Почвы пустынь

Почвы пустынь

Учитывая часто ограниченный растительный покров и скудные осадки, возделывание почвы в пустынях может быть действительно очень медленным процессом. Большие пространства имеют лишь скудный шпон почвы, обычно бледный или беловатый от солей или кальциевых отложений или иногда ржаво-красный от выветривания богатой железом породы; участки голого камня и активных песчаных дюн могут вообще не иметь почвы. Неудивительно, что характеристики засушливого климата помогают определить определяющие элементы пустынных почв.

Основы пустынной почвы

Из-за низкого количества осадков вода не очищает пустынные почвы от солей и других растворимых минералов так же легко, как в влажных климатических зонах, что означает, что они могут накапливаться значительно. Такой низкий уровень осадков также обычно ограничивает количество воды в почве, которое дополнительно уменьшается при высоких температурах, которые увеличивают скорость испарения и транспирации (потери воды из растений), и насколько глубоко они проникают, что помогает определить общую глубину пустынная почва.

Ветер, который может быть значительным в пустынях, также усиливает эвапотранспирацию — совокупную потерю воды в результате испарения и транспирации — и служит основным агентом эрозии, учитывая обычно редкий почвенный покров пустынь; пыль и мелкий песок, поднятые ветрами, после осаждения служат материалом для создания почвы в других местах.

Типичные типы пустынных почв: аридизолы и энтизолы

«Наиболее существенными» пустынными почвенными почвами являются аридизолы, которые лежат в основе почти пятой части земной поверхности планеты. Эти почвы, как правило, имеют верхний горизонт (или слой почвы), бедные органическим веществом, и часто включают в себя залежи соли, кальцита и гипса. Тем не менее, даже в основных зонах аридизола, которые соответствуют обширным тропам субтропических и умеренных пустынь, вы найдете обширные примеры энтизолов, которые находятся в стадии формирования очень молодых почв, развивая, например, на скалистых плато, гравийных равнинах или участках песчаных дюн, заселенных травами или другими растениями.

Высокие концентрации карбоната кальция, кремнезема и оксидов железа, часто встречающиеся в пустынных почвах, могут склеиваться в непроницаемые слои, известные как жесткие панели, которые могут препятствовать потоку воды вниз и росту корней растений вниз. Ученые называют густой карбонат кальция кальцием, широко распространенным в засушливых районах юго-запада США и других засушливых районах по всему миру. Ветровая или водная эрозия может в конечном итоге обнажить белесую меловую чашу на поверхности, стирая перекрывающие горизонты почвы; это пример усеченного грунта.

Биологические почвенные корки

Общей чертой многих пустынь, биологических почвенных корок, также называемых микрофитными корками, являются смешанные сообщества цианобактерий, грибков, лишайников, зеленых водорослей, печеночников и мхов. Цианобактерии связывают вместе маты почвы, которые впоследствии колонизируются другими организмами. Биологические почвенные корки могут развиваться в течение тысячелетий и предоставлять множество экосистемных услуг, включая защиту почвы от эрозии, впитывание воды и преобразование атмосферного азота в форму, пригодную для растений. Совершенно незаметно, если вы не знаете, как их искать, эти корки могут быть легко повреждены людьми, которые ходят или проезжают по ним.

Почва пустыни и топография

Топография пустынных ландшафтов, как и везде, влияет на планировку их почв. Аллювиальные поклонники и бахада — поклонники, которые слились в заполненные щебнем передники — обычно окружают горные цепи пустыни. От их верховьев до пальцев ног, где они переходят в равнины пустынных бассейнов, их почва варьируется от гравия и булыжника до более тонких и более мелко текстурированных песков, илов и глин. Низколежащие пустынные бассейны, в которых отсутствует дренажный выход, часто накапливают соль, оставшуюся после испарения воды, и в результате засоленные почвы создают неблагоприятную среду для многих растений — хотя некоторые виды, такие как тамариск, кустарники кустарников и метко названные солонцы, приспособились терпеть такие соленые условия.

