Субтропические семиаридные области

К этим областям относятся засушливые ксерофитно-лесные и кустарничково-степные территории. Их общая площадь достаточно велика – около 800 млн. га, или 6% пощади Земли. Они распространены в субтропиках всех материков, огибая (часто полукольцом) субтропические полупустынные и пустынные области. В одних случаях семиаридные области отделяются от берегов влажными субтропиками, в других – выходят непосредственно на океанические и морские побережья. Горные территории занимают 35% поверхности.

Выделяются шесть главных субтропических ксерофитно-лесных и кустарниково-степных областей: три в северном полушарии и три в южном. В северном полушарии: Средиземноморская область, охватывающая прибрежные средиземноморские страны, Малую и Переднюю Азию, к ней примыкают территории, встречающиеся на Кавказе и на южном берегу Крыма. Восточно-Азиатская область занимает горы Тянь-Шаня, обширные районы Китая и выходит на Тихоокеанское побережье у полуострова Шаньдун. Северо-Американская область располагается в юго-западных штатах (Техас, Нью-Мексика, Аризона, Калифорния) и захватывает большую часть Мексики, огибая калифорнийские пустыни.

В южном полушарии выделяется, прежде всего, Австралийскаяобласть на южном побережье материка и западных склонах Австралийских гор, далее – Южно-Африканская, огибающая с юга пустыню Калахари и, наконец, Южно-Американская, расположенная между влажными субтропиками Бразилии и Уругвая и полупустынными предгорьями Анд. В целом для территории характерны следующие климатические показатели (табл. 23).

Таблица .23

Средние климатические показатели для субтропических семиаридных областей.

Климатические условия семиаридных областей субтропиков характеризуются высокими температурами в течение всего года. В отдельные влажные годы может наблюдаться сквозное промачивание почв, что приводит к выносу легкорастворимых солей из верхней части профиля, но карбонаты накапливаются, образуя иллювиально-карбонатный горизонт, а иногда подтягиваются к поверхности. Почвы не промерзают.

Рельеф засушливых областей субтропиков расчлененный, подвержен воздействию интенсивной водной эрозии.

Преобладают сиаллитные коры выветривания (85% поверхности); монтмориллонитовые коры занимают 5,5%.

В почвенном покрове выделяются две почвенные зоны: зона коричневых почв и зона серо-коричневых почв. Среди тех и других распространены своеобразные черные субтропические почвы. Гидроморфные почвы, включая пойменные, занимают 13% площади.

Коричневые почвы (AU-BM-BCA-Cca – классификация почв 2004 г) формируются в условиях средиземноморского или муссонного климата с сухим жарким летом и теплой влажной зимой (температура не ниже 0°С), при непромывном типе водного режима. Общее количество осадков составляет около 500 мм в год, испаряемость — 900-1100 мм. Коричневые почвы встречаются на территории Крымского полуострова. В классификации почв России (2004) они включены на уровне типа в отделе структурно-метаморфических почв.

Характерной растительностью являются низкорослые разреженные ксерофитные леса из особых субтропических видов дуба (каменный, пробковый), можжевельника, фисташек и т.д. Опад травянистого покрова, развитого под пологом этих разреженных лесов и является главным источником органического вещества почвы. В Австралии коричневые почвы формируются под сухими эвкалиптовыми лесами.

Коричневые почвы, а также коричневые почвы, образованные на красноцветных породах (terra rossa), распространены в сухих субтропиках Средиземноморья в Южной Европе и Северо-Западной Африке, в Мексике, Калифорнии, в центральной части Чили, в Южной Африке, Южной и Юго-Восточной Австралии. Небольшие ареалы коричневых почв имеются в субтропических горных районах восточной Азии в Китае. Коричневые почвы и почвы terra rossa встречаются на южном склоне Крымских гор и на Инкерманском плато (Крымский п-ов), поднимаются до высоты 100—300 м над ур. м. В Крыму они развиваются под пологом сухих лесов, лесо-кустарников (шибляка) и кустарничковых степей. Вечнозеленые черноморские формы представлены фисташкой, земляничным деревом, иглицей. В травостое преобладают: типчак, ковыль, житняк, костер береговой, чабрец, дубровник. По опушкам произрастают более влаголюбивые растения (ясенец, марьянник гребенчатый, кизил). В зоне распространения коричневых почв растительность хорошо приспособилась к засушливому лету: периоды бурной вегетации падают на весну и осень. Зимой вегетация ослабевает, однако период зимнего покоя почвы не выражен, характерен период «жаркого покоя» летом.

