Предмет, задачи и цели почвоведения

Почва и ее свойства

Морфология  почв.

Фазовый состав почв

Почва — это многофазное природное  тело, вещество которого представлено следующими физическими фазами: твердая; жид-i ля, газовая и живое• вещество населяющих почву организмов i рис. 4).

Твердая фаза почвы — это ее основа, матрица, формирующаяся в процессе почвообразования из материнской горной породы и в значительной степени унаследующая состав и свойства последней. Это полидисперсная и поликомпонентная органоминеральная система, образующая твердый каркас почвенного тела. Она состоит из остаточных минералов или обломков горной породы и вторичных продуктов почвообразования — растительных остатков, продуктов их частичного разложения, гумуса, вторичных глинистых минералов, простых солей и оксидов элементов, освобожденных при выветривании породы на месте или принесенных со стороны агентами геохимической миграции, различных почвенных новообразований.

Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим , минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением, структурой и порозностью — с другой.

Жидкая  фаза почвы — это вода в почве, почвенный раствор, исключительно динамичная по объему и составу часть почвы, заполняющая ее поровое пространство. Содержание и свойства почвенного раствора зависят от водно-физических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтового и атмосферного увлажнения при данном состоянии погоды. В районах с низкими зимними температурами  жидкая фаза почвы переходит в твердое состояние; при  повышении температуры часть почвенной воды может 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Почвы и почвенный покров полярных областей 

Выветривание  и почвообразование в полярных пустынях. Исследования, проведенные за последние 25 лет в высокоширотных областях, в Арктике и в Антарктиде, показали, что наряду с интенсив-ным физическим выветриванием здесь наблюдается химическое разрушение пород с участием живых организмов и формирование первичных примитивных почв. Установлено существенное сходство продуктов выветривания и почвообразования холодных полярных пустынь и жарких пустынь мира. Оно проявляется в широком распространении на поверхности массивных пород железистых и железисто-марганцовых корочек пустынного загара, формировании солевых корочек и скоплений солей (карбонатов кальция, гипса, хлоридов и сульфатов натрия и др.) как на скальных поверхностях^ так и (особенно) в рыхлых наносах. Накопление солей в почвах полярных пустынь связано с сухостью климата, отсутствием жидких осадков, привносом солеи_с_океанов.

       В Антарктиде полярные пустынные  почвы распространены фрагментарно— в свободных.от льда оазисах в береговой части континента. Оазисы занимают лишь около 0,06% площади Антарктиды. Они получают мало осадков. Осадки, выпадающие даже летом в виде снега, в значительной части испаряются. Растительность оазисов очень скудная: на скалах местами поселяются различные виды накипных и листоватых лишайников и литофильных мхов. На мелкоземистом субстрате —моренах, флювиогляциальных и озерных отложениях — мхи поселяются чаще. В трещинах скал обильна флора зеленых и синезеленых водорослей.

      Почвы полярных пустынь Антарктиды  за лето оттаивают на 30^40-см. Для них характерны красновато-коричневая__или оранжевая окраска, связанная с наличием гидроокислов железа, наличие в мелкоземе и особенно на нижней поверхности щебня новообразований карбонатов кальция и легкорастворимых солей в виде корочек рыхлых стяжений. По берегам солоноватых озерков поверхность почв покрыта белой коркой солей.

      В северном полушарии полярные  пустынные почвы распространены  в наиболее северной островной  части Арктики, лежащей далеко за полярным кругом. Южная граница арктических пустынь проходит по 73- 76° с. Ш. Пустыни занимают северное побережье Гренландии, северные острова Североамериканского архипелага, Шпицберген, Землю Франца-Иосифа, северный остров Новой Земли и острова Северной Земли. Это суровые и аридные области северной Арктики, где большая часть суши покрыта ледниками, а процессы выветривания и почвообразования локализуются в узких зонах между краем ледников и береговой линией. Однако площади, свободные от льда, более значительны, чем в Антарктиде. Некоторые острова Канадского Арктического архипелага (Принс-Патрик, Мелвилл, Макензи-Кинг, Батерст и др.) не имеют ледниковых покровов. Возраст ландшафтов и продолжительность почвообразования на таких островах больше, чем непосредственно у края ледников, где неоднократные подвижки ледников и отложение нового материала периодически обновляют поверхность.

