География почв
1. Что изучает география почв
География почв — это раздел почвоведения и физической географии, изучающий закономерности формирования, распространения и пространственной организации почвенного покрова Земли (Наумов, 2016). Эта наука отвечает на фундаментальный вопрос: почему в одних условиях формируются чернозёмы, в других — подзолы, а в третьих — каштановые или пустынные почвы?
Предмет и задачи географии почв
Предметом географии почв является почвенный покров (или педифера) — совокупность всех почв, покрывающих земную поверхность. География почв изучает не отдельные почвы или их профили, а закономерности их пространственного размещения и причины, определяющие это размещение.
Основные задачи географии почв:
1. Выявление закономерностей распространения различных типов почв на поверхности Земли
2. Объяснение причин пространственной дифференциации почвенного покрова
3. Установление связей между почвами и факторами почвообразования
4. Районирование территорий по почвенному покрову
5. Прогнозирование характера почв на неизученных территориях
Фундаментальная формула почвообразования
В основе географического подхода к изучению почв лежит представление о том, что почва — это естественно-историческое тело, формирующееся в результате взаимодействия нескольких факторов. Впервые это было сформулировано В. В. Докучаевым в конце XIX века, а затем развито в классической формуле американского учёного Ганса Дженни (Jenny, 1941):
Почва = f(климат, организмы, рельеф, материнская порода, время)
Или в сокращённой записи (Jenny, 1941; White, 2006):
где:
- cl (climate) — климат (прежде всего температура и увлажнение)
- o (organisms) — организмы (растительность, животные, микроорганизмы)
- r (relief) — рельеф (положение в ландшафте, крутизна и экспозиция склонов)
- p (parent material) — почвообразующая порода
- t (time) — время (продолжительность почвообразования)
Это и есть «ключевая формула» географии почв. Каждый из этих факторов действует не изолированно, а в тесном взаимодействии с другими. Задача географа почв — понять, как именно сочетание этих факторов в разных частях Земли создаёт разнообразие почвенных типов (Buol et al., 2011; Weil & Brady, 2017).
География почв и смежные науки
География почв занимает промежуточное положение между собственно почвоведением и физической географией. Она тесно связана с:
- Климатологией — поскольку климат определяет направленность и интенсивность почвообразовательных процессов
- Геоботаникой — поскольку растительность является важнейшим источником органического вещества для почв
- Геоморфологией — поскольку рельеф определяет перераспределение влаги и вещества на поверхности
- Гидрологией — поскольку водный режим — один из ведущих факторов почвообразования
- Геологией — поскольку материнские породы определяют минералогический и химический состав почв
Методы исследования
География почв использует две группы методов:
Полевые методы:
- Маршрутные обследования
- Закладка почвенных разрезов и приколок
- Описание морфологических признаков почв
- Почвенное картографирование
Камеральные (аналитические) методы:
- Лабораторные анализы физико-химических свойств почв
- Сравнительно-географический анализ
- Построение почвенных карт и профилей
- Статистическая обработка данных
Важнейший методологический принцип — сравнительно-географический метод, который требует изучения почвы не изолированно, а в связи со всей совокупностью условий её формирования (Наумов, 2016). Именно этот метод позволяет отвечать на главный вопрос географии почв: «почему здесь возникла именно эта почва?»
Практическое значение
Знание географических закономерностей распространения почв имеет огромное практическое значение:
- Для сельского хозяйства — обоснованное размещение посевов, выбор систем земледелия и мелиораций
- Для лесного хозяйства — подбор древесных пород и режимов лесопользования
- Для землеустройства — рациональное использование земельного фонда
- Для природоохранной деятельности — оценка устойчивости почв к антропогенным воздействиям
Как образно выразился В. В. Докучаев, почва — это «зеркало ландшафта» (Наумов, 2016). География почв учит нас читать это зеркало, понимая, как природные условия отражаются в свойствах почв.
Ключевые понятия, которые мы будем использовать
Прежде чем перейти к детальному рассмотрению факторов почвообразования и закономерностей распространения почв, введём несколько основных терминов:
Почвенный профиль — вертикальный разрез почвы от поверхности до материнской породы, состоящий из генетических горизонтов (Weil & Brady, 2017; White, 2006).
Педон — трёхмерная «единица» почвы, наименьший объём, который можно назвать почвой (площадью примерно от 1 до 10 м2) (Weil & Brady, 2017).
Почвенный покров — непрерывная оболочка Земли, образованная совокупностью всех почв (Наумов, 2016).
Катена — закономерная последовательность почв на склоне от водораздела к долине (Wysocki et al., 2012; White, 2006).
Биоклиматический пояс — крупная региональная единица почвенного покрова, выделяемая по особенностям климата и растительности (Наумов, 2016).
2. Почвообразующая среда
Почва как «дитя» среды
Чтобы понять, почему в разных местах Земли возникают разные почвы, мы должны представить почвообразование не как изолированный процесс, а как часть целостной природной системы. Почва формируется на стыке четырёх «сфер» Земли: литосферы (горные породы), атмосферы (климат и воздух), гидросферы (вода) и биосферы (живые организмы). Это положение, впервые ясно сформулированное В. В. Докучаевым, остаётся методологической основой географии почв (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).
Взаимодействие этих сфер на ограниченном участке земной поверхности и создаёт ту уникальную среду, которую мы называем почвообразующей средой. Её компоненты — климат, растительность, животный мир, рельеф, материнские породы и подземные воды — действуют не по отдельности, а в сложном переплетении, образуя единый функциональный комплекс (Wysocki et al., 2012). Изменение любого элемента этого комплекса неизбежно «отзывается» на почве. Именно поэтому одна и та же порода в разных климатических условиях даёт совершенно разные почвы, а смена растительности на одном склоне ведёт к трансформации почвенного профиля.
Рассмотрим последовательно каждый из факторов, а затем — то, как они взаимодействуют.
2.1. Климат
Климат — важнейший фактор почвообразования, поскольку он определяет энергетику (тепло) и водный режим (влагу), в которых протекают все процессы (Weil & Brady, 2017; White, 2006). Два главных климатических параметра — температура и количество и распределение осадков — управляют скоростью химических реакций, биологической активностью и направленностью миграции веществ.
Температура
Химические реакции в почве подчиняются правилу Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10 °C скорость многих реакций возрастает в 2–3 раза (Weil & Brady, 2017). Поэтому в тёплых и жарких областях выветривание минералов идёт значительно быстрее, чем в холодных. Однако температура влияет не только на химию, но и на биологический круговорот. В тёплом климате микроорганизмы активнее разлагают органические остатки, поэтому накопление гумуса часто затруднено — органическое вещество быстро минерализуется. Напротив, в холодных условиях разложение замедляется, и органические остатки могут накапливаться, формируя мощные гумусовые горизонты или даже торфяные залежи (Scheffer et al., 2018; Foth, 1990).
Важен также сезонный ход температур. В умеренных широтах с ярко выраженной сменой сезонов летнее повышение температуры резко активизирует процессы разложения, тогда как в тропиках с малыми сезонными колебаниями температура остаётся постоянно высокой. Это объясняет, почему почвы тропиков при сходных среднегодовых температурах содержат иной органический углерод, чем почвы умеренного пояса (Buol et al., 2011).
Влажность (осадки и их эффективность)
Осадки — источник воды для выветривания, для жизни растений и для перемещения веществ в почвенном профиле. Однако не вся вода, выпавшая с дождём, участвует в почвообразовании. Решающее значение имеет эффективная влажность — та часть осадков, которая проникает в почву и участвует в процессах выветривания и выноса. Эта величина зависит от соотношения осадков и испаряемости, а также от характера их распределения во времени (Weil & Brady, 2017).
В очень влажном климате (промывной водный режим) вода постоянно движется вниз по профилю, вынося растворимые соли, карбонаты, а иногда и кремнезём. Так возникают сильно выщелоченные, кислые почвы — подзолы, альфегумусовые почвы, а в тропиках — ферраллитные и оксисоли. В засушливых условиях (непромывной или выпотной режим) вода, наоборот, поднимается к поверхности и испаряется, оставляя в почве соли, гипс и карбонаты. Так формируются солончаки, солонцы, каштановые и бурые полупустынные почвы (Наумов, 2016; Foth, 1990).
Климат задаёт основное направление почвообразования на больших территориях. Именно поэтому на картах почв мира мы видим широкие широтные пояса — зоны, которые в первом приближении соответствуют климатическим зонам.
2.2. Организмы (растительность, животные, микроорганизмы)
Растения — главный источник органического вещества в почве, а животные и микроорганизмы — его переработчики. Организмы не только поставляют углерод, но и активно меняют химическую среду почвы, выделяя кислоты, щелочи и комплексообразующие вещества (Weil & Brady, 2017; White, 2006).
Растительность
Разные типы растительности по-разному влияют на почву. Это связано с двумя основными причинами:
1. Количеством и качеством растительных остатков (опада, корневых выделений).
2. Глубиной и распределением корневых систем.
Наиболее яркое противопоставление — лес и степь (или травянистые сообщества).
- Под лесом основная масса органического вещества поступает на поверхность в виде листового или хвойного опада. Корни деревьев сравнительно мало пронизывают верхний горизонт. Разложение идёт на поверхности, поэтому формируется подстилка (О-горизонт), а под ней — часто элювиальный (выщелоченный) светлый горизонт. Органические кислоты, образующиеся при разложении лесной подстилки, способствуют выносу железа, алюминия и глинистых частиц, что ведёт к оподзоливанию или лессиважу (Buol et al., 2011; Foth, 1990).
- Под травянистой растительностью (в степи, прериях, лугах) основная масса органического вещества поступает в почву с корнями, которые ежегодно отмирают и разлагаются прямо в минеральной массе. Это приводит к равномерному прокрашиванию верхнего горизонта гумусом, формированию мощного гумусового горизонта (чернозёмы, каштановые почвы). Травянистые растения богаче зольными элементами, особенно кальцием, что способствует нейтральной или слабощелочной реакции и накоплению гумуса гуматного типа (Weil & Brady, 2017; Scheffer et al., 2018).
Разные виды деревьев также дают разные эффекты: хвойные (сосна, ель) производят кислый, смолистый опад, бедный основаниями, что способствует подзолообразованию; широколиственные (дуб, липа, клён) дают более богатый основаниями опад, и почвы под ними часто бывают менее кислыми, а процесс гумусонакопления — более выраженным (Buol et al., 2011; White, 2006).
