Состав зональных почв равнинных территорий по почвенно-биоклиматическим поясам

Почвенно- биоклиматический пояс

Зональные типы почв

Полярный Бореальный Суббореальный Субтропический Тропический

1 — арктические; 2—тундровые 1—дерново-грубогумусные и дерново-торфянистые; 2—глее-мерзлотно-таежные и мерзлотно-таежные иллювиально-гумусные северной тайги и редколесий; 3— мерзлотно-таежные кислые и опод- золенные средней тайги; мерзлотно-таежные палевые средней тайги; 4—глее-подзолистые и подзолисто-иллювиально-гумусные северной тайги; 5— подзолистые и подзолы средней тайги; 6— дерново-подзолистые южной тайги и лиственно- хвойных лесов; 7—дерново-палево-подзолистые хвойно-широколиственных лесов; 8— лесные кис- лые неоподзоленные хвойно-широколиственных и широколиственных лесов; 9—серые лесные 1 — бурые лесные; 2—черноземовидные прерий (бруниземы); 3—черноземы степей; 4—каштано- вые сухих степей; бурые полупустынные; б— се- ро-бурые пустынные 1— желто-бурые широколиственных лесов; 2—желтоземы и красноземы влажных субтропичес- ких лесов; 3— красновато-черные почвы субтро- пических прерий; 4— коричневые субтропических ксерофитных лесов и кустарников; 5— чернозем- ные субтропических степей; 6— серо-коричневые субтропических кустарниковых степей; 7— сероземы субтропических полупустынь 1— красно-желтые латеритные (аллитные, ферраллитные, альферритные) постоянно влажных тропических лесов; 2— красные латеритные (фер- раллитные, альферритные, ферритные) сезонно- влажных тропических лесов и высокотравных са- ванн; 3— коричнево-красные литеритизованные (альферритизированные, ферритизированные) ксеро фитных тропических лесов и кустарников; 4—крас- но-бурые сухих саванн; 5—красновато-бурые опус- тыненных саванн; 6—почвы тропических пустынь

Приведенный в табл. 1 перечень зональных типов почв по почвенно-биоклиматическим поясам подтверждает не только неоднородность, но и резкую контрастность почвенного покрова в пределах большинства поясов. Возникает вопрос: можно ли их рассматривать как самые крупные почвенно-географические единицы? Нет ли на поверхности Земли иных, столь же крупных территориальных единиц, но обладающих большим сходством типов почв и большим единством почвенного покрова. Эти вопросы тем более закономерны, что положение об одинаковом уровне энергетических ресурсов почвообразования для всех почв, принадлежащих одному биоклиматическому почвенному поясу, не подтвердилось.

В. Р. Волобуев (1960, 1963) подсчитал количество энергии, за­трачиваемой на почвообразование в системе гидро-терморядов почв: суммарное (рис. 2а) и связанное с биологическим кругообо­ротом (рис. 26).

Из графиков видно, что суммарные затраты энергии на почво­образование в одном терморяду (т. е. в пределах одного термиче­ского пояса) уменьшаются от влажных областей с коэффициен-

Рис. 2. Затраты энергии в почвообразовании (кал/см² -год): а — суммарные затраты энергии в биогеоценозе на почвообразо­вание; б — запасы анергии, .накапливаемые в годичном приросте растительной массы, надземной и корневой (по В. Р. Волобуеву, И963)

том увлажнения 1,6—2,0 к сухим (К 0,2—0,1) в 6—7 раз. Лишь в экстрахолодных областях со среднегодовыми температурами ме­нее минус 8° влияние увлажнения на энергетический уровень поч­вообразования уменьшается.

Еще более контрастны в одних и тех же терморядах запасы энергии, накапливаемые в годичном приросте растительной массы, т. е. энергии биологического кругооборота и биохимических пре­вращений в почвах. Как видно на рис. 26, з одном и том же термо­ряде эти величины изменяются: в умеренных поясах в 20—40 раз, а в субтропических и тропических — в 100 раз и более.

