Тема. Почвенное районирование Алтайского края

Разнообразие природных условий Алтайского края определяет сложность и неоднородность почвенного покрова. Почвенный покров - совокупность почв, покрывающих земную поверхность. Почвенный покров Алтайского края весьма разнообразен, представлен тринадцатью типами почв, среди которых преобладают черноземы, серые лесные и каштановые почвы, занимающие 88,5% пашни.

На почвенной карте показаны основные разности равнинной и горной частей края. В таблице, данной ниже представлены основные типы почв Алтайского края. Общая площадь Алтайского края составляет 16,8 млн. га. Почв вовлеченных в пашню - 6,4 млн.га.Черноземы занимают около 40% от всей территории края. Серые лесные почвы – около 18,5%. Каштановые почвы, занимают 1,3 млн. га, или 8,2% от общей площади. Встречаются в алтайском крае и такие почвы как солонцы и солончаки. Их площади не значительны. Тем не менее эти почвы вовлечены в пашню.

Таблица

Основные типы почв Алтайского края и распределение их по угодьям.

Основные типы почв	Общая площадь	Виды угодий
пашня	сенокосы	пастбища	природные
тыс. га	%	тыс. га	%	тыс. га	%	тыс. га	%	тыс. га	%
Дерново- подзолистые		6,2		0,14		0,7		1,3		18,8
Серые лесные		18,5		3,94		12,5		7,1		46,9
Черноземы				73,92		28,7		23,7		2,9
Каштановые		8,2		15,6		3,2		5,1		0,5
Лугово-черноземные		4,4		2,92		11,9		9,0		2,0
Лугово-каштановые		0,6		0,51		1,9		1,2		0,1
Луговые		2,4		0,14		6,8		5,8		2,6
Лугово-болотные		3,2		0,01		2,2		1,6		9,0
Солонцы		4,4		1,59		7,7		17,3		0,8
Солончаки		0,8		0,02		0,5		1,9		1,4
Солоди		0,4		0,01		0,4		0,3		1,1
Аллювиальные		5,1		0,82		13,4		7,3
Горные черноземы		5,9		0,38		10,2		18,4		6,0

Задание: ознакомиться с почвенно-климатическим районированием Алтайского края и дать краткую характеристику факторам почвообразования, которые формируют основные типы точв по нижеприведенной таблице.

Основы учения о факторах почвообразования заложил В. В. Докучаев. Он установил, что почва формируется в результате взаимодействия климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени). В дальнейшем был выделен еще один фактор почвообразования — производственная деятельность человека.

Климат. С этим фактором почвообразования связано поступление в почву воды, необходимой для жизни растений и для растворения минеральных питательных веществ. От климата зависит активность биологических процессов. Количество солнечной энергии, попадающей на земную поверхность, возрастает от полюсов к экватору.

Большое значение имеют такие элементы климата, как атмосферные осадки, испарение и температура. Атмосферные осадки, выпадающие на земную поверхность, расходуются на испарение, фильтрацию в нижние горизонты, стекание по склонам, рост и развитие растений. При этом растворенные вещества и механические частицы передвигаются с водой, как по поверхности почвы, так и по ее вертикальному профилю.

В процессе обмена тепла и влаги между почвой и атмосферой устанавливается определенный гидротермический режим почвы. В каждой природной зоне климат характеризуется температурными условиями и увлажнением (это подробнее рассмотрено в части II). Выделение термических групп климатов основано на показателях суммы температур выше 10°С за вегетационный период: холодные — 600°С, холодно-умеренные — 600...2000°С, тепло-умеренные — 2000...3800°С, теплые — 3800...8000°С, жаркие — более 8000°С. Эти группы климатов располагаются в виде широтных поясов

По условиям увлажнения выделяют шесть групп климатов: очень влажные — коэффициент увлажнения более 1,33, влажные — 1,33...1,00, полувлажные — 1,00...0,55, полусухие — 0,55...0,33, сухие — 0,33...0,12, очень сухие — менее 0,12.

Коэффициент увлажнения — это отношение среднемноголетнего количества осадков за год (мм), к испаряемости (испарение с открытой водной поверхности), мм.

От температуры и условий увлажнения зависят скорость химических и биохимических процессов, выветривания, биологическая продуктивность растений и др. На формирование почв влияет распределение осадков по сезонам года, а также континентальность климата. Суровость зимы, мощность снегового покрова и сила ветра оказывают влияние на почвообразовательный процесс преимущественно через растительность и биологические почвенные процессы.

