big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Почвообразовательный процесс в лесолуговой зоне

Развитие почв в лесолуговой зоне осуществляется под совместным воздействием двух противоположно направленных процессов — подзолообразовательного и дернового. При этом подзолообразовательный процесс протекает при непременном участии лесной древесной растительности, а дерновый — при участии травянистых растений. Нередко эти процессы сочетаются с болотообразовательным процессом, в результате чего образуются заболоченные и болотные почвы.

Подзолообразовательный процесс. Подзолообразование представляет собой процесс, который сопровождается глубоким разложением всех минералов, за исключением кварца, в верхних горизонтах почвы и выносом продуктов их распада в нижние слои. Вымывание из почвы различных соединений происходит как в виде истинных растворов, так и в виде коллоидов.

При этом часть выносимых продуктов выпадает и закрепляется в иллювиальном горизонте, некоторая же их часть мигрирует за пределы почвенной толщи.

Развитие подзолообразовательного процесса связано с лесом. Под покровом леса всегда имеются необходимые условия для проявления подзолообразования: промывной водный режим и связанный с ним вынос из почвы подвижных продуктов почвообразования; бедность почвообразующих пород основаниями; сравнительно ограниченное поступление органических остатков в почву и малая их зольность; особые условия разложения растительных остатков с образованием растворимых органических веществ типа фульвокислот.

По исследованиям В. В. Пономаревой, главная роль в подзолообразовании принадлежит фульвокислотам, которые образуются при разложении лесной подстилки и вместе с осадками проникают в почву. Фульвокислоты отличаются большой агрессивностью

Сомкнутый лес

и способностью разлагать минералы, переводя их в подвижные соединения; при этом первыми выносятся в глубокие горизонты щелочные и щелочноземельные соли, а затем, при определенных условиях рН среды, выносятся и соединения фульвокислот с железом, марганцем и алюминием.

Наиболее характерной формой закрепления фульвокислот в почвенном профиле являются соединения их с гидратами полуторных окислов, преимущественно с алюминием. После того, как кальция становится недостаточно для нейтрализации фульвокислот, они начинают связывать гидраты полуторных окислов, сначала свободные, а затем и входящие в состав почвенных минералов, оказывая на них разлагающее действие.

Ближе к источнику образования фульвокислот, т. е. в верхнем горизонте А, образуются подвижные, кислые продукты с преобладанием фульвокислот. По мере нисходящего движения их состав все более обогащается гидратами полуторных окислов за счет взаимодействия фульвокислот с фильтрующим почвенным горизонтом, что и приводит на некоторой глубине к переходу органоминеральной системы из состояния золя в гель.

Таким образом, являясь причиной миграции гидратов полуторных окислов, фульвокислоты в свою очередь испытывают их нейтрализующее влияние и постепенно, по мере нисходящего движения, теряют свою агрессивную силу и возможность дальнейшей миграции; процесс миграции завершается противоположным процессом — накоплением органоминеральных комплексов в новой, относительно устойчивой форме (В. В. Пономарева).

По данным исследований С. П. Яркова, одним из существенных условий, определяющих развитие подзолообразовательного процесса, является чередование восстановительных и окислительных процессов в почве. Он пишет: «Особенности водного режима почв под лесом заключаются как в нисходящих токах воды, так и в избыточном увлажнении верхних горизонтов почвы в весенний и осенний периоды. Вследствие этого в верхних горизонтах почвы и особенно в лесной подстилке периодически создаются условия анаэробиозиса, что существенно влияет на разложение органического вещества и биологический круговорот веществ под лесом.

В анаэробных условиях в периоды избыточного увлажнения в лесной подстилке образуется большое количество закисного железа, марганца и подвижных форм алюминия.

Образующиеся воднорастворимые формы кальция, магния, железа, марганца, алюминия и других вступают во взаимодействие с органическими кислотами, создающимися в этих же условиях, и выщелачиваются в нижележащие горизонты».

С течением времени по мере выщелачивания из почвы легко и трудно растворимых солей, а следовательно, и обеднения почвенного раствора основаниями катионы водорода органических кислот и угольной кислоты свободно проникают в почвенный поглощающий комплекс. В минеральной части почвы наряду с водородом в состав поглощающего комплекса входит также и алюминий. Почва приобретает устойчивую кислую реакцию и превращается постепенно в почву, ненасыщенную основаниями.

