще и наличие целого ряда общих черт, предопределяющих направления почвообразовательных процессов. В связи с присутствием в нижней части почвенного профиля водоупорного горизонта многолетней мерзлоты в этих почвах возникает специфический гидротермический режим, при котором проявляются в той или иной степени все обусловленные мерзлотой процессы и особенности строения: пучение грунта, гомогенизация, образование трещин, плитчатая, листовая, призматическая структуры, текучесть и тиксотропность (т.е. разжижение) почв. Влага застаивается в верхних горизонтах почвенного профиля, что затрудняет вынос элементов минерального питания. Наличие мерзлоты определяет не только специфический гидротермический режим почвы, но и подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, почвенной фауны, замедляет темпы деструкции поступающего органического вещества, а также физиолого-биохимические процессы, контролирующие рост и развитие высших растений.

Как известно, в таежной зоне преобладает подзолистый тип почвообразования. Схематично его суть сводится к тому, что под действием кислых растворов, образующихся в результате деструкции органического вещества подстилки, из верхних слоев почвы происходит вымывание органических соединений и окислов. Сохранение кремнезема в верхних горизонтах почвы определяет преимущественно светлую окраску почвенных разностей подзолистого типа. Иными словами, суть подзолообразовательного процесса заключается в вымывании вглубь почвенной толщи или горизонтальном выносе за пределы конкретного участка леса растворенных органических соединений и окислов.

В области сплошного распространения многолетней мерзлоты направления почвообразовательного процесса приобретают особые черты, обусловленные наличием водоупорного мерзлого горизонта. Малое количество осадков в первой половине вегетационного периода и возрастание их к концу лета, когда начинает ощущаться дефицит тепла, замедляют процесс минерализации органического вещества, поступающего в почву. Незначительное количество влаги, что характерно для континентальных районов высоких широт, соответственно не может обеспечить интенсивное вымывание минеральных и органических веществ из деятельного слоя почвы, ограниченного водоупорным горизонтом мерзлоты.

По наблюдениям в Центральной Якутии часть влаги, содержащей растворенные органические вещества и окислы, поднимается по капиллярам в верхние слои и испаряется, аккумулируя тем самым содержимое растворов в верхней части деятельного слоя. В результате под лиственничными древостоями здесь формируются не подзолистые а нейтральные палевые мерзлотно-таежные почвы (Зольников, 1970).

На выровненных бессточных поверхностях, подстилаемых линзами ископаемого льда, создаются условия для формирования осолоделых мерзлотно-таежных почв. Наблюдаемое превышение испаряемости над осадками способствует капиллярному подъему солей к поверхности почвы и их отложению. Следовательно, формирование специфических мерзлотно-таежных почв с одной стороны обусловлено на Крайнем Севере континентальностью климата, нарастающей при продвижении с запада на восток, а с другой — наличием водоупорного горизонта многолетней мерзлоты, определяющего особенности температурного и водного режимов.

Несмотря на то, что процессам мерзлотного почвообразования посвящена обширная литература, следует отметить, что мерзлотные почвы наиболее детально пожалуй изучены только на территории Якутии. В пределах севера Западной и Средней Сибири сведения о почвенном покрове весьма ограниченны и не раскрывают всего их генетического разнообразия. К тому же многие исследователи придерживаются разных взглядов на систематику и классификацию мерзлотных почв. Поэтому излагаемые в данном разделе материалы имеют целью дать лишь самое общее, схематичное представление о своеобразии почвенного покрова мерзлотной зоны и отнюдь не претендуют на попытку обобщения.

В пределах Западной Сибири почвы притундровой зоны относительно молоды и слабо развиты. Почвенный покров слагают тундровые арктические и тундровые глеевые почвы. Как правило, они имеют маломощный гумусовый горизонт, а процессы оглеения в них проявляются слабо, либо отсутствуют. На пониженных элементах рельефа обычно развиты болотные, преимущественно торфянистые почвы. Перечисленные почвенные разности бедны питательными элементами и часто характеризуются сильной переувлажненностью. Для них присущи такие мерзлотные явления как вспучивание и хорошо выраженная полигональность (Биологические ..., 1988). Южнее — в условиях северной и средней подзон таежной зоны на суглинках формируются глеево-подзолистые, а на песках подзолистые иллювиально-гумусовые и мерзлотно-таежные почвы в сочетании с почвами болотного типа.

Согласно новым данным, в правобережной части бассейна р. Енисей подзолы, глееподзолистые и подзолистые почвы отсутствуют. Разные авторы выделяют и описывают здесь подбуры, охристые подбуры, грануземы, криоземы, палевые грубогумусовые, палево-подбуры, палевые грануземы и палево — карбонатные почвы (Соколов, 1980; Горные..., 1986; Ершов, 1994,1998).

Под лиственничными лесами и редколесьями западной части Путоранской горной почвенной провинции различают две основные группы мерзлотно-таежных почв: мерзлотно-таежные глеевые или криоглееземы и мерзлотно-таежные неглеевые или криоземы. Для последних характерны хорошо дифференцированные органогенные горизонты (моховая подстилка А₀ и торфяно-перегнойный горизонт А_т), составляющие до 63% от суммарной мощности надмерзлотных горизонтов, и слаборазвитые минеральные горизонты, подстилаемые толщами мерзлоты с ледяными прослойками уже на глубине 25-27 см (Горные..., 1986).