Почвообразовательный процесс наиболее активно развивается в течение зимнего влажного и относительно теплого периода, когда наблюдается глубокое проникновение почвенных растворов, происходит выветривание почв и их сильное оглинивание, выражающееся в образовании вторичных глинистых минералов гидрослюдисто-монтмориллонитового состава. Подвижные продукты выветривания в этот период вымываются из верхней части почвенной толщи на большую или меньшую (в зависимости от количества осадков) глубину. Обычно легкорастворимые соли (хлориды, сульфаты) полностью удаляются из почвенного профиля, в то время как, менее растворимые, карбонаты задерживаются на глубине 30-50 см, образуя карбонатный горизонт. Во влажный период наблюдаются гумификация и, в значительной мере, минерализация растительных остатков, происходящие в условиях нейтральной или слабощелочной среды. В течение жаркого и сухого лета процессы выветривания значительно замедляются, особенно в верхнем, наиболее сухом горизонте, а на некоторой глубине, где почва менее иссушена, эти процессы продолжаются. Поэтому наиболее оглиненным оказывается не самый верхний горизонт почвы, а горизонт, находящийся на глубине 30-80 см.

Иссушение поверхности почвы обусловливает подтягивание влаги и растворенных веществ из более глубоких слоев. При испарении влаги, растворенные в ней вещества, в частности карбонаты кальция, кристаллизуются, заполняя капиллярные промежутки в почвенной толще над карбонатным конкреционным горизонтом. Новообразования карбонатов кальция, выделившиеся при испарении поднимающейся влаги, имеют форму белой тончайшей плесени или псевдомицелия. Во время дождливого зимнего периода при промывании почвы водой, насыщенной углекислотой (за счет разложения органических остатков), карбонатная «плесень», растворяясь, снова оттесняется в более глубокие части профиля. Тем не менее, периодическое поднятие почвенных растворов кверху, биологическое накопление кальция, преобладающего в составе зольных элементов растительного опада, обусловливают постоянную нейтральную реакцию среды в верхней части почвенной толщи и насыщенность поглощающего комплекса основаниями, в частности кальцием, что способствует устойчивости органического вещества.

Морфологический профиль коричневых почв выглядит следующим образом:

Лесная подстилка (0+1 см), сухая, рыхлая, соломенно-желтая, состоит из листовых пластинок дуба, мелких веточек. Переход резкий, граница ровная.

AU(ca) –-аккумулятивно-гусусовый горизонт, коричневый или темно-серый с буровато-коричневатым оттенком, тяжелосуглинистый, зернисто-мелкокомковатый, плотный. Часто вскипает от действия 10% HCl. Обилие червороин, копролитов. Корни деревьев, кустарников, травянистой растительности. Мощность около 30 см.

BM – структурно-метаморфический горизонт, коричневато-бурый (окраска граней педов и внутрипедной массы одинаковая), тяжелосуглинистый, крупно-ореховатый, распадается на мелкие орешки, книзу призматически-плитчатый, очень плотный. Новообразования карбонатов в виде псевдомицелия. Вскипает от действия 10% HCl. Наблюдается некоторое обогащение илистыми частицами по сравнению с верхними горизонтами. Мощность 30-50 см.

BCA – аккумулятивно-карбонатный горизонт, палево-бурый или неоднородно окрашенный: на общем желтовато-буром фоне – желтовато-белесые и светло-желтые пятна карбонатных новообразований и включений, тяжелосуглинистый, пористый. Обилие сегрегационных новообразований карбонатов (белоглазка), встречается псевдомицелий. Иногда наблюдаются очень тонкие буроватые глинистые кутаны по граням структурных отдельностей. Вскипает от действия 10% HCl. Могут присутствовать включения карбонатной щебенки. Мощность 20-30см.

