Факторы почвообразования  бореального пояса

Бореальный пояс – это крупнейшая непрерывная наземная система на Земле, покрывающая около 14% территории суши, пригодной для произрастания растений. Бореальный пояс на территории Евразии занимает 11 212,5 тыс. км2, почвы этого пояса покрывают значительную часть территории Северной Канады и севера США (рис.1). На территории России и Беларуси он включает Западную лугово-степную, Центральную таежно-лесную, Восточно-Сибирскую мерзлотно-таежную и Дальневосточную таежно-лугово-лесную области [7].

Бореальный пояс

Рис. 1. Бореальный пояс [3]

Для бореального пояса выделяются две зоны: таежно-лесная и лесостепная. Ниже рассмотрены факторы почвообразования в них.

Большую часть Бореального пояса, 52% территории СНГ (около 1150 млн га), занимает таежно-лесная зона, которая на севере граничит с тундрой, на юге — с лесостепной зоной. Она делится на три подзоны: северной тайги с глееподзолистыми, средней тайги — с подзолистыми и южной — с дерново-подзолистыми почвами. В подзону южной тайги входит территория Беларуси [13].

Природные условия зоны в разных ее частях разнообразны, что объясняется широтно-зональной изменчивостью климата, сменой почвообразующих пород и форм рельефа, определяющих характер растительного покрова и разнообразие почв.

Климат зоны умеренно холодный, отличается континентальностью в районах Западной и Восточной Сибири, муссонным характером на Дальнем Востоке. На западе зоны, в том числе на территории Беларуси, основным климатообразующим фактором является влияние Атлантического океана. Средняя годовая температура воздуха изменяется от +7,4 °С на западе Беларуси до -3,0…-7,8 °С в Западной, до -7,0…-16 °С в Восточной Сибири и до +7,5 °С на Дальнем Востоке.

Сумма активных температур (> 10 °С) колеблется от 400 до 2600 °С, продолжительность вегетационного периода составляет 76–230 дней, осадков за год выпадает 350–850 мм.

На территории Беларуси сумма активных температур колеблется от 2000 до 2700 °С, годовая сумма осадков составляет 540–700 мм, продолжительность теплого периода (температура выше 0 °С) на юго-западе — 250–260, на северо-востоке — 220–230 дней. Около 70% осадков выпадает в теплое время года, коэффициент увлажнения в зоне в целом и на Беларуси изменяется в интервале 1,1–1,33, что обеспечивает промывной тип водного режима, за исключением многих районов Восточной Сибири, которые характеризуются недостаточным увлажнением и, кроме промывного, мерзлотным водным режимом [18].

Среди почвообразующих пород наиболее распространены ледниковые (карбонатные и бескарбонатные моренные суглинки) и водно-ледниковые (флювиогляциальные) отложения, которые на Беларуси представлены песками, супесями и реже суглинками. Кроме них, часть ее территории занимают лессы, лессовидные суглинки и органогенные отложения в виде торфа.

В северо-западных районах зоны встречаются ленточные глины, в поймах больших и малых рек — современные аллювиальные отложения и древнеаллювиальные отложения на территории древних речных трасс.

Европейская часть зоны расположена в пределах Русской равнины, западную часть которой занимает Беларусь. Свыше 60% ее площади составляют низменности (сама большая — Полесская), 30% приходится на возвышенные холмы и около 10% — на платообразные равнины. Средняя высота ее поверхности над уровнем моря около 160 м.

Западносибирская часть расположена в пределах Западно-Сибирской низменности, а восточнее р. Енисея располагаются Среднесибирское плоскогорье и горные системы Восточной Сибири и Дальнего Востока. Горные хребты чередуются с равнинами и низменностями, сложенными четвертичными и третичными суглинками и песчаными отложениями. На склонах облесенных гор залегают кислые плотные породы со сложным щебнистым элювием.

Преобладающий тип растительности — леса. Подзона северной тайги содержит изреженные хвойные и хвойно-лиственные леса, под пологом которых развиваются мхи и болотная растительность. Продуктивность биоценоза — 30 ц/га в год.

В подзоне средней части преобладают темнохвойные леса, под пологом которых развивается мощный моховой покров, травянистая растительность сильно изрежена. Обширные территории заняты болотами, на песчаных породах формируются боры-беломошники. Продуктивность биоценоза — 30–50 ц/га в год [6].

