9. Криосоли: условия формирования, свойства, криогенные процессы.

Название почв Криосоли происходит от греческого слова kraios – холод. Оно относится к почвам, преобладающие процессы в которых являются криогенными. Криосоли широко известны как мерзлотные почвы, также Желисоли (США), Криоземы (Россия).

Криосоли занимают 180 млн кв км в Арктике, Антарктике, субарктических и бореальных областях в условиях холодного континентального, гумидного, субгумидного и семиаридного климата. Они широко распространены в России, Канаде, Китае, Аляске, Монголии.

Криосоли встречаются на различных породах, включая моренные, эоловые, аллювиальные и делювиальные отложения. Растительность может быть представлена как тундрами с разной густотой растительного покрова, так и хвойными, смешанными и листопадными. Криосоли имеют вечную мерзлоту в нижней части профиля, их генезис и свойства являются результатом криогенных процессов, таких как криотурбация, пучение, трещинообразование и образование льда в почве.

Криогенные процессы

Криотурбация(или мерзлотное перемешивание) – процесс перемещения почвенной массы, при котором нарушается залегание горизонтов, образуются флексуроподобные изгибы слоев, происходит разрушение и разрывы органогенных горизонтов и скоплений органических остатков в срединный горизонт, что приводит к его обогащению органическим веществом.

Мерзлотное пучение связано с изменениями объема почвенной минеральной массы при замерзании в ней воды и развитии кристаллов льда, либо при образовании трещин. Мерзлотная сортировка заключается в разделении мелкозема и крупных обломков таким образом, что формируется нанорельеф из криогенных пятен мелкозема и колец обломочного материала.

Термическое трещинообразование происходит при быстром сжатии минерального грунта вследствие резкого охлаждения. Трещины имеют обычно ширину несколько сантиметров, с ними связаны ледяные или песчаные клинья.

Свойства

Циклы промерзания-оттаивания приводят к формированию зернистой, плитчатой и ноздреватой структур верхних минеральных горизонтов. Нижележащие горизонты обычно уплотнены, особенно в тяжелых почвах. В криотурбированных профилях нарушено залегание почвенных горизонтов, обломочный материал в профиле сортирован, а на поверхности образует многоугольники, иногда в пространственном распределении обломков отсутствуют какие-либо закономерности. Льдистость почти всех Криосолей проявляется в наличии кристаллов льда, ледяных шлиров, прослоек(жильный лед), ледяных клиньев и сплошной массивной мерзлоты с линейными размерами в несколько метров. Чем тяжелее гранулометрический состав, тем выше содержание льда в них. Профили Криосолей или отдельные их горизонты бывают насыщены водой в теплый период за счет таяния мерзлоты, что объясняет серую окраску и признаки окислительно-восстановительных процессов в мелкоземе. В активном слое почв протекают процессы сезонного замерзания и оттаивания, кроме того, он выполняет важные функции поддержания биологической активности почв и защищает слой мерзлоты от деградации.

10. Степные почвы в системе WRB и в русских классификациях.

Файоземы, почвы прерий

Файоземы (от греч. phae – темный) – почвы влажных степных территорий. Диагностический горизонт – mollic, других горизонтов просто нет. Это дерновые почвы, формирующиеся на легких суглинистых породах под лугово-степными растительными сообществами, обычно на склонах, в степных и лесостепных районах  горные, горно-луговые, дерновые почвы.

Существуют следующие разновидности файоземов:

stagnic phaeozems;

gleyic phaeozems (дерново-глеевые, близки к mollic gleysols);

calcaric phaeozems (луговые карбонатные);

luvic phaeozems (бруниземы, почвы высокотравных прерий);

haplic phaeozems.

Почвы прерий (бруниземы, luvic phaeozems) развиваются в условиях влажного умеренно теплого климата, не промерзают, распространены в североамериканских высокотравных прериях. Материнской породой часто служат лессы, хотя могут быть и другие.

Профиль бруниземов состоит из темного гумусового горизонта. Под ним залегает уплотненный иллювиальный горизонт В_t, практически лишенный карбонатов.

Наряду с типичными бруниземами в прериях широко распространены почвы с признаками современного или бывшего лугового процесса, переходные к гумусовым глейсолям (черноземовидным луговым или лугово-черноземным почвам).

Черноземы

Черноземы (chernozems) имеют горизонты mollic (мощный, темный; в новой классификации называется chernic) и calcic (горизонт накопления CaCO₃). Они имеют устойчивую структуру, высокое содержание гумуса, что связано с большим участием биогенного фактора (черви) в формировании почв. Реакция среды нейтральная.

У черноземов очень высокое плодородие. Они формируются под степной растительностью, в условиях летнего максимума осадков.

По системе ФАО черноземы разделяются на следующие подтипы:

calcic chernozems (южные черноземы);

luvic chernozems (северные черноземы, с признаком argic);

gleyic chernozems (лугово-черноземные почвы);

glossic chernozems (следствие континентальности климата – языковатая нижняя граница гумусового горизонта – Западная Сибирь, Казахстан);

haplic chernozems.

В отечественной классификации выделяются подзональные подтипы. В общем при движении с севера на юг уменьшается количество гумуса и увеличивается количество карбоната кальция. На севере распространены глинистые, иллювиальные почвы, в них есть слабое перемещение глин.