Cca – почвообразующая порода, темно-бурый с рыжеватым оттенком, тяжелосуглинистый, плитчатый, плотный. Аккумуляции карбонатов в виде округлых и изоморфных пятен. Включения карбонатной щебенки.

Среднее содержание гумуса в верхних горизонтах коричневых почв составляет 5-7%, но может доходить, до 13%. Снижение количества гумуса с глубиной происходит постепенно. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты, связанные с кальцием, силикатными полуторными оксидами и глинистыми минералами. По гранулометрическому составу это тяжелосуглинистые и глинистые почвы. Содержание фракции физической глины больше, чем в почвообразующей породе, но максимум ила находится ниже горизонта AU — в метаморфическом горизонте (BM). При этом не наблюдается заметного изменения в распределении по профилю SiO₂ и R₂0₃. В составе ила преобладают смешаннослойные минералы и монтмориллонит, что определяет высокую емкость поглощения (30-40 м-экв/100 г). В верхней части профиля почвы нейтральны, ниже, в карбонатном горизонте, реакция становится щелочной. Почвы полностью насыщены Са²⁺ и Mg²⁺, а обменный Na⁺ отсутствует. В типичных коричневых почвах карбонаты появляются в нижней части гумусового горизонта, но максимум их находится на глубине 60-80 см.

Коричневые почвы подразделяются (Классификация, 2004) на типичные, глинисто-иллювиированные (AU-BMt-BCA-Cca), слитизированные (Au-Auv-BMv-BCA-Cca)и глееватые (Au-BMg-BCAg-Cca,g). Типичные коричневые почвы описаны выше.

Глинисто-иллювиированные диагностируются по наличию тонких глинистых кутан по граням педов в структурно-метаморфическом горизонте.

Слитизированные подтипы отличаются признаками слитизации в нижней части гумусового и/или структурно-метаморфического горизонтов. Слитая часть профиля с поверхностями скольжения, вязкая и плохо водопроницаемая во влажном состоянии, при высыхании отличается плотностью и трещиноватостью.

Глееватые – диагностируются по присутствию в профиле или в его нижней части признаков оглеения в виде сизых и ржавых пятен.

Оригинальной разновидностью почв зоны сухих субтропиков являются красноцветные почвы «terra rоssa». Они развиты на красноцветных продуктах выветривания известняков, широко распространенных в области средиземноморского климата. Эти образования встречаются на Южном берегу Крыма. Они приурочены, к формам древнего карста и покрывают отдельные участки Яйлы сплошным слоем мощностью около 1 м, а также встречаются на неогеновых известняках Тарханкуткого полуострова.

Интенсивность и оттенки окраски terra rossa зависят от выщелоченности почвообразующих пород. Чем больше выщелочены продукты выветривания от СаСО₃, тем краснее и темнее их окраска, изменяющаяся от желтых до вишнево-красных оттенков. Относительно невысокое содержание железа в terra rossa свидетельствует о том, что их яркая окраска связана не с обилием железа, а с его присутствием в форме хорошо окристаллизованных оксидов (например, гематита, гётита).

Выщелоченность от карбонатов и значительная (1-1,5 м) мощность, несмотря на интенсивный смыв, указывают на древность этих образований. По своему генезису terra rossa близки к коричневым почвам, поэтому и выделяются как красно-коричневые или как красноцветные коричневые почвы.

Карбонатные или серо-коричневые почвы (A1h-Bm(ca)-Bca-Cca – индексы горизонтов предложены М.А. Глазовской, 1972) занимают наиболее засушливые территории субтропической семиаридной области с количеством осадков 250-350 мм в год. Серо-коричневые почвы развиваются в районах, где осадки выпадают преимущественно зимой или равномерно в течение всего года, что приводит к полному выщелачиванию солей. Поэтому они не засолены и не содержат в почвенном профиле гипс. В них, как и в коричневых почвах, в нижней части профиля формируется карбонатный иллювиальный горизонт. По сравнению с коричневыми, эти почвы образуются в условиях переменно-влажного климата, но более сухого, при меньшем годовом количестве осадков. Зимой серо-коричневые почвы не промерзают.