По мере выноса из верхних горизонтов почвы органических и минеральных коллоидов, а также молекулярно растворенных соединений Са, Mg, Fe, A1, К и отчасти Мп в почве возрастает относительное содержание нерастворимого кремнезема, в том числе и тончайшего порошка, который освобождается при распаде силикатов и придает верхним слоям почвы своеобразную светло-серую или белесую окраску, весьма напоминающую цвет золы. Отсюда и происходит название подзолистый горизонт, который является существенной и характерной особенностью почв дерново-подзолистого и подзолистого типов.

В отношении кремнезема необходимо заметить, что весьма вероятным является также и биологическое его накопление в верхних горизонтах почвы. Специальные исследования Н. П. Ремезова, Л. Е. Новороссовой и Н. Н. Сушкиной показали присутствие в дерново-подзолистых почвах бактерий, которые выделяют ряд кислот и способны разрушать полевые шпаты и каолин.

Вымываемые сверху вниз коллоидально растворимые гидраты окиси железа,, алюминия, перегнойные вещества, а также глинистые суспензии и отчасти аморфная двуокись кремния на некоторой глубине почвенной толщи частично или полностью закрепляются, образовывая иллювиальный горизонт. Чаще всего здесь накапливаются окислы железа и алюминия.

Накопление железа в иллювиальном горизонте обычно происходит в форме свободной гидроокиси, т. е. в форме минерала лимонита. Здесь же нередко происходит новообразование вторичных алюмосиликатов, т. е». глинных минералов группы монтмориллонита или серицита, отчасти и группы каолинита, куда входит глинозем в соединении с кремнеземом и окисью магния или калия, а также и железа.

Закреплению в иллювиальном горизонте перегнойных веществ и глинистых суспензий в некоторой степени способствуют находящиеся здесь различного рода основания, под воздействием которых происходит коагуляция органических и минеральных коллоидов. Кроме того, закрепление вымываемых из верхних слоев почвы веществ происходит в этом горизонте в результате механического поглощения, а также при взаимном свертывании противоположно заряженных коллоидов.

В результате этих явлений в иллювиальном горизонте повышается содержание илистых и коллоидальных частиц. В этом же горизонте происходит закрепление фосфора, который дает с полутораокисями трудно растворимые соединения.

Некоторая часть веществ, мигрирующих из верхних горизонтов, выносится непосредственно в грунтовые воды, а затем в ручьи и реки и безвозвратно теряется из почвы, вступая в большой геологический круговорот.

Таким образом, самой существенной особенностью подзолообразовательного процесса является глубокий распад первичных и вторичных минералов под воздействием органических кислот и выщелачивание продуктов их распада из верхних горизонтов почвы вниз, а частично и вынос их из почвенной толщи.

Большое значение приобретает в процессе развития почв под лесом карбонатность почвообразующих пород. Высокое содержание карбонатов кальция и магния способствует нейтрализации органических кислот и тем самым ослабляет процесс оподзоливания. По этой причине на карбонатных породах подзолообразовательный процесс обычно слабо проявляется, а иногда и вовсе не выражен.

Хорошо выражен процесс оподзоливания главным образом в сомкнутых еловых лесах с моховым покровом, без травяной растительности.

Большое влияние на развитие подзолообразовательного процесса оказывает рельеф местности. Равнинный рельеф водоразделов, где атмосферная влага полностью проникает в почву, благоприятствует развитию подзолообразовательного процесса, на склонах же, где влага в основном стекает по поверхности и лишь в малой степени проникает в почвенную толщу, подзолообразование проявляется слабее.

В различных частях лесолуговой зоны подзолообразовательный процесс развивается неодинаково. В южной подзоне он выражен слабо, по направлению же к северу, вследствие увеличения увлажнения почв, обеднения зольного состава растений и перехода гумуса все в более подвижное и агрессивное состояние, подзолообразование проявляется все в большей степени.

В соответствии с этим в условиях северной тайги мощность подзолистого горизонта значительно увеличивается и приближается к поверхности в результате уменьшения перегнойного горизонта, а в области распространения северных подзолов подзолистый горизонт выходит на поверхность почв.

Дерновый почвообразовательный процесс, Подзолообразовательный процесс в природе обычно протекает, чередуясь с дерновым процессом или одновременно с ним. Дерновый процесс вызывается развитием травянистой растительности, существенным свойством которой является способность накапливать в почве органические остатки и перегной.

Следует отметить, что процесс накопления перегноя в верхних слоях почвы происходит и под древесной растительностью. При разложении лесной подстилки некоторая часть растворимых органических веществ под влиянием тех или иных оснований переходит в нерастворимое состояние и задерживается в верхней части почвенного профиля. Но это накопление происходит в весьма ничтожных размерах. Этим и объясняется то положение, что под сомкнутым древостоем густого леса обычно не образуется почв с хорошо развитым гумусовым слоем; здесь чаще всего встречаются сильно оподзоленные почвы с едва заметным перегнойным горизонтом мощностью 2—3 см; иногда же этот горизонт и вовсе не выражен.

