Грунтознавство

• Название: Грунтознавство
• Анкор: Nazarenko_II_Gruntoznavstvo.doc
• Дата: 22.04.2017
• Размер: 3.44 Mb.
• Имя файла: Nazarenko_II_Gruntoznavstvo.doc
• Тип: Документы; #5390
• страница: 20 из 39

12. ГРУНТИ АРКТИЧНИХ І ТУНДРОВИХ ОБЛАСТЕЙ

У межах полярного поясу виділено дві області: Північноамериканську і Євразійську. Кожна з областей ділиться на дві грунтові зони – арктичну і субарктичну (тундрову).

12.1. Арктичні грунти

Це група грунтів арктичної зони. Розповсюджені на островах: Земля Франца-Йосифа, Нова Земля, Північна Земля, Північно-Канадський архіпелаг, в північній частині півострова Таймир. Загальна площа – 7,16 млн. га.
Клімат – полярний, сухий, дуже суворий, середньорічна температура складає -10 – +14°С, сума опадів – 50-200 мм на рік, в основному – у твердому вигляді. Рослинність – сильно розріджена, переважають водорості, мохи, лишайники, фрагментарно – злаки. Річний приріст біомаси складає одиниці центнерів сухої речовини на 1 га. Корені рослин поширені неглибоко, переважно паралельно поверхні. Грунтотворні породи – в основному четвертинні льодовикові, водно-льодовикові, морські легкого гранскладу. Рельєф: панують льодовикові абразивні та акумулятивні форми, морські тераси (котловини, цирки, горбисто-моренні утворення тощо). Мікрорельєф полігональний.
Процеси грунтоутворення: кріогенез – грунтоутворення під впливом вічної мерзлоти (переважно фізичне вивітрювання мінералів, неосинтез глин відсутній, накопичення водорозчинних сполук). Спостерігається озалізнення – накопичення заліза, пов'язане з його кріогенним підтягуванням в умовах сезонної зміни ОВП.
Потужність профілю арктичних грунтів визначається глибиною сезонного розмерзання й складає в середньому 40 см. Грунти зустрічаються фрагментарно. Профіль слабо диференційований, скелетний (рис.33):

Но – мохова або лишайникова підстилка;

Н – гумусовий, коричнево-бурий, зернистий, тріщинуватий, потужністю 4-10 см;

HP – бурий, брилистий, тріщинуватий, грудкувато-горіхуватий, потужністю 35-45 см, часто – тиксотропний;

Р – материнська порода , уламки буруватого кольору.


Рис. 33. Типовий арктичний грунт
Арктичні грунти містять 1-4% гумусу, що має рівномірний профільний перерозподіл, СпсСфк = 0,4-0,5; рН = 6,4-6,8. ЄП =12-15 мг-екв, СНО = 96-99% У верхній частині спостерігається накопичення Fe₂O₃ Мало мулу, переважають піщані фракції.

Виділяють два підтипи арктичних грунтів: пустельні й типові гумусові. Пустельні арктичні грунти розповсюджені в північній частині зони, під дуже розрідженою рослинністю, часто мають сольову й водоростеву кірку, нейтральну або слабо лужну реакцію середовища, гумусовий горизонт дискретний, потужністю біля 4 см.

Типові гумусові арктичні грунти відрізняються значно потужнішим гумусовим горизонтом, більшим вмістом гумусу, відсутністю сольових акумуляцій, слабо кислою реакцією середовища.

Грунти скелетні, оглеєння відсутнє у зв'язку з малою кількістю опадів і легкою материнською породою, тріщинуватістю й щебенюватістю. Арктичні грунти в сільському господарстві не використовуються, але на них можна організовувати мисливські угіддя й заповідники.