Почвенно-геохимические поля. При рассмотрении глобальных закономерностей географии почв нами было введено понятие о почвенно-геохимических полях, как самых крупных почвенно-географических региональных единицах (Глазовская, 1966). При объединении территории в одно почвенно-геохимическое поле принималось во внимание сходство самих почв, а не сходство како­го-либо одного фактора или даже совокупности факторов, хотя, как будет показано далее, почвенно-геохимические поля располагаются на земной поверхности в соответствии с основными зонами увлажнения континентов и связанными с зонами увлажнения основными типами растительности.

Необходимо определить, какова же должна быть степень сходст­ва почв, принадлежащих одному почвенно-геохимическому полю? Для этого рассмотрим географию более крупных, чем типы почв, классификационных почвенных единиц. В предложенной нами сис­теме классификации (Глазовская, 1966) типы почв объединяются в семейства, семейства почв — в генерации, а генерации — в гео­химические ассоциации почв.

Почвенный тип — основной таксон классификации почв гене­тического докучаевского почвоведения — характеризуется: 1) од­нотипным поступлением органических веществ и процессов их пре­вращения и разложения; 2) однотипным комплексом процессов раз­ложения минеральной массы и синтеза минеральных и органоминеральных соединений; 3) однотипным характером миграции и ак­кумуляции веществ; 4) однотипным строением почвенного профи­ля; 5) однотипной направленностью мероприятий по повышению и поддержанию плодородия почв.

Таким образом, почвы, объединяемые в один тип, обладают одинаковым набором генетических горизонтов почв и сходной со­временной динамикой почвенных процессов в годовых и многолет­них циклах, обусловленной сходством гидротермического режима.

Типы почв объединяются в более крупные таксономические груп­пы — семейства почв. Почвы, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковое строение почвенного профиля, т. е. одинаковый набор генетических горизонтов почв и одинаковый качественный состав органических, органоминеральных и минеральных продук­тов почвообразования (состав гумуса, вторичных глинных минера­лов, минералов полуторных окислов, новообразований простых со­лей и т. д.), но они могут отличаться по динамике современных поч­венных процессов.

Семейства почв в свою очередь объединяются в еще более круп­ные классификационные группы — генерации почв. Критерием для объединения почв в одну генерацию является сходное соотноше­ние между основными почвообразовательными процессами: накоп­лением органического вещества, вторичным минералообразованием и перемещением продуктов почвообразования по профилю почв, оглеением, гидрогенной аккумуляцией минеральных соединений. Почвы, входящие в одну генерацию, имеют сходный генетический профиль и сходный состав органических и органоминеральных сое­динений, но могут различаться по составу вторичных минералов в метаморфических иллювиальных или солевых горизонтах.

Генерации почв объединяются в почвенно-геохимические ассо­циации. В основу выделения геохимических ассоциаций, классифи­кационных групп почв наиболее высокого таксономического ранга, положены признаки, представляющие наиболее общий результат взаимодействия между органической и минеральной составляющей почв (включая твердую, жидкую и газовую фазы). Таким результатом являются: реакция почв и характер ее изменения по профи­лю, степень окисленности (или восстановленности) минеральных, органоминеральных и органических соединений почв. В одну гео­химическую ассоциацию объединяются почвы со сходными кислотно-щелочными и окислительно-восстановительными свойствами. В ряду почв атмосферного увлажнения выделяется шесть почвенногеохимических ассоциаций: 1) кислые субаэральные; 2) кислые суб аэральные оглеенные; 3) кислотно-щелочные субаэральные; 4) кис­лотно-щелочные субаэральные оглеенные; 5) нейтрально-щелочные субаэральные; 6) щелочные субаэральные.

Рассмотрим закономерности географического распространения почв на уровне геохимических ассоциаций.

Из шести названных ассоциаций пять образуют на поверхности

Рис. 4. Содержание гумуса в слое 0—>20 см в главных типах почв мира связи с гидротермичесюими условиями, % '(по В. >Р. Волобуеву, 1963)

Земли обширные, закономерно сменяющие друг друга ареалы — почвенно-геохимические поля. Почвенно-геохимические поля — это территории с господством определен­ной геохимической ассоциации субаэральных почв или закономерным сочетанием нескольких геохимических ассоциаций. На схематической карте (рис. 3) показаны почвенно-геохимические поля, состав, форма и взаимоположение которых характеризуют мегаструктуру почвенно­го покрова Земли.