В отличие от древесной растительности травы обладают большой сетью тонких и густо пронизывающих почву корней, после отмирания которых почвенная масса ежегодно обогащается значительным количеством органического вещества. Разлагаясь при малом доступе воздуха, корневые остатки трав превращаются в гумус, обволакивающий пленками минеральные частички и окрашивающий верхнюю часть почвенного профиля в серый или темно-серый цвет.

Одновременно с накоплением перегноя в верхней части почвы под влиянием аккумулирующей роли травянистой растительности происходит накопление кальция, магния, марганца, калия, фосфора, серы, а отчасти железа и других зольных элементов. Благодаря обогащению почвы минеральными соединениями реакция почвенного раствора становится менее кислой, почвенные коллоиды насыщаются основаниями кальция и магния и верхние горизонты почвы с течением времени приобретают комковатую структуру. Так, под воздействием травянистой растительности постепенно обособляется дерново-перегнойный горизонт, мощность которого иногда достигает 10—20 см и более.

Некоторое представление о роли травянистой растительности в почвообразовании дает табл.-25, в которой сопоставляются состав и свойства сильноподзолистой почвы под сосново-еловым лесом и дерново-подзолистой почвы с соседнего участка, который не менее 100 лет находился под травянистой растительностью.

Сопоставление приведенных аналитических данных показывает, что продолжительное воздействие травянистой растительности на верхние горизонты почвы сопровождается увеличением в них органического вещества, понижением кислотности, повышением обменной способности и степени насыщенности основаниями.

Таким образом, дерновый процесс в своей сущности является противоположным подзолообразованию.

Степень развития дернового процесса зависит от многих факторов и прежде всего от растительности: чем лучше рост

Осветлённый лес

трав, тем интенсивнее идет процесс биологической аккумуляции в верхних горизонтах почвы гумуса, азота и зольных элементов, и, наоборот, чем скуднее травянистая растительность, тем слабее протекает дерновый процесс. Поэтому в густом лесу, где травянистая растительность развита слабо или отсутствует, дерновый процесс почти не выражен или же выражен в весьма малой степени.

Интенсивнее всего развитие дернового процесса осуществляется в изреженном лесу, на полянах, а также в широколиственных лесах, где в напочвенном растительном покрове широкое участие принимают травы.

Дерновый процесс развивается сильнее на карбонатных почвообразующих породах, чем на бескарбонатных. Наличие кальция и магния в почве способствует коагуляции почвенных коллоидов и закреплению гумуса в верхних ее слоях. Поэтому на карбонатных материнских породах обычно встречаются почвы с хорошо развитым гумусовым горизонтом.

Значительную роль в развитии дернового процесса играет механический состав почвообразующих пород и почв. Чем богаче почва илистыми частицами, тем лучше выражен дерновый процесс, и, наоборот, чем грубее механический состав, тем слабее развитие дернового процесса. Этим и объясняется то положение, что почвы с хорошо развитым перегнойным слоем всегда залегают главным образом на глинистых и суглинистых породах и очень редко на песчаных и супесчаных. На последних если и развивается дерновый процесс, то он выражен весьма слабо, вследствие чего перегнойный горизонт имеет малую мощность, а нередко и вовсе отсутствует.

Так как степень участия трав и широколиственных пород в напочвенном покрове лесолуговой зоны постепенно нарастает с севера на юг, то в этом же направлении нарастает и степень выраженности дернового процесса. Благодаря именно этой причине почвы с хорошо развитым перегнойным горизонтом часто встречаются преимущественно в южной части лесолуговой зоны, в полосе травянистых широколиственных лесов, по мере же движения к северу дерновый процесс в той или иной степени ослабевает и мощность перегнойного слоя уменьшается.

Строение профиля дерново-подзолистой почвы. Итак, под совместным воздействием подзолообразовательного и дернового процессов образуются дерново-подзолистые почвы, имеющие преобладающее распространение в лесолуговой зоне.

Изменения, которые претерпевают дерново-подзолистые почвы при своем развитии, должны находить отражение как в их строении, так и в физических и химических свойствах.

Характерной особенностью, свойственной дерново-подзолистым почвам, является прежде всего резкая дифференциация почвенной толщи на составляющие ее генетические горизонты. Ясно выраженных генетических горизонтов в профиле дерново-подзолистой почвы 4: перегнойно-элювиальный (A1), подзолистый (А2), иллювиальный (В) и материнская, или почвообразующая, порода (С).

