Какие почвы формируются в зоне полупустынь: Почвы степей, пустынь и полупустынь — урок. География, 8 класс.

Природные типы почвообразования и почв

В.В. Братков, Н.И. Овдиенко
Геоэкология
Учебное пособие. — М., 2005.

Содержание статьи:

• 1 Глава 4. Биосфера
  • 1.1 4.2. Почвы (педосфера)
    • 1.1.1 4.2.2. Природные типы почвообразования и почв

4.2.2. Природные типы почвообразования и почв

В соответствии с термическими особенностями климата в Северном и Южном полушариях выделяются широтные почвенно-биоклиматические пояса: полярные, бореальные, суббореальные, субтропические и тропические. В основу их выделения положено сходство радиационных и термических условий, сходный характер их влияния на почвообразование, выветривание и развитие растительности (Глазовская, 1973). Их пространственное размещение иллюстрирует рис.15. Ниже приводятся характеристика существующих типов почвообразования, а также основных типов, а в некоторых случаях, и подтипов почв.

Рис.15. Почвенно-климатические области мира (по М.А. Глазовской и Г.Н. Геннадиеву, 1995)

1 — арктические и антарктические области полярных пустынных почв; 2 — субарктические тундровые области арктотундровых, тундрово-глеевых и тундрово-болотных почв; 3 — бореальные континентальные таежные области мерзлотно-таежных палевых почв, подбуров, подзолов и болотных мерзлотных почв; 4 — бореальные и таежно-лесные умеренно-континентальные области подзолов, подзолистых и дерново-подзолистых, подзолисто-глеевых, и болотных почв; 5 — суббореальные широколиственные лесные области буроземов, оподзоленных буроземов, глеево-элювиальных лесных и болотных почв; 6 — суббореальные и субтропические лесо-лугово-степные области выщелоченных и оподзоленных черноземов, черноземовидных почв прерий, серых лесных почв, локально луговых солонцов и солодей; 7 — суббореальные степные области черноземов типичных, обыкновенных, южных, каштановых почв, локально солонцов, солончаков; 8 — суббореальные полупустынные и пустынные области бурых и серо-бурых часто солонцеватых почв и солонцов, пустынных песчанных почв, такыров, солончаков; 9 — субтропические влажнолесные области желтоземов, красноземов, субтропических глеево-элювиальных и болотных почв; 10 — субтропические ксерофитно-лесные области коричневых, серо-коричневых почв, локально слитоземов; 11 — субтропические и тропические ксерофитно-кустарниковые, сухостепные и сухо-саванновые области сероземов, бурых и красновато-бурых почв, локально слитоземов, солонцов и солончаков; 12 — субтропические и тропические пустынные области песчаных и каменистых пустынных почв, локально солончаков и реликтовых известково-гипсовых панцирей; 13 — тропические субэкваторильные редколесные и саванновые области ферроземов и слитоземов; 14 — тропические, субэкваториальные влажнолесные области ферралитных желтых, красно-желтых и темно-красных почв, локально альфегумусовых пеплово-вулканических почв (андосолей) и тропических болотных почв

Полярное почвообразование развивается в арктическом и субарктическом, субантарктическом и антарктическом поясах.

Тип арктических почв формируется в зоне арктических пустынь. Широко распространено физическое и особенно морозное выветривание. Из-за низких температур нет химических реакций, поэтому в коре выветривания нет глин. Почвы формируются при слабом участии микроорганизмов, преимущественно в сухих климатических условиях. Почвы маломощные, пятнами, местами имеются солончаки. Содержание гумуса в верхних горизонтах может достигать 12%, но чаще снижается до 3% и убывает книзу.

Тип тундровых глеевых почв формируется под моховой, лишайниковой и осоково-злаковой растительностью на тяжёлых суглинистых и глинистых породах над многолетней мерзлотой. При обилии воды из-за низких температур деятельность микроорганизмов вялая. Вследствие медленного биологического круговорота атомов почвы отличаются малой биомассой, слабой минерализацией растительных остатков. Типичными и подвижными в почве являются водород и железо. Почвы влажные, торфянистые и поверхностно-глеевые.

Бореальное почвообразование наиболее характерно для северных частей умеренного пояса северного полушария; в южном полушарии этот тип почвообразования почти не выражен из-за абсолютного преобладания в этих широтах океанических пространств.

Тип тундровых неглеевых (иллювиально-гумусовых) почв. Это почвы лесотундры или субполярных лесов и лугов. Формируются на хорошо дренированных супесчано-щебнистых отложениях и породах лёгкого механического состава. С наступлением похолодания происходит массовое отмирание трав, это вносит в почву большое количество органической массы, протекает иллювиально-гумусный процесс (вмывание в почву перегноя, образующегося в результате разложения органических остатков), накапливается гумус в грубогумусовом горизонте (до 6–15%).

Тип мерзлотно-таёжных (мерзлотных лугово-лесных) почв формируется в районах близкого залегания (на глубине 2–4 м) многолетней мерзлоты под лиственничной светлой тайгой. Из-за криогенных явлений возникает мозаичность почвенного покрова, подзолообразование слабое. Почва образуется на породах тяжёлого механического состава, содержит большое количество гумуса (7–15%).

Тип подзолистых почв формируется под хвойными и смешанными лесами на разнообразных почвообразующих породах, в климатических условиях несколько избыточного увлажнения. Оподзоливание представляет собой процесс почвообразования с глубоким разложением минеральной части почв и выносом продуктов этого разложения из верхней части в нижележащие горизонты. Здесь морозное выветривание уступает место химическому. Кора выветривания сиаллитно-глиногенного состава. Происходит промывание гумуса, щелочей и щелочных земель, поэтому вверху накапливается кремнезём, а внизу — полуторные окислы. Выделяются следующие подтипы подзолистых почв.

Подтип глеево-подзолистых почв формируется на породах суглинистого и более лёгкого механического состава под северо-таёжными хвойными лесами.

Подтип подзолистых почв формируется под средне-таёжными хвойными лесами на различных породах; содержание гумуса 1–7%.

Подтип дерново-подзолистых почв формируется на породах различного состава под смешанными (хвойно-широколиственными, хвойно-мелколиственными) лесами. Эти почвы содержат больше гумуса (7,9%), чем подзолистые, так как развиваются при большем опаде. Кальций способствует аккумуляции перегноя, предохраняя его от разрушения и вымывания.

Суббореальное почвообразование развивается в южной части умеренного пояса северного полушария и в северной части умеренного пояса южного полушария.

Тип серых лесных почв формируется под южной частью лиственных лесов и лесостепями северного умеренного пояса на различных породах в условиях достаточного увлажнения. Содержание гумуса 1,5–9%.

Тип бурых лесных почв (бурозёмов) формируется под широколиственными и хвойно-широколиственными лесами. Важное место в почвообразовании бурозёмов занимает процесс оглинения почвенного профиля (процесс образования и накопления вторичных глинистых минералов в результате биохимических и химических реакций). Почвообразование протекает в условиях увлажнения, близкого к достаточному, при обильном опаде. Структура комковатая и ореховатая. Развит мощный (до 20–30 см) гумусовый горизонт с содержанием гумуса до 10%.

Тип чернозёмных почв формируется обычно на лёссах и лёссовидных суглинках под лесостепями и степями в условиях несколько недостаточного увлажнения. Опад травянистых растений чрезвычайно богат азотом и зольными элементами, ежегодный опад 100–200 т/га, причём 40–60% опада оставляют корни. Поскольку накопление гумуса в чернозёмах происходит не столько за счёт наземного растительного опада, сколько за счёт разложения отмерших корней, органическое вещество в чернозёме распространяется на значительную глубину. Периоды летнего иссушения и зимнего промерзания способствуют усложнению и закреплению гумусовых веществ. Биологический круговорот под травянистой растительностью степей приводит к значительному накоплению в почвах, кроме гумуса (6–15% и выше), таких важнейших элементов питания растений, как азота, фосфора, серы, кальция и других в форме органо-минеральных соединений. Это наиболее плодородная почва в мире. Оптимальные условия в чернозёмообразовании складывается в южной части лесостепи, в полосе типичных чернозёмов, где имеется максимальное количество растительной массы и определённый гидротермический режим.