Подзона южной тайги в европейской части (в том числе Беларуси) представлена хвойными лесами с примесью широколиственных пород (береза, осина, дуб, ясень, клен). Хорошо развит травянистый покров. В Западной Сибири она представлена лиственными лесами. На Дальнем Востоке встречаются темнохвойные и светлохвойные и широколиственные леса. Продуктивность биоценоза — 80–100 ц/га [15].

Разнообразие природных условий обусловливает пестроту почвенного покрова. Общими для почв зоны являются переувлажнение, кислая реакция, обогащенность полутораоксидами, низкое содержание гумуса. Преобладающие элементарные почвообразовательные процессы (ЭПП), влияющие на почвенный покров, — гумусообразование, оподзоливание, лессиваэ, болотный, а в Восточной Сибири, кроме того, мерзлотные процессы [7].

Подзолистый процесс в чистом виде развивается под пологом хвойного леса с бедной травянистой растительностью в условиях влажного климата при промывном типе водного режима на бескарбонатных породах. Древесные и растительные остатки накапливаются на поверхности почвы, они бедны азотом и кальцием, зато содержат труднорастворимые соединения, такие как лигнин, смолы, дубильные вещества. Разложение этих остатков осуществляется в основном грибной микрофлорой, что обуславливает накопление в составе гумуса фульвокислот, а в почве — низкомолекулярных органических кислот (муравьиной, уксусной, лимонной и др.), хорошо растворимых в воде. Под влиянием органических кислот, особенно фульвокислот, в верхней части профиля первичные и вторичные минералы разрушаются и продукты разрушения выносятся в нижележащие горизонты и грунтовые воды. В результате под лесной подстилкой образуется подзолистый горизонт светло-серого и белесого цвета, обогащенный кремнеземом вследствие выноса оксидов железа, алюминия, марганца, обедненный элементами питания и илистой фракцией, имеет кислую реакцию. Под ним образуется горизонт вмывания, в котором одна часть продуктов закрепляется, а другая выносится за пределы почвенного профиля. Иногда в иллювиальном горизонте накапливаются гумусовые вещества, тогда такие почвы называются подзолистыми иллювиально-гумусовыми. Типичным представителями такого типа почвообразования являются подзолистые почвы таежно-лесной зоны. Под широколиственными лесами и на карбонатных породах подзолистый процесс проявляется менее интенсивно.

Лессиваж также связан с оподзоливанием почвы. Это сложный процесс, включающий механическое проливание, комплекс физико-химических явлений, вызывающий диспергирование илистых частиц и перемещение их с нисходящим током воды под защитой подвижных органических веществ, комплексирование и вынос железа. Процесс проистекает под лиственными лесами при участии менее кислого гумуса и сопровождается передвижением илистых частиц из верхних горизонтов в нижние без разрушения. Развитие лессиважа усиливает слабокислая и близкая к нейтральной реакция среды.

Болотный процесс развивается под вилянием болотной растительности (моховой и осоковой) в условиях постоянного избыточного увлажнения, создаваемого грунтовыми или поверхностными водами. В таких условиях развиваются два почвообразовательных процесса — оглеение и торфообразование.

Оглеение — сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий при переувлажнении почв в анаэробных условиях при непременном наличии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов. Впервые на биохимическую природу оглеения указал Г. Н. Высоцкий, введя в 1905 г. термины «глей» и «глееобразование». Главную роль в процессе оглеения играет превращение элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, N). Значительным превращениям подвергаются соединения фосфора, которые сопровождаются накоплением фосфатов закиси железа типа вививанита, а при смене восстановительных условий на окислительные – накоплением труднорастворимых фосфатов оксида железа. Превращение азота сопровождается его потерями в результате развития денитрификации, продуктами восстановления серы являются H2S и FeS, а восстановление марганца сопровождается образованием его подвижных соединений. Наиболее характерная особенности процесса оглеения — восстановление оксида железа в закисную форму. При этом образуется сначала двууглекислое железо Fe(HCO3)2, хорошо растворимое в воде, которое при смене условий на окислительные переходит в гидроксид железа:

4Fe(HCO3)2 + O2 + H2O = 4Fe(OH)3 + 8CO2

Гидроксид железа обнаруживается в виде ржавых и охристых пятен, примазок, ортзандов и других образований, проявляющихся при смене окислительно-восстановительных реакций. В условиях устойчивого анаэробиоза закисные формы железа взаимодействуют с первичными и вторичными минералами, образуя вторичные алюмоферрисиликаты с сизоватой, голубоватой, грязно-зеленоватой окраской. Если последние придают характерную сплошную окраску всему горизонту, то такие горизонты и почвы называются глеевыми, если же в профиле появляются только отдельные сизовато-голубоватые пятна, то такие горизонты и почвы называются глееватыми. При оглеении почвы обедняются железом, марганцом и алюминием и обогащаются кремнекислотой. Это обусловлено образованием активных веществ кислой природы, которые и вызывают миграцию Fe, Mn и Al.