12.2. Тундрові глейові грунти

Типові для тундрової (субарктичної) зони, що являє собою смугу різної ширини по північній околиці Євразії та Північної Америки. Площа грунтів у світі біля 39 млн. га.
Клімат тундри субарктичний, середньорічна температура знаходиться в межах -2 – +12°С, опадів випадає 100-250 мм на рік. Рослинність переважає мохова, лишайникова, чагарникова, найхарактерніша ознака – відсутність лісу. Слово "тундра" у перекладі з карельської означає "безлісся". Тундра за характером рослинності ділиться на такі підзони: арктичну, лишайниково-мохову, чагарникову та лісотундру. Найбільш типовою є лишайниково-мохова. Грунтотворні породи являють собою різні типи льодовикових, морських, озерно-алювіальних відкладів різноманітного гранскладу. Вічна мерзлота знаходиться на глибині від 0,2 до 1,6м. Рельєф переважно рівнинний, мікрорельєф – пагорбковий. Велика кількість озер, боліт, верхових торф'яників.
Процеси, що призводять до утворення грунтів, такі: інтенсивне фізичне й слабке хімічне вивітрювання, слабкий неосинтез глин, кріогенний волого- і масообмін, оглеєння, що спостерігається дуже часто у зв'язку з застоєм води на вічній мерзлоті, інколи – накопичення солей і карбонатів. Несприятливі умови для розкладу, мінералізації та гуміфікації органічної речовини призводять до формування торфу, оторфованої маси та фульвокислот. Можливе також надмерзлотне горизонтальне елювіювання. Описаний тип грунтоутворення має назву тундрово-глейовий. У найбільш загальному вигляді профіль типового тундрово-глейового грунту має таку будову (рис.34):

Но – підстилка напіврозкладена мохово-лишайникова, потужністю 3-5см;

Н (НТ,Т) – грубогумусовий, торф'яний або перегнійний, різної потужності (5-30см), темно-бурий чи сірий, суглинковий, багато коренів;

HPG1 – глейовий, плямистий, вологий, іноді тиксотропний, сизий із іржавими чи бурими плямами;

Р – материнська порода.


Рис. 34. Типовий тундрово-глейовий грунт
Структура всіх горизонтів – кріогенна, зерниста або грудкувата, але абсолютно неводостійка. Гумусу – до 10%, в Т чи НТ – до 40%, в його складі переважають фульвокислоти (СпеСфк =0,1-0,8), рухомий, багато неспецифічних органічних сполук, може накопичуватись у надмерзлотному шарі. Реакція середовища – від кислої до слаболужної, ЄП невелика (10-20 мг-екв), СНО = 45-100%, великий вміст Fe. Висока щільність, низька пористість.

Аркто-тундрові грунти розташовуються в північний частині тундри під осоково-різнотравною рослинністю, мають дуже малопотужний тріщинуватий профіль: Ho+HT+HPGI+P. Гумусні тундрово-глейові грунти характеризуються гумусовим профілем потужністю 40-60см: To+H+HPGI+P, більше дреновані, ніж попередні, рН біля.7. Торф'яні тундрово-глейові грунти погано дреновані: To+T+HPGI+PGI, потужністю 60-100 см, зольність торфу досягає 30%, кислі та сильно кислі (рН = 3,7-5,3).

Перегнійні грунти: To+HT+HPGI+PGl, слабокислі, СНО = 50-70%. Дернові тундрово-глейові грунти утворюються під злаково-різнотравною рослинністю: То+Нд+H+HPGl+PGl, містять 3-7% гумусу. Опідзолений підтип знаходиться в лісотундрі: Ho+H(HT)+HE+IGl+PGl. Ілювіально-гумусовий грунт утворюється в південній частині тундри й лісотундрі на легких породах, які мають добрий дренаж, неоглеєні: Ho+HT(T)+I_hFe+P. Своєрідний ілювіально-гумусово-залізистий горизонт – бурий, червонувато-бурий, піщаний. Часто профілі субарктичних грунтів деформовані, Н- або Т-горизонти відсутні, мінеральні горизонти вигнуті, розірвані, поховані.
Субарктичні грунти поділяють на типи за наявністю оглеєння (табл. 13).
Таблиця 13. Класифікація субарктичних грунтів

Типи	Підтипи	Роди	Види
Тундровий глейовий Тундровий неглейовий	Аркто-тундровий Гумусний Торф'яний Перегнійний Дерновий Опідзолений Гумусний Ілювіально-гумусний	За ступенем оглеєння	За ступенем опідзолення

Використовують їх переважно як кормову базу для оленярства. У південній частині тундри можливе локальне вирощування овочів, коренеплодів, трав при внесенні органічних і мінеральних добрив.

