Таежные ландшафты Группа лесные ландшафты Тип таёжные ландшафты

Таежные ландшафты. Группа: лесные ландшафты. Тип: таёжные ландшафты.

Это наиболее распространённый тип ландшафтов. Он образует единую таёжную зону в России и в Канаде от западных до восточных границ.

В зависимости от степени континентальности климата, истории геологического развития и появления многолетней мерзлоты таежные ландшафты на территории Евразии могут быть разделены на несколько отделов.

1) приокеаническая атлантическая тайга (Прибалтика, Скандинавия, Белоруссия); 2) умеренно–континентальная тайга (европейский север, в т. ч. Россия); 3) континентальная тайга без вечной мерзлоты (Западная Сибирь); 4) континентальная и резко континентальная мерзлотная тайга (Восточная Сибирь); 5) приокеаническая тихоокеанская тайга без мерзлоты (Приморье, Камчатка); 6) приокеаническая (тихоокеанская) мерзлотная тайга (поб. Охотского моря и др. ).

Общие черты таежных ландшафтов. 1) Биомасса = 300– 350 т/га (в южной тайге), Б = 150– 200 т/га (в сев. тайге), может снижаться до 50. Ежегодная продукция невысокая, лишь немного меньше, чем в широколиственных лесах – 8 – 10 т/га. Более 60 % биомассы представлено. древесиной. Зеленая часть – не более 3%. Коэффициент К равен 0, 53 -0, 55.

2) Разложение органического вещества (гумификация) в условиях низких температур и высокого гидроморфизма протекает очень медленно. Микроорганизмы работают не столь энергично, время их деятельности в году короче, некоторые группы бактерий отсутствуют. Подстилочный коэф. Под/О = 6– 20, что свидетельствует о заторможенности биологического круговорота.

В тайге минерализация и гумификация ослаблены, энергично идет образование фульвокислот: СГК/СФК ~ 0, 6– 0, 8 Нейтрализация фульвокислот в таёжных почвах происходит, главным образом, за счет Fe и Al вторичных минералов. В почвах возникают фульваты Fe и Al, создается возможность кислого выщелачивания. Эта реакция идет при взаимодействии свободных органических кислот и ФК с ППК, в который входят Са, Mg и глинистые минералы на всех бескарбонатных породах, где формируются ландшафты кислого и кислого глеевого классов. .

4) В растительном опаде елового леса содержится очень много органических кислот, в том числе свободных, которые наряду с большим количеством осадков обуславливают кислую реакцию лесной подстилки и верхних горизонтов почвы (р. Н = 3, 5 - 4, 5) и способствуют развитию процессов кислого выщелачивания. Низкое содержание сильных оснований (Ca, Mg, Na, K) в золе и отсутствие их подвижных форм в горных породах обуславливают кислый характер почвенных растворов.

Разложение органических остатков в условиях недостатка О 2 и избыточного увлажнения идет не до конца. Поэтому в верхних почвенных горизонтах концентрируются свободные кислоты, которые определяют кислую реакцию почвенных растворов и последующее взаимодействие с ППК. Таким образом, происходит снижение концентрации Са и Mg.

Хвойные леса появились в середине Пермского периода. Это была хвойно-гингковая тайга. Теплый влажный климат способствовал кислой миграции и процессам кислого выщелачивания так же, как в современных тропических лесах. В меловом периоде наступило похолодание. Низкие температуры привели к снижению БИКа и торможению процессов кислого выщелачивания. В настоящее время в холодном климате современной тайги процессы кислого выщелачивания распространяются только на верхние горизонты А 1 и подзолистый А 2 и охватывают лишь верхние десятки сантиметров почвенного профиля.

5) Для тайги характерен азотный тип БИКа. Ряд биологического поглощения КБП имеет вид: 10 n/(S, P, Mn) > n/(K, Ca, Mg) > (0, n-0, 0 n)/(Na, Si, Fe, Al), В Канаде климат таёжной зоны мягче вследствие меньшей площади суши и близости океанских побережий. Поэтому, когда дают характеристику типа ландшафта, берут усредненные значения БИКа: Б, П, К. Для характеристики семейств и меньших классификационных таксонов учитывают индивидуальные особенности каждого ландшафта.