Важность текстуры почвы пустыни

Определяющим элементом пустынной почвы с экологической точки зрения является ее текстура; то есть относительные размеры частиц, из которых он состоит. Это отчасти потому, что текстура помогает определить движение и удержание (или нет) воды через почву. Вода не просачивается так глубоко в очень тонко текстурированную глину, как в более грубых песчаных почвах, что в условиях пустынного климата означает, что глинистые почвы имеют тенденцию высыхать более тщательно. Больше воды удерживается в верхнем слое и испаряется, в то время как более глубокая вода в песчаной почве удерживается дольше. Таким образом, по большому счету, песчаные почвы в пустынях, как правило, более благоприятны для роста растений, чем глинистые, иная ситуация, чем в более влажном климате, где глинистые почвы имеют тенденцию быть более продуктивными из-за большего удержания воды и питательных веществ.

Пустынный тротуар

Почва может играть роль в формировании других отличительных видов пустынной местности, помимо выходов калишей и биологических корок. Пустынный тротуар — разновидность гравийной пустыни, известной как reg или serir в Сахаре и gibber в Австралии — описывает поверхность плотно упакованных камней, в основном бесплодной растительности. В то время как у геоморфологов (ученых, которые изучают происхождение рельефа местности) есть несколько теорий о том, как образуются пустынные тротуары, одно из ведущих объяснений предполагает, что пыль, осаждаемая среди гравия ветром, постепенно образует тонко текстурированный горизонт почвы, который по существу поднимает камни в один слой. Поверхность пустынного покрытия обычно окрашивается в блестящий черный цвет — «пустынный лак» — полученный в результате химического выветривания.

Автоморфные почвы полупустынь и пустынь умеренного пояса

3. Почвообразовательные процессы и морфологические особенности почв.

4. Охрана и использование почв полупустынь и пустынь.

Географическое распространение. Для полупустынь умеренного пояса зональными являются бурые полупустынные почвы, а для пустынь – серо-бурые.

Почвы полупустынь и пустынь умеренного пояса в Евразии занимают равнины Средней и Центральной Азии. В России на Прикаспийской низменности распространены бурые полупустынные почвы. В Северной Америке почвы полупустынь пустынь умеренного пояса распространены на западе Великих равнин, Большом бассейне, Калифорнии, а в Южной Америке занимают большую часть Патагонии.

Особенности факторов почвообразования. Бурые полупустынные и серо-бурые почвы пустынь формируются в условиях умеренного резко континентального климата с короткой ветреной малоснежной зимой и длинным сухим и жарким летом. Средняя температура июля составляет +25-27ºC, а средняя температура января – 5-10ºC. Безморозный период длится от 160 до 220 дней. Продолжительность периода с активными температурами составляет 150-200 дней. Сумма активных температур составляет 3000-4000ºC. Тип температурного режима почвы – сезоннопромерзающий.

Разница между пустынями и полупустынями заключается в увлажнении. Для тех и других характерен дефицит влаги, но в пустынях он достигает крайне высоких значений. В полупустынях годовое количество осадков составляет 150-180 мм в год при испаряемости 800-1000 мм, поэтому коэффициент увлажнения здесь составляет около 0,2. В пустынях среднегодовое количество осадков составляет в среднем 100-160 мм в год при испаряемости 1100-1200 мм, поэтому коэффициент увлажнения здесь около 0,1. Тип водного режима в автоморфных почвах полупустынь и пустынь непромывной.

Почвообразующие породы разнообразны – лессовидные, эоловые, древнеаллювиальные, древнеморские, делювиальные. Для всех характерно значительное содержание карбонатов кальция, наличие гипса и легкорастворимых солей. Бурые полупустынные и серо-бурые почвы пустынь формируются в разнообразных геоморфологических условиях – на равнинах и низменностях (Прикаспийская низменность), склонах сопок (Казахский мелкосопочник), плато (Тургайское, Устюрт), в предгорьях и горных хребтах (Тянь-Шань).

Для растительности полупустынь и пустынь умеренного пояса характерны бедность видового состава, изреженность, комплексность. Проективное покрытие снижается от полупустынь к пустыням от 40 до 15%. Характерны полынные, типчаково-полынные, полынно-биюргуновые ассоциации. Высока доля эфемеров и эфемероидов. Растительность засоленных лугов и солончаков представлена различными видами солянок. Биомасса не превышает 100 ц/га, масса опада – 4-5 ц/га. Почвенно-грунтовые воды залегают глубоко. Для полупустынь и пустынь характерно большое количество почвенных микроорганизмов и малое – представителей почвенной мезо- и макрофауны.