В полярных областях северного полушария, в современных перигляциальных пустынях располагается поле нейтральных и ще­лочных (карбонатных) почв, местами с ярко выраженным субаэральным соленакоплением. Фрагменты подобного же поля имеются в перигляциальных пустынях Антарктиды.

Вслед за полем нейтральных и щелочных полярных почв в се­верном полушарии располагается поле преобладания кислых суб­аэральных оглеенных почв, охватывающее зону тундр и лесотундр и образующее вытянутый в широтном направлении циркумполяр­ный пояс. Близкий горизонт льдистой мерзлоты, низкие темпера­туры, слабая испаряемость обусловливают переувлажнение боль­шинства почв и развитие глеевого процесса. Кислые субаэральные неоглеенные почвы распространены здесь спорадически.

В южном полушарии поле кислых субаэральных оглеенных почв имеет фрагментарный характер: оно охватывает островную часть Субантарктики, где распространены не тундровые, а кислые дер­новые оглеенные и болотные почвы.

Поле кислых субаэральных почв, т. е. почв с кислой реакцией и преобладанием окислительного режима на всем протяжении про­филя в сочетании с кислыми субаэральными оглеенными, занимает очень большие пространства и имеет сложную форму. Оно охва­тывает те части континентов, где количество осадков превышает ис­паряемость, среднегодовой коэффициент увлажнения лежит в пре­делах 1—2, а местами доходит до 3—4, и где он ни в одном из месяцев в году не опускается ниже 0,6. Эти условия обеспечивают господство промывного режима в почвах со свободным дренажем.

Это поле проходит через различные термические пояса Земли. Оно протягивается в меридиональном направлении вдоль восточных побережий континентов. В области экватора и в умеренно холод­ном поясе северного полушария оно приобретает широтное направ­ление. Конфигурация его по отношению к северному и южному по­лушариям несколько асимметрична.

Поле кислых субаэральных почв охватывает преимущественно различные типы лесных биоценозов мира. Однако ареал его не ог­раничивается лесами. Кислые субаэральные почвы распространены также под субарктическими лугами, а в горах под альпийскими и субальпийскими лугами.

Образование кислых почв в столь широком диапазоне природ­ных условий обусловлено двумя ведущими факторами: 1) промывным режимом, в результате чего из почв удаляются легко под­вижные продукты почвообразования, и прежде всего основания (которые могли бы нейтрализовать все вновь и вновь образующие­ся органические кислоты); 2) подвижностью и агрессивностью поч­венного гумуса, в составе которого преобладают слабополимеризованные агрессивные фульвокислоты и ульминовые кислоты. Это общее свойство всех кислых субаэральных почв независимо от то­го, находятся ли они в субарктическом, бореальном субтропичес­ком или тропическом поясах, что подтверждается данными анали­за группового состава гумуса (а не только его валового содержа­ния), полученными советскими и зарубежными почвоведами. Фульватно-ульматный состав гумуса обусловлен, в первую очередь, по­стоянной влажностью почв, отсутствием периодов иссушения, в ко­торые могла бы происходить полимеризация органических кислот. Подвижность и агрессивность гумуса в совокупности с промывным режимом и определяют сходство в направлении почвообразования столь далеких по природным условиям территорий.

Всем почвам, развивающимся в условиях влажного климата, без выраженных сухих периодов, присущи некоторые общие черты: не­насыщенность основаниями, слабая устойчивость коллоидальных комплексов, невысокое плодородие, быстрая утрата органических веществ при сельскохозяйственном освоении и необходимость вне­сения как минеральных, так и органических удобрений (а под опре­деленные культуры и необходимость известкования почв).

Если бы была поставлена задача определить в мировом мас­штабе площади почв, наиболее нуждающихся во внесении удобре­ний, следовало бы взять общую площадь распространения кислых субаэральных почв. Водный режим этих почв благоприятен для продуцирования большой биомассы, поэтому именно удобрения и система обработки — главные факторы в повышении плодородия.

