Лекции по "Почвоведению"

Как на поверхности палевых почв, так и в пределах профиля проявляются следы мерзлотных процессов: поверхность почвы покрыта пересекающимися трещинами, ограничивающими полигоны диаметром 1 м. Внутри полигонов вся поверхность почвы разбита мелкими трещинами, обособляющими бугорки диаметром 10— 20 см и относительным превышением в 2—3 см. И бугорки, и трещины, за исключением самых крупных, ограничивающих большие полигоны, покрыты сплошным и густым напочвенным покровом из брусничника и мхов. Профиль палевых почв состоит из горизонтов Ао, А1 Вт, Вса, С.

Палевые почвы содержат около 3—4% гумуса в горизонте Ai и около 1 —1,5% в нижележащих горизонтах. Они имеют слабощелочную реакцию в верхней части профиля (рН 7,1— 7,2) и щелочную в карбонатном горизонте (рН 7,6—7,8). Карбонаты появляются на различной глубине (20—40 см и более) и достигают максимума в горизонте Вса, в котором содержание С02 карбонатов составляет 5—6%, в отдельных разрезах — до 9,9%. К почвообразующей породе содержание карбонатов уменьшается.

Почвы обладают довольно высокой емкостью поглощения (25— 35 мг-экв на 100 г почвы), полностью насыщены основаниями — кальцием и магнием и обычно содержат небольшое количество поглощенных натрия и калия (от 3 до 10% от суммы поглощенных оснований).

Мерзлотно-таежные почвы

Мерзлотно-таежные почвы распространены к востоку от Енисея в Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной области. Они формируются под светлохвойными (лиственничными) лесами северной и средней тайги. Почвообразовательный процесс развивается при наличии многолетней мерзлоты. Почвы характеризуются холодным профилем и в течение 7—8 месяцев в году имеют отрицательную температуру. Оттаивающий летом слой почвы (деятельный) зимой промерзает до многолетней мерзлоты.

Низкие температуры почвенного профиля в вегетационный период затрудняют поглощение питательных веществ растениями, замедляют их рост и развитие, тормозят разложение растительных остатков. Все это ослабляет биологический круговорот веществ.

Многолетняя мерзлота оказывает влияние на водный и тепловой режим, на формирование микрорельефа и на течение химических и физико-химических процессов. Если мерзлота представлена плотным льдистым слоем, то она может привести к переувлажнению и оглеению почвенных горизонтов. Сильное промерзание верхних горизонтов почвы в холодный период года или их иссушение в теплый вызывают движение капиллярно-подвешенной, рыхлосвязанной и парообразной влаги и почвенных растворов к поверхности почвы. Но холодный экран многолетней мерзлоты в основании профиля вызывает движение этих форм влаги и вниз к мерзлому слою. В связи с этим в профиле почвы возможно два центра аккумуляции веществ: верхний горизонт и нижний надмерзлотный.

В связи с большой ролью криогенных явлений в генезисе мерзлотно-таежных почв и формировании их свойств и производственных качеств предложено называть их криоземами. Мерзлотно-таежные почвы еще недостаточно изучены и слабо разработана их систематика. Различают две группы — мерзлотно-таежные

глеевые (криоглееземы) и мерзлотно-таежные неглеевые (криоземы). Наибольшее распространение имеют мерзлотно-таежные глеевые почвы.

Мерзлотно-таежные глеевые почвы с поверхности имеют маломощную лесную подстилку, а ниже ее — оглееный серо-сизый горизонт, который постепенно почти без изменения окраски переходит в мерзлотный горизонт. Почвы полугидроморфные, не оподзолены или слабо оподзолены, кислые (на карбонатных породах — слабощелочные), оттаивают летом на глубину 50—100 см.

Наиболее существенная особенность мерзлотно-таежных суглинистых и глинистых почв — процессы перемещения почвенной массы под влиянием криогенных (мерзлотных) явлений. Влияние криогенеза проявляется в расчленении почвенной толщи на полигоны и мерзлотные трещины и формировании мерзлотных трещинно-бугорковатых и трещинно-полигональных микро- и нанокомплексов. При перемещении почвенной массы по вертикали и в боковом направлении происходит перемещение слоев,    в результате почвенный профиль постепенно и беспрерывно «омолаживается». Явления тиксотропности приводят к тому, что вся почвенная влага включается в состав гидратных оболочек и теряет способность к свободному передвижению в почве. В таких почвах нет восходящих и нисходящих токов воды, исключается возникновение элювиальных и иллювиальных процессов,    но может наблюдаться передвижение всей почвенной массы. В зависимости от условий формирования среди мерзлотно-таежных глеевых почв различают недифференцированные   и   дифференцированные   (в   том   числе   и   оподзоленные)   почвы. Недифференцированные    почвы   образуются   преимущественно   в   континентальных провинциях мерзлотной области, отличающихся невысоким (150—250 мм в год) увлажнением (КУ летом 0,2—0,5).

