Рациональные меры управления помогут поддерживать и даже увеличить общую урожайность, что, в свою очередь, будет способствовать сохранению полезных свойств лесных почв в границах их естественного плодородия.
Характеристика и условия образования бурых почв, растительность и свойства
Бурые почвы находятся в условиях умеренного климата, где наблюдается повышенная влажность и теплота. На них произрастают как хвойные, так и лиственные деревья, формируя смешанные леса. В данной части текста мы подробно рассмотрим характеристики бурых лесных почв, условия их формирования, структуру профиля, а также классификацию и разнообразие типов растительности, которые на них растут. Кроме того, будут предложены подходы к улучшению бурых лесных почв для их хозяйственного использования.
Гумус бурых почв содержит преимущественно фульвокислоты, а не гуминовые кислоты, особенно это становится заметно в нижней части плодородного горизонта. Гумусовый слой ведет активную деятельность: почвенные бактерии и корни растений интенсивно перемешивают как органические, так и неорганические частицы. В результате этого механического воздействия граница между верхним и средним горизонтом может оказываться почти неразличимой.
Второй горизонт почвы состоит из неорганических компонентов, которые вымываются из горизонта почвообразования. Он также включает органический материал, поступающий от микроорганизмов и дождевых червей из верхнего слоя. Второй слой бурых лесных почв часто субъективно чуть выщелочен, поэтому через профиль переносятся только определенные соли. В свою очередь, нижний слой включает глину. По данным таблицы кислотности, бурые лесные почвы обладают уровнем pH от 5,0 до 6,5, что свидетельствует о их относительной кислотности.
Типичные лесные почвы имеют равномерное распределение механических компонентов вдоль профиля. В переходном слое можно заметить небольшое увеличение содержания ила, что связано с процессами формирования склонов.
Процесс заиливания – это превращение первичных минералов во вторичные под воздействием биологических и химических факторов, а также формирование вторичных минералов в результате минерализации растительных остатков. В ходе заиливания в слоях почвы накапливаются ил и такие минералы, как железо, марганец, магний, кальций, фосфор и алюминий, помимо других элементов.
Условия почвообразования и распространение
Географическое положение играет определяющую роль в процессах, которые ведут к образованию лесных почв бурого типа. Здесь наблюдается умеренный климат с мягкими температурами и значительной влажностью, так называемым коэффициентом влажности, превышающим единицу.
Одним из ключевых процессов формирования бурых почв является сползание нижних почвенных горизонтов и вынос подвижных продуктов выветривания. Плодородие этих почв обуславливается постоянным наличием органического вещества, которое поступает из опавших листьев лиственных деревьев и отмершей травянистой растительности.
Бурые почвы формируются на таких геоморфологических формах, как равнины, предгорья и долины, а также в горных лесных районах. Их образование осуществляется на различных подставах: глине, суглинке, песчаных и гравийных породах. Все подтипы бурых лесных почв очень богаты минералами, особенно теми, что содержат железо.
Годовое количество положительных температур в местностях типа Браунвальда варьируется от 2500 до 3000 градусов Цельсия. Осадки в этих регионах составляют от 60 до 100 см в год. Почва замерзает, но не сильно и на длительные сроки. Процесс формирования бурых лесных почв также связан с особенностями выщелачивания воды и ее динамикой.
Естественная зона распространения бурых лесных почв в России охватывает Кавказские горы, предгорья Алтая и юг Дальнего Востока. Тем не менее, в Центральной и Западной Европе, а также в Англии, на восточном побережье США и в Восточной Азии эти почвы занимают значительно большую территорию.
Строение профиля
Верхние слои профиля обладает высоким уровнем плодородия – это рыхлая подстилка, состоящая из древесных обломков с различной степенью разложения, в сочетании с темно-коричневым гумусовым горизонтом. Толщина верхнего слоя составляет около 20 см и представлена суглинистым, зернистым и рыхлым материалом. Следующий слой, называемый переходным, характеризуется глинисто-суглинистым составом и зернистой структурой также толщиной 20-30 см. Затем идет желтовато-коричневый горизонт толщиной от 30 до 70 см, который выглядит уплотненным и содержит множество включений мусора и валунов. Этот горизонт переходит в слаборазложившийся элювий.
Различают несколько типов бурых почв: кислые, кислые богатые, кислые слабонасыщенные и слабонасыщенные травянистые почвы. В зависимости от состояния гумусового слоя их также можно разделить на сырые гумусовые, иллювиальные гумусовые и глеевые почвы.