Почвообразовательные процессы и морфологические особенности почв. Слабо выражен дерновый процесс (крайне слабо выражен в серо-бурых почвах). Максимально проявляются засоление, загипсовывание, карбонизация. Засоление – накопление в почвенном профиле водорастворимых солей из минерализованных грунтовых вод. Загипсовывание – процесс вторичной аккумуляции в почвенном профиле гипса. Карбонизация – процесс вторичной аккумуляции в почвенном профиле карбонатов кальция. Интенсивность проявления засоления, загипсовывания и карбонизации возрастает от бурых полупустынных к серо-бурым пустынным почвам.

Морфологическое строение и особенности бурых полупустынных почв:

А – слоеватая корочка, 1-5 см

А₁ – светло-бурый, 10-15 см, рыхлый, комковатый

В_с – бурый, плотный, 10-20 см

В_к – темно-бурый, «белоглазка»

В_г – желтовато-бурый, менее плотный, новообразования гипса

С_к,г – карбонатно-гипсоносная почвообразующая порода.

Содержание гумуса в бурых полупустынных почвах составляет 1,1-1,6 %, гумус равномерно распределен по профилю, в его составе преобладают фульвокислоты. Реакция среды щелочная, pH =8-8,6. Емкость поглощения низкая, составляет 10-15 мг экв*100 г почвы. Характерно повышенное содержание водорастворимых солей (Ca, K, Na).

Морфологическое строение и особенности серо-бурых пустынных почв.

Строение профиля серо-бурых почв сходно со строением профиля бурых полупустынных почв. Отличия заключаются в некоторых морфологических особенностях. В серо-бурых почвах пустынь происходит накопление карбонатов в верхней части профиля (в горизонте А₁). В профиле встречаются реликты плиоценового и нижнечетвертичного гипергенеза и почвообразования – горизонт «шестоватого гипса», древнечетвертичные карбонатные конкреции.

Содержание гумуса ниже, чем в бурых полупустынных почвах и составляет всего 0,7-1%, при этом гумус преимущественно в форме фульвокислот. При минерализации растительных остатков происходит образование соды, поэтому реакция среды почв сильнощелочная, pH = 8,5-9,5. Характерно наличие признаков солонцеватости (содержание солей в горизонте В_г 1-2%).

Охрана и использование почв полупустынь и пустынь. Плодородие почв полупустынь и пустынь низкое. Почвы могут использоваться как пастбища невысокой продуктивности. Земледелие фрагментарно, при орошении почвы полупустынь и пустынь можно использовать под посадку бахчевых, хлопчатника, плодовых и овощных культур, риса (на поливных серо-бурых почвах). При использовании почв полупустынь и пустынь возникают следующие проблемы: острый дефицит влаги, вторичное засоление, образование плотной поверхностной корки, высокая щелочность, ветровая эрозия, избыток рассеянных химических элементов (фтора, стронция, бора).

Для повышения плодородия почв необходимо проводить следующие мероприятия: орошение, промывка засоленных почв, гипсование и кислование, внесение органических и минеральных удобрений, рациональный выпас скота.

1. Назовите общие факторы почвообразования бурых полупустынных почв и серо-бурых почв пустынь.

2. Объясните, чем в морфологическом плане серо-бурые почвы пустынь отличаются от бурых полупустынных почв. Раскройте причины различий.

3. Оцените плодородие автоморфных почв полупустынь и пустынь умеренного пояса.

Mse-Online.Ru

Строение и свойства почв зоны пустынь определяются особен­ностями почвообразования.

Серо-бурые пустынные почвы имеют профиль из небольшой палево-серой корочки 3—5 см, которая сменяется слоеватым го­ризонтом мощностью 5—7 см, дальше идет темный, в основном коричневый, уплотненный горизонт с призматично-комковатой структурой и пятнами карбонатов. На глубине 35—40 см появля­ются выделения гипса, легкорастворимых солей.

