Бореальный пояс. Почвы таежно лесной зоны

Лесные ландшафты занимают значительные территории в Евразии, Северной Америке, образуя обширный бореальный и суббореальный пояс лесов северного полушария.

В Евразии климатические условия закономерно меняются как с юга на север, так и с запада на восток (резко возрастает континентальность климата). В Карелии в среднем в январе -10°С, июле +15°С при 500 мм осадков в год, тогда как в Восточной Сибири на этой же широте в январе -30°С при 150-200 мм осадков. В сибирской тайге вечная мерзлота, но почва оттаивает на 0,5-1,0 м (на песках – до 2,5 м), поэтому нет препятствий для роста

древесных растений, обладающих неглубокой корневой системой. Общей чертой климата таежно-лесной зоны является прохладное лето, положительный баланс влаги и промывной тип водного режима.

Среди почвообразующих пород преобладают ледниковые отложения. Преобладающий тип растительности – хвойные леса, на западе – светлые со-

сновые, на востоке – елово-пихтовые, а в Центральной и Восточной Сибири доминируют светлые лиственничные леса. Около 20% таежной зоны занимает болотная растительность. Существенными особенностями растительного покрова отличается Якутско-Вилюйская низменность, где широко распространены остепненные луга и луговые степи, чередующиеся с березовыми лесами и травяномоховыми болотами.

Биомасса хвойных лесов значительна – 100-300 т/га, однако опад составляет лишь 3-7 т/га, а зольных элементов – лишь 50-80 кг/га. Характерен слой неразложившегося опада на поверхности почвы.

На хорошо проницаемых почвообразующих породах в Восточной Европе развиваются иллювиально-гумусовые и иллювиально-железистые подзолы со

следующим строением: Ао-А2(3-7 см)-В1(h или Fe)-В2-С. На переходе к болотам образуются торфяно-глеевые почвы, то есть постепенно растет мощность слоя А и его оторфованность. На плохо дренируемых территориях роазвиваются поверхностно-глеево-подзолистые почвы Ао-А2g-В(g)-С.

Подзолы образуются на песчаных и супесчаных породах. Значительная часть гумуса находится в подвижной форме, реакция сильнокислая. Фульвокислоты нейтрализуются в Вh с образованием фульватов, выпадающих в осадок. Процесс подзолообразования наукой до конца еще не раскрыт. Обычно его рассматривают как процесс разрушения агрессивными фульвокислотами минералов горизонта А2, продукты разрушения выносятся в горизонт В, где осаждаются, а А2 обесцвечивается. Но эта позиция остается дискуссионной из-за наличия в А2 неустойчивых к разрушению минералов типа пироксенов, слюд, амфиболов. Другая группа ученых видит причину образования А2 в периодическом оглеении верхней части почв, что еще более спорно, так как не объясняет явной аккумуляции в В. По Пономаревой, все продукты разрушения аккумулируются в биомассе.

Типичные подзолистые почвы образуются под хвойными и смешанными лесами в условиях промывного водного режима при сезонном ромораживании на суглинистых моренах, покровных суглинках, суглинистых делювиальных и элювиально-делювиальных отложениях кислых пород. Для их формирования характерно периодическое переувлажнение верхней части профиля весной при снеготаянии и осенью перед установкой снежного покрова.

В 1880 году дальнейшем В.В. Докучаев на примере подзолистых почв Смоленской губернии пришел к выводу, что они образовались в лесах при существенном участии болотной (моховой) растительности. Кстати, термин «подзол» был взят им из народного лексикона Смоленской губернии. Продолжением работ В.В. Докучаева являются исследования А.В. Георгиевского, доказавшего, что этот горизонт промывается растворами органических кислот, просачивающимися из растительного слоя, и что горизонты А1 и А2 формируются одновременно в тесной генетической связи.

