Почвы таежно-лесной зоны

Таежно-лесная зона самая обширная по площади, простирается в широтном направлении от западных границ России до восточных — побережий Охотского и Японского морей. Примерно 65% площади зоны приходится на равнины, 35% располагается в горных областях. На севере она граничит с тундрой и лесотундрой, на юге с зоной смешанных лесов. В связи с различными термическими условиями и увлажнением таежно-лесную зону подразделяют на почвенные биоклиматические области. По Г.В. Добровольскому следует выделять 3 биоклиматические области: Европейско-Западно-Сибирскую таежно-лесную область подзолистых почв, Центрально-Восточно-Сибирскую экстроконтинентальную область мерзлотно-таежных и палевых почв, Дальневосточную таежно-лесную континентально-океаническую область лесных пеплово-вулканических подзолистых и буротаежных почв. Равнинную часть зоны (Европейско-Западно-Сибирская биоклиматическая область) по условиям почвообразования подразделяют на 3 подзоны: северную, среднюю и южную тайгу. По природно-хозяйственным признакам таежно-лесную зону объединяют с северной подзоной лесостепи (с серыми лесными почвами), и такую объединенную зону называют нечерноземной.

Климат зоны умеренно холодный и достаточно влажный, в западной части сравнительно мягкий, к востоку постепенно нарастает континентальность. В Центральной и Восточной Сибири климат резкоконтинентальный, а на Дальнем Востоке муссонный. Среднегодовая температура в европейской части составляет 4° С, в Западной Сибири колеблется от -3° до -2,8° С, а в Восточной Сибири – от -7° до -16° С. Продолжительность периода с температурой выше 5° С на западе составляет 160–200 дней, сокращаясь на востоке до 100–140 дней. Количество осадков также уменьшается с запада на восток—от 680–500 мм (на западе) до 300–150 мм (на востоке). Большая часть осадков выпадает в теплый период. На востоке зоны (Восточная Сибирь) широко распространена многолетняя мерзлота.

Количество осадков превышает испаряемость в 1,1 – 1,3 раза. Поэтому таежно-лесная зона относится к зоне достаточного и избыточного увлажнения. На большей части территории зоны господствует промывной тип водного режима и создаются условия для оподзоливания. Однако в некоторых районах испаряемость превышает количество осадков, например в Центрально-Восточно-Сибирской биоклиматической области. Мерзлотный тип водного режима в Восточной Сибири (при наличии многолетней мерзлоты) препятствует процессу оподзоливания.

Рельеф. Для европейской части характерен равнинный рельеф, на формирование которого большое воздействие оказала деятельность ледника. В азиатской части плоскоравнинный рельеф Западно-Сибирской низменности сменяется к востоку от Енисея горным рельефом плоскогорий и горных систем.

Почвообразующие породы по своему происхождению и составу очень разнообразны. На территории европейской части и Западно-Сибирской низменности они представлены моренными и водно-ледниковыми отложениями различного гранулометрического состава. Это морены, флювиогляциальные пески и супеси, покровные суглинки и глины. В условиях горного рельефа Восточной Сибири почвообразующие породы преимущественно элювиально-делювиальные отложения коренных и осадочных горных пород. В Центрально-Якутской низменности и в Дальневосточной биоклиматической области распространены четвертичные лессовидные суглинки. Кроме того, на всей территории зоны по поймам рек распространены древние и современные аллювиальные отложения. Существенная особенность большинства почвообразующих пород зоны — их бескарбонатность.

Растительность таежно-лесной зоны представлена лесной, луговой и болотной формациями. Таежно-лесная зона является областью наибольшего распространения таежных лесов в основном с моховым покровом, а на юге с мохово-травянистым. На юге зоны значительное место наряду с лесами занимают суходольные луга. Болот встречается много в северной части зоны и на Западно-Сибирской низменности.

Особенностью растительного покрова Европейско-Западно-Сибирской биоклиматической области является ее деление на северную, среднюю и южную таежные подзоны. Северная представлена редкостойными еловыми лесами с примесью березы, лиственницы и осины с моховым, лишайниковым и мохово-кустарниковым напочвенным покровом. В западной части подзоны и на легких почвообразующих породах встречаются сосновые леса. В северной тайге формируются глеево-подзолистые и подзолистые иллювиально-гумусовые почвы. Подзона средней тайги представлена темнохвойными еловыми лесами, травянистая растительность практически полностью отсутствует. Это типичная тайга, здесь формируются типичные почвы таежных ландшафтов подзолистые. На почвообразующих породах легкого механического состава встречаются сосновые леса. На вырубках и пожарищах хвойные породы уступают место березе и осине. В южной подзоне таежных ландшафтов распространены хвойно-лиственные леса с мохово-травянистым покровом. Здесь формируются дерново-подзолистые почвы.