Тип каштановых почв формируется на лёссовидных суглинках, лёссах, засолённых суглинках и глинах, продуктах выветривания песчаников и известняков в зоне сухих степей в условиях недостаточного увлажнения. Характерно наложение на дерновый процесс (почвообразование, обусловленное жизнедеятельностью растений и микроорганизмов и приводящее к накоплению в верхних горизонтах гумуса, зольных элементов, щёлочно-земельных оснований и созданию комковатой или зернистой структуры) солонцового процесса (накопления в почве на глубине 20–80 см значительного количества соды и других легкорастворимых солей). Выделяются следующие подтипы каштановых почв.

Подтип темно-каштановых почв формируется на разнообразных породах в северной подзоне сухих степей, под ковыльно-типчаковой и типчаковой растительностью с примесью разнотравья, в условиях несколько недостаточного увлажнения. Почвы отличаются довольно высоким естественным плодородием (содержат гумуса 3,5–5%).

Подтип каштановых почв формируется на разнообразных по механическому составу породах в южной подзоне сухих степей под полынно-типчаковой и полынно-типчаково-ковыльной растительностью. Содержит гумуса 1,5–4%.

Подтип светло-кашатновых почв формируется в зоне полупустынь в условиях сильно выраженного недостаточного увлажнения. Почвы на породах тяжёлого механического состава имеют значительную солонцеватость; почвы на песчаном и супесчаном основании несолонцеватые или слабосолонцеватые. Почвы малоплодородные (в верхнем горизонте содержат гумуса 1,5–2,5%) и нуждаются в дополнительном увлажнении.

Тип бурых полупустынных почв формируется в зоне полупустынь в условиях слабого поступления органических остатков из-за разреженности растительного покрова. Почвы слабо гумусированы (гумуса 1–2,5%), часто солонцеваты, малоплодородные.

Тип серо-бурых пустынных почв формируется в зоне пустынь умеренного пояса в условиях прерывистого и кратковременного гумусонакопления, в результате почвы отличаются малой гумусностью (до 1%), солонцеватостью и низким естественным плодородием.

Тип песчаных пустынных почв формируется под кустарниками с прикустовым осоково-злаковым растительным покровом песчаных пустынь. Почвы представляют собой в основном перевеянные коренные пески или древнеаллювиальные отложения, богатые по минералогическому составу. Почвы бедны гумусом (0,09–0,7%), хотя он относительно глубоко (до 30–35 см) проникает в почву.

Субтропическое почвообразование развивается в северном и южном субтропических поясах в условиях преимущественно положительных температур на протяжении всего года.

Тип коричневых почв формируется на рыхлых отложениях под ксерофитными жестколистными вечнозелёными лесами и кустарниками в условиях сезонного выпадения осадков в режиме субтропического средиземноморского климата. Характеризуется тяжёлым (тяжелосуглинистым и глинистым) составом, довольно высокой гумусированностью (5–8%) и относительно глубоким проникновением гумусовых веществ вниз по профилю почв.

Тип желтозёмов развивается под влажными субтропическими лесами с большим участием вечнозелёных растений в условиях влажного субтропического климата. Содержание перегноя в гумусовом горизонте 2–7% и быстро уменьшается с глубиной.

Тип краснозёмов формируется на красноцветных продуктах выветривания изверженных пород (преимущественно андезитов). Образуется под влажными субтропическими лесами со значительным участием вечнозелёных растений в условиях влажного субтропического климата. Содержание гумуса в перегнойно-аккумулятивном горизонте довольно велико (5–6, иногда до 10–12%), книзу быстро убывает. Исходная порода бедна кремнезёмом и богата полуторными окислами.

Тип красновато-чёрных почв субтропических прерий развивается под густой травянистой растительностью достаточно увлажнённых субтропических степей. Имеет мощный (20–40 см) комковато-зернистый гумусовый горизонт, содержащий 2–5% гумуса. Почвы плодородны.

Тип серо-коричневых почв формируется на рыхлых породах тяжёлого механического состава в зоне сухих субтропических степей под ксерофитной травянистой и кустарниковой растительностью. Имеет орехово-комковатую структуру. Содержание гумуса сравнительно невелико (1,5–4,5%), но проникновение гумусовых веществ в толщу почвы довольно глубокое. Водопроницаемость и аэрация почв невысокие из-за высокой оглинённости почвенного профиля.

Тип серозёмов образуется на лёссах и лёссовидных суглинках. Формируется под субтропической полупустынной и пустынной растительностью в условиях резко недостаточного увлажнения и непромывного водного режима. Гумусовый горизонт (содержит 1–4,5% гумуса) сменяется книзу более уплотнённым иллювиально-карбонатным горизонтом. Серозёмы отличаются высокой биологической активностью, достаточно плодородны при дополнительном увлажнении.

Тропическое почвообразование развивается в межтропических поясах (тропических, субэкваториальных и экваториальном) обоих полушарий. Характеризуется тепловым режимом, обеспечивающим возможность круглогодичного почвообразования. Почвы образуются на латеритных (ферраллитных) корах выветривания.

Тип красно-жёлтых латеритных (ферраллитных) почв формируется на ферраллитных корах выветривания кислых пород под влажными вечнозелёными тропическими лесами в условиях круглогодичного избыточного увлажнения. Почвообразование протекает весь год при громадном опаде. Происходит полное разложение органического вещества и промывание, вызывающее оподзоливание (на базальтах оподзоливание протекает слабее). Характерна пёстрая красно-жёлтая окраска подгумусовых горизонтов, связанная с разной степенью гидратации окислов железа, что обусловлено локальным переувлажнением этих почв.

Тип красных латеритных (ферраллитных) почв формируется на латеритных корах выветривания под переменно-влажными вечнозелёно-листопадными тропическими лесами и высокотравными саваннами. Имеет мощный профиль преимущественно красноватой окраски, зернисто-комковатую структуру. Содержание гумуса в верхнем горизонте 2–4%, иногда до 8%. Почвы образуются часто вследствие трансформации латеритных красно-жёлтых почв после полного или частичного сведения на них человеком лесов.

Тип красно-коричневых (коричнево-красных) почв формируется под тропическими сухими лесами и кустарниками, обладает мощным профилем преимущественно красноватой окраски. Имеет зернисто-комковатую структуру и обычно лёгкий механический состав. Содержание гумуса до 5%, хорошо выражен иллювиальный карбонатный горизонт, часты признаки солонцеватости.

Тип красно-бурых почв формируется под остепнённой низкотравной растительностью сухих тропических саванн в условиях периодически промывного водного режима. Содержание гумуса 2–3%, на глубине 20–30 см залегает иллювиально-карбонатный горизонт.

Тип почв тропических пустынь формируется на разнообразном субстрате под сильно разреженной растительностью тропических пустынь в условиях резко недостаточного увлажнения. Почвы маломощны, бедны гумусом, зачаточные, скелетные, мозаичные, часто засолены.

Бурые почвы

Contents

• 1 Что такое бурые почвы
• 2
  Особенности бурых почв
• 3
  Классификация и типы бурых почв
  • 3.1 Бурые лесные почвы
  • 3.2 Бурозем-чернозем
  • 3.3 Горно-лесные бурые почвы
  • 3. 4 Подзолисто-бурые лесные почвы
  • 3.5 Бурые полупустынные почвы
  • 3.6 Серо-бурые пустынные почвы
  • 3.7 Бурые пустынно-степные почвы
  • 3.8 Красно-бурые почвы
  • 3.9 Бурые таежные почвы
• 4 Подтипы бурых почв
• 5
  Формирование и образование бурых почв
• 6
  Плодородие бурой почвы
• 7
  Свойства бурой почвы
• 8
  Географическое распространение бурой почвы
• 9
  Растительность бурой почвы
• 10
  Хозяйственное использование бурой почвы
• 11
  Проблемы бурой почвы
  • 11.1 Пожары
  • 11.2 Вырубка леса и кустарников
  • 11.3 Выпас скота

Что такое бурые почвы

Бурые почвы — это разновидность почв, встречающихся в Северном и Южном полушарии. Такой тип почв не образует сплошной зоны, по причине разных условий образования. В умеренном и влажном климате грунты формируются в основном под смешанными и широколиственными лесами с развитым травяным покровом.