Животные
Животные выполняют в почве несколько важных функций (Weil & Brady, 2017; Foth, 1990):
- Биотурбация — перемешивание и разрыхление почвенной массы (дождевые черви, грызуны, муравьи, термиты). Это ускоряет аэрацию, способствует проникновению воды и равномерному распределению органического вещества.
- Переработка органических остатков — животные измельчают растительный материал, делая его доступным для микроорганизмов.
- Создание макропор — ходы червей и корней служат путями для быстрой фильтрации воды, что влияет на миграцию веществ.
Особенно велика роль дождевых червей в формировании структуры чернозёмов и других плодородных почв умеренного пояса. В тропиках важнейшими почвообразователями становятся термиты и муравьи, которые могут переносить тонкозём с глубины на поверхность (Scheffer et al., 2018).
Микроорганизмы
Бактерии, грибы и актиномицеты — главные агенты разложения органического вещества и трансформации минералов. Они участвуют в гумификации, фиксации азота, окислении и восстановлении железа, марганца, серы. Их деятельность сильно зависит от температуры, влажности и кислотности почвы, поэтому в разных климатических зонах преобладают разные микробные сообщества (Weil & Brady, 2017).
2.3. Рельеф
Рельеф перераспределяет воду, тепло и твёрдый материал, создавая локальные условия, порой резко отличающиеся от регионального климата (Wysocki et al., 2012; White, 2006). Основные элементы рельефа, влияющие на почвообразование:
- Экспозиция склона (северный–южный, восточный–западный). В Северном полушарии южные склоны получают больше солнечной радиации, поэтому они теплее и суше. Это сказывается на составе растительности, интенсивности выветривания и типе гумуса. На южных склонах в умеренном поясе чаще встречаются степи или остепнённые луга, на северных — леса (Buol et al., 2011; Foth, 1990).
- Крутизна склона. На крутых склонах усиливается поверхностный сток, уменьшается инфильтрация, выше риск эрозии. Почвы здесь часто маломощные, слаборазвитые, с укороченным профилем. На пологих склонах и в понижениях, наоборот, накапливается влага и тонкозём, почвы могут быть более мощными и богатыми (Wysocki et al., 2012).
- Форма склона (выпуклый, вогнутый, прямой). Выпуклые склоны теряют влагу и материал, вогнутые — накапливают. Поэтому в вогнутых частях ландшафта часто формируются гидроморфные или полугидроморфные почвы.
- Высота над уровнем моря определяет изменение климата (снижение температуры, изменение осадков) и смену растительных поясов — высотную поясность почв (Наумов, 2016).
Рельеф не только пассивно «передаёт» климатические условия, но и активно формирует катены — закономерные ряды почв от водораздела к долине. Об этом мы поговорим отдельно в разделе 5.
2.4. Материнская порода
Материнская порода — это минеральная основа почвы. Её свойства определяют:
- Гранулометрический состав (песок, суглинок, глина). Это влияет на водопроницаемость, водоудерживающую способность, аэрацию, тепловой режим. Песчаные породы дают лёгкие, дренированные, но бедные питательными элементами почвы; глинистые породы — тяжёлые, но богатые коллоидами и часто более плодородные (Buol et al., 2011; Weil & Brady, 2017).
- Минералогический состав. Состав первичных минералов определяет набор элементов, которые могут быть высвобождены при выветривании. Например, граниты, богатые кварцем и полевыми шпатами, дают почвы с преобладанием кварцевого песка и калийсодержащих глин. Базальты и габбро (основные породы) богаты железом, магнием, кальцием и дают плодородные, глинистые, тёмноцветные почвы (Buol et al., 2011; White, 2006).
- Химический состав (наличие карбонатов, гипса, легкорастворимых солей). Карбонатные породы (известняки, доломиты) нейтрализуют кислоты, способствуют накоплению гумуса гуматного типа и формированию нейтральных или слабощелочных почв (рендзины, дерново-карбонатные почвы). Засолённые породы могут давать солончаки и солонцы даже в условиях относительно влажного климата (Scheffer et al., 2018; Наумов, 2016).
- Возраст и степень выветренности породы. Если порода уже подвергалась выветриванию до того, как стала почвообразующей (например, переотложенные осадки), то её исходный состав может быть беднее первичными минералами. Это характерно для многих древних континентальных отложений в тропиках (Бразильское плоскогорье, Центральная Африка), где почвы формируются на сильно выветрелом, обеднённом материале (Buol et al., 2011).
Материнская порода наиболее сильно проявляет себя в молодых почвах; с течением времени её влияние постепенно ослабевает, и всё большее значение приобретают климатический и биологический факторы. Однако даже в древних почвах порода продолжает влиять на микроэлементный состав и некоторые физические свойства.
2.5. Грунтовые воды
Хотя грунтовые воды часто относят к гидрологическому фактору, их роль в почвообразовании столь велика, что стоит выделить их отдельно. Грунтовые воды влияют на почву двумя основными способами (Wysocki et al., 2012; Foth, 1990):
1. Капиллярное поднятие — при близком залегании грунтовых вод их растворённые соли могут подниматься к поверхности и накапливаться в почве (формирование солончаков, солонцов). В то же время капиллярное питание может обеспечивать растения влагой в засушливый сезон.
2. Влияние на аэрацию — высокий уровень грунтовых вод создаёт анаэробные условия, что ведёт к оглеению, восстановлению железа и марганца, образованию глеевых горизонтов.
Грунтовые воды тесно связаны с рельефом: в понижениях они залегают ближе к поверхности, поэтому гидроморфные почвы характерны для низких элементов ландшафта. В то же время химический состав грунтовых вод определяется материнскими породами и климатом (интенсивность промывания).
2.6. Время
Время — фактор, который не действует сам по себе, но определяет степень проявления всех других факторов (Weil & Brady, 2017; White, 2006). Одно и то же сочетание климата, растительности и породы, продолжаясь десятки лет, даст лишь примитивную, слаборазвитую почву (энтисоль). Если же оно длится тысячи или миллионы лет, то почва может стать глубоко дифференцированной, сильно выветрелой и даже полигенетической (т. е. отражающей несколько фаз климатических изменений).
В географии почв различают абсолютный возраст почвы (в годах) и относительный возраст (степень развития). Почвы на молодых геоморфологических поверхностях (речные террасы, морены, лавовые потоки) обычно моложе и слабее развиты. На древних поверхностях (например, на плоскогорьях Бразилии или Африки) почвы могут иметь возраст сотни тысяч и миллионы лет, и их профили часто сильно изменены.
Время взаимодействует с другими факторами сложным образом. Например, на крутом склоне эрозия постоянно сносит верхние слои, поэтому почва там может оставаться «вечно молодой», несмотря на большой геологический возраст самой поверхности (Buol et al., 2011). Это подводит нас к пониманию, что почвообразование — это не линейный процесс, а динамическое равновесие, в котором почва может длительное время сохранять свои свойства, если скорость почвообразования равна скорости разрушения (White, 2006).
2.7. Взаимосвязь факторов: почвообразующая среда как система
Мы рассмотрели каждый фактор по отдельности, но в природе они никогда не действуют изолированно (Wysocki et al., 2012; Weil & Brady, 2017). Более того, между ними существуют обратные связи: почва, формируясь, начинает влиять на растительность и гидрологический режим, что, в свою очередь, меняет дальнейшее почвообразование.
Рассмотрим несколько примеров системных взаимодействий:
1. Климат → растительность → почва → климат (локальный). Влажный климат способствует росту леса; лес создаёт подстилку, которая затеняет почву, уменьшает испарение и изменяет водный режим, что может усиливать промывание и подзолообразование. В свою очередь, подзолистая почва с кислой реакцией может препятствовать развитию широколиственных пород, закрепляя хвойный лес.
2. Рельеф → перераспределение влаги → растительность → почва. На южном склоне больше тепла и меньше влаги, поэтому там поселяется более ксерофитная растительность (степь), которая даёт меньше опада, но богаче корнями. На северном склоне — лес с мощной подстилкой. Почвы двух склонов будут совершенно разными, несмотря на одинаковый климат и породу (Buol et al., 2011; Foth, 1990).
3. Грунтовые воды ↔ растительность ↔ почва. При близком залегании минерализованных грунтовых вод растительность становится галофитной, что увеличивает поступление солей в верхние горизонты; это, в свою очередь, усиливает засоление и формирует солонцы.
4. Время и смена климата. Поскольку климат менялся на протяжении геологической истории, многие современные почвы являются полигенетическими — они несут черты процессов, которые шли в условиях, отличных от нынешних. Например, в пустынях Юго-Запада США встречаются реликтовые глинистые горизонты, сформировавшиеся во влажный период плейстоцена (Buol et al., 2011; Weil & Brady, 2017).
Именно эта взаимосвязанность и историческая изменчивость делают географию почв одновременно сложной и увлекательной наукой. Поняв систему, мы можем предсказывать, какая почва возникнет на новом участке при известном сочетании факторов.
3. Биоклиматические зоны
3.1. Понятие почвенно-биоклиматического пояса
Мы уже видели, что климат и растительность — ведущие факторы, определяющие облик почв на больших пространствах. Впервые это было подмечено В. В. Докучаевым во время его знаменитых путешествий по России: он заметил, что смена природных зон с севера на юг сопровождается закономерной сменой почв. Так родилось учение о зональности почв (Наумов, 2016; Weil & Brady, 2017).
В современной географии почв выделяют почвенно-биоклиматические пояса — крупнейшие региональные подразделения почвенного покрова, которые характеризуются сходными показателями тепла и увлажнения, а следовательно, и сходными типами почвообразовательных процессов и растительности (Наумов, 2016). Эти пояса имеют в основном широтное простирание, но прерываются горными системами и океаническими влияниями.
Основной критерий выделения поясов — сумма активных температур (>10 °C) и коэффициент увлажнения (соотношение осадков и испаряемости). Однако для географии почв не менее важно и то, какие именно процессы доминируют в каждом поясе: накопление гумуса, оподзоливание, лессиваж, оглеение, засоление, ферраллитизация и т.д. (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018).