Современные представления о подзолообразовании вытекают из работ И.В. Тюрина, СП. Яркова, А.А. Роде, И.С. Кауричева, В.В. Пономаревой и других. По В.В. Пономаревой (1964, 1980), генезис подзолистых почв под лесом связан с особыми биоклиматическими биогеохимическими условиями. Он обусловлен' 1) обедненностью растительного опада азотом и зольными элементами; 2) пониженными температурами и промывным водным режимом; 3) особенностью биоклиматических превращений опада – замедлением микробной деятельности, преобладанием грибного кислотообразующего разложения, консервацией лесного опада в виде подстилки, продуцированием в подстилке и вымыванием водораствори-

мых гумусовых кислот (фульвокислот) и простых органических кислот.

При передвижении вниз по профилю растворы реагируют с первичными ивторичными минералами, разрушая их и мобилизуя имеющиеся в породе свободные полутораоксиды. Одновременно под подстилкой происходит осаждение бурых гуминовых кислот, связанных с полутораоксидами, и в очень малой степени серых гуминовых кислот, связанных с кальцием. В результате формируется гумусовый горизонт A1 или А1А2. Более низкомолекулярные фракции, включая фульвокислоты, проходят ниже и образуют горизонт А2. Продукты разрушения минералов выносятся глубже и осаждаются вместе с выносимыми неразрушенными илистыми частицами, образуя иллювиальный горизонт В, в том числе Вт – глинисто иллювиальный, Bf – железисто-иллювиальный. При этом соотношения междугоризонтами A1 и А2 зависят от количества и качества разложившейся биомассы, но в общем профиль формируется как единое целое, во всей совокупности генетических горизонтов Ао — A1 — А2 — В — С.

Подобный механизм образования подзолистых почв характерен для однородных суглинистых почв. На песчаных породах могут образоваться подзолистые иллювиально-гумусовые почвы горизонтом Bh и с варьированием в нем содержания гумуса, железа и алюминия.

На карбонатных породах подзолистый процесс значительно ослабевает и со временем уступает место дерновому, а на двучленных породах почвенный профиль может иметь необычное строение, если верхняя порода легкая, а нижняя – тяжелая: Ао – А1 – В, -А - В2 - С.

Одновременно с процессом оподзоливания и лессиважа на суглинистых почвах при избыточном увлажнении развивается элювиально-глеевый процесс, формирующий горизонты глееподзолистых почв северной тайги. Он характеризуется контрастным водным режимом, превращением органических веществ с образованием большого количества фульвокислот, полифенолов низкомолекулярных кислот; образованием подвижных закисных форм железа и марганца, а в кислой среде – подвижных соединений алюминия; взаимодействием агрессивных органических веществ с минеральной частью почвы с образованием водорастворимых комплексных органоминеральных соединений и их миграцией с нисходящими токами воды.

Оглеение усиливает оподзоливание, а гумусонакопление снижает интенсивность этого процесса. Совокупность процессов оподзоливания, лессиважа и элювиально-глеевого приводит к существенному ухудшению агрономических свойств почв.

Характерной морфологической особенностью подзолистых почв является отсутствие четко выраженного гумусово-аккумулятивного горизонта. Их делят на два подтипа: глееподзолистые и подзолистые.

Глееподзолистые почвы имеют профиль следующего вида: Ао - А2е - А2Ве -В - ВС - С.

Для них характерно наличие оглеения в виде сизовато-серых тонов, буроватых пятен и мелких конкреций. Эти почвы низкопродуктивны, культуривание эффективно на легких породах.

Подзолистые почвы, которые выделяются в Беларуси на уровне типа, встречаются небольшими массивами в северных районах республики под хвойными лесами. Приурочены к выравненным слабодренированным участкам (надпойменные террасы, зандровые равнины), сложенным рыхлыми породами. Растительный покров представлен зелеными мхами, кисличником, черничником, иногда сильно изрежен или вообще отсутствует.

