Почвы тундр

Исследования почв тундры проводили Б. Н. Городкова, Ю. А. Ливеровский, Е. Н. Иванова, О. А. Полынцева, Н. А. Караваева, В. О. Таргульян, И. В. Игнатенко, И. Б. Арчегова, В. Д. Васильевская и др. В. В. Докучаев выделил тундровые почвы в качестве генетического типа.

В тундрах характер почвообразования обусловлен повсеместным распространением вечной мерзлоты, которая служит водоупором, малым содержанием тепла, краткостью периода с положительными среднемесячными температурами, атмосферным поверхностным и надмерзлотным внутрипочвенным переувлажнением. Около 9 мес почвы находятся в мерзлотном состоянии, а «деятельный» (сезонно-оттаивающий) слой (от 40...60 см на суглинистых и глинистых почвах до 1,5...2,5 м на хрящевато-щебнистых и песчаных почвах) — в условиях недостатка тепла и переувлажнения. Водный и солевой режимы замкнуты в связи с мерзлотой. Доминирует физическое выветривание. Периодическое оттаивание почвогрунтов, их замерзание и подсушивание поверхности способствуют развитию процессов вспучивания, приводящего к разрывам дернины и излияниям разжиженной набухшей минеральной массы через трещины корки, а также бугро- и пятнообразованию, термокарсту и другим процессам. Поэтому почвенные горизонты неясно выражены, перемешаны, изогнуты, разорваны, с нарушениями целостности почвенного профиля или с криопедотурбациями. Мерзлотные процессы осложнены солифлюкцией в связи с перенасыщением верхнего горизонта почв при их оттаивании и сползании по многолетней мерзлоте или в связи с тиксотропностью (подвижностью или текучестью почвенной массы при механических воздействиях с последующим самопроизвольным затвердеванием). Тиксотропность связана с развитием на почвенных частицах коллоидных пленок из кремниевой кислоты, гидратов полуторных оксидов (R₂0₃), коллоидных органоминеральных образований. Тиксотропный слой в талом состоянии передвигается как тестообразная масса по уклону, изменяя профиль почв, рельеф.

Трансформация органических остатков в связи с малым поступлением их с опадом, низкими температурами, переувлажнением, слабой биохимической активностью происходит слабо. Органика разлагается медленно, в результате формируются грубые органоаккумулятивные горизонты, часто оторфованные. Гумусовые вещества отличаются простым строением, слабо конденсированы. В их составе преобладают неагрессивные фульвокислоты, связанные с полуторными оксидами, с кислой реакцией из-за небольшой зольности опада и низкого содержания в нем катионов, особенно кальция. Накопление гумуса отмечается и в надмерзлотном холодном и оглеенном, богатом коллоидами и перенасыщенном влагой горизонте.

В развитии почв большую роль играет поверхностное и надмерзлотное оглеение. Поверхностное оглеение связано с атмосферными осадками, высокой влажностью воздуха, низкой испаряемостью с поверхности почв. Оно характерно для тундровых восточно-европейских почв с относительно высоким залеганием мерзлоты. В таких почвах оглеение обычно уменьшается с глубиной. В сибирских тундрах из-за застаивания вод над горизонтом мерзлоты происходит надмерзлотное оглеение. Перенасыщенность влагой и оглеение обусловливают высокую дисперсность почв.

Тип почв на водоразделах с суглинистыми и глинистыми почвообразующими породами — тундровые глеевые. Подтипы почв: арктотундровые глеевые, тундровые глеевые типичные, собственно тундровые глеевые, тундровые глеевые оподзоленные.

Арктотундровые глееватые почвы занимают равнинные плакорные участки. Эти почвы распространены на суглинисто-глинистых почвообразующих породах. Арктотундровые глееватые почвы находятся в северной части полуостровов Ямал, Таймыр, Гыданского и к востоку от устья реки Анабар, на островах Новая Земля, Белый, Сергея Кирова, Большой Бегичев, Ляховские, у азиатского побережья Северного Ледовитого океана. Они представлены в основном аласами, заболочены, с озерами.