Растительный покров – кустарниковые субтропические степи, чаще с зимне-весенней вегетацией, так как зима теплая, часто бесснежная, а лето продолжительное, жаркое и сухое.

Серо-коричневые почвы имеют следующее морфологическое строение:

A1h – аккумулятивно-гумусовый горизонт, коричневато-серый, в верхней части пластинчатый, в нижней – комковато-ореховатый, вскипает от действия 10% HCl с поверхности. Мощность 20-25 см.

Bm(ca) – метаморфический горизонт, серовато-коричневый, более тяжелый по гранулометрическому составу, более плотный, ореховато-мелкоглыбистый, выделения карбонатов в виде псевдомицелия или прожилок. Мощность до 50 см.

Bca – аккумулятивно-карбонатный горизонт, коричневато-палевый, с многочисленными выделениями карбонатов в виде пятен и конкреций, более плотный. Мощность25-30 см.

Cca – карбонатная почвообразующая порода, палевый, с меньшим количеством карбонатных новообразований.

В настоящее время серо-коричневые почвы рассматриваются как переходный тип в субтропическом ряду почвообразования между коричневыми почвами и сероземами, этим определяется и их название. Снижение количества осадков обусловливает более скудную растительность и меньшее поступление органических остатков, а, следовательно, относительно невысокое содержание гумуса (2-4%) и небольшую мощность гумусового горизонта (около 30 см). Однако, подобно коричневым почвам, в них на глубине 40-80 см протекает внутрипочвенное сиалитное выветривание (метаморфический процесс), но менее выраженное, так как период и степень увлажнения в субтропических кустарничковых полусаваннах ниже, чем в субтропических жестколистных сухих лесах.

Во время летнего сухого периода верхние горизонты серо-коричневых почв сильно иссушаются и в них также, как и в коричневых, происходит подтягивание влаги кверху, что приводит к ежегодному вторичному окарбоначиванию гумусового горизонта и щелочной реакции всей почвенной толщи.

Поглощающий комплекс серо-коричневых почв насыщен кальцием и магнием. Поглощенный натрий присутствует редко, и солонцеватости у этих почв обычно не наблюдается. Она возможна только в условиях грунтового увлажнения или на тяжелых соленосных породах. Все эти морфогенетические особенности, а также иной тепловой режим и почти круглогодичное течение почвенных процессов, коренным образом отличают серо-коричневые почвы от каштановых почв суббореального пояса.

Заметное место среди почв засушливых и сухих областей занимают черные субтропические почвы(A1hm-Bmmt-Bmtca-Cmtca–индексы горизонтов предложены М.А. Глазовской, 1972) В разных странах они носят различные названия. На международных почвенных картах и по международной номенклатуре ФАО/ЮНЕСКО все эти темные почвы, независимо от термических поясов, объединены названием вертисоли (Vertisols). На почвенной карте мира (1983) и в русской учебной литературе они названы слитоземами. На Балканском полуострове их называют – смолницы, в Марокко – «тирсы», в Южной Америке – «терра негра». Их следует рассматривать в качестве субтропических аналогов тропических почв и темноцветно-луговых черноземовидных почв суббореального пояса.

Черные субтропические почвы формируются на продуктах выветривания и переотложения основных пород (базальтов, траппов), а также в районах, где грунтовые воды обогащены щелочноземельными элементами. Многие исследователи считают, что большинство черных почв пережило фазу гидроморфизма, хотя в настоящее время они встречаются в автоморфных условиях.

Почвы характеризуются тяжелым гранулометрическим составом, слитым сложением, сильной оглиненностью, высоким содержанием поглощенного магния, преобладанием в минералогическом составе глинистых минералов группы монтмориллонита.

Своеобразие строения генетического профиля черных субтропических почв связаны с особенностями минерального состава почвообразующих пород и гидротермическим режимом. А.Н.Геннадиев и М.А. Глазовская (2005) объясняют генезис этих почв следующим образом.