3.2. Основные почвенно-биоклиматические пояса Земли
Принято выделять несколько крупных поясов, которые последовательно сменяют друг друга от полюсов к экватору. Рассмотрим их в общем виде, акцентируя связь между климатом, растительностью и почвообразовательными процессами.
Полярный пояс (арктический и субарктический)
- Климат: очень холодный, короткое прохладное лето, длительная зима. Осадков мало (100–400 мм/год), но испаряемость крайне низкая, поэтому увлажнение избыточное.
- Растительность: тундра (мхи, лишайники, кустарнички, травы); на арктических островах — разреженные пятна растительности.
- Почвообразование: резко замедлено из-за холода. Преобладают физическое выветривание (морозное растрескивание) и криогенные процессы (криотурбация, солифлюкция). Химическое выветривание слабое. Органическое вещество разлагается медленно, накапливается в виде грубого гумуса или торфа. Широко распространена многолетняя мерзлота, которая служит водоупором, вызывая оглеение (Foth, 1990; Weil & Brady, 2017).
- Основные почвы: арктические (примитивные), тундровые глеевые, криозёмы, торфяно-глеевые. В России полярный пояс представлен Евроазиатской полярной областью (Наумов, 2016).
Бореальный пояс (холодно-умеренный, таёжный)
- Климат: прохладный, с продолжительной зимой и коротким, но тёплым летом. Осадки умеренные (400–800 мм/год), превышают испаряемость, водный режим промывной.
- Растительность: хвойные леса (тайга) — ель, сосна, лиственница, пихта, с мохово-лишайниковым покровом.
- Почвообразование: преобладают процессы оподзоливания (кислотный гидролиз минералов, вынос железа и алюминия) и лессиважа (перемещение глинистых частиц). В холодных вариантах — альфегумусовый процесс (перемещение гумуса в комплексе с Al и Fe). Органические остатки разлагаются медленно, образуется грубый гумус (мор, модер). На хорошо дренированных песчаных породах формируются подзолы, на суглинках — подзолистые и дерново-подзолистые почвы (в южной тайге). Широко распространены болотные почвы (торфяники) (Scheffer et al., 2018; Наумов, 2016).
- Основные почвы: подзолы, подзолистые, дерново-подзолистые, глееподзолистые, болотные верховые и низинные торфяники, в Восточной Сибири — мерзлотно-таёжные (криозёмы, палевые) (Наумов, 2016).
Суббореальный пояс (умеренно-тёплый, переходный)
Этот пояс занимает обширные области умеренных широт, где климат уже теплее, а увлажнение варьирует от избыточного до недостаточного. В его пределах выделяют несколько зон:
Лесная зона (широколиственные и смешанные леса)
- Климат: тёплое лето, мягкая зима, осадки 600–900 мм, промывной или периодически промывной режим.
- Растительность: широколиственные леса (дуб, бук, граб, клён, липа) с богатым травяным покровом.
- Почвообразование: дерновый процесс сочетается с лессиважем и слабым оподзоливанием. Формируются серые лесные почвы, бурые лесные (бурозёмы). Гумусовый горизонт мощный, гумус гумидно-фульватного состава. Почвы менее кислые, чем подзолы (Наумов, 2016; Weil & Brady, 2017).
Лесостепная и степная зоны
- Климат: тёплое, засушливое лето, умеренно холодная зима. Осадки 400–600 мм, непромывной или периодически промывной режим.
- Растительность: луговые степи, разнотравно-злаковые сообщества.
- Почвообразование: доминирует дерновый (гумусово-аккумулятивный) процесс. Опад богат основаниями, разложение идёт в аэробных условиях, образуются гумусовые кислоты, связанные с кальцием (гуматы). Формируются чернозёмы — почвы с мощным тёмным гумусовым горизонтом, нейтральной реакцией, высокой ёмкостью поглощения (Наумов, 2016; Foth, 1990). Это одни из самых плодородных почв мира.
Сухостепная (каштановая) зона
- Климат: ещё более засушливый, осадки 250–400 мм, непромывной режим, часты суховеи.
- Растительность: типчаково-ковыльные степи с примесью полыней.
- Почвообразование: гумусонакопление ослаблено; формируются каштановые и тёмно-каштановые почвы. Гумусовый горизонт тоньше, содержание гумуса ниже (2–4%), в профиле появляется карбонатный горизонт, иногда гипсовый и солевой. Часто проявляется солонцеватость (наличие обменного натрия). Почвы комплексные (пятна солонцов) (Наумов, 2016; Scheffer et al., 2018).
Полупустынная и пустынная зоны
- Климат: очень сухой, осадки 100–250 мм и менее, испаряемость многократно превышает осадки.
- Растительность: крайне разреженная, полыни, солянки, эфемеры.
- Почвообразование: соленакопление становится ведущим процессом. Формируются бурые полупустынные, серо-бурые пустынные почвы. Карбонатный и гипсовый горизонты близки к поверхности. Широко распространены солончаки (почвы с высоким содержанием легкорастворимых солей) (Наумов, 2016; Weil & Brady, 2017).
Субтропический пояс
Характеризуется тёплым климатом с различным распределением осадков по сезонам (средиземноморский, муссонный, континентальный). Почвы разнообразны: коричневые, краснозёмы, желтозёмы, в засушливых районах — серозёмы. Для некоторых районов характерны ферсиаллитные процессы (образование глин 2:1 с обогащением железом). Влажные субтропики дают красные и жёлтые ферраллитные почвы.
Тропический и экваториальный пояса
- Климат: высокие температуры круглый год; в экваториальном поясе — обильные осадки (2000–4000 мм), распределённые равномерно; в тропиках — сезонность осадков (влажный и сухой сезоны).
- Растительность: влажные тропические леса (гилеи), саванны, редколесья.
- Почвообразование: очень интенсивное химическое выветривание. В условиях влажного климата происходит ферраллитизация — глубокое разложение силикатов, вынос кремнезёма и накопление оксидов железа и алюминия (гематит, гётит, гиббсит). Формируются ферраллитные почвы (оксисоли, ферральсоли) — красные, глубоко выветрелые, бедные основаниями, с низкой ёмкостью поглощения. В сезонно-влажных тропиках распространены нитисоли, акрисоли, ферритивные почвы. В сухих саваннах — вертисоли (трещиноватые глинистые почвы) и лувисоли (Scheffer et al., 2018; Buol et al., 2011).
3.3. Почвенно-биоклиматические зоны России
Территория России охватывает три основных почвенно-биоклиматических пояса (Наумов, 2016):
1. Полярный пояс — арктические и тундровые почвы (Евроазиатская полярная область).
2. Бореальный пояс — таёжно-лесные почвы (Европейско-Западно-Сибирская, Восточно-Сибирская и Дальневосточная таёжно-лесные области).
3. Суббореальный пояс — лесостепные, степные, сухостепные почвы (лиственно-лесная и лесостепная области; степная и сухостепная область; полупустынная и пустынная область).
В пределах каждого пояса выделяются области и зоны, соответствующие широтной зональности (Наумов, 2016). Например:
- В бореальном поясе выделяются северо-, средне- и южнотаёжные зоны.
- В суббореальном поясе — зоны серых лесных почв, чернозёмов (различных подтипов), каштановых почв, бурых полупустынных и серо-бурых пустынных.
Кроме того, на территории России выделяются горные области (Кавказ, Урал, Алтай, Саяны, Камчатка и др.), где почвенная зональность имеет вертикальный характер — сменяются пояса при подъёме в горы (Наумов, 2016).
3.4. Ограничения зональной концепции
Хотя зональный подход даёт хорошее первое приближение, реальный почвенный покров всегда сложнее (Weil & Brady, 2017; White, 2006). Существуют:
- Интразональные почвы — формируются под влиянием местных факторов, нарушающих зональность (например, солонцы, солончаки, болотные почвы, аллювиальные почвы).
- Азональные почвы — слаборазвитые почвы на молодых поверхностях (речные наносы, вулканические пеплы, обнажения горных пород), где зональные процессы ещё не успели проявиться.
- Реликтовые (полигенетические) почвы — несут черты прошлых климатических эпох и не полностью соответствуют современным условиям.
Кроме того, океанические влияния, муссонный режим, горные барьеры создают значительные искажения широтной зональности. Например, на Дальнем Востоке России из-за муссонного климата формируются особые вулканические и буротаёжные почвы, которые отличаются от западносибирских аналогов (Наумов, 2016).
Таким образом, зональность — это генеральная тенденция, а не жёсткий закон. Она задаёт общий фон, на котором местные факторы создают богатую мозаику почв. В следующих разделах мы рассмотрим, как рельеф и гидрология формируют локальные закономерности (катены) и как время и смена условий создают хроно-, лито- и климатопоследовательности.
Вопрос для размышления
Почему чернозёмы не образуются в таёжной зоне, несмотря на то что там также имеется травянистая растительность на полянах? Какой фактор (или сочетание факторов) является определяющим? Ответ лежит в балансе тепла и влаги, а также в характере биологического круговорота — мы вернёмся к этому при обсуждении почвенных последовательностей.
4. Основные среды почвообразования
Зональные закономерности, о которых мы говорили, реализуются через конкретные экосистемы (биомы) – крупные природные комплексы, каждый из которых создаёт свою, характерную для него среду почвообразования. Понимание особенностей этих сред позволяет предвидеть, какие почвы и с какими свойствами мы встретим в тех или иных ландшафтах.
Рассмотрим основные среды почвообразования, которые одновременно являются и основными биомами Земли, и основными типами почвообразующих ландшафтов.
4.1. Лесные экосистемы
Лес – самая распространённая среда почвообразования в умеренных и тропических широтах. Характерной чертой лесных почв является поступление основной массы органического вещества на поверхность (листовой или хвойный опад) и, как следствие, формирование органогенного горизонта (подстилки) над минеральной толщей (Weil & Brady, 2017; White, 2006).
Лесные экосистемы подразделяются на несколько крупных типов, каждый из которых даёт свои почвы:
Хвойные (бореальные) леса – тайга
- Растительность: ель, сосна, пихта, лиственница; мохово-лишайниковый покров. Опад беден основаниями, богат смолами и дубильными веществами, имеет кислую реакцию.
- Климат: прохладный, влажный, с промывным водным режимом.