Профиль таких почв состоит из верхнего органогенного горизонта (торфянистого, гумусово- или торфянисто-перегнойного),      сменяющегося      бурой,      коричнево-бурой      или      сизоватой недифференцированной минеральной толщей. Мерзлотные трещины заполнены в верхней части • торфянистой массой органогенных горизонтов. Глеевые процессы выражены в форме сплошного надмерзлотного или локального оглеения.

Недифференцированные почвы характеризуются отсутствием выноса ила, кислой реакцией, потечностью гумуса и пропитанностью им всего профиля с некоторой его надмерзлотной аккумуляцией.

Дифференцированные мерзлотно-таежные глеевые почвы развиваются преимущественно в гумидных провинциях мерзлотно-таежной области, где годовое количество осадков составляет 400— 500 мм и более (летом КУ>1). Они отличаются заметной выраженностью элювиально-иллювиального перераспределения минеральной толщи по илу, более кислой реакцией. Слабая биологич активность, низкое плодородие, реакция среды - кислая и сильнокислая, ненасыщенны основаниями, гумус резко фульватный 2-5%. АоА1-В1-В2-ВС-С

Бурые лесные почвы

Профиль -А-Вт-С. Вт-оглиненыый горизонт. Распространены в Заволжье, Ц.и Ю. Европе, С.Америке.

Для развития буроземов характерны следующие экологические условия: 1) широколиственные, хвойно-широколиственные, иногда хвойные леса с развитым травяным покровом, характеризующиеся мощным по объему азотно-кальциевым биологическим круговоротом веществ; 2) преобладание атмосферных осадков над испарением, обеспечивающее глубокое (сезонное) промачивание почвы и промывной водный режим; 3) обязательный свободный внутрипочвенный дренаж, с чем связано преимущественное распространение буроземов на горных склонах; 4) не слишком длительное сезонное промерзание или его полное отсутствие, обеспечивающее достаточную интенсивность выветривания и вторичного минералообразования; 5) относительно небольшой возраст почвообразования в связи со склонностью буроземов к эволюции в другие типы почв. В соответствии с описанными условиями в буроземах доминируют следующие элементарные почвенные процессы: 1) гумусообразование и гумусонакопление, ведущие к формированию под лесной подстилкой гумусового горизонта А, темного, но в той или иной степени окрашенного в бурые тона вследствие преобладания фульвокислот и бурых гуминовых кислот и прокрашивания оксидами железа; 2) сиаллитное оглинивание всей толщи, охваченной почвообразованием, без перемещения по профилю продуктов выветривания, за исключением выносимых за пределы профиля и из ландшафта в целом водорастворимых солей, преимущественно развивающееся в средней части профиля и ведущее к формированию глинисто-метаморфического горизонта Вт под горизонтом А. Сформированная указанными процессами почва обычно имеет монотонный буроокрашенный профиль с весьма постепенным переходом между горизонтами.

Для профиля буроземов, в принципе построенного по типу А-Вт-С, характерна бурая окраска при весьма постепенном осветлении ее с глубиной и постепенными переходами между горизонтами. В горизонте А почва под лесом обычно темно-бурая до черно-бурой, а на переходе к породе становится желто-бурой. Степень затемненности окраски определяется содержанием гумуса, которое колеблется в лесных буроземах от 3—4 до 10—12% в горизонте А и может превышать 12% непосредственно под подстилкой. Степень яркости окраски определяется характером «побурения», зависящим от содержания и преобладающей формы свободных гидроксидов железа.

Гумусовый профиль буроземов регрессивно-аккумулятивный, типичный для лесных почв: содержание гумуса хотя и постепенно, но быстро падает с глубиной. Гумус фульватный, но в черноземо-видных буроземах может быть фульватно-гуматным либо гумат-ным. Гумусовые кислоты связаны с кальцием, железом, алюминием. Среди гуминовых кислот преобладают бурые. Значительная доля гумусовых кислот связана с глинистыми минералами. При распашке буроземы быстро теряют гумус и его содержание в пахотном горизонте обычно составляет 2—3% при сохранении фульватного состава.

Дерново-карбонатные почвы.

Они распространены на продуктах выветривания известняков или мергелей и на наносах, сильно обогащенных обломочным известковым материалом, и в горах, и на равнинах под лесной, кустарниковой и луговой растительностью в условиях промывного и периодически промывного режима.

