Суббореальные аридные области.

Суббореальные полупустынные и пустынные области распространены на обширных территориях Средней и Центральной Азии, в Северной Америке – на больших межгорных котловинах Кордильер в районе «соленых озер», в Южной Америке – в наиболее аридных районах Патагонии. В соответствии с географическим положением рассматриваемые территории объединяются в три почвенно-биоклиматические полупустынные и пустынные области: Центральноазиатскую, Северо-Американскую и Южно-Американскую. Общая площадь всех перечисленных областей – 794,7 млн. га, горные территории занимают 331 млн. га, или около 42% от общей площади области.

Суббореальные аридные области характеризуются следующими климатическими показателями (табл. 19):

Таблица 19

Средние климатические показатели для суббореальных аридных областей.

Главные особенности климата полупустынь и пустынь – сухость и резкая континентальность. Небольшое количество осадков неравномерно распределено по сезонам года. В полупустынях наблюдается слабый максимум летом, в пустынях – зимне-весенний максимум. Из года в год количество осадков значительно варьирует.

Важным показателем климата полупустынь и пустынь является высокая величина испаряемости: в среднем в полупустынях она составляет 800-1000 мм, в пустынях – 1100-1200 мм и превышает сумму осадков в 7-10 раз. Годовая амплитуда среднемесячных температур составляет около 40-42 °С. Почвы ежегодно промерзают. Водный режим непромывной, а в жаркий летний период – выпотной.

Почвообразующие породы весьма разнообразны по своему генезису, гранулометрическому и химическому составам, преобладают лёссы и древнеаллювиальные отложения. Общими особенностями почвообразующих пород являются значительное содержание карбонатов кальция, наличие гипса и некоторого количества легкорастворимых солей.

Характерная черта растительного покрова – бедность видового состава, изреженность (проективное покрытие 20-40%) и комплексность. Здесь распространены полынные, типчаково-полынные, полынно-биюргуновые, и биюргуново-кокпековые растительные сообщества с заметным участием эфемероидов и эфемеров. Эфемероиды и эфемеры особенно широко распространены в песчаных пустынях, где по древним дельтам развиваются заросли саксаула. В почвах пустынь обнаружено большое количество водорослей, особенно на такырах. Большое влияние на видовое разнообразие растительности оказывают гранулометрический состав и степень засоления почв. Песчаные и супесчаные почвы не засолены на значительную глубину и отличаются более благоприятным водным режимом. К ним приурочена северная типчаково-ковыльная растительность с более густым травостоем. На глинистых засоленных почвах растительность солянковая, на суглинистых сильносолонцеватых почвах господствуют различные виды полыней. Древесная растительность встречается в долинах рек (тополь, тамарикс, осина, береза) и на сопках, сложенных гранитом (сосна).

Биомасса пустынь невелика (табл. 20). Неразложившийся опад на поверхности отсутствует. Растительность пустынь энергично вегетирует в весенний период с пышным развитием эфемеров. В сухое время года она «замирает», приспосабливаясь к жарким условиям.

Таблица 20.

Поступление органических остатков и золы в почвы эфемерово-злаково-кустарничковых степей за год (по Родину и Базилевич, 1965)

Решающим моментом для формирования пустынных и особенно полупустынных почв является глубина промачивания. Большинство суббореальных пустынных и особенно полупустынных почв промерзает, что затрудняет их промачивание в весеннее время, в момент наибольшего увлажнения, и способствует сохранению продуктов выветривания в почвенной толще и возникновению солонцеватости. Солонцеватость усиливается в результате летнего неглубокого промачивания и последующего испарения влаги. Под влиянием растительного покрова легкорастворимые соли, часто содержащие ионы натрия, вовлекаются в постоянный биологический круговорот.

Для суббореальных аридных областей характерны бурые аридные – AKL-BMK-BCA-Cca (бурые полупустынные), бурые аридные гидрометаморфизованные – AKL-BMK-BCAq-Cca (лугово-бурые полупустынные) почвы, солонцы светлые – AJ-EL-BSN-BMK-BCA-Cca (солонцы полупустынные), солончаки – S-Cs,q. В суббореальных аридных областях также распространены серо-бурые пустынные почвы и такыры, которые на территории России не встречаются, поэтому их морфологическое строение дано на основе классификации 1977 года.