Значительно меньшие по площади, но хорошо выраженные по­ля в северном и южном полушариях, образует ассоциация кислот­но-щелочных субаэральных почв: кислые в верхней части профиля и имеют нейтральную или слабощелочную реакцию (карбонатный горизонт) в нижней его части. Поля этих почв приурочены к раз­личным термическим поясам с умеренно влажным климатом, где средний коэффициент годового увлажнения колеблется в пределах 0,6—1,0 и лишь в наиболее теплые или сухие месяцы года опускает­ся ниже 0,6. Они распространены в областях лесостепных ланд­шафтов и ландшафтов высокотравных прерий умеренного пояса северного полушария и саванн в тропических и субэкваториальных поясах обоих полушарий. Эти переходные области, испытавшие не­однократные смены климатов и сопутствующие им смены расти­тельности, то преимущественно лесной, то травянистой, характе­ризуются, как правило, сложным гетерогенным строением почвен­ных профилей (особенно в субтропических, тропических и субэква­ториальных областях, где почвенный покров не уничтожался надви­гавшимися ледниками). Одним из общих свойств большинства субаэральных почв этой территории является дифференциация профи­ля на кислую верхнюю и нейтральную (или щелочную) нижнюю части. Подобная дифференциация профиля обусловлена сменой и в вековых и в годовых циклах периодов увлажнения и промывания почв периодами.их иссушения и господства непромывного режима. В результате наиболее подвижные продукты почвообразования (сульфаты, хлориды) выносятся из почв, менее подвижные — кар­бонаты кальция — частично остаются в глубоких частях профиля или в коре выветривания. Гумус имеет сложную природу. Наряду с фульвокислотами и ульминовыми кислотами (обусловливающими кислую реакцию почв и подвижность коллоидов в верхней части профиля) в этих почвах присутствуют темные, более сложные гуминовые кислоты, образованию которых способствует наличие пе­риода иссушения.

Общим свойством этой группы почв являются слабая ненасы­щенность верхней части профиля, некоторое перемещение ила, а в ряде случаев и гуматов кальция, и глубокий вынос карбонатов кальция. Они обладают более высоким плодородием, чем кислые субаэральные почвы, хотя и нуждаются во внесении удобрений, но в меньшей степени.

Ассоциация кислотно-щелочных субаэральных почв образует на континентах северного и южного полушарий неширокие поля дуго­образной формы, расположенные по соседству с полями кислых субаэральных почв, но в более сухих климатических условиях.

Следующие почвенно-геохимические поля образованы ассоциа­цией нейтрально-щелочных- субаэральных почв. Поля нейтрально- щелочных почв распространены в северном и южном полушариях. Они образуют еще более внутренние дуги, обрамляющие наиболее сухие области континентов. Это области недостаточного увлажне­ния, со значениями среднегодовых коэффициентов увлажнения 0,3— 0,6, имеющие выраженный сухой период. Водный режим почв не­промывной. Карбонаты располагаются неглубоко от поверхности, а во многих почвах в нижней части профиля присутствует гипс. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты. Почвы имеют высокое плодородие, обладают значительным потенциальным за­пасом питательных элементов, но часто в труднодоступной форме. Это почвы степей умеренных, субтропических и тропических обла­стей, а также почвы сухих ксерофитных лесов и кустарников. Их продуктивность ограничивается весьма часто не столько отсутстви­ем подвижных минеральных соединений, сколько недостатком вла­ги. Накопление и сохранение влаги, а для ряда культур и ороше­ние, часто необходимы для повышения плодородия почв.

Наконец, самые сухие области внутренних частей континентов, выходящие к западным побережьям лишь в тропических широтах, заняты монолитными обширными полями щелочных субаэральных почв. Это области полупустынь и пустынь, где среднегодовые коэф­фициенты увлажнения лежат в пределах 0,1—0,3, а на значитель­ных пространствах тропических пустынь опускаются ниже 0,1.

Непромывной режим, сухость почв, малое поступление органиче­ских веществ и их быстрая минерализация в условиях резко окисли­тельной среды ведут к формированию почв, в которых вместо гу­муса (т. е. углерода органических соединений) накапливаются с самой поверхности карбонаты кальция (углерод в минеральной форме). Всеобщее обызвесткование почв и соленакопление — наи­более яркие и общие черты почвообразования полупустынь и пу­стынь, умеренного, субтропического и тропического поясов.