Для черных субтропических почв характерно наличие гумусово-аккумулятивного горизонта темно-серого цвета, комковато-зернистой структуры, который имеет мощность от 15 до 20 см и в сухом состоянии разбит трещинами усыхания. Переход этого горизонта в следующий диагностируется по плотности, ярко выраженным зеркалам скольжения, по изменению структуры и появлению глинистых пленок по граням структурных отдельностей. Трещины образуются в сухой период и достигают глубины 100-150см и ширины 2 см. Во влажный период или в период поверхностного затопления в трещины попадает материал с поверхности почвы. По мере увлажнения и набухания почвенной массы, трещины закрываются, а намытый в них материал оказывается включенным в глубокие горизонты, где подвергается уплотнению и перемешиванию. В почвах, содержащих большое количество монтмориллонита при увлажнении происходит сильное набухание (монтмориллонитовые глины во влажном состоянии занимают объем почти в два раза больший, чем в сухом). Поэтому возникает сильное внутрипочвенное давление, вызывающее разрушение и деформацию структурных отдельностей, скольжение пластичных глинистых масс относительно друг друга и выпирание их к поверхности. В результате появляются глянцевитые, зеркальные плоскости скольжения, имеющие по отношению к поверхности почвы наклон в 45° или больше. Эти плоскости хорошо видны при высыхании почвы и получили название сликенсайдов. Давление и внутрипочвенное скольжение обусловливают очень плотную упаковку частиц и расслоение почвенной толщи на крупные чечевицеобразные отдельности. При последующем иссушении почвы трещины образуются в другом месте. В результате происходит периодическое перемешивание всей почвенной массы (гидротурбация), что, по мнению В. Цеха и Г. Хентеймайера-Эрхарда (2007) является основным процессом формирования вертисолей. Этим объясняется недифференцированный характер верхней части профиля, глубокое и равномерное прокрашивание почвы в темно-серый, коричневато-оливковый или черный цвет, не меняющийся на всю глубину распространения трещин, наличие в бескарбонатной толще рассеянных известковых конкреций. Ниже горизонта распространения трещин начинается карбонатный горизонт, который имеет желтовато-бурую окраску, новообразования карбонатов в виде мучнистых стяжений и плотных конкреций. Этот горизонт сменяется монтмориллонитовой глинистой, карбонатной почвообразующей породой.

Черные субтропические почвы характеризуются незначительным накоплением гумуса (3-4%), но мощным гумусовым горизонтом (100-180см). Наблюдается слабое убывание содержания гумуса с глубиной. В верхней части профиля преобладают гуминовые кислоты. В составе гумуса значительная доля приходится на гумины. В почвах наблюдаются нейтральная или слабощелочная реакция среды (рН 7-8), высокая емкость поглощения (40-60 м-экв на 100 г), преобладание среди обменных оснований кальция и высокая доля магния. Максимум карбонатов приурочен к нижней границе распространения трещин. Почвы имеют тяжелый гранулометрический состав, содержание илистых частиц составляет более 40% (обычно 60-70%). Илистая фракция характеризуется накоплением минералов монтмориллонит-вермикулитовой группы и отношением SiO₂ / Al₂O₃ 3,5-4,5 при высоком содержании магния. Максимальное оглинивание почв приурочено к глубине 30-100 см.

Темную окраску слитоземов объясняют по-разному. Её связывают с преобладанием глинных минералов вермикулит-монтмориллонитового состава, имеющих темный оливково-серый цвет. Но чаще темную окраску объясняют особым составом гумуса, высокой степенью его дисперсности, наличием устойчивых глиногумусовых комплексов.

Значительное накопление гумуса, непромывной тип водного режима, наличие иллювиально-карбонатного горизонта сближает эти почвы с черноземами. Однако интенсивное оглинивание, большое содержание поглощенного магния, слитое сложение, а также иной тепловой режим существенно отличают их от черноземов.

Важное значение для рассматриваемой области имеют аллювиальные почвы (60 млн.га), которые сменяются в долинах рек на более высоких террасах лугово-коричневыми и лугово-серо-коричневыми почвами.