При сочетании временного избыточного поверхностного увлажнения с нисходящим током воды процессы миграции усиливаются, возникает эллювиально-глеевый процесс, обусловливающий формирование глееэлювиальных или псевдоглеевых горизонтов в глееподзолистых, солодях и других типах почв. На суглинистых породах процесс поверхностного оглеения сочетается с оподзоливанием и лессиважем, что способствует образованию эллювиально-иллювиального профиля подзолистых почв. Совокупность этих процессов И. П. Герасимов назвал псевдооподзоливанием, а почвы — псевдоподзолистыми [2].

Торфообразование — накопление в условиях избыточного увлажнения на поверхности почвы полуразложившихся растительных остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации, ведущее к образованию поверхностных горизонтов торфа различной степени разложения и мощности, которая может достигать 10 м и более. Торфообразование — биохимический процесс, в котором участвуют многочисленные группы микроорганизмов: вначале — грибы и неспороносные бактерии, затем спороносные. Их деятельность динамична, зависит от смены условий анаэробных на аэробные и наоборот, что резко тормозит разложение органических остатков и вовлечение зольных элементов и азота в биологический круговорот. Поэтому возникает относительный недостаток элементов питания для растений, который является причиной развития определенных групп болотной растительности.

Наиболее распространенными растениями из травянистых являются осоки (Carex L.), пушицы (Eyrophorium L.), камыш (Sciгрus L.), тростник (Phragmites communis Trin.), рогоз (Typha L.), хвощовые (Equistaceae) и другие, среди полукустарниковых и древесных — багульник (Ledum palustre L.), ива (Salix L.), береза (Betula L.), ольха черная (Alnus glutinosa (L.) Hieb) и серая (A. incana (L.) Willid) и др. Особенно большую роль в торфообразовании играют гипновые зеленые мхи (Bryales), с которых начинается заболачивание подзолистых почв на водоразделах, кукушкин лен (Polytrichum commune L.) и белые сфагновые мхи (Sphagnales), образующие фазу сфагнового болота.

Типичными представителями почв, сформировавшихся в результате болотного процесса на территории Республики Беларусь, являются дерновые и дерново-подзолистые заболоченные, болотно-подзолистые, торфяно-болотные низинные и верховые, аллювиальные болотные и пойменные [1].

Лесостепная зона характеризуется чередованием степных и лесных участков. Распахана почти на 85%. Зональными почвами лесостепи являются серые лесные почвы.

В лесостепной зоне климат благоприятен практически для всех основных сельскохозяйственных культур, травянистой и деревянистой растительности.

Характер увлажнения переходный от влажного к засушливому, тип водного режима — периодически промывной. В целом климат относится к умеренно-континентальному, с прохладным влажным летом в северной и восточной части и теплым на юге.

Почвообразующие породы большинства территорий провинций представлены лессами, лессовидными и покровными суглинками, местами мореной (Среднерусская провинция), элювиально-делювиальными отложениями (Приуралье), глинами (Западно-Сибирская провинция).

Особенностью почвообразующих пород являются их карбонатность и благоприятные агрофизические свойства, что определяет высокие агрономические свойства серых лесных почв [7].

Представлена сочетаниями травянистых лесов с безлесными участками луговых степей. Лесные массивы приурочены к повышенным территориям, сложенными легкими породами. Это буковые, дубово-грабовые леса, березово-осиновые и сосново-березовые с примесью лиственницы. Местами леса образуют крупные массивы. Основные площади распаханы и освоены под земледелие.

Большое значение как фактор почвообразования в лесостепи имеет животный мир: грызуны, черви, муравьи [6].

Таким образом, бореальный пояс имеет пестрый почвенный покров, что связано с его большой площадью на двух материках. Это является причиной наличия здесь различных почвообразующих процессов. Что приводит к формированию целого комплекса разных типов почв.