Бурые леса классифицируются как молодые почвы, которые формировались относительно недавно и продолжают развиваться. Следовательно, четкая система классификации таких почв еще не была выработана.
Характеристика
Бурые почвы располагаются в различных регионах мира, где преобладают лиственные и хвойные леса. Они содержат от 15 до 17% гумуса, что делает их ценными для сельского хозяйства. Каштановые почвы могут находиться в следующих условиях:
- на равнинах;
- в предгорьях;
- в межгорных депрессиях;
- в горно-лесной местности.
Эти почвы образуются в районах с умеренно влажным и теплым климатом, где годовая температура колеблется в диапазоне от 2500 до 3000 °C. Годовое количество осадков должно составлять от 600 до 1000 мм, а коэффициент влажности равен 1. В местах формирования бурых почв земля, как правило, не замерзает, либо промерзает лишь поверхностно и на короткий срок. Месторождения этих почв также выделяются характерным водным балансом, характеризующимся выщелачиванием.
Леса, в которых формируются буроземные почвы, характеризуются разнообразием лиственных видов. Осадочные породы с высоким содержанием зольных элементов, а также магния и марганца служат основой для образования буроземных почв. Эти почвы могут формироваться на различных породах с различным составом:
- глине;
- суглинке;
- песке;
- щебенистом наносе;
- в коре выветривания.
Часто все различные подтипы буроземных почв связываются общим богатым минералогеем железа. Чаще всего такие почвы образуются на местах, где преобладают лиственные деревья:
Они также могут возникать в смешанных лесах, где лиственные и хвойные деревья соседствуют друг с другом. К таким хвойным видам относятся различные виды елей, сосен и лиственниц:
Разнообразие составов почв объясняется высокой долей золы, которая включает в свою структуру магний, кальций и другие минералы. Разнообразие состава и свойств буроземных почв обусловлено спецификой их профиля, который может содержать разные горизонты.
- АО – лесная подстилка, сформированная из опавшей листвы и древесных остатков, толщина которой обычно не превышает 1 см.
- Alfh – слой формирующегося гумуса, имеющего буро-серый оттенок и зернистую или зернисто-комковую структуру, наполнен колоссальным количеством продуктов жизнедеятельности почвенных организмов, особенно дождевых червей. Этот слой содержит корни лесных растений. Его толщина составляет 10–30 см, а нижняя граница может быть либо ровной, либо слегка волнистой.
- Bm – метаморфический оглиненный горизонт, более тяжелой комковатой структуры, нижняя часть которого имеет ореховый оттенок. В нем обитают почвенные беспозвоночные. Толщина этого слоя достигает 100 см. Он плавно переходит в основу почвы, состоящую из материковых пород.
- Csial – материнская порода, имеющая в своем составе каменистые компоненты.
Торфяные почвы отличаются тонким гумусовым слоем, толщина которого обычно не превышает 10-12 см. Плодородный слой находится значительно ближе к поверхности. Содержание гумуса в нем колеблется в пределах 5-7 %. На более глубоком уровне располагаются слои почвы с уровнем плодородия не более 2 %. Чем сильнее удалены горизонты от поверхности, тем меньше их плодородие. Характерная особенность бурой лесной почвы заключается в том, что уровень кислотности снижается от нормального до слабокислого.
Условия почвообразования и распространение
Остатки выветривания и растительный мусор, такие как опавшие листья и стебли деревьев, играют ключевую роль в формировании бурых почв. Отмершие части растений служат источником содержания золы, активно обогащая бурые лесные почвы необходимыми минералами. Ареалы распространения лиственных лесов в условиях умеренного и теплого климата охватывают различные физические зоны в соответствующих странах и почвах:
- США;
- Кавказ, Крым и Дальний Восток;
- Япония;
- Китай;
- Карпаты.
Кислотность и насыщенность гумусом бурых лесных почв варьируются в зависимости от естественной экологической зоны. На юге они, как правило, более кислы и богаты гумусом.
Классификация
Несмотря на то, что почвоведение выделяет торфяники как отдельный тип почвы, в настоящее время общепринятой классификации для торфяников не существует. Это объясняется огромным разнообразием песчаных почв, включая промежуточные формы, такие как сухие и супесчаные почвы, которые отличаются от типичных песчаных почв низким водным балансом, а также грубогуминовыми буроземными почвами.