Центрально-Восточно-Сибирская таежно-лесная биоклиматическая область представлена светлохвойной травянистой лиственничной тайгой. Для данной биоклиматической области характерны кислые бурые таежные почвы или мерзлотно-таежные.

Дальневосточная биоклиматическая область представлена светлохвойными, темнохвойными и широколиственными лесами. Здесь распространены горно-подзолистые, пеплово-вулканические и бурые лесные почвы.

Разнообразие природных условий и наличие трех растительных формаций (деревянистой, травянистой, лишайниково-моховой) в таежно-лесной зоне приводят к развитию на ее территории трех почвообразовательных процессов: подзолистого, дернового и болотного. Они могут развиваться каждый самостоятельно и в со­четании. В результате воздействия почвообразовательных процессов образуется почвенный покров зоны.

Подзолистые почвы. В пределах этого типа почв четко выделяются три основных подтипа: глеево-подзолистые, подзолистые и дерново-подзолистые.

Глеево-подзолистые и подзолистые почвы в основном расположены в северной и средней частях таежно-лесной зоны. Эти почвы образуются под воздействием подзолообразовательного процесса. В наиболее чистом виде этот процесс протекает под пологом сомкнутого хвойного леса с моховым покровом и временным избыточным увлажнением.

Подзолообразовательный процесс. Необходимое условие для проявления процесса оподзоливания – образование кислых органических соединений (простых органических кислот и кислот гумусовых веществ, преимущественно фульвокислот). При разложении лесной подстилки грибами и нисходящем токе воды обеспечивается вынос растворимых продуктов, образующихся при разрушении минеральной части почвы (почвенных минералов). При достаточном и избыточном увлажнении из лесной подстилки и слоя почвы под ней происходит вымывание растворимых оснований (Са, Mg и др.). Кислые органические соединения, в том числе и фульвокислоты, образующиеся при разложении лесной подстилки, создают кислую среду, в которой ППК насыщается водородом.

Продукты разрушения минералов переходят в раствор и в форме минеральных или органо-минеральных соединений перемещаются по профилю почв из верхних горизонтов в нижние в виде различных солей угольной и простых органических кислот, а также кислот гумусовых веществ, преимущественно фульвокислот. Миграция железа и алюминия происходит главным образом в форме органо-минеральных соединений, в том числе и комплексных. Вследствие выноса железа, алюминия, марганца и накопления остаточного кремнезема (конечного продукта разрушения минералов почвы) цвет горизонта почвы под слоем лесной подстилки из красно-бурого или желто-бурого становится светло-серым, белесым, напоминающим цвет печной золы. Отсюда его название подзолистый. Он имеет и второе название – элювиальный (обедненный, промытый).

Подзолистый горизонт обеднен элементами питания, полуторными окислами и илистыми частицами, он имеет кислую реакцию, не насыщен основаниями, бесструктурен (иногда в естественном состоянии он характеризуется пластинчатой непрочной структурой). Ниже подзолистого формируется иллювиальный горизонт вмывания красно-бурого или желто-бурого цвета. Часть вымываемых соединений из подзолистого горизонта и лесной подстилки закрепляется в иллювиальном горизонте почвы в результате коагуляции коллоидов и осаждения комплексных органо-минеральных соединений при рН около 5. Иллювиальный горизонт обогащен илистыми частицами и полуторными окислами.

Процесс оподзоливания проявляется сильнее под хвойными лесами на бескарбонатных почвообразующих породах.

Под воздействием процесса оподзоливания формируется профиль подзолистой почвы со следующими горизонтами:

А₀ – лесная подстилка мощностью 3–5 см;

A₁– грубогумусовый не более 4 см;

А₂ – подзолистый элювиальный белесого цвета, бесструктурный, мощностью 5–25 см и более;

В – иллювиальный бурой окраски, плотный, ореховато-призматической структуры;

С – почвообразующая порода суглинистого или глинистого гранулометрического состава, залегает с глубины 100–150 см.

Глеево-подзолистые почвы распространены в северной тайге, отличаются от подзолистых меньшей мощность профиля и отсутствием грубогумусового горизонта, в тоже время наличием торфянистой подстилки А_о и оглеенности в горизонтах А₂ и В в виде сизоватых и буроватых пятен.