Основные особенности геохимии тайги: vконсервативное соотношение биомассы и продукции: К=lg. П/lg. Б=0, 53 – 0, 55; vнизкая скорость разложения органики; vнебольшое количество вовлекаемых в биологический круговорот водных мигрантов.

Отдел: умеренно–континентальная тайга. Данный отдел ландшафтов таежного типа распространен в европейской России и на Урале.

Южно–таёжное семейство. Ландшафты кислого класса Основной тип леса: ельники, сосновые леса с примесью мелколиственных пород А 0 А 1 20 -25 см А 2 - подзолистый А 2 В щелочной барьер Почвы: дерново–подзолистые Почвообразующая порода: кислые бескарбонатные морены, красноцветы на гранитах

ВТОНОМНЫЕ ЛАНДШАФТЫ кислой южной та ормируются на бескарбонатных породах в услов авнительно хорошего дренажа на территори торые исключают заболачивание. БИК обуславлив ергичное кислое выщелачивание и сла

Почвенный профиль дерново–подзолистой почвы кислой тайги. А 0 – лесная подстилка, периодически кислая глеевая обстановка; А 1 – 20– 25 см – гумусовой горизонт (аккумулятивный - накопление ФК); А 2 – подзолистый горизонт (формирование щелочного барьера); В – иллювиальный, окислительная обстановка, р. Н слабокислая или нейтральная. Fe и Mn частично закрепляются в иллювиальном горизонте. Здесь в результате взаимодействия коллоидной кремнекислоты и полуторных окислов синтезируются глинистые минералы.

Как и во влажных тропиках, в тайге происходит энергичное разложение верхнего горизонта литосферы и выщелачивание подвижных элементов. В гор. А биогенным путем аккумулируются гумус K, Mg, Ca, P и др. элементы, особенно Mn. Эти же растворимые элементы, а также Fe, Al и Si. О 2 выносятся с просачивающимися атмосферными осадками. кора выветривания обедняется катионами и относительно обогащается Fe, Al и Si. О 2, приобретает нейтральную или слабощелочную среду.

Геохимические барьеры. а) Щелочной барьер образуется на границе А 2/В при смене кислой среды (р. Н=4 – 5) на слабокислую и даже нейтральную. Происходит осаждение Fe 3+ (Mn 2+ подвижен) – это окислительный барьер для Fe; б) Сорбционный барьер обусловлен изменением механического состава почвы: с легких песчаников А 2 -горизонта на глинисто-суглинистый В-горизонт.

в) Глеевый барьер на границе А 0 А 1/А 2 – горизонтов. В горизонте А 0 почвенные поры заполнены водой, препятствуя доступу О 2 и формируя подстилкой низкий Ох–Red-потенциал (глеевые восстановительные условия). Ниже (в А 2 -горизонте) вода выносится и поры освобождаются, давая доступ молекулам О 2. Это способствует развитию окислительной обстановки в А 2 -горизонте. г) Биогеохимический в А 1–горизонте. Образуется вследствие аккумуляции и осаждения биогенных веществ.

Геохимический барьер Концентрируются элементы N, C, H, P, некоторые Биогеохимический микроэлементы (Мо, Сu, Zn). Щелочной Сорбционный Глеевый Al, Fe, Mn, Cu, Ni, Zn. Практически все микроэлементы. Возможно осаждение U, Se, а также V, Си, Ag.

Использование дерново-подзолистых почв в сельском хозяйстве. 1. Дерново–подзолистые почвы бедны для растений элементами питания, так как многие из них находятся в слабоподвижном состоянии или интенсивно выщелачиваются. 2. Верхние горизонты, где находится корневая система растений, бедны N, P, K. При ведении хозяйства необходимо вносить дополнительно полные комплексные удобрения, содержащие все основные элементы питания. 3. Требуется также внесение микроэлементов (Zn, Cu и др. ), так как в кислой среде они очень подвижны и интенсивно выносятся из почвы. Однако кислая среда определяет не только выщелачивание металлов, но и способствует поступлению их подвижных форм в растения. Поэтому многие таежные деревья (ель, сосна, береза) являются концентраторами Mn, Zn, Pb, Sr, Ba – активных водных мигрантов таежного ландшафта.