Присутствие  в  почвообразующих  породах  карбонатов  кальция  существенно  влияет  на направление почвообразования. Несмотря на промывной режим и лесную растительность, вынос оснований компенсируется поступлением кальция из обломков известковых пород, поэтому до тех пор,   пока   они   не   полностью   растворены,   в   почвах   сохраняется   нейтральная   или слабощелочная реакция, а в почвенном растворе присутствует двууглекислый кальций. Образующиеся при гумификации растительных остатков кислоты нейтрализуются   кальцием. Связанные с кальцием   гуминовые кислоты выпадают в осадок на месте своего образования. Ульматы и фульваты, образующие органо-металлические комплексы с железом и алюминием в условиях нейтральной среды, мало подвижны. Поэтому все фракции гумуса фиксируются в верхней части профиля, где под дерниной или лесной подстилкой формируется темно-окрашенный гумусово-аккумулятивный горизонт с хорошей комковато-зернистой структурой. Этот горизонт при малой мощности: рыхлого наноса непосредственно лежит на поверхности известковой плиты и профиль почвы состоит из горизонтов А и С.

В случае большей мощности элювиально-делювиального наноса и образовании почв на мощных рыхлых обломочно-карбонатных наносах под гумусовым горизонтом формируется оглиненный коричневый, местами красновато-коричневый метаморфический остаточно-карбонатный горизонт Втса, в котором наряду с растворением обломков известковых пород и выщелачиванием карбоната кальция идет внутрипочвенное оглинивание в результате накопления силикатного илистого материала, остающегося после растворения известняка и удаления карбоната кальция. Часто мелкозем содержит значительное количество гидроокислов железа. Последние в условиях щелочной среды нерастворимы, с чем связан красновато-коричневый оттенок этого горизонта. В более глубокой части профиля при переходе к почвообразующей породе ВСса количество-сохранившихся от растворения обломков карбонатных пород увеличивается. Мощность профиля дернрво-карбонатных почв находится в пределах 1 м. При более глубоком залегании карбонатов дерново-карбонатные почвы сменяются слабо насыщенными бурыми лесными. В условиях, где наблюдается быстрое растворение известняков и вынос карбоната кальция (особенно при боковом стоке), в верхней части профиля возникает кислая реакция и начинаются процессы оподзоливания. Профиль типичных дерново-карбонатных почв включает горизонты Afh, Вщ Са. Сса-В составе гумуса значительную часть составляют гуминовые кислоты, связанные с кальцием, почвы нейтральны, насыщены основаниями, хорошо оструктурены и при достаточной мощности очень плодородны.

ДЕРНОВЫЕ ПОЧВЫ

Дерновые почвы таежно-лесной зоны образуются под чистыми ассоциациями луговой травянистой растительности на любых породах, а под травянистыми или мохово-травянистыми лесами — на карбонатных или богатых первичными минералами породах. Дерновые почвы в европейской части СССР встречаются в Прибалтийских республиках, Ленинградской, Архангельской, Вологодской, Калининской, Московской и других областях. В Восточной Сибири широко распространены мерзлотно-таежные дерновые почвы, дерново-лесные почвы, а в Якутии — дерново-лесные палевые, большей частью осолоделые почвы под покровом лиственнйчно-брусничной тайги. Дерновые почвы встречаются также на Дальнем Востоке, Камчатке и Курильских островах. Общая площадь дерновых почв более 9 млн га, из них около 5 млн га на Камчатке и в Восточной Сибири.

Генезис дерновых почв

Термин «дерновые почвы» введен в научную литературу В. В. Докучаевым, а теория дернового процесса почвообразования разрабатывалась В. Р. Вильямсом, И. В. Тюриным и другими учеными.

Почвообразовательный процесс, протекающий под воздействием травянистой растительности, приводящий к формированию почв с хорошо развитым гумусовым горизонтом, называется дерновым процессам. Наиболее существенная его особенность — накопление гумуса, питательных веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте почвы. Особенно благоприятно дерновый процесс развивается под луговой и лугово-степной травянистой растительностью. С развитием дернового процесса связано образование, помимо дерновых почв таежно-лесной зоны, широкого ряда почв и в других зонах: черноземов, каштановых, дерновых аллювиальных, луговых глеевых, темноцветных почв прерий (бруниземов), серых лесных и др.

В. А. Ковда (1973) отмечает следующие особенности травянистых растений, определяющие их специфическое влияние на развитие почвообразовательного процесса.

1. Интенсивный биологический  круговорот веществ, обусловленный кратким жизненным циклом (1—3 года) травянистых растений и благоприятным химическим составом опада. Последний характеризуется высокой зольностью (3—13 %) и повышенным содержанием азота.

2. Значительная доля корней (ризомассы) от всей  фитомасы. Она колеблется от 20—25 до 85—97 % и чаще всего равна надземной или преобладает над ней. Поэтому корневые системы являются важнейшим источником образования гумуса.
3. Высокая степень разветвления корневых систем (до 70—80 км при одиночном стоянии растений и до 800—900 м и более при сплошном) и особенно корневых волосков обусловливает активное развитие биохимических и микробио логических процессов в зоне их распространения.
4. Поступление органических остатков непосредственно в почву и их разложение в условиях тесного контакта с ее минеральными соединениями благоприятствует процессам гумификации и закреплению образующихся гумусовых веществ.