В советском почвоведении применялась следующая классификация:
- типичные буроземы, которые делились на 6 подгрупп;
- глееватые бурые лесные почвы, которые делились на 4 подгруппы;
- подзолисто-буроземные, из которых выделяли 2 подвида;
- подзолисто-буроземные глеевые, к которым относилось 4 подвида;
- лугово-буровые, включающие 2 подвида.
Отсутствие четкой классификации также объясняется тем, что бурые лесные почвы принадлежат к группе молодых почв, которые все еще формируются и по этой причине не обладают устойчивыми характеристиками и типичными чертами. Это также объясняет множество переходных форм бурых почв.
Подтипы бурых почв
Разные условия формирования приводят к возникновению следующих подтипов лесных бурых почв: слегка ненасыщенные, слегка насыщенные, подсоленные, кислые подсоленные, кислые глеевые почвы, а также грубый гумус и иллювиальный гумус.
Климатические условия также способствуют образованию различных подтипов: холодные, умеренные и теплые.
Формирование и образование бурых почв
Разнообразие бурых почв объясняется спецификой формирования типов почвы. Лесные бурые почвы возникают на хорошо дренированных участках с регулярным режимом выщелачивания. Эти почвы формируются на рыхлых материалах, обладающих богатым минералогическим составом, включая известняк, сланцы и кристаллические породы. Высокие температуры и обильные осадки создают благоприятные гидротермальные условия для образования глины.
Породы, из которых образованы бурые почвы пустынь и полупустынь, включают глинистый алевролит, известняк, глинистый сланец и аллювиальные известняковые отложения. В некоторых регионах, таких как Африка и Австралия, эти почвы образованы на базе кристаллических пород.
Плодородие бурой почвы
Бурые почвы отличаются по уровню плодородия. Высокое плодородие бурых почв обеспечивается наличием постоянного органического вещества, полученного из листвы лиственных лесов и отмерших травянистых растений. Процесс разложения листвы лесов характеризуется высоким содержанием кальция. Мягкий и влажный климат способствует хорошей дренажности и стабильной структуре профиля. Поэтому такой тип почвы активно применяется в сельском хозяйстве, где успешно растут виноградники, фрукты и овощи.
Коричнево-черноземные и тёплые бурые лесные почвы тоже обладают высоким уровнем плодородия. Напротив, бурые почвы пустынного и полупустынного типов формируются в условиях сухого климата с низким уровнем растительности. Они содержат малое количество органических веществ и имеют рыхлую зернистую структуру. Высокое содержание солей также заметно снижает уровень их плодородия, поэтому такие территории лучше использовать для пастбищного земледелия. Для повышения урожайности на таких почвах нередко требуется орошение и укрепление органическими удобрениями, как, например, на полях с дынями. Структура бурых почв разнообразна; составы и переходные формы в значительной степени вариативны. Реакция среды может колебаться от кислой до щелочной в зависимости от конкретных условий. Профиль буроземов имеет три уровня горизонта.
Верхний горизонт, обозначаемый как A, имеет коричневый цвет и располагается на глубине около 20 см. Он включает гумус и минералы, поступающие из органического материала, а также от микроорганизмов.
Второй горизонт, B, состоит из минералов, поступивших из нижних пород, а также органического материала, переработанного дождевыми червями. У этого горизонта слегка выщелоченный характер и более светлый оттенок.
Климатические условия и системы почвообразования приводят к возникновению различных типов бурых почв с уникальными характеристиками и составами.
Бурые почвы (буроземы) широколиственных лесов
Бурые лесные почвы в широколиственных лесах распространены на равнинах предгорий Закарпатья, в Калининградской области, так и в южных областях Дальнего Востока, включая Уссурийско-Ханкайскую и Зейско-Буреинскую области.
Горные каштановые леса встречаются в Карпатах, на Кавказе, в Крыму, а также в центральных и северо-восточных районах Алтая и на Сихотэ-Алине.
Природные условия почвообразования
Климат в западных районах характеризуется теплым и влажным, среднее количество годовых осадков превышает 1000 мм, а испаряемость устанавливается в диапазоне от 350 до 550 мм, что создает основные условия для промывного режима почв. Сумма температур за период выше 10 °C составляет от 2000 до 3000 °C.
Общая площадь буроземных лесов составляет примерно 10,1 миллионов гектаров, а вкупе с лугами и кустарниками на Амурских горах эта площадь достигает около 20 миллионов гектаров.