Серо-бурые пустынные почвы имеют низкое содержание гуму­са — меньше 1 %, сотые части процента азота, незначительное количество фосфора. Высокое содержание карбонатов, щелочная реакция, а также неблагоприятные химические и физические свой­ства и недостаток влаги являются причиной того, что эти почвы малопригодны для использования в качестве пахотных земель. Используются они в основном как пастбища и только при ороше­нии их можно обрабатывать. Незначительная часть этих почв освоена, и при орошении на них возделывают сельскохозяйствен­ные культуры.

Такыры и такыровидные почвы — своеобразный тип почв в пустынях Средней Азии. Распространены они в дельтах современ­ных и старых речек, залегают на плоских глинистых понижениях и других ровных и слаборасчлененных формах рельефа. Образу­ются на породах различного происхождения — древнеаллювиальных и староирригационных наносах, пролювиальных и делюви­альных отложениях (в основном тяжелого механического соста­ва). Они, как правило, карбонатные и засоленные. Только в пустыне Каракумы такыры занимают около 2 млн. га, а общая их площадь в стране составляет около 12 млн. га.

Профиль такыров сверху состоит из плотной крупнопористой корки серого или палево-серого цвета, которая потрескалась на отдельные куски толщиной 2—3 см. Поверхность такыра напоми­нает дорогу, вымощенную булыжником, с глубокими трещинами. Под коркой залегает ореховатый или зернистый пористый гори­зонт до глубины 7 см. Под ним комковатый горизонт, также уплотненный, обогащенный коллоидами. Образование корки обусловлено высокой дисперсностью почвы под влиянием ионов натрия и последующим высыханием его в условиях жаркого, за­сушливого климата.

Содержание подвижных форм фосфора и азота в такырах не­значительно, очень низкое и содержание гумуса (не более 1%). В его составе преобладают фульвокислоты, отношение гуминовых кислот к фульвокислотам составляет 0,2—0,5. Такыры имеют глинистый механический состав. Поглощенные основания пред­ставлены Са2+, Mg2+ и Na+, который часто составляет 20—30 %, и более емкости обмена, поэтому реакция почвы щелочная или слабощелочная (засоление сульфатно-хлоридное). Корка обычно не засолена, в подкорковом слое со­держится значительное количество легкорастворимых солей. Такыры характеризуются плохими водно-физическими свойствами, низкой водопроницаемостью, очень большой связностью и незна­чительной пористостью. Общая пористость в верхних слоях состав­ляет 35—40 %, в нижних 20—40 %.

Малое количество осадков, тяжелый механический состав, не­благоприятные физические свойства обусловливают незначитель­ные запасы воды в этих почвах. Из-за плохой фильтрации вода застаивается, а затем почти вся испаряется, в нижние слои ее просачивается очень мало. В летний период такыры сильно высы­хают, полевая влажность падает до коэффициента завядания, и они находятся в состоянии физической сухости.

На такырах не развиваются высшие растения. Только в пе­риоды увлажнения эти почвы покрываются водорослями и лишай­никами, иногда можно обнаружить единичные экземпляры полыней и солянок. По характеру произрастания организмов различа­ют такыры водорослевые, водорослево-лишайниковые и лишайни­ковые.

Такыры характеризуются низким естественным плодородием и трудно поддаются освоению. Система мероприятий, обеспечиваю­щих повышение их плодородия и получение урожаев сельскохо­зяйственных культур, довольно сложная и дорогостоящая. Она включает глубокую вспашку до 50 см, промывку от солей в осен­не-зимний период, внесение органических и минеральных удобре­ний, пескование для улучшения физических свойств и водно-воз­душного режима. Такыры с крайне неблагоприятными свойствами используются как естественные водосборные площади.

Пески представляют собой геологические образования, сфор­мировавшиеся в результате выветривания горных пород и пере­отложения продуктов выветривания под влиянием воды и ветра. По происхождению пески подразделяются на элювиальные, морские, озерные, аллювиальные, флювиогляциальные и эоловые.

Вся масса песков состоит из частиц размером больше 0,1 мм. Основное место среди минералов занимает Si02. Химический со­став песков характеризуется незначительным содержанием желе­за, алюминия, кальция и магния, гумуса очень мало — от сотых долей процента до 0,5 %. Емкость поглощения незначительна и колеблется в пределах 0,5—2 мэ-кв на 100 г песка, рН водной су­спензии составляет 6,5—7,8.