Благоприятные природные условия обеспечивают им высокое естественное плодородие. Большие площади лесных бурых почв покрывают Центральную и Западную Европу, а также Восточную Азию. Встречаются частично в Северной Америке, Закарпатье, Кавказе, Урале, Алтае и Дальнем Востоке. Бурые почвы степей, полупустынь и пустынь формируются под кустарниковой растительностью, сильно засолены и малоплодородны. Это территория Средней Азии, Китая, Африки и Австралии.

Особенности бурых почв

Они хорошо трансформируются и образуют множество переходных форм. При поверхностном переувлажнении почвы превращаются в подзолистые. А при снижении водопроницаемости образуются псевдоглеи. Во влажных тропиках и субтропиках преобразуются в красноземы. В Германии и Франции встречается буроземы-черноземы. На юге европейской части России образовались буроземно-подзолистые почвы. В зоне пустынь и полупустынь сформировался определенный тип почв. Из всех видов, наибольшие площади занимают буроземы.

Классификация и типы бурых почв

Бурые лесные почвы

Или буроземы распространены в умеренно-теплых и влажных областях зоны широколиственных лесов, в субтропиках и тропиках. Образуются на моренных песчано-гравийных и гравийно-галечниковых отложениях. Профиль состоит из рыхлой лесной подстилки в 3 см. Гумусовый горизонт составляет 20 см. Содержание гумуса достигает 16%. В нем содержится много легкогидролизуемого азота и кальция. Реакция среды кислая. Грунты имеют комковатую структуру по всему профилю. Фульвокислоты преобладают над гуминовыми кислотами.

У них хорошая водопроницаемость и высокая влагоемкость. В горных районах Крыма и Закарпатья большие площади заняты под виноградники и плодовые культуры. На Дальнем Востоке их используют под зерновые и плодово-ягодные насаждения. В Европе и Азии выращивают многолетние садовые культуры. Из всех типов бурых почв считаются самыми плодородными и распространенными в мире.

Бурозем-чернозем

Образует переходную форму от буроземов к черноземам. По своим свойствам занимает промежуточное положение по гумусности, структуре и мощности гумусового горизонта. Имеются три горизонта: черно-бурый, бурый и палевый. Верхний профиль имеет комковато зернистую структуру. Гумусовый горизонт довольно мощный 80 см. Однако гумусированность относительно низкая — 8%. В нижней части профиля имеется карбонатный горизонт.

Реакция среды нейтральная. В верхних горизонтах грунты не насыщены основаниями. Почвы широко распространены на лессовых равнинах Центральной Европы и полностью распаханы. Активно используются под плодовые и овощные культуры.

Горно-лесные бурые почвы

Сформировались на желто-бурых карбонатных глинах и суглинках. Во всех горизонтах профиля присутствуют глинистые материалы и окислы железа, которые дают бурую окраску. У почвенного раствора кислая реакция. Содержание гумуса достигает 11%. В гумусе преобладают органические гуминовые кислоты. Почвы распространены под широколиственными лесами, состоящими из бука, граба и дуба на высоте до 700 м. Годовое количество осадков достигает 1100 мм. Формируются почвы в теплом климате Закарпатья.

Подзолисто-бурые лесные почвы

Сформировались на глинистых и суглинистых породах. Под широколиственными дубовыми и буковыми лесами. Встречаются на Кавказе, Карпатах и Приморском крае. Их свойства различаются в зависимости от ареала распространения. Содержание гумуса карпатских грунтов не превышает 3%, а дальневосточных достигает 14%. Для данного типа характерна кислая реакция и фульватный состав гумуса.

В верхней части профиля содержаться значительные накопления окислов алюминия, железа и марганца. У них высокое содержание азота и калия. Поэтому почвы плодородны и активно используются. В Приморском крае на них возделывают рис и сою. В Карпатах и на Кавказе: чай, виноград, табак.

Бурые полупустынные почвы

Образуются в условиях сухого климата и резкой континентальности. Увлажнение недостаточное. Гумуса накапливается мало -2%. Пустынно-степная растительность бедная и содержит низкий процент органики. Растительные остатки на поверхности быстро разлагаются. Профиль грунта бесструктурный и образован двумя горизонтами. Верхний маломощный гумусовый горизонт составляет 30 см. Под ним расположен горизонт с легкорастворимыми солями. Основа грунта может быть суглинистой или супесчаной.

Водный режим непромывной, со слабощелочной реакцией. Почвы засолены и малоплодородны. Используются под пастбища. В земледелии необходимо орошение и обогащение. В основном выращивают бахчевую и плодово-овощную продукцию. Встречаются в Аргентине, Египте, Алжире, Средней Азии, в центральной части Австралии и Китая. Светло-бурые. Являются переходной разновидностью к сероземам. Имеют более светлую окраску. Содержание гумуса не превышает 1,5%. Характерной особенностью светло-бурых почв является наличие ярко выраженного гипсового горизонта. Залегает он на глубине 50 см и содержит 25% гипса. Почвенный покров излишне засолен. Что связано с сухостью климата и характером почвообразующих пород. На них растут травы и кустарники. Используются под пастбища и сенокосные угодья. В субтропических пустынях Ирана и Средней Азии на орошаемых полях выращивают бахчевые и зерновые культуры, хлопок.

Серо-бурые пустынные почвы

Типичны в условиях континентального климата с сезонной контрастностью температуры. Годовое количество осадков не превышает 100 мм в год, а испаряемость достигает 1500 мм. Почвы распространены в республиках Средней Азии, США, Иране, Монголии и Китае. Образованы почвообразующими породами из глины, песчаников и известняков, с содержанием мелкого песка. Разнообразие почвообразующих пород обусловлено различными ландшафтами.

Они могут быть каменистыми, солончаковыми, глинистыми и песчаными. Гумус имеет фульватный состав. Мощность его верхнего горизонта составляет 20 см. Расположенный ниже горизонт имеет кирпичный оттенок и комковатую структуру. Его глубина достигает 50 см. В нем залегает гипс и легкорастворимые соли. Реакция среды щелочная. Основные массивы почв используют под пастбища. Они малопригодны в земледелии, по причине низкого уровня плодородия, засоленности и плохих водно-физических свойств. Выращивают в основном бахчевые культуры.

Бурые пустынно-степные почвы

Содержат мало перегноя, поэтому окраска грунта светлая. Содержание органики не превышает 2%.

Максимальная мощность гумусового горизонта составляет 20 см. Грунты характеризуются непрочной структурой. Верхний горизонт суглинистый и рыхлый, поэтому легко превращается в порошок. Нижние горизонты суглинистые и плотные. В них содержится гипс. Реакция среды щелочная. Почвы занимают обширные пространства на юго-востоке европейской части России, Аргентине, Казахстане и Китае. Сухой климат формирует полукустарниковую растительность, полынь, солянки и мятлик.

Почвы используют под пастбища. В земледелии требуется орошение и удобрение. На них выращивают плодовые и бахчевые культуры.

Красно-бурые почвы

Почвы формируются в тропическом поясе Южной Америки на границе с тропическими пустынями. Здесь жарко и сухо. Осадков выпадает в два раза меньше, чем испаряется. Содержание гумуса не превышает 1%. Мощность горизонта составляет 20 см. Почвы засолены. Реакция среды щелочная. Растительность Бразилии представлена кактусами и кустарниками. Такой тип почв также встречается в Мексиканских Кордильерах.