Свойства подзолистых почв. Процесс оподзоливания оказывает влияние на распределение илистой фракции по профилю почвы: горизонт А₂ обеднен илом, а иллювиальный горизонт В обогащен им. Для валового химического состава подзолистого горизонта характерна обедненность его полуторными окислами и обогащение кремнеземом до 80–82% по сравнению с почвообразующей породой, содержащей Si0₂ 70–72%. Подзолистые почвы бедны гумусом (1–2%). В его составе преобладают соединения фульвокислот. Содержание элементов питания (NPK) в этих почвах низкое, особенно в легкоусвояемых формах. Подзолистые почвы имеют не неблагоприятные физико-химические свойства.

Верхние горизонты подзолистой почвы – А₁, А₂ обладают сильнокислой реакцией; обменная кислотность обусловливается главным образом наличием алюминия, значительных величин достигает гидролитическая кислотность; им свойственна низкая емкость поглощения; степень насыщенности почв основаниями менее 50%.

В почвах легкого гранулометрического состава величина емкости поглощения снижается до 2–4 мг-экв на 100 г почвы, а степень насыщенности основаниями – до 20–30% в А₁, уменьшается и буферность почв.

Подзолистые почвы бесструктурны. При использовании их под пашню с целью устранения неблагоприятных свойств необходимо вносить высокие дозы органических удобрений и извести с последующим посевом многолетних трав.

Дерново-подзолистые почвы образуют самостоятельную подзону, в которую входят южные районы таежно-лесной зоны и являются основным земельным фондом таежной зоны, используемым в земледелии.

Дерново-подзолистые почвы образуются под воздействием двух процессов – подзолистого и дернового, при одновременном сочетании их (под лесами с травянистым покровом) или при смене подзолистого процесса на дерновый (после вырубки леса – на залежи, суходольных лугах и освоения их под пашню).

Почвобразовательный процесс, протекающий под воздействием травянистой растительности, называется дерновым. Для него характерно накопление гумуса, питательных веществ и образование водопрочной агрономически ценной структуры в верхнем слое почвы. Под травянистой растительностью происходит интенсивный биологический круговорот веществ, что связано с краткостью жизни травянистого растения (1–3 года) и химическим составом опада. Высокая его зольность и повышенное содержание азота способствуют процессам минерализации и гумификации, интенсивно протекающим в почве.

Основной источник гумуса – корневые остатки. При жизни растения его разветвленная корневая система охватывает огромный объем почвы и находится в тесном контакте с ее минеральной частью. На карбонатных породах продукты гумификации прочно закрепляются на месте основаниями кальция, магния. В. процессе гумификации травянистых остатков происходит образование гуминовых кислот. При их закреплении в почве верхние горизонты ее окрашиваются в темный цвет (серый, темно-серый, черный). Образование гумуса, наличие коллоидов, оснований кальция и магния в почве способствуют созданию водопрочной комковатой структуры. При дерновом процессе почвообразования улучшаются физические, физико-химические свойства почвы и создаются благоприятные условия для развития полезной микрофлоры.

Дерновый процесс, протекающий под воздействием травянистой растительности, приводит к формированию в верхней части профиля подзолистой почвы дернового горизонта различной мощности, но даже при длительном проявлении дернового процесса в горизонте A₁ не накапливается большого количества гумуса и элементов питания. Органические остатки травянистой растительности, произрастающей на подзолистой почве, имеют низкую зольность и небольшое содержание азота. Они промываются атмосферными осадками и еще больше обедняются (в том числе основаниями кальция, магния), что приводит к их замедленной минерализации В процессе гумификации из таких органических остатков образуются подвижные гумусовые вещества, которые лишь частично закрепляются минеральными сое­динениями верхнего слоя почвы. Профиль дерново-подзолистой почвы под естественной растительностью имеет следующее строение:

А₀ – А_д – лесная подстилка или дернина мощностью 3–5 см;

A₁—дерновый или гумусово-аккумулятивный горизонт светло-серого цвета, более 5 см;

А₂ – подзолистый, белесой окраски, сплошной мощностью 5–25 см и более;

В – иллювиальный, бурой окраски, 80–100 см, постепенно переходящий в материнскую породу С.

При освоении дерново-подзолистых почв они пашутся на глубину дернового горизонта. В пахотных почвах выделяется пахотный слой А_пах.

В зависимости от степени проявления дернового и подзолистого процессов дерново-подзолистые почвы подразделяются на виды. При этом учитывается мощность гумусового горизонта, степень подзолистости и глубина оподзоливания.

Состав и свойства дерново-подзолистых почв во многом зависят от степени проявления подзолистого и дернового процессов. Валовой химический состав, распределение ила и физической глины в профиле дерново-подзолистых почв такие же, как в подзолистых почвах. Содержание гумуса в дерновом горизонте (пахотном слое) не превышает 2–4% и резко уменьшается по профилю. Качественный состав гумуса характеризуется преобладанием фульвокислот (отношение гуминовых кислот к фульвокислотам меньше 1).