БИК в ландшафтах южно-таежного семейства незамкнут, так как разложение органических веществ очень медленное. При этом опад разлагается медленно, а выносятся вещества быстро, р. Н верхних горизонтов р. Н 4. 5– 5, поэтому дерново– подзолистые почвы неблагоприятны для ведения с/х. Поскольку многие таежные деревья (ель, сосна, береза) являются аккумуляторами Zn, Pb, Sr, Сu, Cd, то при техногенном загрязнении почв эти элементы также будут быстро переходить в растения и концентрироваться. Биологический круговорот БИК играет ведущую роль в поведении микроэлементов, входящих в химический состав почв, коры выветривания и грунтовых вод.

Sr образует растворимые фульваты, поэтому не фиксируется глинистыми минералами и находится в подвижном состоянии. Cs образует нерастворимые гуматы, поглощается глинистыми минералами по типу изоморфного замещения калия, поэтому менее подвижен. Вхождение Сs в межпакетное пространство решеток вторичных глинистых минералов является характерной особенностью поведения Сs в почве. Установлено, что во всех типах почв Cs фиксируется более прочно, чем Sr. Дерново-подзолистые почвы отличаются невысоким содержанием питательных веществ, низким р. Н, малым содержанием гумуса.

Грунтовые воды ландшафтов кислого класса южно-таежного семейства v низкая минерализация (100– 150 мг/л), v гидрокарбонатно–кальциевый состав, v большое количество растворимых органических веществ, органоминеральных комплексов (фульваты), Mn 4+, Mn 2+. Fe 2+. В автономном кислом ландшафте грунтовые воды благоприятны для миграции большинства редких металлов. Геохимическая формула ландшафтов кислого класса южно-таежного семейства:

СУПЕРАКВАЛЬНЫЕ ЛАНДШАФТЫ В понижениях рельефа, речных долинах и озерных котловинах грунтовые воды залегают близко от дневной поверхности, создавая условия для заболачивания и дальнейшего образования низинного болота с зелеными мхами, осоками и другими болотными травами. Древесная растительность здесь всегда менее развита, чем в автономном ландшафте, БИК протекает медленнее, биогенная аккумуляция слабее.

Почвы – дерново–глеевые, лугово– болотные, торфяно–глеевые, нередко подтоплены, так как грунтовые воды залегают на глубине 0, 5 – 1, 0 м. Дерново-глеевые почвы содержат 3 -14% гумуса в горизонте A 1; в составе гумуса преобладает фракция гуминовых кислот. Верхние горизонты этих почв имеют слабокислую или нейтральную реакцию, нижние горизонты — слабощелочную. Высокое содержание подвижных соединений N, P, K. Дифференциация профиля слабая. В оглеенных горизонтах обнаруживается повышенное содержание Fe 2+.

Почвенный профиль дерново–глеевых почв и торфяников А 0 – лесная подстилка, органогенный горизонт мощностью 5 -30 см; A 1 g – гумусовый (аккумулятивный) горизонт мощностью 20 -35 см, темно-серый, может иметь серо -стальной оттенок следствие оглеенности, в нижней части может быть несколько осветлен, переход неотчетлив; Bg – глеевый переходный Вt – торфянистый горизонт, 25 -30 см переходный горизонт G – глеевый горизонт Т – торфяной G– глеевый горизонт

Геохимические барьеры дерново–глеевых почв. а) Кислородный барьер – осаждаются те элементы, которые легко меняют степень окисления (Fe, Mn). б) Сорбционный барьер – формируется в Т горизонте. Содержание элементов зависит от геологического строения и климата областей питания торфяника. Содержание в торфе Ge, Sr, Mo, Cu может превышать кларковые величины. В торфяниках ниже Т горизонта расположен минеральный G горизонт, для которого характерны Fe 2+ и Mn 2+. В G горизонте интенсивно протекают процессы минералообразования. .