Наибольшие площади в полупустынях занимают бурые аридные (бурыеполупустынные) почвы. Их генетические особенности связаны, прежде всего, с засушливостью климата и малой продуктивностью растительного покрова – общая биомасса составляет 100 ц/га. Опад зеленой части растений не превышает 4-5 ц/га, причем основная масса поступает в виде корневого опада (табл.20). В составе растительности преобладают кустарники и полукустарнички, роль которых в гумусообразовании крайне ограничена.

Небольшое количество осадков и высокая температура обусловливают кратковременность процессов образования и трансформации гуминовых веществ. Эти процессы идут в весенний период, когда в почве содержится оптимальное количество влаги. Преобладающие в почве аэробные условия способствуют быстрой минерализации органического вещества.Характерной особенностью бурых аридных (бурых полупустынных) почв является малая мощность гумусовых горизонтов и невысокое содержание в них гумуса.

Растительные остатки обогащены зольными элементами (>200 кг/га) (табл.20), в составе которых значительную долю занимают щелочные металлы. Натриевые соли, образующиеся при минерализации органических остатков и при внутрипочвенном выветривании, не вымываются глубоко, поэтому создаются условия для внедрения натрия в почвенный поглощающий комплекс, что обусловливает развитие в бурых аридных (бурых полупустынных) почвах солонцового процесса. Характерными особенностями этих почв являются солонцеватость и слабая выщелоченность от карбонатов, легкорастворимых солей и гипса. Поэтому в современной классификации почв России (2004) подтипы в типе бурых аридных почв выделяются по наличию солонцеватости, засоления, гидрометаморфизации и по признакам нарушения верхней части почвенного профиля (турбированности).

Профиль типичных бурых аридных (бурых полупустынных) почв выглядит следующим образом:

AKL - ксерогумусовый, с поверхности может отслаиваться хрупкая, пористая корочка (1-5см), сероватый или светлобурый, листоватой или слоевато-чашуйчатой структуры. Мощность 8-10 см на суглинистых породах, до 200 см на песчаных породах.

BMK - ксерометаморфический, бурый, часто ореховатой или глыбистой структуры. В этом горизонте наблюдаются признаки солонцеватости, уплотнен. Мощность 10-20 см.

BCA – карбонатный, темно-бурый с рассеянными грязно-белыми пятнам карбонатов, плотный, комковато-ореховатый, часто глыбистый. Мощность на суглинистых породах – 30-35 см, на супесчаных – 35-40 см.

Cca – почвообразующая порода, начинается с глубины 75-80 см, обычно карбонатная и гипсоносная.

В целом почвы отличаются слабой цветовой, но ясной структурной и текстурной дифференциацией профиля. Коэффициент дифференциации горизонта BKM равен 1,4-1,5. Содержание гумуса в верхнем горизонте составляет 1,0-1,5 %,гумус гуматно-фульватного состава. Реакция почв слабощелочная в верхней части профиля и щелочная в нижней. Емкость поглощения 15-20 м-экв/100 г при содержании обменного натрия 2-3% и обменного магния 20-25% от емкости катионного обиена. Бурые аридные (бурые полупустынные) почвы обычно карбонатны с поверхности, содержание СО₂ карбонатов увеличивается с глубиной и достигает максимума в ВСА горизонте (4,5-5,5%). Исключение составляют почвы легкого гранулометрического состава, где верхняя граница вскипания от HCL находится на глубине 10-15 см.

В более засушливых пустынных условиях преобладают серо-бурыепустынные почвы (А_к-А-В-С), имеющие много общих черт с бурыми аридными (бурыми полупустынными). Различия связаны с еще большей аридностью климата, большей изреженностью растительного покрова (проективное покрытие <15-20%), преодставленного полынно-солянковыми и солянковыми группировками.

Почвообразовательный процесс в серо-бурых пустынных почвах отличается прерывистостью и кратковременностью гумусообразования. В короткий весенний период интенсивно развивается растительность и одновременно резко усиливается биологическая активность почвенной микрофлоры и фауны. Растительные остатки за один сезон почти полностью минерализуются, поэтому гумуса здесь образуется крайне мало. В летний очень жаркий и сухой период биологические процессы в почве почти полностью затухают.