  Менее суровый климат арктических полярных пустынь (по сравнению с антарктическими), несколько большая продолжительность деятельного периода в почвах об^гсловливают большее участие в почвообразовании растительности. В полярных пустынях Антарктиды нет ни одного цветкового растения, в арктических пустынях цветковые_^астения (камнеломки, дриады, полярный мятлик и др.) образуют местами в понижениях рельефа, на участках, защищенных от ветра, сомкнутый покров. На большей части повышенных элементов рельефа поверхность почвы покрыта панцирем из щебня; между щебенкой встречаются отдельные низкорослые растения, главным образом лишайники. Щебень, часто образующий сплошную «мостовую», на нижней, обращенной к почве стороне покрыт толстыми корочками и бородками извести. Местами на поверхности почвы наблюдаются выцветы солей.

Профиль арктических пустынных  почв представлен горизонтами

Аса-Вса-С._Аса  — гумусовый карбонатный горизонт мощностью 12—15 см, серовато-коричневого  цвета, легкого механического состава, без выраженной структуры. На нижней поверхности щебня, встречающегося в этом горизонте, имеются карбонатные корочки. Вса — иллювиальный карбонатный горизонт ярко-коричневого цвета, гравелистый или щебнистый, с песчаным или супесчаным заполнителем, с обилием карбонатных корочек на щебне и гравии и рыхлыми новообразованиями карбонатов в мелкоземе. На глубине 35—40 см от поверхности коричневый цвет ослабевает и горизонт В_Са сменяется почвообразующей породой — обычно грубым гравелисто-песчаным наносом серовато-бурового цвета, с меньшим содержанием карбонатов. На этой же глубине в почве сохраняются отрицательные температуры в течение лета, хотя горизонт льдистой мерзлоты отсутствует.

  Содержание  илистой фракции в арктических  пустынных почвах не превышает 6%, а фракции пыли— 10%. Основную массу образует песчаная фракция и каменистая часть. Реакция почв щелочная, емкость поглощения невысокая. Почвы насыщены основаниями. Содержание гумуса на участках с разреженным растительным покровом в верхнем горизонте составляет 0,5—1,2%, под более густым растительным покровом — 3%. Последние почвы могут быть отнесены к дерновым арктическим.

  Среди легкорастворимых солей преобладают  сульфаты и хлориды натрия. Местами содержание солей в почвах достигает 1 %. Это позволяет отнести такие почвы к арктическим солончакам..

  Почвы тундр. Асимметрия географической оболочки Земли в северном и южном полушариях особенно ярко проявляется в субполярных и умеренных поясах. В северном полушарии субарктический тундровый пояс охватывает обширные пространства суши Северной Америки и Евразии, где в условиях континентального климата с продолжительной холодной зимой и прохладным летом, при наличии постоянной или длительно-сезонной мерзлоты распространены ландшафты и почвы арктической и типичной тундры и лесотундры. Лишь в приокеанических секторах на южной Аляске, в Гренландии и Исландии тундры замещаются субарктическими вечнозелеными лугами.

  В южном полушарии тундры отсутствуют. В субантарктическом и примыкающей к нему части умеренного пояса суша представлена небольшими группами островов с наиболее океаническим на Земле типом климата, с одинаково дождливыми, пасмурными и прохладными зимой и летом. Как летние, так и зимние температуры колеблются от —5 до +5° С. Вместо тундр здесь распространены луга, верещатники и травяно-моховые болота, почвы промерзают периодически, на короткое время или круглый год находятся в талом состоянии. 

     В северном полушарии основным  фактором, определяющим северные и южные границы тундр, являются термические условия летнего периода. Северная граница тундр проходит по изотермам самой теплого месяца 2—4° С. При более низких температурах сомкнутый растительный покров исчезает, господство переходит к низшим растениям, тундры сменяются описанными выше арктическими пустынями. Южная граница тундр совпадает с изотермой самого теплого месяца 10° С. При более высоких температурах безлесные тундры сменяются редколесьями и северной тайгой. На большей части территории тундр положительные среднемесячные температуры наблюдаются в  течение не   более  четырех месяцев в году Температуры   июля и   августа   5—6° С,   а июня и сентября 1—3 С. Во все месяцы теплого периода температуры могут падать ниже 0° С. Зимы в тундрах холодные, малоснежные, общее количество осадков невелико: в южных тундрах 200—250 мм в арктических — 50—100 мм в год. Сильные ветры, особенно частые зимой, сдувают снег с повышенных элементов рельефа в депрессии. Уменьшение мощности снегового покрова или его полное сдувание приводит к вымерзанию и деструкции растительного покрова, глубокому промерзанию и выхолаживанию почв, образованию морозо-бойных трещин.