Поселение растительности на песках способствует развитию почвообразовательного процесса, превращению песков в песчаные почвы.

В сельскохозяйственном отношении песчаные территории полу­пустынь и пустынь представляют собой денные пастбища для овец и верблюдов.

Типы и характеристики почв пустынь, условия их образования и плодородие

Пустыней называется природная зона с полностью или частично равнинной поверхностью, с редкой растительностью или ее отсутствием, с характерной только для нее фауной. Почвы пустыни тоже отличаются от всех остальных. Рассмотрим, где располагаются пустыни, как они формируются, их климатические условия, классификацию. Какие растения растут в пустынных и полупустынных землях и их хозяйственное применение.

Особенности и расположение

Пустыни занимают 14 % поверхности суши. Сахара – самая большая и известная из них, располагается в Африке. Но не только на этом континенте есть пустынные земли, географическое положение пустынь – это умеренный пояс Северного полушария, субтропики и тропики обоих полушарий.

Почвы развиты крайне слабо, в почвенном растворе преобладают растворимые в воде соли, обычны солевые коры, органического вещества мало. Содержание гумуса – 1-2 %, из-за чего плодородие этих почв низкое. Без мер по улучшению вырастить что-либо на пустынной земле невозможно.

Условия образования

На географическое распределение, возникновение и постепенное развитие пустынь повлияли такие факторы: интенсивная солнечная радиация, низкое количество осадков в течение года. Объем выпадающих осадков определяется широтой местности, условиями циркуляции воздушных масс, особенностями рельефа, расположением местности внутри материка или поблизости к океанам.

Из-за засушливого климата и скудной растительности почвообразовательный процесс отличается прерывистостью, гумус образуется медленно. Зеленых остатков растений мало, в основном, это корневая масса. Органика в течение сезона подвергается минерализации, а не преобразуется в гумусные вещества. Летом, когда сухо и жарко, отмечается прекращение биологических процессов. Пустынные почвы маломощные и бесструктурные. Из-за незначительных осадков и сильного испарения в верхних горизонтах происходит накопление карбонатов, а внизу – растворимых солей и гипса.

Климат

Теплый и сухой климат обусловливается географическим положением. Воздух с низкой влажностью не защищает поверхность от солнечных лучей. Обычная температура может достигать +50 °C, а максимальная – +58 °C. Ночью воздух быстро остывает, так как горячая земля быстро охлаждается, могут быть заморозки. Суточные колебания могут составлять 30-40 °С в тропических пустынях, в зоне умеренного пояса – 20 °C.

Лето в таких пустынях умеренного пояса жаркое, зимы очень суровые, могут быть морозы до -50 °C, при этом снега выпадает немного. Особенностью пустынь всех типов являются постоянные сильные ветры со скоростью 15-20 м/с. Пустынные ветры поднимают и переносят поверхностный рыхлый материал, образуются знаменитые песчаные и пыльные бури.

Рельеф и почвообразующие породы

Формирование рельефа пустынных территорий происходит под постоянным действием эрозии от воды и ветра. Водотоки в этой природной зоне бывают постоянные и временные. Постоянные – это крупные реки, такие как Нил, Колорадо, истоки которых находятся за пределами пустынь, по которым они протекают, из-за чего они не пересыхают.

Временные потоки воды формируются после сильных ливней, не подпитываясь влагой, они быстро пересыхают. Многие потоки несут с собой песок, ил, гравий, которые потом создают рельеф пустынной местности.

Нередко ветер выдувает с верхнего слоя почвенного профиля мелкозем, оставляя на месте гальку. В других частях пустыни песок и пыль оседают, происходит формирование песчаных дюн.

Растительность

Видовой состав растений пустынь нередко представлен характерными для этой экосистемы видами. Для материковых пустынных земель умеренной зоны характерны растения склерофильного типа, то есть безлистые полукустарники и кустарники. Травянистые виды – это эфемеры и эфемероиды. Растительность разрежена, растения могут расти друг от друга на расстоянии в несколько метров, в целом, территория пустынных зон покрыта растениями не более чем наполовину, в самых суровых условиях ее может не быть вовсе.