Растительность на плакорах злаково-осоково-разнотравно-моховая. В понижениях преобладает мохово-осоковая растительность, а на повышениях полигонов наблюдаются оголенные деструктивные пятна.

Профиль арктотундровых почв состоит из следующих горизонтов: Ао — подстилка из мхов, корней осок и других растений мощностью до 5 см, со слабой оторфованностью внизу; AoА₁  — грубо-гумусовый горизонт мощностью 3...7 см, коричнево-бурого или темно-коричневого цвета с серым оттенком, с большим количеством корней, суглинистый, мокрый, с резким переходом; B_g — темно-бурый или коричнево-бурый с рыжеватыми и сизоватыми пятнами горизонт, переходящий с глубины 20...30 см в бурый горизонт ВС без следов оглеения. В последнем отмечаются лишь редкие железистые прожилки. Часто горизонт B_g отмечают ошибочно как горизонт G, обычно вязкий и мокрый; С_м — бурая, мерзлая, льдистая почвообразующая порода, редко со щебнем и глыбами, с глубины 40...50 см.

По гранулометрическому составу почвы суглинистые и глинистые, иногда супесчаные, песчаные и щебнистые, каменистые. В связи с интенсивным дроблением пород при морозном выветривании в них преобладает крупная пыль как наименьший предел крупных фракций в арктической тундре. Гумусовый горизонт значительно обеднен илом и физической глиной.

В почвах содержится 3...7 % гумуса в горизонте AoА₁  с постепенным уменьшением вниз до 2...3 % в надмерзлотном слое. В наиболее увлажненных почвах наблюдается второй максимум гумуса (до 12 %) — надмерзлотный, или ретинизированный. В целом профиль почв пропитанно-гумусовый, с фульватным гумусом (С_тк: Сфк ^— 0,3...0,7). Отношение С: N — 10...20. Реакция почв от кислой — слабокислой (рНводн 5...6) в верхних горизонтах до слабокислой — нейтральной в нижних вследствие нейтрализации гумусовых соединений. Емкость поглощения низкая — 15...20 мг • экв/100 г почвы, а степень насыщенности почв катионами составляет 60...95 % в зависимости от почвообразующих пород. В почвах по всему профилю отмечаются значительные количества подвижных соединений SiО₂ и R₂O₃, органожелезистых конкреций.

В арктической тундре на недренированных площадях встречаются болотные и заболоченные почвы, на морских песчаных террасах — остаточно-осолоделые иллювиально-гумусовые, а на прибрежных отмелях — маршевые солончаковые и незасоленные, в поймах — иловато-перегнойные почвы.

Тундровые глеевые типичные почвы (рис., а) формируются в автоморфных условиях на суглинисто-глинистых отложениях под травяно-моховыми, мохово-лишайниковыми группировками. Распространены на заболоченных равнинах северной части Западно-Сибирской низменности, на Северо-Сибирской, Яно-Индигирской, Колымской и Абыйской низменностях, в северо-восточной части Чукотского полуострова. Равнины сильно заболочены, много болот и озер. Рельеф сложный: на увалах трещинно-полигональный с буграми пучения, причем значительно осложнен оползнями и солифлюкцией.

Рис.  Почвы тундровой зоны: а — тундровая глеевая типичная; б — тундровая иллювиально-гумусовая

Профиль тундровых глеевых почв имеет следующее строение: Ао — живая растительная подушка или слабооторфованная подстилка мощностью от 3 до 6 см; A1 (AoA1) — грубогумусовый (реже торфянистый) горизонт мощностью до 20 см, темно-серый с коричневатостью или коричнево-бурый, суглинистый, влажный, содержит массу переплетенных корней растений; в пятнистых тундрах этот горизонт имеет зачаточный характер или отсутствует; переход неровный, заметный; B_g(G) — иллювиальный оглеенный или глеевый горизонт мощностью 40...50 см, неравномерно окрашенный (на буром фоне много ржавых и сизых пятен), суглинистый или глинистый, мокрый, тиксотропный; переход по границе оттаивания; G_M — глеевый темно-сизый, мерзлый, с льдистыми прожилками горизонт; почвообразующая порода расположена в длительномерзлотном слое.