Строение профиля выглядит следующим образом: Ао — лесная подстилка бурого цвета, состоит в основном хвойного опада,

остатков мха, часто оторфована, рыхлая,мощность 3—5 см; А1А2 — гумусово-элювиальный горизонт, серовато-белесый с темными пят-

нами, ясно различимы зерна кварца, бесструктурный, мощность 5-10 см; А г - подзолистый горизонт, пепельно-белесый, тонкозернистый, уплотнент,

бесструктурный, мощность 10—20 см и более, в нижележащий горизонт переходит глубокими затеками; B1 (Bh) — иллювиальный горизонт, темно-желтого или буровато-желтого цвета, заметно уплотнен, бесструктурный. Возможно наличие бурых прослоек и пятен, обусловленных накоплением полуторных оксидов, гумуса, илистых частиц. Мощность 10—30 см, переход постепенный; В2 – иллювиальный горизонт, желтый, слабо уплотнен, встречаются ортзандр, бесструктурный, мощность 30–50 см, переход постепенный; Се – почвообразующая порода часто с более или менее четко выраженными признаками оглеенности. Цвет светло-желтый, с сизыми пятнами или сизоватобелесый.

По мощности элювиальной части профиля подзолистые почвы делятся на следующие виды:• слабоподзолистые (поверхностно-подзолистые), нижняя граница горизонта А2 на глубине < 10 см;• среднеподзолистые (мелкоподзолистые), нижняя граница горизонта А2 на глубине 10-20 см;• сильноподзолистые (неглубокоподзолистые), нижняя граница горизонта А2 на глубине > 20 см.

Профиль подзолистых почв четко дифференцирован по гранулометрическому составу. Минимальное содержание ила и глинистых частиц приурочено к горизонту А

В естественном состоянии подзолистые почвы малоплодородны так как содержат 1-2% фульватного гумуса в горизонте A1 и часто лишь следы в горизонте А2. Они имеют кислую реакцию (рНкcl 4,0-4,5), низкую емкость поглощения (от 2,4 до 12–17 мэкв/100 г почвы), степень насыщенности основаниями меньше 50%, низкую обеспеченность элементами питания растений; неблагоприятные физические свойства, высокое содержание подвижного алюминия, повышающего обменную кислотность и вызывающего токсикоз. Элювиальные горизонты обеднены физической глиной, Fе2Оз, Аl2Оз, катионами оснований, относительно обогащены SiO2 (до 85%). При распашке из-за низкой влагоемкости они заиливаются, целинные аналоги подвергаются поверхностному оглеению.

Окультуривание подзолистых почв связано с большими затратами на известкование, органические и минеральные удобрения, регулирование водного режима, создание мощного пахотного слоя Оно сопровождается не только коренными изменениями всех почвенных режимов, но и морфологических признаков, образуя культурные подзолистые почвы. В то же время под лесными насаждениями, на бывшей пашне верхняя часть пахотного слоя, расположенная непосредственно под подстилкой, превращается в подзолистый горизонт мощностью 5–7 см, т.е. происходит вторичное оподзоливание пахотного горизонта.

В условиях Восточной Сибири подзолистые почвы теряют свое доминирующее значение, а их место занимают кислые бурые таежные почвы (подбуры). Для подбуров характерен грубогумусный верхний горизонт, отсутствие осветленного горизонта, слабая дифференциация профиля. Они образуются в условиях замедленного биологического круговорота с малой величиной опада, который концентрируется в подстилке и оторфовывается. Гумус высокоподвижен, поэтому обнаруживается во всем профиле (2-3% на глубине 1 м). В процесс вмывания гумусовые вещества осаждаются в виде гумусово-оксидножелезистых соединений, образуют тонкие пленки на минеральных частицах, что придает бурый цвет всему профилю.

На некоторых картах подбуры именуют мерзлотно-таежными ожелезненными. Они кислые по всему профилю (рН 4-5), имеют малую емкость поглощения из-за преимущественно рыхлых песчано-дресвяных почвообразующих пород.

Подбуры широко распространены и в Северной Америке.На Якутско-Вилюйской низменности распространены мерзлотно-палевые и черноземовидные степные почвы, изредка солончаковые.

Сельскохозяйственное использование почв таежной зоны связано с большими трудностями. Доля пашни не превышает 2%, но в южных районах зоны и в Якутии земледелие есть. Эта зона неблагоприятна в геохимическом аспекте почвы зоны теряют в результате вымывания многие элементы, необходимые для нормального развития животных, в первую очередь йод, медь, кальций и другие.