Бурые таежные почвы

Распространены в северной части тайги Северной Америки, где температуры колеблются от -30oC зимой и +16oC летом. Осадков выпадает больше, чем испаряется. На них растут хвойные леса с неглубокой корневой системой. Состав гумуса не превышает 3%. Из-за многолетней мерзлоты почвы заболочены. У них нарушен промывной режим. Холодный климат замедляет разложение органики. Реакция среды кислая. Земледелие крайне ограничено. Почвы необходимо обогащать минералами и органикой.

Подтипы бурых почв

Разные условия формирования выделили подтипы бурых почв:
Слабо Ненасыщенные
Слабо Насыщенные оподзоленные
Кислые оподзоленные
Кислые
Глееватые
Грубогумусные
Иллювиально-гумусовые

Климатические условия сформировали специфические подтипы:
Глубоко промерзающие
Промерзающие
Непромерзающие
Холодные
Умеренные
Теплые

Формирование и образование бурых почв

Разнообразие форм бурых почв связано с разнообразием почвообразующих пород. Образование лесных бурых почв протекает на хорошо дренированных участках с промывным водным режимом. Почвы образуются на рыхлых породах богатого минералогического состава: известняк, лесс и кристаллические породы. Высокие температуры и большое количество осадков создает благоприятные гидротермические условия для глинообразования.

Почвообразующими породами у бурых почв пустынь и полупустынь являются лессовидные суглинки, известняки, глинистые сланцы и аллювиально-озерные отложения. В Африке и Австралии такие грунты образовались на кристаллических породах.

Плодородие бурой почвы

Имеет разный уровень. Высокое плодородие буроземов обусловлено наличием постоянной органики, получаемой из опавшей листвы широколиственных лесов и отмершей травянистой растительности. Опад широколиственных лесов богат кальцием. Мягкий и влажный климат создает хорошие дренажные свойства и устойчивую структуру профиля. Такой тип почв активно используется в земледелии. На них хорошо плодоносят виноградники, растут фрукты и овощи.

Высоким плодородием обладают также буроземы-черноземы и подзолисто-бурые лесные. Бурые почвы пустынь и полупустынь формируются в засушливом климате с бедной кустарниковой растительностью. Содержат мало органики и имеют непрочную комковатую структуру. Другой важной причиной низкого плодородия этих почв является повышенная засоленность. Пригодны в основном под пастбища. В сельском хозяйстве требуется орошение и обогащение органическими удобрениями. На них хорошо растут бахчевые культуры.
Строение бурой почвы Бурые почвы имеют множество типов и переходных форм. У них разная структура и мощность профиля. Реакция среды изменяется от кислой до щелочной. Профиль буроземов имеет три уровня горизонта.

Верхний горизонт – А, коричневого цвета залегает на глубину 20 см. Состоит из перегноя и минеральных веществ, которые образуются из органики и микроорганизмов.

Второй горизонт – В, включает в себя минеральные вещества, поступающие с нижней материнской породы, а также органику, которую перерабатывают дождевые черви. Этот горизонт слабо выщелочен и имеет более светлый цвет.

Самый нижний горизонт – С, состоит из материнской породы — суглинка. Реакция среды кислая, по причине ограниченного выщелачивания. Буроземы имеют положительные водно-физические свойства и прочную структуру. В пустынях и полупустынях бурые почвы наоборот — засолены, с непромывным водным режимом и щелочной реакцией. Содержание гумуса не превышает 2%. А профиль имеет два уровня горизонта: верхний малогумусный и нижний минеральный. Структура профиля непрочная.

Климат и условия почвообразования формируют разновидности бурых почв, разные по своим свойствам и составу.

Свойства бурой почвы

Верхний плодородный слой у всех почв образуется из перегнивших растений. Мощность гумусового горизонта находится в пределах 20 см. У буроземов-черноземов достигает 80 см. Реакция среды — от кислой в бурых лесных почвах, до щелочной в бурых пустынных и красно-бурых почвах. Самое высокое содержание гумуса 16% у бурых лесных почв. Эти почвы высокоплодородные, с прочной комковатой структурой.

У них высокая влагоемкость и хорошая водопроницаемость. Бурые почвы пустынь и полупустынь наоборот малоплодородны. Содержание гумуса в них не превышает 2%. Запасы влаги в почве минимальные, а уровень соли высокий.

Гранулометрический состав в основном суглинистый, но встречается и песок. У них низкая водопроницаемость и непрочная структура. Такими же свойствами обладают и красно-бурые почвы, образованные на глинах и суглинках. Почвы переходных форм — буроземы-черноземы по своим свойствам близки к черноземам. Подзолисто-бурые лесные обладают свойствами подзолистых почв, а светло-бурые приближены к сероземам.

Географическое распространение бурой почвы

Буроземы распространены в зоне влажного и умеренного климата с ежегодным количеством осадков до 760 мм. Средняя температура зимой составляет +4oC, а летом +18oC. Для бурых лесных почв характерен равнинный рельеф, на котором растут смешанные и широколиственные леса. Также присутствует агроландшафт, когда большие площади лесов были вырублены под сельское хозяйство.

Причиной бурного развития земледелия явилось высокое естественное плодородие таких почв. В Европе буроземы распространены в Западной и Центральной части, а также Европейской части России и Дальнем Востоке. Доля пахотных земель в Англии достигает 45%.

Буроземы широко распространены в азиатских странах: Китае, Японии и Корее. Встречаются они в Новой Зеландии и Австралии. Бурые почвы пустынь и полупустынь образовались в жарком континентальном климате с минимальным количеством осадков 100 мм в год. Это зона тропиков и субтропиков — расположена в Северной и Южной Африке, Средней Азии и Центральной части Австралии. Такие почвы частично встречаются в Северной Америке в предгорьях Кордильер. В Южной Америке они формируются в жарком и сухом климате Аргентинской Патагонии. В Бразилии и Мексике встречаются красно-бурые почвы.

Растительность бурой почвы

На буроземах растительность развивается как под широколиственными, так и хвойными лесами. Преобладает большое количество разнотравья. Привязанности к определенному типу растительности не имеется. Бурые почвы пустынь и полупустынь имеют бедный травянистый покров, состоящий в основном из кустарников, солянки и полыни. На красно-бурых почвах Южной Америки растут кактусы и кустарники.

Хозяйственное использование бурой почвы

Высокий уровень плодородия большинства бурых почв позволяет использовать их как продуктивные пахотные угодья. На бурых почвах возделывают виноградники, выращивают плодовые, овощные и зерновые культуры. Почвы используют под лесные угодья. Но они нуждаются в определенном уходе. В горном рельефе требуются противоэрозионные мероприятия. В местах избыточного переувлажнения необходимо осушение и отвод избыточных вод. В полупустынях наоборот требуется орошение. При распашке бурые почвы быстро теряют гумус. Поэтому для восстановления верхнего плодородного слоя вносятся органические удобрения, засеваются травы и проводится известкование.

Проблемы бурой почвы

Пожары

Выгоревшая поверхность становится неустойчивой против водной эрозии и теряет большое количество органики. На свежих пожарищах эффективным средством восстановления лесной подстилки и надпочвенного покрова является посев трав.

Вырубка леса и кустарников

Приводит к снижению водопроницаемости почвы. Лес перестает участвовать в почвообразовании. Вследствие чего развиваются абиогенные процессы. Меняются направления почвообразования. В зоне пустынь и полупустынь с бедной растительностью, вырубка кустарников приводит к эрозии почвенного покрова.

Выпас скота

Продолжительный выпас скота дает высокие нагрузки на почвенный покров и приводит к смене растительности. Например, выпас скота на Горном Алтае привел к снижению кедра и доминированию лиственниц. В степных и пустынных зонах постоянный выпас скота в одном месте, лишает почву растительности и приводит к ее разрушению. Поэтому пастбища необходимо постоянно менять.

Обширный ареал распространения бурых почв создал обилие переходных форм к другим типам почвообразования. Это относительно молодые почвы, которые продолжают эволюционировать и создавать устойчивые типы. Поэтому процесс их изучения продолжается.