Также выделяются провинциальные (фациальные) подтипы черноземов, связанные с изменением свойств с запада на восток. На западе гумуса меньше (5-6%), но он проникает глубоко, на востоке – неглубокое проникание, но высокое содержание гумуса (10%). На западе из-за более растянутого теплого периода карбонаты более подвижны (миграционные формы), на востоке – сегрегационные формы (белоглазка, различные пятна и т. п.).

Черноземы – самые северные из почв, требующих орошение (типичные черноземы). Орошение необходимо осенью, либо весной (не летом). Главные требования к орошению: 1) соблюдение оросительной нормы (превышение отрицательно сказывается на почве – происходит заболачивание; 2) соблюдение определенного химизма оросительных вод. При неправильном использовании черноземы теряют свою структуру (особенно при перемещении тяжелой техники по влажным черноземам).

Каштановые почвы

Каштановые почвы (Кastanozems) – почвы с горизонтами mollic (мощность больше 30 см) темно-коричневого, каштанового, но не черного цвета; calcic и, обычно, gypsic. Являются переходными между calcic chernozems, luvic calcisols и gypsosols.

Каштановые почвы распространены в подзоне сухих степей. По степени гумусированности они делятся на темно-каштановые (3,5-4,5%), каштановые (2,5-3,5%) и светло-каштановые (1,5-2,5%). В районах распространения каштановых почв выпадает мало осадков, лето жаркое, почвы развиваются в условиях более резко выраженного непромывного режима, чем в районах распространения черноземов. Поэтому карбонатный горизонт лежит ближе к поверхности, под ним часто обнаруживается горизонт скопления гипса. Каштановые почвы вообще часто бывают приурочены к гипсоносным породам.

В каштановых почвах соотношение процессов гумификации и минерализации не является оптимальным, как черноземах. В результате гумуса накапливается сравнительно мало, цвет почв не черный, а каштановый. Генетический профиль каштановых почв включает следующие горизонты:

А1_h – гумусово-аккумулятивный;

А1В – переходный горизонт ;

В_Ca – карбонатный горизонт;

B_cs – иллювиально-гипсовый горизонт.

Реакция почвенного раствора от слабощелочной до щелочной, емкость поглощения от средней до малой. В составе поглощенных катионов кроме Ca²⁺ и Mg²⁺ в небольших количествах содержится Na⁺.

Каштановые почва обладают достаточно высоким естественным плодородием, но для развития земледелия необходимы мероприятия по сохранению и накоплению атмосферных вод или искусственное орошение.

11.Органические почвы избыточного увлажнения в системе wrb. Вопросы использования и мелиорации.

Хистосоли

Главный диагностический горизонт хистосолей – histic. Он представляет собой слаборазложившееся органическое вещество. Под ним может залегать органогенная порода – торф (моховые, древесные, травяные торфяники), твердая порода, песчаный или глинистый субстрат, глеевый горизонт, т. е. строение профиля: histic + порода. Хистосоли  болотные почвы.

Хистосоли развиваются в условиях повышенного увлажнения, застаивания влаги, затрудненного разложения органического вещества, т. е. растительность из-за повышенного увлажнения не может превратиться в гумус.

Водозастойные условия образуются 1) в результате слабого оттока с водоразделов (верховые торфяники) или 2) в понижениях рельефа, где аккумулируется влага атмосферных осадков, поверхностного стока, близко залегающих грунтовых вод – топогенные хистосоли.

Хистосоли характерны для районов с умеренно теплым и прохладным климатом (бореальные, суббореальные, субарктические районы – Западно-Сибирская низменность, Север Восточно-Европейской равнины, котловины Средней Сибири на водоупоре вечной мерзлоты, побережье Гудзонова залива, центральная часть Северной Канады + тропические болота Парагвая, бассейна Амазонки, Конго, Ориноко, рек Юго-Восточной Азии).

В тропиках хистосоли часто тяготеют к побережьям, манграм, где разложению растительности препятствуют 1) избыток солей в щелочных морских водах; 2) перекрытие поверхности почвы каким-либо материалом, например, в дельтах.

Растительность верховых торфяников – сфагновые мхи, которые и дают большую массу органического вещества. Скорость нарастания торфа достигает нескольких мм/год. Еще больше скорость накопления торфа в тропических болотах (там произрастают тростники, осоки, бамбук, мангры).

По химизму могут быть 1) очень кислые (рН 3-4) хистосоли сфагновых верховых торфяников; 2) нейтральные, слабощелочные, богатые N, P, K хистосоли низинных, тропических торфяников.

Использование хистосолей для земледелия не рекомендуется. Меры по улучшению этих почв требуют больших финансовых затрат. Однако часто (особенно в Европе) торфяники осушают, т. к. они 1) достаточно плодородны (особенно низинные); 2) нехватка земли. Осушенные торфяники благоприятны для лугового, огородного, садового хозяйства, но не для зерновых. Торфяники имеют малую объемную массу, все поры заполнены водой, поэтому при осушении они подвергаются усадке (на 2-3 м).

Часто при интенсивном использовании происходит биохимическое разложение торфа – сработка торфяника. При этом выделяется тепло, могут происходить пожары.

Осушение обычно производят с помощью канав глубиной 1-2 м, прорытых через каждые 30-40 м – открытый дренаж. Иногда на глубине около 1 м закладывают пластмассовые трубы – дрены, которые собирают избыточную воду – закрытый дренаж. Часто применяют двухступенчатое осушение.

Существует опасность переосушения торфяников – грунтовые воды не должны уйти совсем.

В Западной Европе (кроме Скандинавии) все торфяники осушены.