Рис. 5. Значение ipH в слое 0—120 цм в главных типах почв мира в связи с гйдроте'рмичесюши условиями ⁱ(iio iB. Р. Волобуеву, >Ш63)

Несмотря на невысокое содержание гумуса, щелочные субаэральные почвы (незасоленные) обладают высоким потенциалом плодородия, но использование их возможно лишь при условии оро­шения. Именно здесь сосредоточены основные массивы орошаемых земель мира, именно в этих почвенно-геохимических полях имеются

Рис. 6. Содержание карбонатов (% СОг) в верхнем метровом слое почв в связи с гидротермическими условиями '(по В. Р Волобуеву, il963)

значительные площади потенциально пригодных для земледелия почв, которые в будущем, при орошении, превратятся в высокопро­дуктивные земли оазисов.

Ассоциации кислотно-щелочных и щелочных оглеенных почв и щелочных глеевых не образуют самостоятельных больших полей, а встречаются отдельными массивами среди других ассоциаций, об­разуя с ними закономерные почвенно-геохимические сочетания.

Рассмотренные почвенно-геохимические поля и свойственные им ассоциации почв совпадают в общих чертах с зонами увлаж­нения, выделенными Н. Н. Ивановым (1931) на основании значе­ний среднегодовых коэффициентов увлажнения (К = Р(осадки) / Е(испарение))

Рис. 7. Распространение геохимических ассоциаций и семейств суб- аэральных почв по географическим поясам и зонам увлажнения. Ареалы семейств почв: I — на равнинах; II — в горах;< III — почвенные секторы: 1 — тундровый; 2 — бореальный таежный; 3 — суббореальный лесной; 4 субтропический и тропический влажнолесной; 5 — лесо-лугово- степной; 6 — ксерофитно-лесо-кустарниковый; 7 — саванново-ксерофитно- лесной; 8 — степной: 9 — полярный пустынный; 10 — пустынный суббо­реальный; 11 — пустынный субтропический и тропический

и изменений среднемесячных значений коэффициентов увлажнения по сезонам года.

Почвенно-геохимические поля совпадают также с гидрозонами и гидрорядами почв, выделенными В. Р. Волобуевым (1953, 1963). В. Р. Волобуев исследовал связи некоторых свойств почв с гидро­термическими условиями. Для обработки были взяты данные по 338 почвенным разрезам, расположенным в различных климати­ческих условиях, из разных стран мира. Все разрезы были сгруп­пированы по гидротермотипам (описанным в разделе о горизон­тальной зональности почв); по каждой совокупности были высчи­таны средние значения гумуса и рН в поверхностном слое, сред­ние содержания в метровой толще карбонатов кальция. Полученные значения были нанесены на площади гидротермических графиков и соединены изолиниями.

Как видно из рис. 4, 5, 6, общности почв, принадлежащих одно­му и смежным гидрорядам, обладают значительно большим сход­ством названных свойств, чем общности, лежащие в одном терми­ческом поле, но в разных гидрорядах. Эти данные показывают, что объединение почв в геохимические ассоциации и выделение почвенно-геохимических полей имеют достаточные основания. Именно поч­венно-геохимические поля, располагающиеся в соответствии с ос­новными зонами увлажнения суши Земли, можно рассматривать как наиболее крупные планетарные почвенно-географические еди­ницы. Степень сходства почв, объединяемых в одном геохимическом поле, значительно выше, чем почв, объединяемых в один геогра­фический (или, вернее, термический) пояс. Не термический, а вод­ный режим почв (промывной, периодически промывной, непромыв­ной, водозастойный, с периодами иссушения почв или постоянной влажностью) оказывает наибольшее влияние на основные свойст­ва почв. Водный режим почв определяет в значительной мере и тип биоценозов. Поэтому почвенно-геохимические поля совпадают в общих очертаниях с распространением основных типов расти­тельности.

Почвенно-геохимические поля на отдельных континентах имеют сложную, но вполне закономерную форму. Они симметричны по отношению к экватору лишь в экваториальном, субэкваториальном, а отчасти субтропическом поясах Земли. В остальных поясах сим­метрия полей нарушается вследствие различного соотношения пло­щадей континентов и океанов в северном и южном полушариях.