Роль ветра как одного из элементов климата проявляется в его воздействии на рельеф и растительность. На открытых выровненных пространствах ветром выносятся пылеватые и песчаные частицы, часто сносится почвенный слой, создаются бугристые и наносные формы рельефа. В условиях засушливого климата ветер (суховей) вызывает выгорание посевов и естественной растительности. Ветер влияет на распределение снега по поверхности, обусловливая неравномерность промерзания и увлажнения почвы.

Почвообразующие породы (или материнские) – это горные породы, из которых почвы формируются. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса придавая определённую специфику каждому виду почв.

Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу, строению и свойствам. Они делятся на магматические, метаморфические и осадочные горных пород.

Минералогический, химический и механический состав пород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. Так, карбонатность пород в таежно-лесной зоне создает благоприятную реакцию среды, способствует формированию гумусового горизонта, его оструктуренности. На кислых породах эти процессы идут значительно медленнее. Повышенное содержание водорастворимых солей приводит к образованию засоленных почв. В зависимости от механического состава, характера сложения породы различаются по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы.

Значение рельефа в формировании почв и развитии почвенного покрова велико и разнообразно. Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы почв.

Так, в горах возникает вертикальная зональность климата, растительности и почв вследствие понижения температуры воздуха с высотой и изменения в увлажнении. Воздушные массы, приближаясь к горам, медленно поднимаются, и постепенно охлаждаются, что способствует достижению точки росы и выпадению осадков. Перевалив через горы, те же воздушные массы, опускаясь, нагреваются и становятся сухими. Различия в увлажнении вызывают изменения питательного, окислительно-восстановительного и солевого режимов.

Поверхности разного наклона и экспозиции получают в течение гола неодинаковое количество солнечной радиации, что отражается на условиях температурного и водного режима.

Все это приводит к возникновению различных растительных формаций, и следовательно неодинаковым условиям гумусонакопления и разложения органического вещества, изменению почвенных минералов и, в конечном счете, к образованию разных почв в различных условиях рельефа.

В настоящее время в зависимости от положения в рельефе и особенностям увлажнения выделяют следующие группы почв, которые называются рядами увлажнения.

Автоморфные почвы – формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).

Полугидроморфные почвы – формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений).

Гидроморфные почвы – формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м (капиллярная кайма может достигать поверхности почвы).

Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов (особенно на склонах с крутизной более 3 0. В условиях склоновых форм рельефа возможно проявление водной эрозии, т.е. смыва и размыва почвы. На выровненных территориях в условиях засушливого климата большее значение имеет ветровая эрозия.

Рельеф выступает и как фактор эволюции растительности и почв при его изменении. Например, при постепенном врезе русла реки, пойменная терраса превращается в надпойменную. Это приводит к изменению режима увлажнения (прекращению пойменных и аллювиальных процессов, понижению грунтовых вод) и, как следствие, к развитию почв не в гидроморфных или полугидроморфных условиях, а в автоморфных.

Биологический фактор в образовании каждой почвы является ведущим. Почва могла возникнуть лишь после появления живых организмов. Почвообразование происходит благодаря глубокому и сложному взаимодействию между растительными, животными организмами и внешними факторами. При этом происходит значительное преобразование материнской породы. Главным условием, обеспечивающим непрерывность этого процесса, является приток лучистой солнечной энергии на поверхность Земли.

В формировании почв принимает участие растительность, животные и микроорганизмы, перерабатывающие минералы горных пород и атмосферные газы. Энергетической основой почвообразовательного процесса является солнечная радиация. На земной поверхности мертвая минеральная природа переходит в органическую и живую, а последняя, отмирая и разлагаясь, снова переходит в мертвую минеральную материю. В процессе постоянного взаимодействия между мертвой и живой природой, а также при их переходе друг в друга в поверхностном слое литосферы происходит формирование разнообразных почв и развивается основное и специфическое свойство каждой почвы – ее плодородие.

Роль растительности. Зеленые растения служат основным поставщиком почв свежими органическими веществами. Вместе с биомассой в почвах аккумулируется солнечная энергия, количество которой может равняться 9,33 ккал на 1 г углерода, что при средней величине накопления растительных остатков 10 т/га составляет 9,33.107 ккал солнечного тепла. Такие огромные ресурсы энергии включаются в естественные процессы почвообразования, а также могут использоваться людьми.