- Главные процессы: подзолообразование (кислотный гидролиз, вынос Fe, Al с органическими кислотами), альфегумусовый процесс, в холодных регионах – криогенные явления. Формируются кислые, ненасыщенные, бедные основаниями почвы.
- Основные почвы: подзолы, подзолистые почвы, подбуры, дерново-подзолистые (в южной тайге), глееподзолистые, мерзлотно-таёжные (в Восточной Сибири) (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).
Широколиственные и смешанные леса умеренного пояса
- Растительность: дуб, бук, клён, липа, ясень; богатый травяной покров. Опад более богат основаниями, зольностью и азотом, чем у хвойных.
- Климат: умеренно-тёплый, с периодически промывным режимом.
- Главные процессы: сочетание дернового (гумусонакопление) и лессиважа (перемещение глинистых частиц). Оподзоливание слабое или отсутствует. Формируются почвы с мощным гумусовым горизонтом, с нейтральной или слабокислой реакцией.
- Основные почвы: серые лесные, тёмно-серые лесные, бурые лесные (бурозёмы), а также дерново-подзолистые на границе с тайгой (Наумов, 2016; Weil & Brady, 2017).
Тропические и экваториальные дождевые леса (гилеи)
- Растительность: многоярусные вечнозелёные леса с огромным видовым разнообразием; опад обильный, но быстро минерализуется.
- Климат: жаркий, влажный круглый год, промывной режим.
- Главные процессы: интенсивное химическое выветривание (гидролиз, ферраллитизация), глубокое обеднение основаниями и кремнезёмом, относительное накопление Fe и Al оксидов. Гумус образуется в небольшом количестве, но его состав – фульватный.
- Основные почвы: ферральсоли (оксисоли), ферритивные почвы (нитисоли), а на более дренированных участках – акрисоли и лувисоли. Во влажных тропиках также встречаются подзолы на очень бедных кварцевых песках (Scheffer et al., 2018; Buol et al., 2011).
4.2. Травянистые (степные и саваннные) экосистемы
В этих экосистемах основная масса органического вещества поступает в почву с корнями, которые ежегодно отмирают и разлагаются непосредственно в минеральном горизонте. Это способствует формированию мощного, тёмноокрашенного, хорошо оструктуренного гумусового горизонта (Weil & Brady, 2017; White, 2006).
Степи умеренного пояса (прерии, пампасы, русские степи)
- Растительность: многолетние травы (злаки, разнотравье) с мощной корневой системой.
- Климат: тёплый, с недостаточным увлажнением (от периодически промывного до непромывного режима).
- Главные процессы: дерновый (гумусово-аккумулятивный) процесс. Поступление богатого основаниями опада, активная деятельность почвенной мезофауны, гумификация в нейтральной среде. Формируются гумусовые кислоты, прочно связанные с кальцием (гуматный гумус). Почвы имеют высокую ёмкость поглощения и насыщены основаниями.
- Основные почвы: чернозёмы (в лесостепи и степной зоне), каштановые (в сухой степи), а также лугово-чернозёмные и лугово-каштановые в понижениях (Наумов, 2016; Foth, 1990).
Саванны и сухие тропические редколесья
- Растительность: смесь травяного покрова с разрозненными деревьями и кустарниками, часто с выраженным сухим сезоном.
- Климат: тёплый или жаркий, с ярко выраженными влажным и сухим сезонами (сезонно-влажный тропический климат).
- Главные процессы: гумусонакопление менее интенсивно, чем в степях, из-за высокой температуры и длительного сухого периода. Одновременно протекают процессы ферраллитизации (во влажный сезон) и карбонатизации (в сухой). Формируются почвы с гумусовым горизонтом средней мощности, часто с карбонатами и/или феррикретами (железистыми конкрециями).
- Основные почвы: лувисоли, нитисоли (на более плодородных породах), акрисоли, а также вертисоли на глинистых субстратах (Scheffer et al., 2018; Buol et al., 2011).
4.3. Тундровые экосистемы
- Растительность: мхи, лишайники, кустарнички, низкорослые травы; безлесье.
- Климат: холодный, короткое лето, многолетняя мерзлота (криолитозона). Осадков мало, но испаряемость крайне низкая, поэтому режим избыточно влажный.
- Главные процессы: резко замедленное разложение органического вещества (накопление грубого гумуса и торфа); оглеение из-за мерзлотного водоупора; криотурбация (мерзлотное перемешивание); слабое химическое выветривание.
- Основные почвы: тундровые глеевые (глеезёмы), криозёмы, торфяно-глеевые, болотные (Наумов, 2016; Weil & Brady, 2017).
4.4. Пустынные и полупустынные экосистемы
- Растительность: крайне разреженная, ксерофитные кустарники, полыни, солянки, эфемеры.
- Климат: очень сухой, осадки < 250 мм/год, испаряемость многократно превышает осадки (выпотной режим).
- Главные процессы: соленакопление и карбонатизация. Химическое выветривание слабое, физическое (температурное, ветровое) – доминирует. Органическое вещество почти не накапливается. Характерно наличие карбонатных, гипсовых и солевых горизонтов, часто цементированных (калькреты, гипсокреты, солекреты) (Weil & Brady, 2017; Scheffer et al., 2018).
- Основные почвы: серо-бурые пустынные, бурые полупустынные, солончаки, такыровидные почвы; на песках – ареносоли (Наумов, 2016).
4.5. Болотные (гидроморфные) экосистемы
Болота – это экосистемы с постоянным или длительным избыточным увлажнением, что ведёт к анаэробиозису и торфонакоплению (Foth, 1990; Weil & Brady, 2017).
- Верховые болота (олиготрофные): питание только атмосферными осадками, растительность – сфагновые мхи, пушица, клюква. Торф бедный основаниями, кислый, слаборазложившийся.
- Низинные болота (эутрофные): питание грунтовыми водами, богатыми минеральными солями, растительность – осоки, тростник, рогоз, ольха. Торф более разложившийся, зольный, близкий к нейтральному.
- Переходные болота (мезотрофные): промежуточный тип.
Основные почвы: торфяные (олиготрофные, эутрофные, переходные) и торфяно-глеевые (Наумов, 2016; Scheffer et al., 2018).
4.6. Пойменные (аллювиальные) экосистемы
Поймы рек – это динамичные ландшафты, где почвообразование сочетается с периодическим поступлением аллювия (речных наносов) (Наумов, 2016; Foth, 1990).
- Растительность: пойменные луга, ивняки, ольшаники, пойменные леса (дуб, вяз, тополь).
- Гидрология: периодические паводки (половодье), которые приносят взвешенный материал (ил, песок, органику) и создают условия для дернового процесса и аллювиального почвообразования.
- Основные процессы: ежегодное обновление поверхности слоем наилка, активный биологический круговорот, часто – близость грунтовых вод (оглеение в нижней части профиля).
- Основные почвы: аллювиальные дерновые (на прирусловых валах, песчаные), аллювиальные луговые (в центральной пойме, богатые гумусом), аллювиальные лугово-болотные и болотные (в притеррасной пойме, с избыточным увлажнением) (Наумов, 2016).
4.7. Горные экосистемы
В горах почвообразование подчиняется закону высотной поясности – смене природных зон с высотой (Наумов, 2016; White, 2006). Характерные особенности горных почв:
- Малая мощность профиля из-за эрозии и ограниченности времени выветривания (склоны постоянно «омолаживаются»).
- Высокая щебнистость (большое содержание обломков пород).
- Сильная зависимость от экспозиции склона (северный–южный, подветренный–наветренный).
- Частое проявление криогенных процессов в высоких поясах.
В горных системах выделяются специфические горные почвы, не имеющие аналогов на равнинах: горно-луговые, горно-лугово-степные, горно-тундровые, горно-лесные (бурые и подзолистые) (Наумов, 2016). Например, на Кавказе и Алтае выделяются пояса:
- нивальный (почвы почти отсутствуют, голые скалы, ледники);
- горно-тундровый (примитивные почвы, криозёмы);
- горно-луговой (альпийские и субальпийские луговые почвы);
- горно-лесной (бурые лесные, подзолистые, дерново-подзолистые);
- горно-степной (чернозёмы, каштановые) и т.д.
4.8. Вулканические территории (пепловые почвы)
Извержения вулканов создают особый тип почвообразующих пород – вулканические пеплы и туфы (Weil & Brady, 2017; Scheffer et al., 2018).
- Порода: вулканическое стекло, пирокластический материал, богатый аморфными фазами.
- Быстрое выветривание: пеплы химически активны, при выветривании образуются аллофан и имоголит – минералы с большой удельной поверхностью и анионообменной способностью.
- Почвы: андосоли (в США – андисоли). Они характеризуются: низкой плотностью, высокой водоудерживающей способностью, интенсивным накоплением гумуса (образуются комплексы алюминий-гумус), высокой фосфатфиксирующей способностью.
- Дополнительная особенность: периодическое поступление свежего пепла на поверхность создаёт стратифицированные (слоистые) почвы, где чередуются пепловые прослойки и гумусовые горизонты. Это особенно характерно для Камчатки, Курил, Японии, Индонезии (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).
4.9. Почвы антропогенно изменённых сред
Хотя это отдельная большая тема, следует упомянуть, что в последние столетия значительные площади заняты агроценозами и урбанизированными территориями. Здесь почвообразование идёт под сильным влиянием человека: обработка, внесение удобрений, мелиорация, уплотнение, загрязнение, перемещение грунтов. Такие почвы классифицируются как антропогенные или техногенные (в международных классификациях – антросоли и техносоли) (Scheffer et al., 2018). Их свойства часто сильно отличаются от зональных аналогов.