По миграционной способности Fe и Mn напоминают другие двухвалентные катионы. В глеевых горизонтах Fe 2+ находится не только в почвенном растворе, но и в поглощающем комплексе. При оглеении также увеличивается количество коллоидов, становятся более подвижными Р, Si. О 2, Са, Mg и редкие элементы. Болотные воды, кроме Fe 2+, Mn 2+и РО 43 -, содержат много РОВ, образующихся вследствие процессов неполного разложения растительных остатков. Благодаря высокой подвижности Fe 2+ в болотных почвах образуются железистые минералы – вивианит и сидерит.

Вивианит – голубой минерал, водный фосфат закиси железа: Fe₃[PO₄]₂· 8 H₂O. Образуется в восстановительных условиях при наличии в растворах ионов РО 43 -. Встречается в осадочных горных породах и торфах. Накапливается в довольно значительных количествах, что позволяет использовать его залежи в качестве местного фосфорного удобрения. Сидерит (железный шпат) Fe. CO 3 – минерал осадочного происхождения бурого цвета. Образуется в почвах с большим количеством карбонатов. При окислении сидерит переходит в бурый железняк (природная смесь гидроокислов железа). Вивианит Сидерит

СУБАКВАЛЬНЫЕ ЛАНДШАФТЫ кислой южной тайги Основные характеристики: 1) Невысокая минерализация вод (200– 500 мг/л) (так называемая „мягкая вода”), содержащих мало Са и способных растворять Са. СО 3. 2) Нейтральная (пресная) реакция вод и озерных осадков (р. Н ~ 6– 7). 3) НСО 3– состав вод с высоким содержанием органических веществ. 4) Таежные озера богаты разнообразным живым веществом, создающим Ox–Red и щелочно – кислую зональность.

Сапропель – коллоидная студенистая масса желтого, бурого и зеленоватого цвета. Ил содержит органические вещества и минеральные соединения. Сапропель богат белковыми веществами, в нем больше Н и меньше С, чем в торфе, реакция нейтральная или слабокислая. На границе вода/сапропель формируется Ox–Red барьеры, на которых накапливается Co, Cu, V, Zn. На участках дна, где высачивается Fe, на Ox–Red барьере концентрируется лимонит (бурый железняк). Fe может приноситься в озера в виде суспензии гидроксидов или железоорганических соединений. Вместе с Fe на дне нередко аккумулируется Mn в виде коллоидных Mn(ОН)2 и Mn(ОН)4.

Ландшафты кислого глеевого класса. Распространены на равнинах Западной Сибири, Мещеры и др. Формируются как в условиях подчиненного рельефа (по отношению к автономному ландшафту кислого класса) – (супераквальные ландшафты), так и как самостоятельный класс, занимающий обширные территории. Образуются в условиях слабодренированных плоских равнин, где легко развивается поверхностное заболачивание. В результате большого количества осадков и слабого дренажа в почвах развиваются глеевые условия уже в поверхностных горизонтах.

Н+ Автоном. Подчинен. Н+– Fe 2+ Автономные ландшафты во многом сходны с подчиненными ландшафтами кислой тайги. Например, по миграции веществ в подчиненных ландшафтах, так как уровень грунтовых вод почти одинаков.

Особенности ландшафтов кислой глеевой тайги. 1. Величины БИК низкие: Б до 80 т/га, П до 4 т/га. К=0, 55. 2. В биомассе возрастает роль мхов, количество которых достигает 5– 10 т/га (в кислой тайге не более 1– 1, 5 т/га). Резко увеличивается и доля зеленой части (до 40% против 3– 9% в кислой тайге). Однако абсолютное количество зеленой массы по сравнению с кислой тайгой изменяется мало, так как одно и то же количество зеленой массы накапливает меньше органического вещества. 3. Разложение растительных остатков протекает медленно, накапливается много подстилки. Под/О = 10×n.