Click to rate this post!

[Total: 1 Average: 5]

Факторы, влияющие на образование SIC в засушливых почвах

Почвенный неорганический углерод (SIC) привлекает все большее внимание из-за высокого накопления SIC в засушливых почвах, чему способствуют его высокая температура, низкая влажность почвы, меньшее количество растительности, высокое засоление и низкая микробная активность. . Хранение SIC в почвах засушливых земель представляет собой сложный процесс, включающий множество взаимодействий нескольких факторов, таких как климат, типы землепользования, методы управления фермами, орошение, присущие почве свойства, биотические факторы почвы и т. д. Кроме того, исследования почвенного углерода в более глубоких слоях засушливых земель открыли несколько аспектов изучения хранения SIC.

1. Климатические факторы

Растущее количество исследований показывает, что неорганический углерод почвы (SIC) может быть таким же динамичным, как SOC ^{[1] [2] [3]} . Ким и др. ^[4] указал на потенциально динамичный пул SIC, чувствительный к гидрологическим изменениям. На хранение SIC может влиять множество факторов, включая климат, землепользование и характеристики почвы ( Рисунок 1 ). Осадки, температура и другие климатические факторы существенно влияют на процессы испарения и выщелачивания, которые в свою очередь влияют на растворение и переосаждение карбонатов ( Рисунок 1 ). Рахеб и др. ^[5] исследовал влияние климата на запасы углерода в почве в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных условиях вдоль почвенной климатической последовательности. С увеличением среднегодового количества осадков общее накопление SOC и SIC увеличилось с 3,75 и 6,28 кг м ^-2  в засушливых и полузасушливых условиях, соответственно, до 11,32 кг м ^-2  в сухих субгумидных условиях. Хотя SOC оказался низким в засушливых почвах, соотношение SIC/SOC было самым высоким в засушливых регионах. Высокое значение этого отношения отражает решающую роль климата в хранении SIC по сравнению с SOC 9.0007 [5] . Однако время, необходимое для хранения SIC, оказалось выше в более сухих условиях, поскольку Raheb et al. ^[5] рассчитал среднее время (в годах), необходимое для хранения SIC в засушливых (26 000 лет), полузасушливых (23 100 лет) и субвлажных условиях (15 400 лет).

Рисунок 1.  Природные и антропогенные факторы, влияющие на формирование почвенного неорганического углерода в засушливых почвах.

Высокая испаряемость: соотношение осадков препятствует растворению и выщелачиванию карбонатов, что делает засушливые почвы богатыми PIC ^[6] . Согласно Ву и соавт. ^[7] , увеличение засушливости было связано с увеличением содержания SIC. Это способствует образованию и накоплению нефтекальциевых и известковых отложений в засушливых районах, где мало эффективных осадков ^[8] . С другой стороны, влажные условия способствуют интенсивному процессу выщелачивания карбонатов. Районы с годовым количеством осадков <500 мм имеют большую концентрацию пула SIC ^[8] . Ми и др. ^[9] г. показал, что 84% общего пула SIC в Китае было сосредоточено в местах с годовым количеством осадков <500 мм. В районах со среднегодовым количеством осадков от 500 до 800 мм также накапливается 4,19 пг C. В другом исследовании, проведенном Tan et al. ^[10] в районе Лёссового плато в Китае 84% запаса SIC было сосредоточено в регионах с годовым количеством осадков <500 мм. Существует два способа влияния среднегодового количества осадков на образование карбонатов: непосредственно путем изменения содержания CaCO ₃  константа равновесной растворимости и косвенно путем распределения поступления осадков между выщелачиванием и эвапотранспирацией ^[11] . Период сезонной засухи является благоприятным временем для осаждения карбонатов, поскольку и влажность почвы, и активность корней во время сезонной засухи меньше ^[12] . Кроме того, высота имеет положительную связь с SIC из-за ее косвенного влияния на среднегодовые осадки и среднегодовую температуру с увеличением высоты ^[9] .

2. Почвенный покров и землепользование

Из-за изменений в видах растительности и подходах к управлению почвой растительный покров и типы землепользования оказывают существенное влияние на содержание SIC. Изменения в землепользовании от естественной растительности к пахотным землям могут быстро вызвать потерю SIC, который оставался стабильным в течение нескольких лет из-за увеличения потоков почвенной влаги ^[4] . На модели распределения и запасы SIC также влияет вертикальное распределение корней и содержание SOC в различных типах земного покрова ^[13] . Землепользование может изменить множество биологических параметров, влияющих на пул SIC, включая продуктивность надземной и подземной биомассы растений, характеристики почвы и микробные процессы ^[14] . Ми и др. ^[9] подчеркнул, что пустыня имеет самый высокий SIC, за ней следуют пастбища, сельскохозяйственные угодья, болота, кустарники, луга и леса. Из-за изменений в распределении углерода функциональные типы растений могут влиять на распределение SIC в более глубоких слоях почвы. Чанг и др. ^[15] сообщил, что преобразование пахотных земель в лес в центральной части Лёссового плато привело к перераспределению SIC по профилю почвы, но увеличения чистого SIC не наблюдалось. Джин и др. ^[16] обнаружил более низкие значения δ ¹³ C _SIC на пастбищах, чем в лесу, что указывает на большее образование вторичных карбонатов на пастбищах, чем в лесу. Содержание и запасы SIC уменьшились при преобразовании пахотных земель в пастбища. Во время обработки почвы при восстановлении пастбищ SIC перемешивается по вертикали, и дальнейшее растворение и вымывание карбонатов в более глубокие слои почвы может снизить SIC во время восстановления пастбищ. Однако растворение и выщелачивание SIC способствуют небольшой потере запасов SIC, поскольку восстановительные обработки значительно уменьшают поверхностный сток, который является одной из основных причин потери SIC 9.0007 [17] . Кроме того, быстрорастущая растительная биомасса на восстановленных пастбищах поглощает значительное количество Ca ²⁺  в почве и приводит к снижению содержания Ca ²⁺  в почве. Кроме того, содержание воды в почве и высокая биомасса корней способствуют микробной активности и увеличению производства CO ₂ в почве, что приводит к повышению растворимости SIC ^[9] . Установлено, что образование SIC более чувствительно в песчаной почве, чем в глинистой почве ^[18] .

Другие исследования землепользования в засушливых почвах показали более высокий вклад PIC в SIC на пахотных землях, чем на пастбищах ^[19] . Некоторые авторы сообщают о высоком уровне секвестрации SIC: 0,02 Мг C га ^{−1 год −1  под естественной растительностью и до 0,4 Мг C −1} лет ^{года на управляемых землях [20]. . Мурти и др. [21] указал, что в умеренных и тропических условиях преобразование пастбищ в сельскохозяйственные угодья привело к увеличению выбросов CO ₂  выбросы с уменьшением запасов углерода в почве. Чжао и др. [22] обнаружил относительно более высокий SIC под кустарниковым покровом, чем в лесах и лугах. Большее количество ПОС под кустарниковым покровом связано с тем, что больше кальция образуется из подстилки под кустарниковым покровом, более высокой микробной биомассой почвы и медленным переносом ПОС из-за низкого содержания влаги в почве под кустарниковым покровом. Это указывает на то, что кустарники являются одной из лучших растительностей для фиксации неорганического углерода в почве.}

Интенсивная обработка почвы, такая как глубокая обработка почвы, нарушает почву и разрушает почвенные агрегаты ^[23] . Кроме того, поступления углерода растительного происхождения в почву, как правило, меньше на сельскохозяйственных угодьях, что влияет на растворение и осаждение SIC. Поэтому в целом культивация приводит к уменьшению SIC, а восстановление посевных площадей могло бы существенно способствовать накоплению SIC ^[24] . Однако это не обязательно верно во всех случаях, поскольку осаждение или растворение карбонатов в значительной степени зависит от pH почвы и источника Ca ²⁺ /Mg ²⁺  . pH почвы и источник Ca ²⁺  или Mg ²⁺  контролируют SIC и его осаждение соответственно ^[25] . Другие исследователи показали большее накопление запасов как SOC, так и SIC на сельскохозяйственных землях, чем на несельскохозяйственных, в засушливых и полузасушливых условиях, например, в середине коридора Хэси, Ганьсу, Китай ^[26] , вокруг горы Юньву. , Нинся, Китай и др. части Китая ^[27] , а в черноземах России ^[28] и лессовых почвах России ^[29] .