Контрольні питання

1. Дайте характеристику умовам грунтоутворення арктичної грунтової зони полярного поясу.

2. Дайте порівняльну характеристику арктичних грунтів.

3. Поясніть вплив умов грунтоутворення на формування грунтового покриву субарктичної (тундрової) зони полярного поясу.

4. Охарактеризуйте особливості морфології, властивостей і використання тундрово-глейових грунтів.

13. ГРУНТИ БОРЕАЛЬНИХ ОБЛАСТЕЙ

Бореальний грунтово-біокліматичний пояс займає значні території Північної Америки, Європи й Азії. У межах бореального поясу виділено дві групи областей: тайгово-лісові і мерзлотно-тайгові. В тайгово-лісовій зоні основними типами грунтів є підзолисті й дерново-підзолисті, а в мерзлотно-тайговій – кріогенні мерзлотно-тайгові грунти.

13.1. Підзолисті грунти тайгово-лісової зони

Основним процесом грунтоутворення в зоні є один із різновидів елювіального – підзолистий. Суть підзолистого процесу полягає в руйнуванні у верхній частині профілю первинних і вторинних мінералів за рахунок їх кислотного гідролізу та виніс продуктів руйнування в нижні горизонти. В найтиповішому вигляді підзолистий процес проходить під хвойним лісом з моховим покривом і при короткочасному перезволоженні.

Теорія утворення підзолистих грунтів розроблялася багатьма вченими. "Підзол" – російське слово, введене В.В.Докучаєвим для позначення грунтів, верхній горизонт яких за кольором нагадує пічну золу. В.В.Докучаєв, П.А.Костичев, М.М.Сибірцев вважали, що підзоли сформувались під впливом перегнійних кислот при участі лісової рослинності. К.К.Гедройц рахував, що дія води на колоїди та мінерали призводить до витіснення іоном Н⁺ з грунту інших обмінних іонів, у результаті чого грунтово-поглинальний комплекс руйнується. Це твердження не справдилось, оскільки Н⁺-іону з води утворюється мало.

В.Р.Вільямс твердив, що причиною підзолоутворення є деревинна рослинність: у лісовій підстилці йде грибний анаеробний процес розкладу, продуктом якого є "кренова кислота", яка руйнує мінерали грунту. Ця гіпотеза містить ряд протиріч, але сам біохімічний підхід до проблеми розвився в подальшому В.В.Пономарьовою, яка і є основоположником сучасної точки зору. Головні тези цієї теорії наступні. Деревинні й мохово-лишайникові залишки накопичуються переважно на поверхні грунту у вигляді лісової підстилки. Вона малозольна, містить багато лігніну, восків, смол, дубильних речовин. Лісова підстилка розкладається в цих умовах переважно грибною мікрофлорою, оскільки вона найменш вимоглива. У результаті дефіциту основ під її дією утворюються органічні кислоти – фульвокислоти й низькомолекулярні. Вони дуже агресивні, в умовах промивного водного режиму попадають у грунт, взаємодіючи з його мінеральними сполуками, руйнують їх на оксиди Si, Fe, A1, лужних і лужноземельних металів. Спочатку з грунту вимиваються розчинні сполуки, а потім і більш стійкі продукти руйнування мінералів, найперше – мулистих. Тому верхній горизонт збіднюється на мул. Крім цього, органічні кислоти з'єднуються з R₂О₃, утворюючи рухомі органо-мінеральні сполуки, які мігрують униз, цим самим верхній горизонт збіднюється на R₂O₃.