Слабое накопление гумуса и засоленность почв обусловлены не только климатическими условиями, но и особенностями биологического круговорота веществ. Под покровом пустынной растительности опад очень мал. Общая биомасса составляет 50-100 ц/га, 80% биомассы приходится на корневую систему. Опад пустынных растений отличается высокой зольностью. В зеленых частях полукустарниковых растений она составляет 15-20%, солянок – 50%. Зольность эфемеров не превышает 5-8%. В общем балансе химических элементов велика роль хлора и натрия.

Серо-бурые пустынные почвы приурочены к каменистым пустыням наиболее древних плато. Они развиваются на породах различного гранулометрического состава, обогащенных скелетом, преобладают супесчаные и легкосуглинистые разновидности.

В.В.Добровольский (1999) приводит следующее описание серо-бурых пустынных почв:

Ак – поверхностная корка с характерными округлыми порами, растрескавшаяся на полигональные элементы. Мощность 3-6 см.

А – гумусовый, серо-бурого цвета, в верхней части слабо скреплен корнями, книзу рыхлый, легко развевающийся ветром. Мощность 10-15 см.

В – уплотненный горизонт бурого цветы, призмовидно-глыбистой структуры с редкими плохо выраженными пятнами белоглазки. Мощность от10-15 см.

С – рыхлый лёссовидный суглинок, переполненный мелкими (0,5 – 1,0 мм) изометричными кристаллами гипса, иногда образующими рыхлые стяжения. Мощность лёссовидного суглинка сильно варьирует. Часто на глубине 1,5 м и ниже залегает своеобразный горизонт шестоватого гипса, представленный скоплениями вертикально ориентированных игольчатых скоплений гипса. Этот горизонт не связан с формированием серо-бурых почв. Мощность его не постоянна (от10-20см до 2 м и более), и часто он полностью эродирован. При наличии крупных обломков шестоватый гипс образует длинные бородчатые наросты.

Содержание гумуса в серо-бурых пустынных почвах невелико (до 1%). Состав гумуса фульватный, характерно узкое отношение гумуса к азоту (C:N 4-5). Распределение гумуса по профилю равномерное, иногда наблюдается слабый максимум на глубине 10-20 см (именно здесь сосредоточена основная масса корней, так как в верхней части почва сильно иссушается). Почвы характеризуются низкой емкостью поглощения и щелочной реакцией. Максимум карбонатов приурочен к верхнему горизонту. Иногда отмечаются два максимума карбонатов: в поверхностной корке и в нижней части уплотненного горизонта на глубине 30-50 см. С 30-50 см появляются постоянные признаки засоления. Широкое распространение засоления и солонцеватости в почвах является следствием бессточности рельефа при высокой зольности растительных остатков и засоленности пород.

В условиях суббореальных пустынь, на глинистых почвообразующих породах формируются такыры (А1_Ca-B_ca-C_Ca)и такыровидные почвы. Эти почвы имеют четкую приуроченность к рельефу: занимают днища плоских понижений, древние речные русла, нижние выположенные части конусов выноса и слепых речных дельт на подгорных равнинах. Местами они встречаются на землях древнего орошения. Условия рельефа способствуют их кратковременному обводнению за счет разливов рек или поверхностного стока редких весенних и осенне-зимних осадков. В периоды затопления слой воды может составлять несколько сантиметров и сохраняться несколько дней. С током воды приносятся тонкие илистые частицы, которые осаждаются на поверхности почвы. В этот период в воде обильно развиваются сине-зеленые и зеленые водоросли. Из всего комплекса пустынного почвообразования в такырах отчетливо выражены процессы преобразования минеральной основы и засоление, в результате чего почвы приобретают характерный облик: идеально ровная поверхность, разбитая на мелкие полигоны трещинами усыхания, глубиной от 2 до 8-10см. На поверхности ровных полигонов часто можно наблюдать свернувшиеся в трубочку слоевища водорослей, присыпанные пылевато-глинистой массой. Такыры лишены высшей растительности и покрыты водорослями и лишайниками. Биомасса опада, по подсчетам Л.Е. Родина и Н.И. Базилевич (1965), составляет примерно 1ц/га.

Почвенный профиль такыров по описанию А.Н. Геннадиева и М.А. Глазовской (2005) выглядит следующим образом:

Непрочно пористая светло-серая корочка с характерным трещинно-поровым сложением. Верхняя ее часть (до 2 см) более пористая, пылеватая, непрочного сложения и слегка напоминает осолоделый горизонт. Нижняя часть более плотная с призмовидными отдельностями и округлыми белесоватыми головками. Общая мощность корочки 2-7 см.