4.10. Обобщающая таблица сред почвообразования
Для удобства сведём основные характеристики в таблицу (по данным Наумов, 2016; Buol et al., 2011; Weil & Brady, 2017).
| Среда (экосистема) | Климат | Главный процесс | Основные почвы |
|---|---|---|---|
| Хвойные леса (тайга) | прохладный, влажный | подзолообразование, альфегумусовый | подзолы, подзолистые, подбуры, глееподзолистые |
| Широколиственные леса | умеренно-тёплый, влажный | дерновый + лессиваж | серые лесные, бурые лесные |
| Степи | тёплый, сухой | дерновый (гумусоаккумулятивный) | чернозёмы, каштановые |
| Саванны | жаркий, сезонно-влажный | гумусоаккумуляция + ферраллитизация | нитисоли, лувисоли, акрисоли |
| Тундра | холодный, влажный | криогенез, оглеение | тундровые глеевые, криозёмы |
| Пустыни | жаркий, сухой | соленакопление, карбонатизация | серо-бурые, солончаки, ареносоли |
| Болота | любой, избыточно влажный | торфонакопление, оглеение | торфяные, торфяно-глеевые |
| Поймы рек | разнообразный, периодически заливаемый | аллювиальный + дерновый | аллювиальные дерновые, луговые |
| Горы | изменяется с высотой | различные процессы по поясам | горно-луговые, горно-лесные, горно-степные |
| Вулканические территории | разнообразный | пепловое выветривание, аллофанообразование | андосоли (вулканические почвы) |
Резюме по разделу
Каждая среда почвообразования – это устойчивое сочетание климатических, биотических и гидрологических условий, которое задаёт доминирующий тип почвообразовательного процесса. Однако внутри одной среды могут быть значительные вариации из-за различий в породах, рельефе и возрасте. Именно эти вариации, а также их закономерные сочетания в пространстве, являются предметом следующего раздела – о катенах и почвенных последовательностях.
5. Катены
Мы рассмотрели почвенные зоны — крупные широтные пояса, задаваемые климатом и растительностью. Однако почвенный покров никогда не бывает однородным даже в пределах одной зоны. Наоборот, на любом склоне, от водораздела до дна долины, мы наблюдаем закономерную смену почв — иногда в пределах нескольких десятков метров. Это локальное, но универсальное явление называют катеной.
5.1. Определение и историческая справка
Катена (от лат. catena — «цепь», «связка») — это последовательность почв, закономерно сменяющих друг друга от вершины холма (водораздела) к подножию склона и далее к днищу долины, при условии однородной материнской породы и сходных климатических условий (White, 2006; Wysocki et al., 2012).
Термин был введён английским почвоведом Джорджем Мильном в 1935 году, когда он работал в Восточной Африке (территория современной Танзании). Мильн заметил, что при движении от вершины холма к подножию почвы меняются с определённой регулярностью, образуя как бы «звенья одной цепи». Он выделил два типа катен:
1. Катена на однородной породе — различия почв связаны только с перераспределением влаги, эрозией и аккумуляцией.
2. Катена на нескольких породах — добавляется фактор смены материнской породы по склону (что характерно для расчленённого рельефа) (Milne, 1935; цит. по White, 2006; Wysocki et al., 2012).
Впоследствии понятие катены было уточнено и расширено. В американской школе почвоведения под катеной чаще понимают топоследовательность — ряд почв, в котором ведущим фактором дифференциации является рельеф (положение на склоне), при этом все остальные факторы (климат, порода, растительность, время) максимально выравнены (Buol et al., 2011). Однако в современном понимании катена — это не просто ряд почв, а геохимически сопряжённая система, где вещества и вода перемещаются с верхних элементов на нижние, создавая обменные связи (Wysocki et al., 2012).
5.2. Элементы катены
Типичная катена в условиях умеренного холмистого рельефа включает следующие позиции (Buol et al., 2011; Wysocki et al., 2012; White, 2006):
- Водораздел (плакор, вершина) — наиболее выровненная, максимально дренированная часть. Здесь осадки только инфильтруются (нет притока с боков). Почвы обычно наиболее развиты, с глубоким профилем, отражают региональный климат и растительность. Именно на плакорах впервые формируются «зональные» почвы (например, чернозём, подзол, ферральсоль).
- Верхняя часть склона (шлейф, плечо) — переходная зона, где начинается сток, эрозия несколько усиливается. Профиль почвы может быть укорочен, часто с признаками деградации верхних горизонтов.
- Средняя часть склона (собственно склон, бэк-слоп) — наиболее крутой участок. Здесь доминирует эрозия, смыв тонкозёма и органики, почвы маломощные, часто скелетные, слаборазвитые, с оголением нижних горизонтов или даже породы.
- Нижняя часть склона (подошва, фут-слоп) — зона аккумуляции. Здесь накапливаются смытые сверху частицы (коллювий), влажность повышается за счёт бокового притока воды. Почвы мощные, с более высоким содержанием гумуса, часто переувлажнённые.
- Днище долины или западины (то-слоп) — самая низкая позиция, куда стекает вода со всего склона. Здесь может формироваться грунтовое увлажнение (если есть водоупор) и даже застой воды. Формируются гидроморфные почвы (глеевые, луговые, болотные) с характерными признаками оглеения и анаэробизиса (Wysocki et al., 2012; White, 2006).
Наименования элементов катены варьируют в разных классификациях, но общая идея сохраняется: от верха к низу усиливается увлажнение и аккумуляция материала, а мощность и степень развития профиля меняются не монотонно (максимум на плакоре и в нижней части, минимум на среднем склоне).
5.3. Факторы, определяющие дифференциацию почв в катене
Катена — это результат работы нескольких взаимосвязанных процессов:
1. Перераспределение влаги. На склоне часть осадков не успевает инфильтроваться и стекает вниз. Поэтому нижние элементы катены получают дополнительную влагу за счёт стока, а верхние — теряют. Это сказывается на выщелачивании, степени выветривания и типе растительности. В засушливых регионах именно внизу склона могут сохраняться луговые или даже лесные участки среди сухой степи.
2. Перераспределение твёрдого материала (эрозия и аккумуляция). Смыв с крутых склонов обнажает менее выветрелые горизонты, «омолаживая» почву. В подошве склона накапливается коллювий — смесь гумусового материала и минеральных частиц, что даёт более мощные, часто более плодородные почвы.
3. Геохимическая миграция. Вода, перемещаясь по склону как поверхностно, так и внутрипочвенно, переносит растворённые вещества. Например, железистые и марганцевые соединения могут выноситься из верхней части склона и осаждаться в нижней, формируя железистые конкреции или даже ортштейны (Foth, 1990; White, 2006). Аналогично ведут себя карбонаты и легкорастворимые соли в аридных условиях.
4. Растительность часто меняется вдоль катены в ответ на изменения влажности и питания. Это создаёт дополнительную обратную связь: более влажные нижние участки могут зарастать лесом или густым травостоем, что усиливает гумусонакопление.
5.4. Примеры катен
Классический пример: Clarion–Nicollet–Webster (США, Айова)
Одна из наиболее изученных катен — это ряд почв на ледниковых равнинах Среднего Запада США (Buol et al., 2011; Weil & Brady, 2017):
- Clarion (на вершинах и верхних склонах) — хорошо дренированная почва с мощным гумусовым горизонтом (моллисол), сформировавшаяся под прерией.
- Nicollet (на средних и нижних склонах) — менее дренированная, с признаками сезонного переувлажнения (наличие глеевых пятен).
- Webster (в понижениях) — гидроморфная почва с мощным гумусовым горизонтом и постоянным оглеением в нижней части, часто с карбонатным горизонтом.
Эта катена повторяется на многих участках ледникового плато и служит классическим примером того, как рельеф создаёт закономерную смену почв даже на однородной породе (лёссовидном суглинке).
Катена в лесостепной зоне России
По данным Наумова (2016), в лесостепной зоне на Среднерусской возвышенности типична следующая катена:
- На плакоре — чернозём типичный или выщелоченный (мощный гумусовый горизонт, нейтральная реакция).
- На верхнем склоне — чернозём оподзоленный (начинает проявляться элювиальный горизонт, слабокислая реакция).
- На среднем склоне — серая лесная почва (эрозия, уменьшение мощности гумусового горизонта, увеличение скелетности).
- В нижней части склона — лугово-чернозёмная почва (большая мощность гумуса, признаки оглеения).
- В понижении (западина) — луговая или болотная почва с торфянистым горизонтом и глеевым профилем.
Аналогичные закономерности описаны для западноевропейских ландшафтов (Scheffer et al., 2018) и для многих регионов мира (White, 2006).
Катена в сухой степи (каштановая зона)
В зоне каштановых почв катены часто связаны с солонцеватостью и комплексностью почвенного покрова (Наумов, 2016). На микроповышениях формируются каштановые почвы без признаков солонцеватости; на микропонижениях — солонцеватые каштановые или даже солонцы, из-за подтягивания минерализованных грунтовых вод к поверхности. Так возникают регулярные пятнистые комплексы, характерные для сухих степей и полупустынь.
5.5. Катена как геохимическая система
Важно понимать, что катена — это открытая система (Wysocki et al., 2012). Вещество, вынесенное из верхней части, может аккумулироваться в нижней или даже покидать пределы катены, уходя в грунтовый поток или речную сеть. В этом смысле различают (White, 2006; Wysocki et al., 2012):
- Открытые катены — сток и эрозия выводят часть материала за пределы рассматриваемого склона (например, в овраг или речную долину). Почвы верхней части обедняются, нижняя часть обогащается лишь частично.
- Замкнутые (замкнутые) катены — материал, смытый с вершины, полностью остаётся в понижении (западина, озерная котловина, бессточная впадина). В этом случае почвы нижней позиции накапливают весь материал и становятся особенно мощными и богатыми органикой и элементами питания.
Именно это различие объясняет, почему в бессточных понижениях формируются почвы с очень высоким содержанием гумуса, тогда как на открытых склонах такого накопления не происходит.
5.6. Значение катен для географии почв и практики
Изучение катен имеет несколько важных применений:
1. Прогнозирование почвенного покрова. Зная катенарные закономерности, почвовед может предсказать, какие почвы встретятся на тех или иных элементах рельефа, даже не делая множество разрезов.
2. Картографирование почв. Контуры почв на карте во многом повторяют элементы рельефа. Катены служат основой для выделения почвенных комбинаций — ареалов, в которых разные почвы закономерно повторяются в пространстве.
3. Рациональное землепользование. Разные части катены требуют разного подхода к сельскохозяйственному использованию: верхние склоны лучше оставлять под леса или многолетние травы, чтобы избежать эрозии; средние — под пашню с противоэрозионными мероприятиями; нижние — под сенокосы или пастбища (с учётом переувлажнения).
4. Экологическое моделирование. Катены лежат в основе многих экологических и ландшафтных моделей, поскольку отражают базовые гидрологические, геохимические и биогеоценотические связи.