Растительные сообщества извлекают из материнских пород (а в дельнейшем из почв), элементы питания, синтезируют биомассу и тем самым переводят эти легкоподвижные химические элементы в состав сложных органических соединений (гумус), а также возвращают в формирующуюся почву эти соединения в виде отмирающего наземного опада и корней.

Леса характеризуются наибольшей биомассой по сравнению с остальными фитоценозами. Но в лесах (за исключением субтропиков) ежегодный прирост ее меньше, чем в луговых степях, причем в травянистых сообществах до 85 % биомассы составляют корни, органические вещества здесь почти целиком возвращаются в почву. Поэтому под луговыми травянистыми ассоциациями почвы бывают более плодородные, чем под лесами и сухими степями.

В лесных фитоценозах происходит глубокое промачивание почвенной толщи, в результате чего из почвы элювируются (вымываются) растворимые формы органических и минеральных соединений. В травянистых фитоценозах обильные ежегодные растительные остатки концентрируются в верхней части почвенного профиля, образуя перегнойно-аккумулятивный горизонт. Под моховым покровом накапливаются растительные остатки в виде торфа (из-за переувлажнения и медленного разложения их).

Процесс разложения органических остатков зависит также от химического состава: в хвойных лесах зольность опада составляет 1-2 %, в лиственных – увеличивается до 4 %, в степях и полупустынях – 2-4 %, а в опаде галофитной растительности солончаковых пустынь она достигает 14 %.

Растения обладают избирательной поглотительной способностью, которая выражается в том, что их корни извлекают из минерального субстрата химические элементы в нужных соотношениях. Например, в золе растений (особенно в злаках, осоках, хвощах, диатомовых) скапливается очень много кремнезема, в то время как почвенный раствор содержит его ничтожно малое количество. В растениях пустынь накапливается большое количество минеральных солей.

Роль животных в почвообразовании неотделима от существенного влияния растительности и микроорганизмов. Почва является жизненной средой для огромного числа позвоночных и беспозвоночных животных организмов. В процессе питания они измельчают растительную массу и перемещают ее в нижележащие горизонты, перемешивая органические вещества с минеральной частью.

Позвоночные животные (суслики, хомяки, сурки, кроты, слепыши, мыши, тушканчики, ящерицы, змеи, ужи и др.) создают в почвах свои норы и гнезда. Землерои перемещают минеральную массу из глубины почвенного профиля и выносят ее на поверхность. Например, в степной полосе в местах поселения этих животных образовались перерытые черноземы, каштановые и другие почвы.

Особенно большую работу по преобразованию органических остатков в почве производят дождевые черви, а также отчасти личинки многочисленных насекомых. Они осуществляют механическую и химическую переработку органо-минеральной части почвы.

Распространение животных в природе подчиняется закону зональности и имеет тесную связь с характером растительного покрова, климатом, почвообразующими породами.

Все организмы растительного и животного происхождения активно участвуют в малом биологическом круговороте веществ, и, находясь в тесном взаимодействии между собой и с минеральной частью, они способствуют развитию почвенного плодородия.

В почве и на ее поверхности находится огромное количество микроорганизмов: бактерий, грибов, актиномицетов, а также водорослей и лишайников. В верхних слоях их количество колеблется от миллионов до миллиардов в 1 г почвы, а общая масса составляет 3...8 т/га. Наименьшее содержание микроорганизмов характерно для почв тундры и северной тайги, а наибольшее — для черноземных и сероземных почв.

Содержание микроорганизмов в почвах варьирует в течение года, что связано с изменением гидротермического режима и многократными генерациями микроорганизмов. Жизнедеятельность микроорганизмов активнее всего летом при благоприятной влажности почвы. В жаркое время, когда почва высыхает, жизнедеятельность микроорганизмов приостанавливается. Оптимальная температура для микроорганизмов 20...35 °С. Бактерии лучше развиваются в нейтральной или слабощелочной среде, грибы — в кислой.

Бактерии — наиболее распространенные в почве микроорганизмы. Больше всего их в верхних горизонтах, особенно в пахотном слое, где создаются лучшие условия аэрации.