Гомогенные криоземы развиваются под лиственничными редколесьями на суглинистых породах с затрудненным дренажем, а на дренированных песчано-щебенистых породах они замещаются буроземами и подбурами. Буроземные почвы характеризуются хорошо выраженными органогенными горизонтами А₀+А_т, которые составляют около половины мощности рыхлой толщи.

Охристые подбуры формируются на плато Путорана под лишайниковыми и кустарничково — мохово — лишайниковыми лиственничными редколесьями и рединами в горно-лесном поясе. Они отличаются сильной каменистостью уже с поверхности минерального горизонта. Органогенный горизонт этих почв обычно не превышает 4-5 см. Минерально-гумусовый горизонт представлен обычно сильно каменистой пылевато-илистой влажной супесью, пронизанной корневыми системами. Иллювиальный горизонт этих почв представлен бурой щебенисто — пылеватой супесью, насыщенной дресвой и мелкими камнями, который обычно на глубине 15-20 см сменяется сплошным слоем коренных базальтовых пород.

Для центральной, наиболее возвышенной, части плато Путорана в последние годы описаны криоглееземы грубогумусовые и торфянисто-перегнойные (Ершов, 1994). Эти почвы формируются на сравнительно тяжелых мелкоземистых почвообразующих породах.

В пределах Средне-Сибирской провинции для систематики выявленного многообразия мерзлотных почв Ю.И.Ершов (1994, 1998) предлагает выделять две морфо-генетические группы, которые объединяют почвы с близкими характеристиками гидротермических режимов профилей: криомезоморфные, характеризующиеся свободным внутренним дренажем и оттаивающей на всю глубину профиля мерзлотой, и криогидроморфные, для которых присущи затрудненный внутренний дренаж и наличие мерзлотных водоупоров в профиле.

Криомезоморфные почвы формируются на каменисто-мелкоземистых и супесчано-суглинистых породах, обладающих хорошей водопроницаемостью. Эта группа представлена подбурами, палево — подбурами, грануземами, палевыми грубогумусовыми и палевыми почвами с осветленным профилем.

Криогидроморфные почвы характеризуются, по сравнению с предыдущей группой, менее благоприятным гидротермическим режимом, обусловленным близким залеганием водоупорного мерзлого горизонта. Глубина их сезонного оттаивания колеблется в разных лесорастительных условиях от 20 до 80 см. Для этих почв характерны мерзлотное пучение, интенсивное трещинообразование и связанное с мерзлотным переувлажнением плывучесть и тиксотропность. Эта группа объединяет неглеевые (криоземы тиксортопные торфянистые, криоземы гомогенные торфянистые, криоторфянистые) и глеевые (криоземы грубогумусовые, криоглееземы торфянисто-перегнойные) почвы. Неглеевые почвы являются наиболее широко распространенной на Средне-Сибирском плоскогорье группой с широким диапазоном экологических условий. Для Анабарского траппового плато Ю.И. Ершов (1998), рассматривая вопросы почвенно-географического районирования Красноярского края, приводит палевые, палево-карбонатные и палево-карбонатные тундровые почвы.

Обобщая результаты почвенно-географических исследований на территории Якутии применительно к проблемам мерзлотного лесоведения, Л.К. Поздняков (1986) отмечает, что все многообразие описанных здесь мерзлотных почв объединяет более 20 типов. На Лено-Вилюйском и Лено-Алданском междуречьях наиболее широко представлены палевые мерзлотные нейтральные почвы. По южной оконечности Приленского плато преобладают дерново-карбонатные щебенистые почвы. Лесорастительные условия этих почвенных разностей в пределах северной подзоны тайги оцениваются Vа — Vб, а в средней подзоне V классами бонитета.

Верхоянская и Колымская горные провинции отличаются от описанных ранее территорий расчлененным рельефом и наиболее сложным почвенным покровом. Здесь широко представлены горные мерзлотные подбуры, горно-тундровые и глеево-таежно-мерзлотные почвы. В бассейне р. Яна ограниченно распространены также палевые мерзлотные почвы, широко представленные в Центральной Якутии. Они формируются под сырыми травяными, багульниковыми и голубичными типами лиственничных лесов и редколесий. Лесорастительные условия в этом регионе самые неблагоприятные в пределах мерзлотной зоны и в основном оцениваются V-Vб классами бонитета. Наиболее продуктивные древостои формируются лишь в долинах рек и межгорных котловинах.

Таким образом, в целом для мерзлотной зоны почвенный покров имеет следующие отличительные особенности:

1) присутствие многолетней мерзлоты в нижней части почвенного профиля и ее определяющее влияние на почвообразовательные процессы;

2) общая примитивность почв, выраженная в малой мощности деятельного слоя и слабой дифференциации почвенных горизонтов, вследствие их деструкции мерзлотными процессами;

3) сезонная переувлажненность и связанные с нею текучесть, тиксотропность почв и оглеение нижних горизонтов почвенного профиля;

4) наличие маломощного гумусового горизонта с многочисленными включениями в него слабо разложившейся органики;

5) высокая каменистость почв склонов и выровненных вершинных поверхностей.