4. Почвы – подзолисто–болотные оглеенные. Устойчивое сезонное переувлажнение вызывает развитие в почве процессов оглеения. Особенности болотно-подзолистых почв: • кислая реакция среды (р. Н верх. гориз. = 4); • высокая подвижность гумуса, постепенный спад его количества с глубиной; • в составе гумуса преобладает фракция ФК, связанных с полуторными окислами. • поверхностные горизонты почв обогащены кремнеземом и обеднены полуторными окислами; • оглеенные горизонты характеризуются повышенным содержанием подвижного железа; • нуждаются в регулировании водного и теплового режимов, внесении удобрений.

5. Почвенные и грунтовые воды мало минерализованы, содержат орг. кислоты и Fe. Подчиненные ландшафты – болота, озера, реки аналогичны субаквальным ландшафтам кислой южной тайги. 6. Дефицит О (так как условия оглеения) обуславливает низкую биологическую продуктивность кислой глеевой тайги. Избыток Fe 2+ и Н+. Са нет, так как почвы кислые. То есть подвижны катионогенные элементы, неподвижны – анионогенные. 7. Низкая геохимическая контрастность: и автономные, и супераквальные ландшафты в геохимическом отношении имеют много общего.

Геохимическая формула ландшафтов кислого глеевого класса южной тайги:

Ландшафты кальциевого (Са 2+) и кисло–кальциевого (Са 2+– Н+) классов. Развиваются на карбонатных породах, богатых известью – известняках и доломитах, а также карбонатной морене и других силикатных пород, содержащих углекислую известь. Присутствие в почвах в большом количестве Са обуславливает близкую к нейтральной реакцию и даже щелочную реакцию почв. • В верхних горизонтах: для Са 2+ – р. Н ~ 7, для Н+ – Са 2+ р. Н ~ 6, 5; • В иллювиальных горизонтах: среда слабощелочная (р. Н ~ 8).

Особенности геохимии ландшафтов Са и переходного H+ – Са 2 - классов. 1. Большая Б=350 т/га и ежегодная продукция П=10 т/га; К=0, 56. 2. Накопление гумуса ≥ 7 % ввиду высокой продуктивности и богатой растительности и благоприятных геохимических условий. Этим дерново–карбонатные почвы резко отличаются от дерново-подзолистых почв кислой южной тайги.

3. Почвы: дерново–карбонатные. Развиваются на породах, содержащих карбонаты кальция. Имеют промывной тип водного режима, формируются в автоморфных условиях при глубоком расположении грунтовых вод. Высокое содержание Са в почвообразующей породе способствует нейтрализации кислых продуктов разложения растительных остатков, подавляя тем самым развитие оподзоливания. Связанное с кальцием органическое вещество этих почв закрепляется в верхнем горизонте; это приводит к обособлению в профиле четко выраженного гумусового горизонта A 1.

А 0 А 1 В С Профиль дерново–карбонатных почв: А 0 — лесная подстилка мощностью до 57 см; А 1 — гумусовый горизонт (10– 35 см), темно-окрашенный, четко выражен, часто имеет коричневые оттенки; нижняя часть горизонта оподзолена; В — переходный (до 40 см) от гумусового к почвообразующей породе горизонт; С — почвообразующая порода, слабо измененный почвообразованием элювий известковистых пород, часто в профиле отсутствует в связи с близким подстиланием коренных пород.

Дерново-карбонатные почвы характеризуются относительно высоким содержанием гумуса (до 7– 12 %), нейтральной реакцией в верхних горизонтах и слабощелочной в нижних, высокой степенью насыщенности основаниями (что снижает подвижность органических коллоидов). Профиль почв по механическому и валовому составу дифференцирован слабо. Cu, Zn, Pb, Ni неподвижны, накапливаются в верхних горизонтах почв. В слабой щелочной среде эти металлы обладают низкой миграционной способностью и не выносятся или слабо выносятся из почвы.