У результаті підзолистого процесу під лісовою підстилкою утворюється підзолистий (елювіальний) горизонт з наступними основними ознаками: колір світло – сірий або білястий, збіднений на поживні речовини, мулисті частинки, R₂О₃, має кислу реакцію, сильну ненасиченість основами, безструктурний або пластинчасто-листуватий.

Частина речовин закріплюється нижче елювіального горизонту, утворюючи ілювіальний (І) горизонт. Ілювіальний горизонт збагачений мулистими частинками, R₂О₃ й іншими сполуками, Fe-Mn-конкреціями, органо-мінеральними сполуками у вигляді лакування на гранях структурних відмін, на пісках утворюються ортзанди. В I-горизонті синтезуються вторинні мінерали, він ущільнюється. Багато речовин вимиваються за межі профілю.
У цих же умовах може йти й гумусоакумулювання (дерновий процес). Тому ступінь вираження опідзолення залежить від:

- інтенсивності промочування зверху;

- наявності перезволоження й оглеєння;

- характеру материнської породи;

- складу деревних порід.
Поряд із опідзоленням в утворенні підзолистих грунтів бере участь лесиваж (ілімеризація). К.Д.Глінка, Ф.Дюшафур, І.П.Герасимов, С.В.Зонн стверджували, що лесиваж протікає з участю менш кислого гумусу і супроводжується переміщенням з верхніх у нижні горизонти мулистих фракцій без їхнього хімічного розкладу. Лесиваж найчастіше є попередником опідзолення, інколи ці два процеси йдуть одночасно. Лесиваж складається з механічного переміщення мулу; диспергації глинистої частини й руху її вниз, утворення органо-мінеральних сполук із залізом і переміщення їх у нижні горизонти. Основними критеріями для діагностики лесиважу є стабільність хімічного складу мулу за профілем (SiО₂:R₂О₃) і наявність "оптично орієнтованої глини": при мікроморфологічному аналізі в ілювіальному горизонті виявляється багато пластинок глини певної орієнтації. Грунти, в яких елювіальний горизонт формується завдяки лесиважу, називаються псевдопідзолами.

Аналізуючи численні праці про формування грунтів з диференційованим профілем на сіалітній корі вивітрювання (підзолистих, дерново-підзолистих, сірих лісових, бурувато-підзолистих тощо), можна зробити висновок, що процес опідзолення й лесиваж одночасно беруть участь в утворенні цих грунтів.
Підзолисті грунти належать до групи кислих сіалітних елювіально-ілювіально-диференційованих грунтів з характерним типом профілю: Но+Е+І+Р. Це зональний тип грунтів тайгово-лісової зони, розташовуються вони великими масивами на Західносибірській низовині, в Скандинавії, північній і середній частинах Європи, Великобританії, півдні Південної Америки (Вогняній Землі), Північній Америці (центрі і сході Канади, північному заході США), Австралії (південному сході), Новій Зеландії. На Україні підзоли не виділені. Займають площу на території світу 310 млн. га, на території СНД – 132 млн. га.
Клімат: гумідний бореальний, Кз>1, сума опадів 200-600 мм на рік, середньорічна температура складає від +4 до -10°С. Рельєф: рівнинний або плоскогірний, горбисто-хвилястий, тобто різноманітний. Грунтотворні породи: моренні, покривні суглинки та глини, водно-льодовикові, стрічкові глини, елювій і делювій корінних порід, озерно-стародавньоалювіальні – різного гранулометричного складу, добре дреновані, безкарбонатні. Рослинність тайгово-лісова, яка з півночі на південь утворює такі підзони: північну тайгу (мохово-лишайникові розріджені ялинові ліси з домішками берези чи модрини); середню тайгу (високі й густі ялинові та ялицеві ліси з зеленими мохами, домішками сосни, кедру, модрини, дуже заболочені); південну тайгу (хвойні, широколистяні та змішані ліси з добре розвиненим трав'янистим покривом).