Для восточных регионов свойственен холодный муссонный климат, характеризующийся продолжительными холодными периодами и медленным оттаиванием почвы. Среднегодовое количество осадков колеблется в диапазоне от 450 до 600 мм, ясный муссонный дождевой сезон отмечает выраженные дождевые скворечники. Испаряемость этой местности составляет 430-550 мм, а сумма температур за период выше 10 °C варьируется от 1900 до 2600 °C.
Породы, формирующие почвы, преимущественно состоят из аллювиальных и аллювиально-осадочных отложений. В Закарпатье местность покрыта красными и пестрыми эрозионными корками.
Растительность на западе представлена дубами, буками, соснами, каштанами, ясенью и значительным разнообразием травяного покрова.
На Дальнем Востоке формируются леса из дуба, ясеня, черной березы, амурского желудя, саянской ели, пихты и сосны, а также богато развитыми подлесками из леспедецы и даурского рододендрона; травяной покров выделяется разнообразием.
Алтайские горы характеризуются кедровыми, елово-пихтовыми и сосново-пихтовыми лесами с травостоями, представленными на участках с бурой лесной почвой.
В более сухих районах Дальнего Востока, на террасах рек Зея и Бурея, лиственные леса начинают уступать место луговой степи с травами, включающими злаки и бобовые, а также иву и орешник.
Здесь формируются характерные травянисто-злаковые почвы приамурского луга, сходные по минеральному составу с бурыми лесными почвами, но более глубоко гумусированные. Ниже располагаются участки с лугово-травянистой и болотной растительностью.
Генезис, строение профиля
Формирование бурых лесных почв стало предметом изучения таких ученых, как К.Д. Глинка, В.Р. Вильямс, Л.И. Прасолов, И.Н. Антипов-Каратаев, Ю.А. Ливеровский, И.П. Герасимов, С.В. Зонн и других.
Процесс формирования бурых лесных почв связан с развитием явления бурого почвообразования, где важные элементарные процессы включают гумусонакопление, оледенение, и заболачивание.
Гумусонакопление в бурых радиальных лесных почвах происходит благодаря активному биологическому азотно-кальциевому циклу, присущему хвойным и лиственным лесам и выщелачивающему водному режиму.
Формирование бурых почв характеристично как выщелачиванием элементов, так и биологическим накоплением их в подстилке и гумусовом горизонте. В процессе выпадения осадков в почву возвращается множество зольных элементов, включая соли кальция.
Разложение органических остатков происходит в богатой основаниями среде, в которой фульвокислоты и бурые гуминовые кислоты нейтрализуются, образуя комплексные соединения с железом.
Эти соединения проникают на значительную глубину и придают бурым лесным почвам их характерный коричневый профиль. Некоторые вещества, образующиеся в процессе почвообразования, могут перемещаться за пределы почвенного профиля.
Другая отличительная черта бурых лесных почв – это вовлечение всей толщины профиля.
Контрольные вопросы и задания
- Расскажите о распространении бурых почв широколиственных лесов.
- Укажите особенности факторов почвообразования в этой зоне.
- Какие процессы почвообразования участвуют в генезисе бурых почв широколиственных лесов?
- Дайте характеристику состава и свойств бурых лесных почв, их плодородия.
- Как используются бурые лесные почвы и какие необходимые мероприятия направлены на повышение их плодородия?
Особенности почв и растительность разных природных зон
Каждая природная зона характеризуется уникальной флорой и фауной, климатическими характеристиками, а также специфическими типами почвы.
Ниже представлен список природных кластеров с указанием их географического положения, типа почвы и особенностей растительности:
- Арктические пустыни. Эти поясные территории расположены на северных просторах Евразии и Северной Америки. Растительность в этих зонах практически отсутствует, а почвы считаются неплодородными.
- Тундра. Она охватывает побережья Северного Ледовитого океана. Земля, как правило, на 80-90% покрыта мхами, лишайниками и травами. На юге зоны начинают формироваться кустарничковые и карликовые деревья. Почва отличается маломощностью, обычно под ней располагается вечная мерзлота.
- Тайга. Эта экосистема представляет собой крупнейший лес в умеренном климате. Господствуют хвойные деревья: сосны, ели, пихты, лиственницы, кедры. Грунт в тайге, как правило, кислый, холодный и малопригодный для большинства других растений.
- Смешанные леса. Находятся на юге от тайги и характеризуются как лиственные, так и хвойные деревья. Подстилочные слои здесь более богаты органическим материалом, что приводит к лучшему плодородию почвы.