Хозяйственная деятельность человека – один из факторов почвообразования. В настоящее время почти не осталось девственных почв в зоне деятельности человека. Механическая обработка (вспашка), удобрение, осушение, орошение, сенокошение, выпас скота, вырубка лесов и другие приемы резко изменяют как направление и скорость естественного почвообразования, так и качество почвы. Человек теперь может сознательно управлять естественными процессами почвообразования, улучшая почвенное плодородие в антропогенном ландшафте. С развитием научно-технического прогресса и общественных отношений усиливается использование почв и их преобразование.

Таким образом, сложная взаимосвязь всех перечисленных факторов почвообразования обусловливает формирование пестрого почвенного покрова. Взаимодействие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности с материнской породой обычно проявляется по-разному. Но во всех случаях почвообразование является следствием биологического круговорота веществ в природе.

Таблица

Факторы, определяющие почвенно-климатическое районирование Алтайского края

Название почвенно-климатической зоны и ее площадь и процессы деградации	Почвообразующие породы	Климатические условия	Рельеф	Биологические факторы	Почвенный покров (основные типы почв и их площади)

Также, ниже представлена характеристика современного состояния позвенных зон.

Согласно почвенно-климатическому районированию на территории края выделяются следующие почвенные зоны:

1. Зона каштановых почв сухих степей.

2. Зона черноземов засушливой и умеренно засушливой степи.

3. Зона выщелоченных черноземов и серых лесных почв средней лесостепи.

4. Зона оподзоленных и выщелоченных черноземов, темно-серых и серых лесных почв предгорий Салаира.

5. Зона дерново-глубокооподзоленных и серых лесных почв черневой тайги Салаирского кряжа.

6. Зона черноземов предгорных равнин, предгорий и низкогорий Алтая.

7. Пояс горно-лесных почв низкогорий, среднегори и высокогорий Алтая.

8. Пояс горно-тундровых, горно-луговых и лугово-степных почв высокогорий Алтая.

Зона каштановых почв сухой степи расположена в западной части Алтайского края, на границе с восточным Казахстаном. Почвообразовательные процессы в этой зоне протекают в условиях засушливого климата и изреженного растительного покрова. Эта территория характеризуется резко выраженной комплексностью почвенного покрова. По геоморфологическим условиям зона относится к обширной Кулундинской низменности озерного, озерно-аллювиального и аллювиально-дельтового происхождения с абсолютными высотами 80-160 м на севере и 160-260 м на юге. Территория характеризуется бессточностью, незначительным развитием современной гидрографической сети, большим количеством крупных и мелких соленых и солоноватых озер, многие из которых имеют промышленное значение, а в некоторых залегает гипс, используемый для мелиорации солонцов.

Грунтовые воды на плакоре находятся на глубине 5-10 м и имеют слабую минерализацию (1 - 5 г/л). Почвообразующие и подстилающие породы представлены относительно маломощными (до 10-15 м) песчано-суглинистыми озерно-аллювиальными отложениями верхнего четвертичного возраста, переходящими в нижнечетвертичные, а затем в песчано-глинистую толщу континентального неогена. Морские отложения неогена и палеогена залегают на глубине 150 - 200 м и выше.

Естественная растительность - типчаково-ковыльная и полынно-типчаково-ковыльная с лугово-галофитными комплексами по понижениям рельефа. На песках и супесях ложбин древнего стока – сосновые боры. Целинная растительность сохранилась небольшими участками на солонцово-солончаковых комплексах, а также в мелких западинах-блюдцах, занятых березовыми колками.

Общая площадь составляет 2,2 млн. га. Здесь наряду с каштановыми встречаются лугово-каштановые почвы, солонцы, солончаки и солоди: дерново-подзолистые (2,2 тыс. га – 1% от общей площади), аллювиальные (6,8 тыс. га –3%), серые лесные (2,2 тыс. га – 1%), каштановые и темно-каштановые (1,4 млн. га - более 40% от общей площади), каштановые и темно-каштановые солонцеватые (190 тыс. га – 8%), светло-каштановые и светло-каштановые солонцеватые (309 тыс. га –14%), лугово-каштановые и луговые (38 тыс. га – 17%), солонцы и солончаки (237 тыс. га – 11%).Зона каштановых почв наиболее засушливая зона Алтайского края. Количество осадков за год составляет 180-360 мм; Сумма осадков за период вегетации составляет 140-160 мм; Сумма температуры воздуха за период с температурой выше 10⁰С равна 2200-2400⁰ С, а гидротермический коэффициент равен 0,8-0,6.