Ву и др. ^[7] сообщил, что 51% всей возделываемой почвы в Китае показал потерю SIC в размере 0,5–4,0 кг C м ^-2 с 1980-х по 2008 год, особенно на рисовых полях, орошаемых фермах и засушливых сельскохозяйственных угодьях. . Методы орошения в сочетании с применением подкисляющих удобрений увеличивают потери SIC из почвенного профиля ^[30] . Карбонатное выветривание и эрозия еще больше усиливаются из-за сельскохозяйственных приемов, когда известняковый горизонт выходит на поверхность почвы ^[8] . С другой стороны, в орошаемых пылеватых почвах, орошаемых почвах пустынь, сейроземах и черноземах ^[7] . Орошение в засушливых и полузасушливых почвах увеличивает производство биомассы растений, тем самым увеличивая дыхание растений и микробное разложение ПОВ с выделением CO ₂   ^[8] . Повышенный уровень CO ₂  приводит к усилению выветривания ^[31] и способствует потреблению атмосферного CO ₂ . Другой вероятной причиной является внешнее добавление Ca ²⁺  и Mg ²⁺  из поливной воды или добавления удобрений и навоза, которые увеличивают образование карбонатов ^[23] . Однако, когда такая оросительная вода применяется к засушливой нещелочной почве, где грунтовые воды содержат высокую концентрацию бикарбоната, CO ₂  выделяется во время осаждения карбонатов ^[31] . Эти несоответствия усложняют понимание исследователем влияния изменений в землепользовании на динамику SIC или SOC в засушливых и полузасушливых средах. Такие несоответствия между запасами SIC и системами землепользования могут также подчеркивать сложное взаимодействие между климатом, землепользованием и почвенными условиями и образованием карбонатов в засушливых почвах ^[32] .

3. Практика управления фермерским хозяйством

Методы ведения сельского хозяйства, такие как интенсивное возделывание сельскохозяйственных культур, орошение, применение/управление пожнивными остатками и удобрениями, также могут увеличить запас SOC на сельскохозяйственных землях, что приведет к увеличению производства CO ₂  и, в конечном итоге, к увеличению запаса SIC ^{[ 7]} . Более высокая плотность SIC на сельскохозяйственных землях, чем на других видах землепользования ^[33] может быть связана с повышенной доступностью Ca ^2+/ Mg ²⁺  связанной с орошением и внесением удобрений ^[34] . Для увеличения накопления карбонатов в почвенном профиле необходимо также повысить плодородие почвы. Ван и др. ^[34] продемонстрировал значительное усиление накопления карбонатов (особенно в недрах) при применении органических добавок на пахотных землях Северного Китая. Эти результаты также были подтверждены Zhang et al. ^[35] , который сообщил об увеличении запасов SIC в плодородных почвах по сравнению с низкоплодородными лёссовыми почвами в районе Ланьчжоу, Китай. Несколько долгосрочных экспериментов сообщили о различном вкладе PIC в SIC (29%–89%) ^{[20] [34] [35]} , что свидетельствует о возможном большом влиянии агротехники на формирование СИК. Хотя литература о вкладе почвообразующих неорганических карбонатов (PIC) в SIC ограничена. На самом деле, интенсивное земледелие может увеличить образование PIC, и, следовательно, надлежащее управление сельским хозяйством также необходимо для увеличения запасов SOC и SIC в засушливых почвах ^[36] . Таким образом, для понимания изменчивости SIC важно изучить динамику PIC в различных типах почв. Интенсивная обработка почвы обнажает известковый горизонт на поверхность почвы, что увеличивает карбонатное выветривание ^[8] . Возможная судьба SIC может заключаться в том, что он либо выщелачивается в более глубокие слои почвы, либо превращается в бикарбонат, который далее транспортируется в грунтовые воды или соединяется с поверхностью рек или озер и, в конечном итоге, с океаном ^[37] . Например, в реке Хуанхэ на севере Китая за последние 40 лет увеличилось содержание растворенного Ca ²⁺ и неорганического C ^[38] .

4. Орошение

На пахотных землях орошение оказывает более выраженное влияние на потери SIC, чем обработка почвы или внесение удобрений ^[4] . Исследования SIC при длительном орошении показали смешанные результаты: SIC увеличивается при орошении ^{[7] [39]} , нулевой эффект на SIC ^[40] , и SIC увеличивается только при ограниченном орошении ^[41] . Большее содержание воды не только действует как среда для растворения и переноса карбонатов, но также позволяет SIC быстро восстановить равновесие с CO ₂ , присутствующим в порах почвы ^[42] . Большая потеря SIC на орошаемых пахотных землях за счет растворения карбонатов связана с увеличением реактивной площади увлажненного тонкослоистого покрытия вкрапленных карбонатов под пахотными землями ^[6] . Однако не менее важно понять, указывает ли эта мобилизация SIC на чистый источник углерода или его поглотитель. Большая часть оросительной воды в таких засушливых районах содержит до 1% растворенного CO ₂   ^[43] ; увеличение этой концентрации может увеличить скорость образования карбоната ^[31] . Из-за высокой солнечной радиации в засушливых регионах вода для орошения обычно теплее грунтовых вод ^[39] . Растворимость CO ₂  при 0 °С, 25 °С и 400 °С составляет 0,02, 0,03 и 0,08 моль/л 9 .0007 -1 , соответственно ^[31] , демонстрируя, что растворимость CO ₂  в поливной воде значительно чувствительна к температуре. Когда оросительная вода достигает поля, ее температура может достигать 2000 °C и еще больше повышается, когда она соприкасается с поверхностью почвы в жаркие дни. Более высокая температура поливной воды увеличивает время отклика и, при благоприятных условиях, может увеличить выпадение карбонатов. Кроме того, когда оросительная вода течет по каналам и сельскохозяйственным полям, растворенные катионы могут вызывать повышение ее pH. Высокий pH поливной воды также может способствовать образованию SIC. Вход и др. ^[39] сообщил, что существует большая вероятность более высокого потенциального количества секвестрации SIC, если орошаемые площади увеличиваются, а модели землепользования изменяются.

Орошение в засушливых районах способствует накоплению SIC. Орошение водой, богатой Ca ²⁺ , способствует образованию бикарбонатов и увеличению SIC. Это также помогает в перераспределении SIC в более глубокие слои почвы. Увеличение SIC на орошаемых землях по сравнению с богарными почвами объясняется резким увеличением производства растительной биомассы ^[7] . Высокое производство биомассы усиливает дыхание растений и разложение ПОВ, тем самым повышая уровень CO ₂ в почве ^[8] . Более высокое содержание CO ₂ в почве способствует усилению выветривания карбонатов и потреблению атмосферного CO ₂   ^[31] . В орошаемых почвах наблюдается снижение SIC в первую очередь из-за сильного выщелачивания и поддержания высокого содержания воды на поверхности почвы, что является причиной повышенной концентрации CO ₂  и большего растворения почвенных карбонатов ^[44] . Эффективное орошение с промывкой менее 30 % применяемой воды может способствовать накоплению карбонатов в полузасушливых и засушливых регионах.

5. Подкисление почвы в результате внесения удобрений

Снижение SIC в верхнем слое почвы на пахотных землях может быть связано с падением pH почвы, связанным с подкислением почвы в результате применения химических удобрений ^[45] . Снижение pH почвы будет способствовать растворению карбонатов почвы и низкому содержанию SIC. Согласно недавним исследованиям, удобрения могут повышать кислотность почвы и вызывать растворение карбонатов почвы 9.0007 [6] ^[46] . Закисление почвы является одной из основных глобальных угроз для устойчивого развития экосистем ^[47] , поскольку изменение pH почвы может регулировать динамику как SOC, так и SIC. Хотя подкисление почвы является естественным процессом, его ускоряет антропогенная деятельность, такая как длительное чрезмерное использование азотных удобрений ^[48] .