Дерново-подзолистые почвы относятся к почвам, не насыщенным основаниями, в ППК содержатся обменные кальций, магний, водород, алюминий. Однако степень насыщенности дерново-подзолистых почв выше, чем подзолистых, и составляет 50–70%. что связано с увеличением содержания обменных кальция и магния в результате их биогенного накопления при дерновом процессе в горизонте А₁.

Дерново-подзолистые почвы имеют кислую реакцию. Они бедны элементами питания (в валовой и подвижной формах). Азот содержится преимущественно в органической форме (в гумусе почвы), его количество не превышает в А_пах 0,1–0,2%. Валовое содержание фосфора составляет 0,05—0,07% в супесчаных почвах и 0,10–0,16% в суглинистых. Количество подвижных форм фосфатов (по А.Т. Кирсанову) колеблется в широких пределах – от 2 до 20 мг на 100 г почвы и находится в зависимости от степени окультуренности почв. Валовое содержание калия в слое А_пах составляет от 1 до 2,5%, а обменного (по Я. В. Пейве) от 7 до 15 мг на 100 г почвы в суглинистых и меньше 7 мг в песчаных и супесчаных почвах.

Дерново-подзолистые почвы относятся к почвам со слабо выраженной структурой. В пахотном слое количество водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм составляет не более 20–30%. Плотность почвы по профилю мало меняется, составляя в верхних горизонтах 2,60–2,65 г/см³, в нижних – 2,70. Объемная масса значительно увеличивается от верхних горизонтов (1,15—1,30 г/см³) к нижним (1,40—1,60 г/см³). Величина общей пористости в пахотном слое лишь хорошо окультуренных почв достигает 50—58% и уменьшается до 40—45% по профилю почвы.

Периодическое и постоянное избыточное увлажнение, недостаток воздуха характерны для суглинистых и глинистых почв. В легких дерново-подзолистых почвах наблюдается обратная закономерность: часто в период вегетации растения страдают от недостатка влаги.

Дерново-карбонатные и дерново-глеевые почвы. Общая их площадь небольшая и составляет 9 млн. га, более половины ее приходится на Восточную Сибирь и Камчатку. Образование этих почв в таежно-лесной зоне происходит только под луговой травянистой растительностью, но на карбонатных почвообразующих породах они могут формироваться и под лесами с травянистым и мохово-травянистым покровом.

Дерново-карбонатные почвы формируются на породах, содержащих значительные количества карбонатов кальция (известняки, мергели и др.) и имеют промывной тип водного режима. Дерново-глеевые почвы образуются в условиях избыточного поверхностного или грунтового увлажнения, при высоком содержании кальция в почвенном растворе.

Профиль этих почв имеет следующее строение: A_д – дернина; A₁ – гумусовый горизонт серого или темно-серого цвета, зернисто-комковатой структуры, мощность 10–30 см и больше; В – горизонт переходный к почвообразующей породе и С – почвообразующая порода. В профиле дерново-глеевых почв имеются явные признаки оглеения.

Дерново-карбонатные и дерново-глеевые почвы характеризуются высоким содержанием гумуса (3–14%), в его составе преобладают гуминовые кислоты; имеют повышенный валовой запас азота и других элементов питания, высокую емкость поглощения, высокую степень насыщенности основаниями и реакцию почв, близкую к нейтральной.

Мерзлотно-таежные почвы (кислые бурые таежные) формируются в основном в Центрально-Восточно-Сибирской биоклиматической области, в условиях эксроконтинентального климата, в зоне распространения многолетней мерзлоты под светлохвойной кустарничковой или мохово-кустарничковой тайгой. Их площадь около 200 млн га. Отличительными особенностями этих почв являются отсутствие подзолистого горизонта, малая мощностью почвенного профиля около 60-100 см, наличие грубогумусового горизонта А₀, отсутствие дренажа.

Выделяют мерзлотно-таежные глеевые и мерзлотно-таежные не глеевые почвы. Мерзлотно-таежные почвы характеризуются низкой биологической активностью, кислой реакцией среды, неблагоприятным температурным и питательным режимами и в целом низким плодородием. При их освоении необходимо вносить высокие дозы удобрений и проводить известкование почв.

Палевые почвы встречаются в Восточной Сибири в основном в Центральной Якутии. Они развиваются на лессовидных породах, часто карбонатных, имеют хорошо выраженный гумусовый горизонт мощностью от 30 до 50 см, с содержанием гумуса около 3%. Реакция среды близка к нейтральной. Эти почвы широко используются в земледелии.