Кроме того, на поверхности дерново-подзолистой почвы под лесом всегда находится лесная подстилка или войлок из остатков отмершей растительности (А0).

Лесная подстилка состоит из растительных остатков различной степени разложения, очень часто переплетенных гифами грибов, и имеет мощность от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В отдельных случаях она приобретает явно торфянистый характер. Образование торфянистого слоя с поверхности знаменует собой начальную стадию заболачивания, являясь характерным признаком для переходных разновидностей между дерново-подзолистыми и болотными почвами.

Перегнойно-элювиальный горизонт (A1) окрашен сверху в темно-серый или серый цвет вследствие присутствия перегноя. С углублением по мере уменьшения гумуса окраска его становится несколько светлее. В верхних частях горизонт состоит из рыхло залегающих комков, все промежутки между которыми заполнены живыми и мертвыми корнями и корневищами, скрепляющими комки в дернину.

Подзолистый, или элювиальный, горизонт (А2) является тем почвенным слоем, в котором наиболее резко сказалось влияние подзолообразовательного процесса. В результате разрушения алюмосиликатов и выноса Al, Fe и Мп в горизонте А2 появляется белесая окраска. Он сильно выщелочен, почти полностью лишен перегноя и вследствие этого содержит несколько повышенное количество кремнезема в виде тончайшей кремнеземной пыли.

В зависимости от степени оподзоленности этот горизонт имеет различную мощность, начиная от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров. Чаще всего он бесструктурный, лишь в отдельных случаях приобретает отчетливо выраженную пластинчатую или листоватую структуру, которая в производственном отношении не представляет никакой ценности.

Будучи сильно выщелоченным и обедненным наиболее ценной частью — органоминеральными коллоидами, элювиальный горизонт является самым бесплодным слоем дерново-подзолистой почвы. При этом чем светлее окраска горизонта А2 и чем большую он имеет мощность, тем сильнее выщелочена и обеднена питательными веществами почва, тем ниже ее плодородие.

Иллювиальный горизонт (В) в отличие от вышележащих является тем почвенным слоем, в котором частично закрепляются выносимые в процессе подзолообразования из верхних горизонтов органические и минеральные вещества.

Под воздействием имеющихся электролитов здесь коагулируют и задерживаются вынесенные из верхних слоев гидраты окиси железа, алюминия, перегнойные вещества, а также и глинистые суспензии. Вследствие обогащенности железом иллювиальный горизонт имеет красно-бурую окраску и, будучи пропитан и сцементирован коллоидальными частичками, отличается большой плотностью и твердостью.

Скопление железистых, а иногда и перегнойных веществ часто сопровождается образованием в этом горизонте ржавых пятен и ортштейна. Ортштейновые конкреции представляют собой новообразования, в которых наряду с кремнеземом содержится значительное количество полуторных окислов, а в некоторых случаях и перегноя.

Наличие конкреций ортштейна придает иллювиальному горизонту весьма пеструю окраску. Иногда образование ортштейна в этом слое бывает столь значительным, что весь горизонт превращается в твердую массу, сквозь которую не могут проникать не только корни растений, но и вода. В таких случаях развитие ортштейнового горизонта может способствовать задержанию влаги и служить одной из причин заболачивания почв, т. е. перехода дерново-подзолистой почвы в стадию болотного развития.

Книзу количество новообразований заметно убывает, иллювиальный горизонт приобретает более однородную окраску и постепенно переходит в материнскую породу, еще не измененную явным образом почвообразовательными процессами.

Материнская, или почвообразующая, порода (С) — самый нижний горизонт, который, как правило, в весьма малой степени затронут почвообразовательными процессами и отчетливо отделяется от вышележащих почвенных горизонтов.

В условиях избыточного увлажнения в нем нередко имеют место восстановительные процессы, или процессы оглеения, находящие свое отражение в появлении в почвенном профиле зеленоватых, голубоватых или сизоватых пятен.

В процессе оглеения, или глееобразования, главную роль играют явления восстановления окисного железа в двухвалентное, закисное. В явлениях восстановления железа основное значение имеют преимущественно анаэробные бактерии, разлагающие органические вещества в условиях затрудненного или полного прекращения доступа воздуха. Оглеенные и ржаво-охристые пятна представляют собой весьма существенные морфологические признаки, указывающие на длительный или на кратковременный застой избыточной влаги в почве.

Таков в основных чертах полный профиль типичной дерново-подзолистой почвы. В действительности же, как увидим ниже, профиль дерново-подзолистой почвы чрезвычайно варьирует как в отношении мощности, так и по степени выраженности отдельных генетических горизонтов.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.