Изменение pH почвы в известняковой почве можно объяснить тремя процессами:

(а)

Уравнения (3) и (4) описывают высвобождение ионов протонов при нитрификации и разложении органического вещества почвы соответственно ^[22] .

(б)

Уравнения (5) и (6) отображают потребление ионов H ⁺  во время растворения SIC с выделением CO ₂   ^[49] .

(с)

Выщелачивание растворенного неорганического углерода в подземные воды ^[50] .

Внесение азотных удобрений может снизить рН почвы и изменить баланс углерода в известковых почвах и способствовать подкислению почв ^[51] . В уравнении (3) показано, что при производстве одного моля нитрата в аэробных условиях будет генерироваться два моля ионов H ^{+ [52]} . Эти протоны нейтрализуются SIC в известняковых почвах ^[45] . Следовательно, более низкий рН почвы в известняковых почвах приводит к снижению SIC ^{[51] [53]} . Если почва известкована, SIC будет выделяться быстрее, чем C из SOC ^[54] . Кроме того, хотя удобрения вносятся в верхний слой почвы, они все же могут вызывать подкисление почвы в более глубоких слоях почвы за счет движения протонов, что, как ожидается, вызовет потерю SIC в более глубоком слое почвы ^[47] .

Потеря SIC при дегазации зависит от типа и количества внесенных в почву удобрений. Длительное применение азотных удобрений вызывает подкисление сельскохозяйственных культур в размере 30–240 кмоль H ⁺ га ^{−1 год −1} , что приводит к максимальной потере 0,36–2,8 Мг C га ^{−1 год −1 [45] [55]} . Подкисление почвы вызывается выщелачиванием нитратов, устранением щелочности во время сбора урожая, ускоренной фиксацией азота бобовыми и применением удобрений на основе аммония ^{[56] [57]} . Скорость подкисления почвы 10 кмоль Н ⁺ га- ¹ год ⁻¹  были обнаружены на высокоэксплуатационных сельскохозяйственных почвах ^[58] . Это может быть частично компенсировано ускоренным растворением кальцита в известняковых почвах, создавая потенциальный чистый сток углерода порядка 0,03–0,12 т C на га ⁻¹  год  ^–1  если весь HCO ⁻ ₃  вымывается вниз по профилю почвы и присоединяются к долгоживущему резервуару ^[59] .

6. Температура

Температура является еще одним важным фактором, влияющим на хранение SIC в засушливых регионах. Повышение глобальной температуры может изменить растворение карбонатов прямо или косвенно через продукты разложения ПОУ ^[60] . С повышением температуры растворимость CO ₂  в воде снижается, что влияет на растворимость карбонатов ^[61] . Например, Байссе и др. ^[62] сообщили о более высоких выбросах CO ₂ (из-за большей растворимости CO ₂ ) из известкованных почв сельскохозяйственных угодий при 5–15 °C, чем при 15–25 °C. С другой стороны, в инкубационном исследовании Ahmad et al. ^[60] противоречили и сообщали об увеличении выбросов CO ₂  на 59 % из известкованных почв при повышении температуры с 20 °C до 40 °C. Поверхностные реакции и массообмен могут зависеть от более высокой температуры, что также приводит к более высокому растворению карбонатов и высвобождению углерода из карбонатов почвы. Повышение температуры также ускоряет поступление протонов (путем нитрификации и/или гумификации) и скорость растворения извести. Более высокая температура в период вегетации растений также увеличивает выделение CO ₂  из ризосферы из-за усиленного дыхания почвы. Повышенная скорость высвобождения протонов в ризосфере влияет на рН почвы и еще больше увеличивает растворение карбонатов. Температурная чувствительность растворения карбонатов должна быть дополнительно изучена, чтобы понять влияние изменения климата на секвестрацию SIC.

7. Микробные почвенные факторы

В то время как большинство исследователей рассматривали основной механизм образования ПОС как абиотический процесс, некоторые определили роль почвенных (микро) организмов в индукции CaCO ₃  осадки ^[63] . Любые биотические факторы, влияющие на скорость осаждения SOM, также влияют на содержание CaCO ₃ в почве ^[64] . Из-за большей микробной биомассы почвы нестабилизированный SOC минерализуется с образованием большего количества CO ₂ , который далее растворяется в почвенном растворе и образует карбонаты, которые позже осаждаются до CaCO ₃  в присутствии Ca, высвобождаемого из разложившегося подстилки. Эта реакция изолирует один моль CO ₂  с образованием одного моля PIC. С другой стороны, высокая микробная биомасса почвы также означает более высокое производство CO ₂ , поскольку половина дыхания почвы происходит за счет микробного дыхания ^[22] . Более высокое парциальное давление CO ₂ может способствовать растворению PIC в верхнем слое почвы, который впоследствии распределяется в более глубокие слои почвы и рекристаллизуется при низком содержании влаги в почве. Этот процесс не генерирует и не потребляет CO ₂   ^[22] .

8. Глубина почвы

При оценке запасов SOC и SIC в почвах пустынь, включая кустарниковые почвы и сельскохозяйственные почвы, SOC показал тенденцию к снижению с увеличением глубины, тогда как в случае SIC наблюдалась обратная тенденция. Одна из наиболее распространенных ошибок в исследованиях связывания углерода в засушливых условиях заключается в сосредоточении внимания исключительно на изменениях общего содержания органического углерода в почве на поверхности (например, на глубине 0–20 см), поскольку отбор проб и сбор данных относительно просты ^[65] . Однако в кустарниковых зарослях Джоббаги и Джексон ^[66] обнаружили, что относительное распределение SOC было значительно глубже в засушливых условиях (0–250 мм в год ^–1), чем в полузасушливых условиях (250–500 мм в год ^{). −1} ), тогда как на пастбищах такой разницы в вертикальном распределении SOC не наблюдалось независимо от климата. Эта тенденция может быть связана с тем фактом, что в засушливых кустарниках относительно глубокая корневая система кустарников может привести к более глубоким профилям почвенного углерода, чем в засушливых пастбищах ^[66] .

Се и др. ^[67] также сообщили о вымывании почвенного углерода, содержащего воду, при достаточном орошении засушливых районов. Количество поливной воды, используемой в засушливых районах, влияет на глубину движения воды и тем самым влияет на скорость переноса неорганического углерода по профилю почвы. Более высокие уровни SIC формируются в более глубоких слоях почвы, даже ниже 2 м в лёссовой почве ^[27] . Таким образом, глубина почвенного слоя является одним из основных факторов, определяющих профильное распределение неорганического углерода в засоленных/щелочных районах ^[32] . Методы управления, которые усиливают эрозию почвы, удаляют больше выветренных поверхностных почв. В то время как SIC обычно обнаруживается в более глубоких слоях почвы, эродированные почвы показывают увеличение SIC в поверхностных почвах ^[44] . Приблизительно 80% SIC улавливается ниже 1 м, а 50% хранится ниже 3 м ^[32] .

9. Основной материал

Основной материал и его поведение при атмосферных воздействиях являются другими аспектами, влияющими на формирование SIC ^[68] . Например, высокое содержание SIC на Лёссовом плато в Китае связано с первичными эоловыми отложениями, богатыми CaCO 9 .0047 3   ^[7] . Выветривание базальта имеет решающее значение в наземном цикле углерода, поскольку оно обнажает H ⁺  (диссоциированный от H ₂ CO ₃ ) и высвобождает катионы Ca ²⁺   и Mg ²⁺  , которые соединяются с биуглеродом. ест с образованием карбонатов в почве ^[69] . Таким образом, почвообразующие формы СПК встречаются в почвах с бескарбонатными почвообразующими породами. В засушливых и полузасушливых регионах PIC также может накапливаться в некарбонатных исходных материалах посредством реакции Ca ²⁺  ионы с водой (из осадков) и CO ₂  (получены из корневого дыхания растений) ^[70] . Поскольку скорость выветривания исходных материалов увеличивается с повышением температуры только в присутствии воды, скорость выветривания в засушливых регионах низкая.