Резюме по разделу
Катена — это элементарная «ячейка» ландшафта, в которой рельеф (склон) создаёт закономерное перераспределение воды и твёрдого материала, формируя последовательный ряд почв от хорошо дренированных на вершине до гидроморфных в понижении. Катенарный принцип — ключевой для понимания локальной организации почвенного покрова и важный инструмент при почвенном картографировании и планировании землепользования.
Из понятия катены логически вытекают более общие концепции почвенных последовательностей (топо-, климато-, хроно-, литопоследовательностей), которые мы рассмотрим в следующем разделе.
6. Почвенные последовательности
Мы познакомились с катенами – закономерными рядами почв на склонах. Теперь поднимемся на более общий уровень и рассмотрим почвенные последовательности (sequences) – понятие, которое лежит в основе современной педологии и позволяет изучать влияние каждого из факторов почвообразования в отдельности. Если катена – это частный случай последовательности, связанный с рельефом, то в широком смысле почвенная последовательность – это ряд почв, у которых один из факторов почвообразования закономерно меняется, а все остальные максимально сходны (Weil & Brady, 2017; White, 2006).
6.1. Понятие почвенной последовательности
Напомним фундаментальную формулу Дженни (Jenny, 1941):
Почва = f(климат, организмы, рельеф, порода, время)
Если мы хотим выяснить, как именно один из этих факторов влияет на свойства почвы, мы должны найти или создать ситуации, где этот фактор варьирует, а остальные четыре – постоянны или близки к постоянству. Тогда изменения свойств почвы в ряду будут связаны в первую очередь с изменением именно этого фактора (Jenny, 1941; Buol et al., 2011).
Такой подход называют методом последовательностей (или методом «контролируемых сравнений»). В зависимости от того, какой фактор изучается, выделяют:
- Топосеквенс – рельеф (это по сути катена, но в более строгом определении)
- Климосеквенс – климат
- Хроносеквенс – время
- Литосеквенс – материнская порода
- Биосеквенс – организмы (прежде всего растительность)
Каждая из таких последовательностей служит естественным экспериментом, позволяющим количественно оценить вклад того или иного фактора в формирование почвенных свойств. Рассмотрим их по очереди.
6.2. Топосеквенс (toposequence)
Топосеквенс – это ряд почв, формирующихся на разных элементах рельефа (вершина, склон, подножие, долина) при одинаковых климате, растительности, породе и возрасте (White, 2006; Buol et al., 2011).
В этом определении топосеквенс практически совпадает с катеной в её узком смысле (мильновская катена на однородной породе). Однако в современной литературе топосеквенс часто рассматривается как более общее понятие, включающее как склоновые ряды, так и ряды на террасах разного уровня (если возраст при этом одинаков). Тем не менее, в большинстве случаев эти термины используют как синонимы (Weil & Brady, 2017).
Классические примеры топосеквенс (катен) мы уже обсуждали в предыдущем разделе: ряды Clarion–Nicollet–Webster в США (Buol et al., 2011), чернозём–серая лесная–лугово-чернозёмная в лесостепи России (Наумов, 2016), а также разнообразные гидроморфные ряды в поймах и на террасах (Wysocki et al., 2012).
Основной вывод топосеквенс: с изменением рельефа меняются водный режим, эрозионная нагрузка и биологическая продуктивность, что непосредственно отражается на глубине профиля, содержании гумуса, степени оглеения и других свойствах.
6.3. Климосеквенс (climosequence)
Климосеквенс – это ряд почв, формирующихся в разных климатических условиях (разная температура и/или влажность) при сходных рельефе, породе, растительности (насколько это возможно) и возрасте (Jenny, 1941; Weil & Brady, 2017).
Это, пожалуй, самый известный тип последовательности, потому что именно климатическая зональность задаёт главные контуры почвенной карты мира. Дженни (1941) и его последователи использовали климосеквенсы для установления количественных связей между климатическими параметрами и свойствами почв.
Примеры климосеквенс:
1. Трансекта от прерий к пустыням в США. При движении с востока на запад (от Небраски к Колорадо) количество осадков уменьшается от 700 до 300 мм/год при примерно одинаковой температуре. Почвы на однородных лёссовых породах закономерно меняются: чернозёмы (моллисолы) → каштановые → бурые полупустынные → серо-бурые пустынные. Уменьшается мощность гумусового горизонта, содержание гумуса, увеличивается глубина вскипания от карбонатов (Weil & Brady, 2017; Foth, 1990).
2. Климосеквенса на лёссах в Европе. Дженни и Леонард (1934) показали, что при увеличении годовых осадков от 370 до 900 мм на лёссовых породах с примерно одинаковой температурой (около 11 °C) содержание гумуса возрастает от 1 до 5 %, а ёмкость катионного обмена увеличивается (Buol et al., 2011; цит. по Scheffer et al., 2018).
3. Высотная климосеквенса. В горах при подъёме на каждые 100 м температура падает примерно на 0,6 °C, а осадки часто возрастают до некоторой высоты. Поэтому на одном склоне можно наблюдать смену почв, аналогичную широтной зональности – это вертикальная (высотная) климосеквенса. Например, на Кавказе: у подножия – чернозёмы, выше – серые лесные, ещё выше – бурые лесные, затем горно-луговые, а в высокогорье – примитивные (Наумов, 2016).
Климосеквенсы показывают, что климат задаёт основную направленность почвообразования, определяя, какие процессы будут доминировать – гумусонакопление, подзолообразование, ферраллитизация или соленакопление.
6.4. Хроносеквенс (chronosequence)
Хроносеквенс – это ряд почв, отличающихся по возрасту (времени развития) при одинаковых или близких условиях климата, рельефа, породы и растительности (Weil & Brady, 2017; White, 2006). Хроносеквенсы позволяют оценить скорость почвообразования и последовательность появления различных горизонтов и свойств.
Идеальные хроносеквенсы встречаются на геоморфологических поверхностях разного возраста:
- Речные террасы. Река постепенно врезается, оставляя серию террас, каждая из которых старше предыдущей (чем выше терраса над поймой, тем она древнее). Почвы на таких террасах имеют одинаковую породу (аллювий), климат и растительность, но разный возраст. Изучая их, можно проследить эволюцию почв во времени.
- Моренные гряды (ледниковые отложения). В районах, где ледник отступал поэтапно, оставляя морены разного возраста, можно найти хроносеквенсы. Например, в северной части США (Мичиган) Францмейер и Уайтсайд (Franzmeier & Whiteside, 1963) изучили почвы на пляжевых террасах озёр возрастом 2250, 3000 и 8000 лет (цит. по Foth, 1990; Weil & Brady, 2017). В течение 2250 лет сформировался А-С профиль (дерново-подзолистая начальная); через 3000 лет появился Вs-горизонт (скопление оксидов Fe, Al); через 8000 лет – Вhs-горизонт (с гумусом). Это – классический пример развития подзолистых почв во времени.
- Вулканические пеплы. В районах активного вулканизма слои пепла разного возраста создают естественные хроносеквенсы. Например, на Камчатке и в Японии почвы на свежих пеплах (возраст десятки–сотни лет) – примитивные, а на древних (тысячи лет) – уже сформированные андосоли с мощным гумусовым горизонтом и аллофановыми минералами (Наумов, 2016; Scheffer et al., 2018).
Общие закономерности хроносеквенс (Jenny, 1980; White, 2006):
- Накопление гумуса идёт быстро вначале, затем замедляется, приближаясь к равновесному состоянию (экспоненциальная кривая).
- Глубина выветривания и содержание глинистых минералов растут со временем, но скорость падает (закон убывающей отдачи).
- Дифференциация профиля (появление чётких горизонтов) требует, как правило, нескольких тысяч лет для умеренных зон и десятков–сотен тысяч лет для тропических глубоковыветрелых почв.
- Чёткость выраженности элювиальных и иллювиальных горизонтов увеличивается с возрастом, но может достигать плато (стационарного состояния) – так называемой зрелой почвы.
Важно отметить, что абсолютный возраст почвы может сильно варьировать в зависимости от условий. Например, подзолистый горизонт может сформироваться за 1000 лет на песке во влажном климате, а на плотной породе в сухом климате – за 10 000 лет (Buol et al., 2011). Поэтому хроносеквенсы дают относительные оценки скорости процессов, но не абсолютные датировки.
6.5. Литосеквенс (lithosequence)
Литосеквенс – это ряд почв, сформированных на разных материнских породах (разного минералогического и гранулометрического состава) при одинаковых климате, рельефе, растительности и возрасте (Buol et al., 2011; White, 2006). Литосеквенсы позволяют оценить, как исходный химический и минералогический состав породы влияет на свойства формирующейся почвы.
Классические примеры:
1. Гранит и габбро (основные и кислые породы) в одинаковых климатических условиях. На граните (кислая порода, много кварца, мало Ca, Mg, Fe) формируются песчаные, кислые, бедные основаниями почвы – например, песчаные подзолы или дерново-подзолистые. На габбро или базальте (основная порода, мало кварца, много Ca, Mg, Fe) – глинистые, богатые основаниями, часто тёмноцветные почвы (чернозёмовидные, бурозёмы, ферраллитные) (Weil & Brady, 2017; Buol et al., 2011).
2. Известняк и песчаник в одной климатической зоне. На известняке – рендзины (дерново-карбонатные) с высоким содержанием гумуса и нейтральной реакцией; на песчанике – кислые подзолистые или дерново-подзолистые почвы с низким содержанием оснований (Наумов, 2016; Scheffer et al., 2018).
3. Лёсс и моренный суглинок в лесостепи. На лёссе (богат карбонатами, однороден) – чернозёмы типичные с мощным гумусовым горизонтом и глубоким карбонатным профилем. На моренном суглинке (более грубый, часто с примесью валунов) – чернозёмы менее мощные, иногда с признаками оглеения (Наумов, 2016).
Литосеквенсы показывают, что материнская порода может модифицировать или даже переопределять зональный тип почвы. В частности, на карбонатных породах даже в таёжной зоне могут формироваться дерново-карбонатные почвы, а на песках – подзолы, тогда как на суглинках – подзолистые. Поэтому при почвенном картографировании всегда учитывают литологический фактор.