Тиксотропия отсутствует лишь на карбонатных породах.

В океанических провинциях формируются своеобразные тундровые почвы, в которых развиваются торфянистые и торфянисто-перегнойные горизонты мощностью до 20 см. Содержание гумуса в горизонте А₁ 5... 10 %, в горизонте A0 A1 30...60 %. Эти почвы глубоко пропитаны фульватным гумусом по всему профилю вплоть до надмерзлотного слоя вследствие миграции гумусовых веществ вниз к мерзлоте. Отношение С : N широкое (30...40) из-за неполной гумификации растительного опада. Реакция почв колеблется от кислой до слабокислой, реже нейтральной. Емкость поглощения составляет 20...35 мг • экв/100 почвы. Степень насыщенности основаниями 60...90 %.

Собственно тундровые глеевые почвы формируются на суглинистых и глинистых почвообразующих породах и имеют следующие горизонты: Ад — подстилка из мхов, лишайников, стеблей кустарников и злаков мощностью до 5 см; G — глеевый буро-сизый, мокрый, тиксотропный; переход по границе оттаивания; G_M — глеевый, мерзлый горизонт; почвообразующая порода мерзлая, оглеенная, суглинистая или глинистая, с льдистыми жилами и линзами.

Реакция почв кислая (рН 4,4...5,5). Степень насыщенности почв основаниями низкая (менее 50 %).

Тундровые глеевые оподзоленные почвы характерны для кустарниковых тундр и лесотундры. Они имеют следующую морфологию: Ао — слабооторфованная подстилка мощностью до 5 см; А₁ (Ар) — грубогумусовый, реже оторфованный горизонт мощностью до 30 см, коричнево-бурого цвета, суглинистый, с большим количеством корней растений, с ясным переходом в нижележащий горизонт; А₂ (А₂В) — буроватый, с белесоватыми пятнами, переходящий неровной границей в следующий горизонт; B_g(G) — буровато-сизого цвета, суглинистый горизонт, редко тиксотропный, мерзлый в нижней части. Почвообразующая порода мерзлая, сизая, суглинисто-глинистая, с льдистыми линзами и прожилками.

В отличие от типичных тундровых глеевых почв они имеют более кислую реакцию (рН 4,5...5,5), повышенную гидролитическую кислотность горизонта А₁(AТ), дифференциацию ила и химических элементов по профилю. Подвижного гумуса содержится от 1 до 5 %. Емкость поглощения не превышает 30 мг • экв/ 100 г почвы. Степень насыщенности катионами колеблется от 20 до 65 %.

На плакорах или на сухих повышенных участках, на песчаных, супесчаных почвообразующих породах развиты тундровые иллювиально-гумусовые почвы (подбуры) (рис., б), профиль которых имеет бурый цвет, без оглеения. Почвы сильнокислые и кислые с гуматно-фульватным подвижным гумусом, его содержание достигает 4...7 % в иллювиально-гумусово-железистом горизонте B_hf. Степень насыщенности основаниями в зависимости от почвообразующих пород составляет 40...80 %. Почвы имеют низкую емкость поглощения — 5... 10 мг • экв/100 г почвы. Они обогащены оксидами железа, алюминия и кремнеземом.

В океанических провинциях на песчаных, супесчаных и легкосуглинистых породах под лишайниково-моховым покровом с карликовой березой и багульником развиваются тундровые иллювиально-гумусовые оподзоленные почвы.

Горизонт Ао представляет собой слабооторфованную подушку, под которой залегает горизонт А₁A_2h (до глубины 15 см), а ниже — B_h (до глубины 20...30 см) и B_f. В иллювиальном горизонте B_h отмечается относительное накопление фульватного гумуса (2...3 %), а в остальных горизонтах его содержание меньше: от 0,2 % до 1,5 %. Почвы сильнокислые (рН 3,8...5,0), так как в минеральной части в обменной форме находится преимущественно водород.

Тундровые почвы имеют неблагоприятные водно-физические и тепловые свойства, низкую биологическую активность.