Типові підзолисті грунти приурочені, найчастіше, до середньої тайги. Генезис підзолистих грунтів включає Е-І диференціацію профілю – опідзолення, лесиваж, відбілювання.
Профіль підзолистого грунту має таку будову (рис. 35):

Нл – слаборозкладена лісова підстилка, 5-10 см;

НлН – перехідний, потужністю 2-3 см, сильно збагачений органічними залишками;

Е – підзолистий, потужністю 2-15 см, білястий чи білясто-сірий, плитчастий, шарувато-плитчастий, лускуватий або безструктурний, пухкий;

І – ілювіальний, яскраво забарвлений у вохристо-бурі, бурі тони, дуже щільний, горіхуватий або призматичний, коричневі глянцеві натічні плівки, потужний. Якщо грунт піщаний, то Е – білий, мучнистий, безструктурний; І – менш розтягнутий, часто щільно зцементований Fe(OH)₃;

Р – материнська порода.


Рис. 35. Типовий підзолистий грунт
За гранулометричним складом підзолисті грунти , особливо супіщані і суглинкові, різко диференційовані: мінімум мулу – в Е, максимум – в І. На піщаних породах диференціація непомітна або відсутня. Хімічний склад характеризується збідненням Е-горизонту R₂0₃ і збагаченням його SiО₂ (це важлива діагностична ознака підзолистого процесу), горизонт І має зворотні характеристики. Грунти бідні на азот і фосфор. Вміст гумусу малий (1-4%), він зосереджений в НлН-горизонті, різко падає з глибиною, Сгк:Сфк=0,4-0,5. Фізико-хімічні властивості грунтів наступні: ЄП – від 2 до 15 мг-екв, реакція середовища кисла (рН = 3-4), СНО менший 50%, мінімальна ЄП -в елювіальному горизонті, максимальна – в І. Висока величина обмінної кислотності. Фізичні й водно-фізичні властивості залежать від гранулометричного складу материнської породи і вираження підзолистого процесу: грунти безструктурні, максимальна щільність в I-горизонті, в Е може бути верховодка.
Серед підзолів підтипи виділяють за наявністю оглеєння(табл. 14).
Таблиця 14. Класифікація підзолистих грунтів

Підтипи	Роди	Види
Підзолисті Глеєпідзолисті	Звичайні Залишково-карбонатні Ілювіально-залізисті Ілювіально-гумусові	Слабопідзолисті Середньопідзолисті Сильнопідзолисті Підзоли

Глеєпідзолисті мають чітко виражене оглеєння переважно верхньої частини профілю: Нл+Egl+I+P, зустрічаються на територіях з сильною заболоченістю.

Роди: залишково-карбонатні бувають як виняток, сформувались на карбонатних материнських породах, закипають в Р або І; ілювіально-залізисті утворились на піщаних породах, характеризуються I_Fe горизонтом яскраво-вохристого забарвлення; ілювіально-гумусові також легкі за гранскладом, мають I_h-горизонт чорного або коричневого кольору, що містить вмиті органо-мінеральні сполуки.

Види виділяються за ступенем опідзолення, тобто за морфологією Е-горизонту: слабопідзолисті – Е плямами; середньопідзолисті – Е суцільний, плитчастий або плитчасто-грудкуватий; сильнопідзолисті – Е плитчастий, розсипчасто-листуватий або лускуватий; підзоли – Е суцільний, мучнистий, білий.

Для підзолистих грунтів характерна низька природна родючість, в основному вони знаходяться під лісами. При розорюванні потребують інтенсивного окультурення, яке включає вапнування, регулярне внесення органічних і мінеральних добрив, правильний обробіток, посів багаторічних трав, звільнення від каменів. Проте цей процес довготривалий.