6.6. Биосеквенс (biosequence)
Биосеквенс – это ряд почв, формирующихся под разной растительностью (или разным набором организмов) при одинаковых климате, рельефе, породе и возрасте (Weil & Brady, 2017; White, 2006). Биосеквенсы позволяют оценить влияние биотического фактора – того, как именно разные типы растительности меняют почвообразование.
Классические примеры биосеквенс:
1. Лес vs. степь на одной породе. В лесостепной зоне на лёссовых породах на одном склоне могут соседствовать участки леса (дубрава) и участки степи. Почвы под лесом – серые лесные, с менее мощным гумусовым горизонтом, слабокислой реакцией, наличием элювиального горизонта. Почвы под степью – чернозёмы (или чернозёмовидные), с мощным гумусовым профилем, нейтральной реакцией, без элювиального горизонта (Наумов, 2016; Foth, 1990). Причина – разный характер поступления органического вещества (поверхностный опад у леса, корневой у степи) и разный состав опада (лесной – беднее основаниями).
2. Хвойный лес vs. широколиственный лес в одинаковых климатических условиях. В средней тайге на одной породе (например, на моренном суглинке) под еловым лесом может формироваться подзолистая почва с подстилкой из мхов и кислым грубым гумусом, а под липово-дубовым лесом – дерново-подзолистая с более мощным гумусовым горизонтом и менее кислой реакцией. Разница объясняется химическим составом опада и деятельностью почвенной фауны (дождевые черви активнее в лиственных лесах) (Weil & Brady, 2017; Buol et al., 2011).
3. Опыт с монокультурами на одинаковой породе (Сан-Димас, Калифорния). В знаменитом эксперименте на лизиметрах в Сан-Димас (США) на одну и ту же однородную породу посадили разные виды кустарников и сосны. Через 40–50 лет почвы под разными видами приобрели заметные отличия в мощности А-горизонта, содержании гумуса, кислотности и даже составе глинистых минералов (Buol et al., 2011; Weil & Brady, 2017). Это яркий пример биосеквенс в условиях контролируемого эксперимента.
Биосеквенсы показывают, что растительность может существенно модифицировать ход почвообразования даже в пределах одного климата, создавая почвы с разной степенью оподзоленности, гумусонакопления и кислотности.
6.7. Интеграция последовательностей и их практическое значение
В реальных ландшафтах все факторы действуют одновременно, и разделить их эффекты бывает трудно. Однако метод последовательностей позволяет «распутать» этот клубок. Например, если мы нашли участок с одинаковой породой и рельефом, но разной растительностью – это биосеквенс; если разный климат – климосеквенс; если разный возраст – хроносеквенс.
Иногда последовательности пересекаются. Например, вдоль склона меняется и влажность (топосеквенс), и растительность (биосеквенс), и возраст поверхности (хроносеквенс, если склон сформировался в разное время). Чтобы выделить чистый эффект одного фактора, исследователи используют статистические методы или ищут участки, где остальные факторы максимально выравнены (Jenny, 1941; Buol et al., 2011).
Практическое значение изучения последовательностей:
- Прогнозирование почв. Зная, как меняются свойства в зависимости от фактора, мы можем предсказывать свойства почв на неизученных территориях.
- Оценка устойчивости. Понимание скорости процессов (хроносеквенсы) помогает оценить, как долго почва будет восстанавливаться после нарушения.
- Реконструкция палеоклиматов. Древние почвы (палеопочвы) часто анализируют как элементы климосеквенс и хроносеквенс, чтобы восстановить климат прошлых эпох.
- Рациональное землепользование. Зная, как растительность влияет на почву (биосеквенс), можно планировать лесоразведение или смену культур.
Резюме по разделу 6
- Почвенная последовательность – ряд почв, в которых закономерно меняется один фактор при постоянстве остальных.
- Топосеквенс (катена) – рельеф.
- Климосеквенс – климат (температура, влажность).
- Хроносеквенс – время (возраст почвы).
- Литосеквенс – материнская порода.
- Биосеквенс – растительность (организмы).
Эти последовательности – основной инструмент географии почв для установления причинно-следственных связей между факторами почвообразования и свойствами почв. Они показывают, что каждый фактор вносит свой вклад, и что вклад этот различен в разных условиях. Именно на основе таких эмпирических закономерностей строятся современные классификации почв.
7. Мировые закономерности распределения почв
Мы прошли путь от общего к частному: от факторов почвообразования – к биоклиматическим зонам, средам, катенам и последовательностям. Теперь настало время собрать всё в единую картину и ответить на главный вопрос: как устроен почвенный покров Земли в целом?
В этом заключительном разделе мы рассмотрим три уровня пространственной организации почв:
1. Широтная зональность – глобальные пояса, обусловленные климатом.
2. Высотная поясность – вертикальные ряды почв в горах.
3. Локальные закономерности – роль рельефа, гидрологии и литологии внутри зон.
А также обсудим факторы, нарушающие идеальную зональность.
7.1. Широтная зональность: глобальная картина
Широтная зональность – это генеральная закономерность распределения почв на равнинах, связанная с изменением климата и растительности от полюсов к экватору. В первом приближении почвенные зоны Земли повторяют климатические и биомные зоны (Weil & Brady, 2017; Scheffer et al., 2018).
Обобщённая схема с севера на юг для Евразии и Северной Америки выглядит так (Buol et al., 2011; Наумов, 2016):
| Широтный пояс | Климатические условия | Растительность | Почвенный покров (главные типы) |
|---|---|---|---|
| Полярный (арктический) | очень холодно, короткое лето | тундра, мхи, лишайники | арктические примитивные, тундровые глеевые, криозёмы |
| Субарктический (бореальный) | холодно, влажно, короткое лето | тайга (хвойные леса) | подзолы, подзолистые, глееподзолистые, мерзлотно-таёжные |
| Умеренный лесной | тепло, влажно, мягкая зима | смешанные и широколиственные леса | серые лесные, бурые лесные, дерново-подзолистые |
| Лесостепной и степной | тёплый, недостаточное увлажнение | луговые степи, разнотравье | чернозёмы (различные подтипы) |
| Сухостепной | жаркий, сухой | сухие степи, полыни | каштановые, тёмно-каштановые, солонцы |
| Полупустынный и пустынный | очень сухой, жаркий | разреженная ксерофитная растительность | бурые полупустынные, серо-бурые, солончаки |
| Субтропический | тёплый, разная влажность | жестколистные леса, кустарники, сухие леса | коричневые, краснозёмы, желтозёмы, серозёмы |
| Тропический сезонно-влажный | жаркий, влажный сезон + сухой | саванны, редколесья, сухие леса | нитисоли, лувисоли, акрисоли, вертисоли |
| Экваториальный влажный | жаркий, влажный круглый год | влажные тропические леса (гилеи) | ферральсоли (оксисоли), ферритивные почвы |
Эта схема – идеализация. В реальности зоны могут быть смещены, прерваны, иметь сложную конфигурацию. Тем не менее, она отражает основную тенденцию: смена климатических поясов ведёт к смене доминирующих почвообразовательных процессов.
Почему широтная зональность так отчётлива?
- Поток солнечной радиации уменьшается от экватора к полюсам, определяя широтные градиенты температур.
- Циркуляция атмосферы и океанические течения создают широтные зоны увлажнения (экваториальные дожди, субтропические пустыни, умеренные дожди, полярная сухость).
- Растительность (и, соответственно, тип опада и биологический круговорот) тесно связана с климатом.
- В результате ключевые почвообразовательные процессы закономерно сменяются: гумусонакопление (степи) – подзолообразование (тайга) – ферраллитизация (тропики) – соленакопление (пустыни).
Однако климатические зоны – не единственный фактор. Вступают в силу другие закономерности.
7.2. Высотная поясность (вертикальная зональность)
В горах широтная зональность «сжимается» по вертикали: при подъёме на каждые 100 м температура падает примерно на 0,6 °C, а осадки часто растут до некоторой высоты (Weil & Brady, 2017; Наумов, 2016). Поэтому на склоне горы можно наблюдать смену природных зон, аналогичную движению от экватора к полюсу, но на расстоянии всего нескольких километров.
Это явление называется высотной поясностью (или вертикальной зональностью) почв. Она особенно ярко выражена в высоких горных системах: Анды, Гималаи, Кавказ, Алтай, Тянь-Шань, Скалистые горы.
Типичный ряд высотной поясности (на примере Кавказа):
| Высотный пояс | Климат | Растительность | Почвы |
|---|---|---|---|
| Нивальный (ледниковый) | очень холодно, снег и лёд | растительности почти нет | примитивные почвы, литоземы |
| Альпийский (горно-луговой) | холодно, короткое лето | альпийские луга | горно-луговые, альпийские луговые |
| Субальпийский | прохладно, влажно | субальпийские луга, кустарники | горно-луговые субальпийские |
| Горно-лесной (верхний) | прохладно | хвойные леса | горные подзолистые, бурые лесные |
| Горно-лесной (нижний) | тепло | широколиственные леса | бурые лесные, горные чернозёмовидные |
| Горно-степной | тёплый, сухой | степи, остепнённые луга | горные чернозёмы, каштановые |
По мере продвижения вглубь континента, в более засушливые области, высотная поясность может изменяться: лесной пояс может выпадать, и горные степи могут сменяться полупустынями и пустынями. В очень сухих горах (например, в Центральной Азии) может наблюдаться инверсия – когда более сухие и ксерофитные сообщества находятся в нижних поясах, а более влажные – в верхних (Наумов, 2016).
Важный нюанс: высотная поясность не является точным аналогом широтной зональности, потому что в горах меняется не только температура, но и другие факторы: ультрафиолет, ветровой режим, крутизна склонов, экспозиция, каменистость пород. Поэтому горные почвы часто имеют специфические черты, не встречающиеся на равнинах (маломощность, щебнистость, высокая эродированность) (White, 2006; Wysocki et al., 2012).
7.3. Роль локальных факторов: рельеф, гидрология, литология
Зональная картина – это лишь фон. На каждом участке этот фон модифицируется местными условиями. Именно поэтому на мелкомасштабных картах мы видим зоны, а на крупномасштабных – мозаику почв.