- Широколиственные леса. Расположены в Европе, Русской равнине, Азии и частично в Южной Америке. В этих лесах господствуют дубы, ясеня, липы и клены. Почвы в этих зонах плодородны за счет разложения опавших листьев и теплого климата.
- Степи и лесостепи. Они занимают широкую полосу на юге России. По климатическим и природным параметрам схожи с африканскими саваннами, североамериканскими прериями и южноамериканскими пампасами. Травянистые равнины с небольшими примесями лесов на севере. Известны своим высоким плодородным грунтом, попадающим под классификацию чернозема.
- Полупустыни и пустыни. Эти ареалы распространены на юге Евразии, в Африке и Австралии. Здесь встречаются только отдельные виды растений: кустарники, кактусы, злаки и травы. Земля здесь подвергается сильному солевому накоплению, а климат холодный и сухой не дает возможности для произрастания многих растений.
- Субтропики и тропики. Эти зоны располагаются вдоль побережья Средиземного моря. Земля окрашена в красно-желтый цвет благодаря высокому содержанию железа. Субтропики отличаются разнообразием: в некоторых лесах на юге России растут акации, каштаны, дубы, грабы, буки. В других частях зоны легко соседствуют сосны, дубы, папоротники и бамбуки. Тропические леса обижают многочисленными теплыми растениями.
Таким образом, связь между характером растительности и почвыmdash; это важный аспект, так как чем больше растений растет в данной экосистеме, тем теплее климат и тем богаче та почва.
Животные
Природные зоны заселены множеством животных, которые сумели адаптироваться к условиям своих мест обитания. Давайте подробнее рассмотрим состав фауны в различных экосистемах.
Арктика
В самой холодной зоне обитают животные и птицы, прекрасно адаптированные к суровым холодам: плотный мех или перья, белый цвет, помогающий скрыться в снежных условиях и многое другое. Общее количество обитателей хотя и невелико, но каждый из видов обладает своей уникальностью и красотой: белые медведи, песцы, полярные зайцы, полярные совы, морские львы, тюлени.
Тундра
Здесь наблюдается большее разнообразие животных. Многие представители мигрируют зимой на юг, однако есть и те, что остаются в тундре круглый год. Главными обитателями тундры являются северные олени, песцы, зайцы, волки, белые медведи, бурые медведи, и полярные совы. Вследствие больших массы болот, всякая тундровая местность заполнена комарами и мошками.
Лесная зона
Леса умеренного пояса занимают обширные зоны от северной лесотундры до южной лесостепи. Таким образом, разнообразие фауны варьируется от севера к югу. Например, в тайге, видовой состав не столь разнообразен, как в смешанных и лиственных лесах. Тем не менее, структура животного мира в лесной зоне схожа: бурые медведи, волки, лисы, рыси, олени, лоси, кролики и другие позвоночные.
Степь
В больших и открытых зонах степей отсутствуют укрытия для крупных животных, поэтому здесь обитают в основном небольшие хищники и травоядные. В основном это степные волки, лисы, сайгаки, зайцы, сурки, пастушки, галки, сороки и аисты.
Пустыня
Если Арктика представляет собой чрезвычайно холодную пустыню, то тропический тип этой зоны отличается своей жаркостью и сухостью. Обитатели этих теплых зон научились выживать без воды на протяжении длительных периодов, адаптировавшись к невыносимой жаре: верблюды, антилопы, лисы, бароны, скорпионы, змеи и ящерицы.
Тропики
В тропических лесах обитает наибольшее разнообразие животных на планете. Эти леса многоярусные, и на каждом ярусе обитает большое количество различных животных. К основным представителям тропической фауны относятся: леопарды, тигры, слоны, антилопы, окапи, гориллы, шимпанзе, попугаи, туканы и огромное разнообразие бабочек и насекомых.
Самый богатый по растительности пояс
Экваториальные и субэкваториальные климатические зоны Земли считаются самыми богатми и разнообразными по флоре и фауне. Тропические дождевые леса растут и процветают на ярко выраженных, по большей части, окрасах: ожелезненных, красновато-желтых почвах. Высокие стволы пальм, елей, шоколадных, банановых деревьев, железного дерева и кофейных деревьев увиты лианами и покрыты мхом, папоротниками и орхидеями.
Так как морозы практически отсутствуют, температура даже в самые холодные дни не опускается ниже +20 °C. Природа тропиков также отличается огромным количеством осадков. В этих районах может выпадать до 7000 мм осадков в виде ливневых дождей. При постоянной влажности и тепле большинство растений Земли растет и процветает великолепно.