10. Почвенный неорганический углерод в засоленных почвах

Засоленные почвы преобладают в засушливых и полузасушливых регионах. Как правило, из-за плохих физико-химических свойств почвы и сурового климата продуктивность растений на засоленных почвах обычно низкая. Это приводит к низкой биомассе растений и более низким поступлениям органических материалов, а также к низкому SOC. С другой стороны, уровни SIC могут быть высокими в засоленных почвах и связаны с высоким pH почвы и высоким содержанием Ca 9 в почве.0007 2+  и Mg ²⁺  , которые могут усиливать осаждение карбонатов ^[71] . Schlesinger ^[72] сообщил о плохом обмене SIC с атмосферой, всего 1,0–5,0 г C м ^{— 2} лет ^{— 1}  в почвах пустыни. Однако оно также может достигать 62–622 г C·м ^{− 2} лет ^{− 1}  в засоленных почвах ^[3] . Натриевая мелиорация почвы может как уменьшить, так и способствовать накоплению SIC в почве ^[44] . При внесении гипса в щелочные или натриевые почвы Ca осаждает растворимые бикарбонаты и карбонаты в почве, что приводит к увеличению SIC. С другой стороны, зеленое удобрение и применение серы и серной кислоты, как правило, повышают уровень CO 9 .0047 2  концентрация в почве, приводящая к растворению карбоната. Широкое использование кислот для предотвращения засорения эмиттеров при капельном орошении также приводит к удалению значительного количества карбонатов в течение 10–20 лет и для почв с содержанием карбонатов <3% ^[44] .

Руководство для учителя — Почвы пустынь

Пустыни занимают 1/5 часть суши мира. Более 1 миллиарда человек пытаются зарабатывать на жизнь за счет почв пустыни. Эти почвы сухие, на них выпадает менее 10 дюймов осадков в год, и часто они не очень богаты органическими веществами. Пустыни могут быть очень жаркими или очень холодными. Даже если она сухая, это не значит, что там нет ничего живого. После дождя вся пустыня расцветает. Эти почвы могут поддерживать сельское хозяйство, но их часто необходимо орошать водой, доставляемой из других мест. Это может вызвать засоление. Полузасушливые регионы мира также становятся менее продуктивными в сельском хозяйстве и превращаются в пустыни, что вызвано деятельностью человека.

Этот урок предназначен для учащихся 4+ классов.

Пустынные почвы

Цели урока: 

1) Каковы характеристики пустынных почв?

• Пустынные почвы обычно светлоокрашенные
• Пустынные почвы имеют горизонт В. Часто горизонты В имеют скопления карбоната кальция (калише), гипса и/или солей.
• Пустынные почвы имеют скудный растительный покров, который меняется в зависимости от температуры и высоты над уровнем моря
• Почвы пустынь очень разнообразны: они могут быть глубокими, неглубокими, солеными или покрытыми пустынной мостовой, или иметь корки или цементоподобные горизонты у поверхности.
• Пустыни покрывают от 20 до 33% земной поверхности, их можно найти в тропиках, на полюсах и между ними.
• Пустынные почвы (Aridisols) занимают около 12% свободной ото льда поверхности суши Земли и 8% территории США, все в западных штатах: Техас, Нью-Мексико, Колорадо, Вайоминг, Монтана, Аризона, Юта, Невада, Айдахо, Калифорния, Орегон и Вашингтон.

2) Какие факторы ClORPT наиболее важны в почвообразовании пустыни?

• *Климат. Пустынные почвы формируются в засушливом климате, где испарение более чем в пять раз превышает годовое количество осадков в виде дождя и снега. Пустыни могут быть горячими (как Сахара или Мохаве), холодными (как в Антарктиде или на больших высотах) или промежуточными (как в Вайоминге, Айдахо и Орегоне). Пустынные почвы имеют горизонт В.

• Организмы. Организмы различаются в зависимости от климата, но все они приспособлены к засушливым условиям. Пустынные почвы поддерживают скудную растительность, которая меняется в зависимости от температуры (широта и/или высота над уровнем моря) и может включать кактусы, кустарники (полынь, креозотовый кустарник, солончак), травы и/или полевые цветы. В этих сухих почвах живет мало микроорганизмов, но водоросли, бактерии, мхи и лишайники могут образовывать на поверхности биологические корки. В этих почвах живут муравьи, термиты, рептилии и грызуны.

• Рельеф. Почвы пустыни могут быть почти ровными или очень крутыми.

• Исходный материал. Почвы пустынь обычно образуются в переносимых ветром отложениях (эоловых или лёссовых) и отложениях рек (прошлых или настоящих) или древних озер

• Время. Пустынные почвы могут быть очень молодыми или очень старыми (сотни тысяч лет)

3) Поскольку пустынные почвы сухие и на них мало растительности, можно ли использовать пустынные почвы для сельского хозяйства?

• Диапазон

  • На некоторых пустынных почвах произрастают кустарники, которыми козы и овцы наслаждаются прогулкой (едой).

  • Почвы пустыни могут содержать некоторые травы, особенно после дождя, на котором могут пастись животные.

  • Некоторые пустынные почвы используются владельцами ранчо. Чтобы прокормить одну корову, несколько коз или овец, может потребоваться от 50 до 75 акров (от 20 до 30 гектаров).

• Культуры

  • Люди выращивали сельскохозяйственные культуры с помощью орошения в умеренных и тропических пустынях на протяжении тысячелетий (до 3000 г. до н.э.).

  • Вода для орошения поступает из рек или водоносных горизонтов (подземных участков пористых пород или песка и гравия, содержащих много воды)

  • Почвы пустыни Центральной долины Калифорнии позволяют выращивать более 250 видов фруктов и овощей.

  • Орошение в большинстве пустынных регионов вызывает накопление солей в почве, процесс, называемый засолением.

  • Некоторые растения могут переносить больше соли, чем другие, но соль в почве влияет на рост растений и урожайность. Когда уровень соли слишком высок, растения погибают.

4) Как происходит засоление?

• Вся вода содержит растворенные соли. Когда поливная вода вносится в почву, вместе с ней добавляются соли.

• Во влажных регионах выпадает достаточно осадков, чтобы выщелачивать (вымывать) соли ниже корневой зоны растений. В засушливых регионах соли остаются в корневой зоне.

• При испарении поливной воды с поверхности почвы соли остаются на поверхности почвы в твердом виде, часто образуя соляную корку.

5) Определение важности пустынных почв

• Пустынные почвы, или Aridisols, занимают третью по величине площадь суши на Земле

• Пустынные почвы часто используются для дикой природы и отдыха

• Почвы пустынь можно использовать для выращивания сельскохозяйственных культур при наличии орошения

•  

6) Найдите на карте пустыни в Северной Америке и/или во всем мире.

Глоссарий терминов:

В текущем глоссарии:

• Органическое вещество
• организмы
• засоление
• основной материал
• эрозия
• CLORPT
• сток
• осадок
• склон
• верхний слой почвы
• производительный
• рельеф
• Подземные воды
• Горизонт

Другие слова глоссария:

• Орошение — процесс, при котором вода отводится из других мест для обеспечения водой сельскохозяйственных культур, чтобы у сельскохозяйственных культур было достаточно воды для роста.

• Цветение пустыни — внезапное цветение в пустыне после ливня, когда все спящие семена оживают

• Биологическая поверхностная корка — на поверхности пустыни такие организмы, как лишайники, водоросли и бактерии, образуют защитный щит, удерживая почву пустыни на месте.

• Физическая поверхностная корка — когда капли дождя очень сильно ударяются о землю, она разрывает почву на части и образует пластинчатую корку, защищающую почву под ней.