Рельеф и катены
Мы уже рассмотрели катены как элементарные ряды на склоне. В глобальном масштабе рельеф создаёт экотопы – участки с особыми условиями увлажнения и эрозии, которые могут радикально отличаться от зональной нормы. Например, в чернозёмной зоне на крутых склонах могут формироваться серые лесные почвы (из-за эрозии и смыва), а в западинах – лугово-чернозёмные или даже болотные (из-за аккумуляции воды). Таким образом, рельеф создаёт локальные отклонения от зонального типа (Buol et al., 2011; Wysocki et al., 2012).
Гидрология: грунтовые воды и оглеение
Грунтовые воды, особенно в понижениях, создают гидроморфные условия, которые могут переопределить почвообразование. Например, в зоне каштановых почв (засушливые степи) при близком залегании минерализованных грунтовых вод формируются солонцы или солончаки – почвы, совершенно не похожие на зональные каштановые (Наумов, 2016; Foth, 1990). В таёжной зоне в понижениях развиваются болотные торфяные почвы, а на повышенных дренированных участках – подзолы. Гидрологический фактор может полностью нивелировать зональный процесс.
Литология: материнская порода
Мы уже отмечали, что на карбонатных породах даже в таёжной зоне могут формироваться дерново-карбонатные почвы с нейтральной реакцией и высоким содержанием гумуса – а это уже не «зональные» подзолы. На основных породах (базальт, габбро) почвы часто более тёмные и богатые основаниями, чем на кислых. Влияние породы особенно сильно в молодых почвах (Weil & Brady, 2017; Buol et al., 2011). С возрастом её роль ослабевает, но никогда не исчезает полностью – микроэлементный состав и гранулометрический фон остаются «наследством» породы.
Комплексность почвенного покрова
В результате совместного действия всех этих факторов реальный почвенный покров представляет собой мозаику – различные почвы сменяют друг друга на коротких расстояниях. Такая неоднородность особенно характерна для:
- Сухих степей и полупустынь – здесь распространены сложные комплексы, в которых пятна солонцов чередуются с каштановыми и бурыми почвами (Наумов, 2016).
- Заболоченных равнин – чередование болотных, луговых и лесных почв.
- Старых денудационных поверхностей – где эрозия вскрывает разные по составу горизонты породы.
В глобальной географии почв такие мозаики учитываются на уровне почвенных комбинаций – групп почв, закономерно повторяющихся в пространстве (Wysocki et al., 2012; Scheffer et al., 2018).
7.4. Почему нарушается «идеальная» зональность?
Несмотря на кажущуюся закономерность, реальный почвенный покров часто не соответствует простой широтной схеме. Основные причины (Weil & Brady, 2017; White, 2006; Buol et al., 2011):
1. Исторические (реликтовые) почвы. Многие современные почвы сформировались в условиях, отличных от современных. Например, в современных пустынях Африки и Австралии встречаются почвы с мощным глинистым горизонтом (аргиллик), сформировавшиеся во влажный плейстоцен. Это – реликтовые (полигенетические) почвы, они не находятся в равновесии с нынешним климатом.
2. Океанические влияния. Морские течения и муссоны создают отклонения от широтной нормы. Например, на Дальнем Востоке России из-за муссонного климата формируются особые буротаёжные и вулканические почвы, которых нет в Сибири. Западные побережья материков (средиземноморский климат) дают коричневые почвы, а восточные (муссонные) – краснозёмы и желтозёмы.
3. Горные барьеры. Горы создают дождевую тень (с подветренной стороны сухо) и задерживают влагу (с наветренной стороны влажно). Поэтому на разных сторонах одного хребта могут быть разные почвы (например, на западных склонах Анд – влажные тропические леса, на восточных – сухие саванны и пустыни).
4. Человеческая деятельность. Земледелие, вырубка лесов, орошение, осушение и урбанизация радикально меняют почвы, создавая антропогенные модификации, которые уже не соответствуют зональной классификации (Scheffer et al., 2018).
7.5. Общий взгляд: почвенный покров как система
Подводя итог, можно сказать, что почвенный покров Земли – это сложная, многоуровневая система, в которой действуют:
- Глобальные закономерности (широтная зональность, высотная поясность) – задают общий фон.
- Региональные и локальные факторы (рельеф, гидрология, литология, возраст, биота) – модифицируют фон, создавая многообразие.
- Историческое наследие – прошлые климаты и геоморфологические процессы оставляют след, который может сохраняться тысячи и миллионы лет.
- Антропогенное воздействие – современный фактор, который быстро меняет облик почв.
Именно эта многопричинность и многоуровневость делает географию почв одновременно и сложной, и увлекательной наукой. Ответ на вопрос «почему здесь именно эта почва?» редко бывает односложным – он требует учёта всех факторов и их взаимодействия во времени и пространстве.
Заключение лекции
Мы завершили наше знакомство с географией почв. В ходе лекции мы:
- Поняли, что география почв изучает закономерности распространения почв и объясняет их факторами почвообразования.
- Разобрали пять основных факторов и показали, как они взаимодействуют, создавая почвообразующую среду.
- Рассмотрели биоклиматические зоны и показали, как климат и растительность задают главный тренд.
- Детально изучили основные среды почвообразования – лес, степь, тундра, пустыня, болото, пойма, горы, вулканы.
- Ввели понятие катены – локального ряда почв на склоне, где рельеф перераспределяет воду и вещество.
- Познакомились с почвенными последовательностями – инструментом для выделения влияния каждого фактора по отдельности.
- И наконец, обобщили всё в картине мировых закономерностей, подчеркнув, что зональность – это тенденция, а реальность всегда богаче.
География почв – это не просто набор фактов, а способ видеть ландшафт. Понимая, как работают факторы, мы можем предсказывать свойства почв, планировать землепользование и оценивать экологические риски. Это знание – фундамент для рационального природопользования, ведь почва – это невозобновляемый ресурс в масштабах человеческой жизни, и мы обязаны понимать, как она устроена.
Список источников
- Buol, S.W., Southard, R.J., Graham, R.C., McDaniel, P.A. (2011). ‘Soil-forming Factors: Soil as a Component of Ecosystems’, in Soil Genesis and Classification. Danvers, MA: Wiley-Blackwell, pp. 89-140.
- Eash, N.S., Sauer, T.J., O'Dell, D., Odoi, E. (2016). ‘Soil Formation’, in Soil Science Simplified. New Jersey: Wiley Blackwell, ch. 2.
- Foth, H.D. (1990). ‘Soil Genesis’, in Fundamentals of Soil Science. New York: John Wiley & Sons, pp. 250-270.
- Foth, H.D. (1990). ‘Soil as a Natural Body’, in Fundamentals of Soil Science. New York: John Wiley & Sons, pp. 11-21.
- Scheffer, F., Schachtschabel, P. (2018). ‘Bodenentwicklung und Bodensystematik’, in Amelung, W., Blume, H., Fleige, H., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K., Wilke, B. (ed.) Scheffer Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde. Deutschland: Springer-Verlag, pp. 341-468.
- Scheffer, F., Schachtschabel, P. (2018). ‘Bodenverbreitung’, in Amelung, W., Blume, H., Fleige, H., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K., Wilke, B. (ed.) Scheffer Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde. Deutschland: Springer-Verlag, pp. 469-490.
- Weil, R.R., Brady, N.C. (2017). ‘Formation of Soils from Parent Materials’, in The Nature and Properties of Soils. Essex, UK: Pearson Education, pp. 51-100.
- Weil, R.R., Brady, N.C. (2017). ‘Soil Classification’, in The Nature and Properties of Soils. Essex, UK: Pearson Education, pp. 101-147.
- Weil, R.R., Brady, N.C. (2017). ‘Soil and the Hydrologic Cycle’, in The Nature and Properties of Soils. Essex, UK: Pearson Education, pp. 251-301.
- White, R.E. (2006). ‘Processes in Profile Development’, in Principles and Practice of Soil Science. The Soil as a Natural Resource. Malden, MA: Blackwell Publishing, pp. 176-199.
- White, R.E. (2006). ‘Soil Formation’, in Principles and Practice of Soil Science. The Soil as a Natural Resource. Malden, MA: Blackwell Publishing, pp. 81-102.
- Wysocki, D.A., Schoeneberger, P.J., Hirmas, D.R., LaGarry, H.E. (2012). ‘Geomorphology of Soil Landscapes’, in Huang, P.Ming., Li, Y., Sumner, M.E. (ed.) Handbook of Soil Sciences Properties and Processes. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 29-1:29-26.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Аллювиальные (пойменные) почвы [Alluvial (Floodplain) Soils]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 326-344.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Восточно-Сибирская мерзлотно-таежная почвенно-биоклиматическая область мерзлотно-таежных и палевых мерзлотно-таежных почв [East Siberian Permafrost-Taiga Soil-Bioclimatic Region of Permafrost-Taiga and Pale Permafrost-Taiga Soils]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 143-164.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘География полярного пояса. Особенности почвообразования [Geography of the polar belt. Soil Formation Features]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 10.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Дальневосточная таежно-лесная почвенно-биоклиматическая область пепло-вулканических, подзолистых и буротаежных [Far Eastern Taiga-Forest Soil-Bioclimatic Region of Ash-Volcanic, Podzolic, and Brown Taiga Soils]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 165-178.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Евроазиатская полярная почвенно-биоклиматическая область [Eurasian Polar Soil-Bioclimatic Region]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 11-50.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Европейско-Западно-Сибирская таежно-лесная почвенно-биоклиматическая область [European-West Siberian Taiga-Forest Soil-Bioclimatic Region]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 51-142.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Западная и Восточная буроземно-лесные почвенно-биоклиматические области [Western and Eastern Brown Earth-Forest Soil-Bioclimatic Regions]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 179-186.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Засоленные и щелочные почвы [Saline and Alkaline Soils]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 259-295.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Лиственно-лесная и лесостепная почвенно-биоклиматическая область [Deciduous Forest and Forest-Steppe Soil-Bioclimatic Region]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 187-224.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Полупустынная и пустынная почвенно-биоклиматическая область [Semi-Arid and Desert Soil-Bioclimatic Region]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 296-306.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Почвы горных областей [Mountain Soils]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 307-325.
- Наумов, В.Д. (2016). ‘Степная и сухостепная почвенно-биоклиматическая область [Steppe and Dry Steppe Soil-Bioclimatic Region]’, in География почв (почвы России) [Soil geography (soils of Russia)]. Москва: Проспект, pp. 225-258.