А1са – подкорковый, светло-серый, слоевато-чешуйчатый, рыхлый, пористый. Мощностью 5-10 см.

Вса – переходный, слабо уплотненный, бесструктурный горизонт, до глубины 20-30см.

Сса – почвообразующая порода, представлена пылевато-суглинистым слабослоистым материалом.

Такыры – малогумусные почвы, содержат <1%, а чаще 0,1-0,3% гумуса. В составе гуминовых веществ преобладают фульвокислоты. Отношение Сгк/Сфк 0,4-0,5. Емкость поглощения составляет 5-10 м-экв/100 г. Обменные основания представлены кальцием, магнием и натрием, который часто занимает более 20% от емкости катионного обмена. Реакция почвенного раствора сильнощелочная (рН 8-10). Большинство такыров засолено (плотный остаток насчитывает от 0,3 до 3%). Наибольшее содержание солей приурочено к подкорковому горизонту, а сама корка засолена слабо. Для такыров характерен сульфатно-хлоридно-натриевый тип засоления. В такырах, лишенных легко растворимых солей, наблюдается процесс солонцеватости, что отражается в уплотнении средней части профиля. Карбонаты в такырах встречаются с поверхности, гипс залегает неглубоко. Почвы характеризуются тяжелым гранулометрическим составом, где значительную долю занимают фракции тонкой пыли и ила.

Такыровидные почвы не имеют строгой приуроченности к каким-либо определенным геоморфологическим позициям, растительным ассоциациям или отложениям, хотя чаще встречаются на относительно низких аккумулятивных поверхностях и песчано-суглинистых наносах. Они являются переходными образованиями. Такыровидные почвы не обладают какими-либо яркими диагностическими горизонтами, для них характерен монотонный профиль небольшой мощности (30-50 см). В почвах наблюдаются все признаки пустынного почвообразования: тенденция к коркообразованию, накопление карбонатов с поверхности, солончаковатость, иногда солонцеватость, гипс на незначительной глубине, ничтожное содержание гумуса.

На пустынных равнинах Средней Азии, на перевеянных коренных песках или на древнеаллювиальных песчаных отложениях, характеризующихся богатым минеральным составом, в условиях барханных, грядовых или котловинных форм рельефа широко распространены песчаные пустынные почвы.

Важным фактором почвообразования в пустыне является устойчивость песчаного субстрата, обусловленная его закреплением корнями растений. Условия существования растительности на песках наиболее благоприятны по сравнению с другими породами пустыни. В песчаных субстратах атмосферная влага проникает на большую глубину и ее хватает на вынос солей, поэтому верхняя часть почвенного профиля (20-40см) промыта от легкорастворимых солей (плотный остаток водной вытяжки составляет 0,04-0,08%). Важную роль в почвообразовании играют эфемеры и эфемероиды (песчаная осочка (илак), луки), а также многолетние травяные растения (селин). Эти растения своей корневой системой стабилизируют пески и создают единственный ясно выраженный горизонт, который так и называется «корешковатым». Он располагается на глубине 2(6)-10(20) см под слоем постоянно перевеваемого песка, имеет слабые признаки структуры и содержит 0,1-0,3 % гумуса. Перевеваемый песок исполняет роль мульчи, защищая корешковатый горизонт от перегрева и чрезмерного иссушения, так как температура поверхности почвы летом может достигать 70°С. Ниже корешковатого горизонта располагается карбонатный горизонт с элементами комковатой структуры. На поверхности почвы возможно образование тонкой, хрупкой карбонатной корочки.

В понижениях эолового рельефа иногда встречаются черные пятна пустынного мха (Tortula desertorum), под которыми формируются пустынные корковые песчаные почвы межгрядовых понижений. Подобные почвы встречаются в Туркменских пустынях.

Контрольные вопросы:

1. Особенности климата в пределах суббореального пояса.

2. Элементарные почвообразовательные процессы, формирующие почвы пояса

3. Причины развития процессов эрозии почв, меры борьбы с ними.

4. Формы новообразований карбонатов в почвах суббореального пояса

5. Особенности использования почв суббореального пояса, лимитирующие факторы развития растений.

6. Отличительные признаки сегрегационных черноземов от текстурно-карбонатных черноземов.

7. Особенности поступления органических остатков и процесса гумусообразования в почвах суббореального пояса.

8. Основные причины развития солончаковатого и солонцового процессов.