4. Воды. Высокое содержание Са в подземных и поверхностных гидрокарбонатно – кальциевых водах и повышенная минерализация. Реакция вод нейтральная или слабощелочная, может подкисляться весной за счет поверхностного смыва. Кальций – мощный коагулятор, в связи с чем воды прозрачны, бедны коллоидами. Озерные воды бедны Р, РОВ и Fe. Сапропель богат карбонатами. В водах мала миграционная способность Fe. Легко мигрируют Мо, U и другие анионогенные элементы. В условиях слабоокислительной среды мигрирует Mn.

Термодинамический барьер. Возникает в местах резкого снижения давления СО 2 в подземных и грунтовых водах и увеличения температуры. На барьере осаждаются различные карбонаты (Fe, Mn, Cu и др. ) и, в первую очередь, кальцит: Ca 2++2 HCO 3– = Ca. CO 3+CO 2+H 2 O. Кислородный барьер Возникает в местах выхода на поверхность обогащённых Mn 2+ вод. Осаждаются гидроксиды марганца.

Геохимическая формула южнотаежных автономных ландшафтов Са – класса: Особенности данного ландшафта связаны с интенсивной миграцией и аккумуляцией Са, который • является типоморфным элементом, • обуславливает нейтральную и щелочную реакцию почв, вод, • коагулирует коллоиды, • является одним из основных компонентов почвенных, грунтовых и поверхностных вод.

Сельскохозяйственное использование. . Природный кальциевый ландшафт по уровню самоорганизации значительно превосходит ландшафты кислого класса. Дерново-карбонатные почвы кальциевой тайги и низинные торфяники обладают высоким плодородием. Поэтому в таких ландшафтах с давних времен вырубались леса и распахивались почвы. Эти ландшафты были основной житницей северных русских территорий. Там возникали города, монастыри, резко росло население. Ландшафты кальциевого класса и сегодня имеют высокую хозяйственную ценность, хотя для них характерен дефицит некоторых элементов, поэтому необходимо внесение NPK– удобрений.

Ландшафты переходного H+–Са 2+–к ласса Ландшафты со слабокислыми почвами, близким залеганием карбонатов в профиле. Этот класс образовался в результате выщелачивания в ландшафтах Са 2+ класса. В зависимости от состава пород и особенностей рельефа создавались элементарные ландшафты, различных стадий обеднения Са. Процессы похолодания способствовали неполному разложению органических веществ, образованию торфянистых остатков, что приводило к увеличению кислотности почв, усилению выщелачивания Са и снижению плодородия почв.

Южнотаежные ландшафты, переходные от кислых к магниевым (Н+ – Mg 2+). Подобные ландшафты распространены на Среднем и Южном Урале. Развиваются на серпентиновых (группа ультраосновных) породах. Серпентин – магниевый гидросиликатный минерал (3 Mg. O • 2 Si. O 2 • 2 H 2 O) с примесью Fe, Al. В ППК и горных породах Mg резко преобладает над Са и оказывает большое влияние на ландшафт, Mg становится типоморфным элементом.

БИК своеобразен. Много представителей особой «серпентиновой флоры» . Данные ландшафты – природная лаборатория, в которой эволюция живых организмов в течение миллионов лет развивалась в условиях преобладания Mg над Са. Организмы здесь получают много Mg, повышенное количество Cr, Ni, Co. Геохимическая формула : В этих ландшафтах возможны поиски руд Ni, Cr, Co, Fe, Pt и других металлов.

Южнотаежные ландшафты сернокислого класса (Н+ – SO 42–). Сернокислые ландшафты южной тайги приурочены к сульфидным месторождениям. Воды и почвы обогащены рудными элементами. Концентрация SO 42– – иона в водах создает возможность развития в подчиненных ландшафтах десульфуризации: 2 Сорг. + SO 42– → S 2– + 2 CO 2, там возникает сероводородный барьер. В болотных отложениях, озерных илах появляются сульфиды Cu, Zn и других металлов.

В БИК вовлечены многие рудные элементы, их содержание в растениях повышено. Вокруг выходов сульфидных руд образуются ореолы рассеяния металлов. Геохимическая формула: Из-за высокого содержания в почвах и водах тяжелых металлов возможны заболевания людей, растений и животных.