  В понижениях рельефа, где мощность снегового  покрова боль 
ше, растительность сохраняется, но почвы оттаивают медленнее, 
чем на повышенных участках. Почти повсеместно распространены горизонт вечной мерзлоты и криогенные формы микрорельефа: морозобойные трещины образующие полигональную сеть, каменные многоугольники, появляющиеся при  излиянии на  поверхность  таликов 
бугры пучения. 

  По  характеру растительности и почвенного покрова в тундрах Евразии и Северной Америки выделяются подзоны арктической, типичной и южной тундры. В арктических тундрах растительный покров не сомкнут, растительность приурочена к морозобойным трещинам. На хорошо дренированных поверхностях развиты гипново-травяные болота. В подзоне типичных тундр на хорошо дренированных почвах легкого механического состава преобладают мохово-лишайниковые и лишайниковые тундры. В подзоне южной тундры распространены кустарниковые тундры с карликовой березкой) и карликовой ивой, с напочвенным покровом из кустарничков (брусники, вороники, голубики, мхов и лишайников.

  Кустарничковые тундры переходят к югу в лесотундры, где распространены криволесья и редколесья с древесным ярусом из березы и ели, а в азиатской части СССР — из лиственницы. Почвенный покров тундры и лесотундры, а также примыкающей с юга северной тайги представлен почвами: дерновые арктотундровые, альфегумусовых, глееземов и болотных почв.

  Дерновые  арктотундровые почвы. Они распространены на легких почвообразующих породах — песках, супесях, хрящевато-щебневатых отложениях в условиях рельефа, исключающих застой атмосферной влаги.

  Дерновые  арктотундровые почвы вследствие неглубокого  летнего протаивания (до глубины 70—80 см) небольшой мощности; горизонт льдистой мерзлоты, благодаря легкому механическому составу и слабой водоудерживающей способности отсутствует.

  В дерновых арктотундровых почвах генетический профиль представлен горизонтами: А_о, А, Вm, ВС и С. А_о — сильно задернованный, грубогумусовый горизонт мощностью 0—2 см. А — гумусовый, серовато-коричневый, почти бесструктурный горизонт мощностью 2—7 см. В_т — метаморфический ожелезненный, ярко-коричневый или рыжевато-коричневый горизонт легкого механического состава мощностью 7—35 см. Поверхность песчаных зерен и более крупных обломков покрыта железистыми пленочками, образовавшимися за счет выветривания железосодержащих минералов этого горизонта (не натечных). ВС — менее ярко окрашенный бурый горизонт мощностью 35—50 см, переходный к почвообразующей породе. С — серая или серовато-бурая легкая по механическому составу порода, залегающая с глубины 50 см и более.

  Гумуса  в дерновых арктотундровых почвах 3—7%, реакция почв слабокислая (рН 5,5—6,7), они слабо ненасыщены основаниями.

   Тундровые глеевые почвы.  широко распространены на плоских слабо дренированных равнинах, сложенных породами среднего и тяжелого механического состава. На более легких породах они развиваются при наличии горизонта льдистой вечной мерзлоты, затрудняющей дренаж.

   Прирост растительной массы в тундрах  происходит очень медленно,  ежегодный   опад   крайне  незначителен   (0,5—1,0 т/га). Область питания у многих растений тундры (мхов, лишайников) ограничивается поверхностным слоем почвы мощностью в несколько сантиметров. У многих высших растений тундры корни идут не в глубь почвы, к мерзлому холодному слою, а параллельно ее поверхности. Поэтому сфера биологического круговорота здесь весьма узкая. Типичные растения тундры — лишайники и мхи — обладают невысокой зольностью. В составе золы преобладает сера при малом количестве оснований. Это обусловливает появление в процессе минерализации растительных остатков не только органических кислот, но и свободной серной кислоты. Подвижность алюминия в тундровых почвах и присутствие ионов алюминия в водах рек и озер тундры объясняется растворяющим действием серной и органических кислот. Однако общее количество вовлекаемых в биологический круговорот веществ весьма незначительно. Возврат биологически поглощенных элементов в почву совершается очень медленно. Условия гумификации и минерализации растительных остатков в тундре неблагоприятны. Микроорганизмов мало, и период их активной деятельности короток. Поэтому даже те немногочисленные растительные остатки, которые ежегодно попадают в почву, не успевают гумифицироваться и минерализоваться и часто накапливаются на поверхности почвы и особенно в углублениях рельефа в виде слабо разложившейся трухи.