В пустынях Африки и Аравии, находящихся внутри материка, преобладают ксерофильные кустарники и засухоустойчивые многолетние травы, также здесь встречаются и суккуленты. Совсем нет никакой растительности на дюнах и участках, покрытых коркой из солевых отложений.

В пустынях Австралии, Средней Азии и Северной Америки растительность богаче, лишенных растений участков здесь не так много. Между песчаных гряд в понижениях растет акация низкорослого вида, эвкалипты, на почве с преобладанием гальки и щебня растут полукустарниковые солянки.

В приокеанских пустынях Африки и Америки доминируют суккулентные растения. На солончаковых участках всех пустынь мира встречаются похожие виды – суккулентные многолетние полукустарники и однолетние солянки.

В оазисах, дельтах рек и долинах видовой состав растений другой. Для азиатских пустынь характерны листопадные виды деревьев (карагач, ива, туранговый тополь), в тропических и субтропических растут вечнозеленые растения, например, олеандр и пальма.

Классификация

Почвы пустынь отличаются по составу, строению и морфологическим признакам.

Бурые полупустынные

Основная характеристика бурых полупустынных грунтов – маломощный гумусовый слой, который формируется под действием засушливого климата и слабой продуктивности растений. Растительный опад быстро разлагается и минерализуется, из него образуются зольные элементы. Среди них больше всего солей щелочных металлов, делающих землю солонцеватой. Содержание гумуса — 1-2,5 %, реакция слабощелочная.

Серо-бурые

Распространены только в Азии – в Китае, Афганистане, Монголии, странах Средней Азии, Иране. По механическому составу супесчаные, с пористой почвенной коркой, слоеватым горизонтом, располагающимся под ней. В следующих нижних слоях содержатся карбонаты и гипс.

Такыры

Высохшие глинистые засоленные почвы, покрытые крупными трещинами с характерным узором. Размеры такыра могут составлять несколько кв. метров или несколько кв. километров.

Такыры встречаются в котловинах, в которых после дождей остается вода, а затем полностью высыхает, и илистый грунт трескается. Засоление образуется из-за близко расположенных грунтовых вод – 1,5 м, которые несут на поверхность минералы.

Лугово-бурые полупустынные

Почвы формируются на участках с выраженным поверхностным переувлажнением или с близким залеганием почвенных вод (2-6 м). Формирование этих грунтов под периодическим увлажнением обусловливает повышенную (2,5-4 %) гумусность, некоторое оглеение, солонцеватость или осолодение.

Луговые полупустынные и пустынные

Этот тип грунта встречается в лиманах, в террасах озер и рек. Профиль формируется под влиянием почвенного либо нерегулярного паводкового увлажнения, стока после таяния снегов. Вода скапливается в понижениях рельефа и некоторое время питает растения. Луговые полупустынные грунты содержат 1,5-3 % гумуса, в разной степени засолены, содержат карбонаты.

Бурые пустынно-степные

Это карбонатные, малогумусные (1,5-2,5 %) грунты, формируются под действием сухого, холодного климата, в основном, на песчано-супесчаных отложениях. Растительность представлена злаками и полынью. Бедны гумусом (всего 0,7-1,4 %), реакция в верхнем слое слабощелочная, в нижних горизонтах щелочная.

Такыровидные пустынные

Образованы из луговых почв под действием опустынивания в результате опускания почвенных вод. Такыровидные почвы в настоящее время увлажняются не грунтовой влагой, а атмосферной. Профиль не полностью развит, повышенный уровень солей. Растительность солянковая и полынная.

Песчаные пустынные

Состоят из перевеянных песков и богатых по минералогическому составу древнеаллювиальных отложений. Покрыты кустарниками, возле которых растут осоки и злаковые травянистые растения.

Применение полупустынных и пустынных почв

Пустынные земли используются для животноводства как круглогодичные пастбища для верблюдов и овец. В глинистых пустынях, где условия не так благоприятны, потому что почвенные воды залегают глубже, также есть пастбища, их питают временные водотоки и реки, которые наполняются водой весною. В долинах больших рек практикуется земледелие с применением орошения, в таких местах плодородие почв возрастает. Выращивают овощи, рис, хлопок, виноград.

Хозяйственное использование пустынь возможно еще и благодаря другой важной характеристике – наличию полезных ископаемых – газа и нефти.