Оподзоленные почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Подзолистые почвы формируются преимущественно под пологом таежных моховых или мертвопокровных хвойных лесов. Образование их профиля связано с развитием процессов оподзоливания (подзолистого процесса), элювиально-глеезого процесса и лессиважа.

Основные массивы подзолистых почв приурочены к подзолистой и глееподзолистой подзонам. Они встречаются также в южных районах зоны под хвойными лесами, особенно в условиях временного избыточного увлажнения. Большие площади их расположены на песчаных породах полесий. Подзолистые и глееподзолистые почвы занимают около 132 млн га.

Черноземы оподзоленные. В гумусовом слое имеют остаточные признаки воздействия подзолистого процесса в виде белесой присыпки -- главного отличительного морфологического признака этого подтипа. Гумусовый профиль оподзоленных черноземов серой, реже темно-серой окраски в горизонте А и заметно светлее в горизонте В1. Белесая присыпка при обильном ее содержании придает профилю чернозема седовато-пепельный оттенок. Обычно она в виде белесоватого налета как бы припудривает структурные отдельности в горизонте В1 но при сильной оподзоленности белесый налет бывает и в горизонте А.

Карбонаты залегают значительно ниже границы гумусового слоя (обычно на глубине 1,3--1,5 м). Поэтому в оподзоленных черноземах под гумусовым слоем выделяется буроватый или красновато-бурый выщелоченный от карбонатов иллювиальный горизонт ореховатой или призматической структуры с отчетливой лакировкой, гумусовыми примазками и белесой присыпкой на гранях. Постепенно эти признаки ослабевают, и горизонт переходит в породу, содержащую на некоторой глубине карбонаты в виде известковых трубочек, журавчиков. Разделяются на роды -- обычные, слабо дифференцированные, слитые, бескарбонатные.

При классификации оподзоленных черноземов на виды, помимо деления по мощности и гумусированности, они подразделяются по степени оподзоленности на слабооподзоленные и среднеоподзоленные.

Генезис подзолистых почв

Название подзолистых почв происходит от народного русского слова «подзол». Этот термин ввел в научную литературу В.В. Докучаев.

О происхождении подзолистых почв высказаны и разработаны различные гипотезы и теории. В.В.Докучаев, П.А. Костычев и Н.М. Сибирцев считали, что эти почвы сформировались при участии лесной растительности под влиянием перегнойных кислот.

На последующее развитие научных представлений о природе подзолистого процесса почвообразования большое влияние оказали коллоидно-химическая теория К.К. Гедройца и биологическая теория В.Р. Вильямса.

В основу теории К.К. Гедройца положено представление об изменении подвижности коллоидов и минералов почвы под влиянием воды, диссоциирующей на ионы Н+ и ОН-. При этом принимают во внимание, что агрессивные действия воды в почве усиливаются под влиянием углекислоты, образующейся при разложении органических остатков.

Основное участие в подзолообразовании, по К.К. Гедройцу, принимает водородный ион, который вытесняет из почвы другие обменные ионы. Не насыщенная основаниями часть поглощающего комплекса усиленно разрушается водой на окиси кремния, алюминия и железа.

Возникшие при разрушении почвенного поглощающего комплекса гидрозоли перемещаются нисходящим током воды в нижние горизонты почвы. Встречаясь на некотором глубине с электролитами, гидрозоли коагулируют и выпадают в виде гидрогелей, образуя иллювиальный горизонт.

По В.Р. Вильямсу, подзолистый процесс; протекает мод влиянием деревянистой растительном формации и связан с определенной группой специфических органических кислот (креповых, или фульвокислот, по современном терминологии), вызывающих разложение почвенных минералом. Передвижение продуктов разрушения почвенных минералом осуществляется преимущественно в форме устойчивых органо-минеральных соединений.

Большое влияние на развитие современник представителей о подзолообразовательном процессе оказали работы И.В. Тюрина, С.П. Яркова, А.А. Завалишина, Н.П. Ремезова, И.Н. Антипова-Каратаева, А.А. Роде, В.Н. Ивановой, И.С. Кауричева, В.В. Пономаревой, Т.В. Аристовской и др. Существенная особенность подзолистого процесса -- разрушение в верхней части профиля почвы первичных и вторичных минералов и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты и грунтовые воды.

На основании экспериментальных данных развитие подзолистого процесса можно представить следующим образом.

В наиболее чистом виде подзолистый процесс протекает под пологом хвойного таежного леса с бедной травянистой растительностью или без нее.

Отмирающие части древесной и мохово-лишайниковой таежной растительности накапливаются преимущественно на поверхности почвы в виде лесной подстилки. Эти остатки содержат мало кальция, азота и много трудноразлагаемых соединений, таких как лигнин, воски, смолы и дубильные вещества.

При разложении лесной подстилки образуются различные водорастворимые органические соединения. Низкое содержание питательных веществ и оснований в подстилке, а также преобладание грибной микрофлоры способствуют интенсивному образованию кислот, среди которых наиболее распространены фульвокислоты и низкомолекулярные органические кислоты (муравьиная, уксусная, лимонная и др.). Кислые продукты подстилки частично нейтрализуются основаниями, освобождающимися при ее минерализации, большая же их часть попадает с водой в почву, взаимодействуя с ее минеральными соединениями. К кислым продуктам лесной подстилки добавляются органические кислоты, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов непосредственно в самой почве, а также выделяемые корнями растений. Однако, несмотря на бесспорную прижизненную роль растений и микроорганизмов в разрушении минералов, наибольшая роль в оподзоливании принадлежит кислым продуктам специфической и неспецифической природы, образующимся в процессе превращения органических остатков лесной подстилки.

В результате промывного водного режима и действия кислых соединений из верхних горизонтов лесной почвы удаляются в первую очередь все легкорастворимые вещества. При дальнейшем воздействии кислот разрушаются и более устойчивые соединения первичных и вторичных минералов. Прежде всего разрушаются илистые минеральные частицы, поэтому при подзолообразовании верхний горизонт постепенно обедняется илом.

Продукты разрушения минералов переходят в раствор и в форме минеральных или органо-минеральных соединений перемещаются из верхних горизонтов в нижние: калий, натрий, кальций и магний преимущественно в виде солей угольной и органических кислот (в том числе и в виде фульватов); кремнезем в форме растворимых силикатов калия и натрия и отчасти псевдокремневой кислоты Si (ОН)4; сера в виде сульфатов. Фосфор образует главным образом труднорастворимые фосфаты кальция, железа и алюминия и практически вымывается слабо.

Железо и алюминий при оподзоливании мигрируют в основном в форме органо-минералышх соединений. В составе водорастворимых органических веществ подзолистых почв находятся разнообразные соединения -- фульвокислоты, полифенолы, низкомолекулярные органические кислоты, кислые полисахариды и др. Многие из этих соединений содержат, помимо карбоксильных групп и энольных гидроксилов, атомные группировки (спиртовой гидроксил, карбонильную группу, аминогруппы и др.), которые обусловливают возможность образования ковалентной связи. Водорастворимые органические вещества, содержащие функциональные группы -- носители электровалентной и ковалентной связи, определяют возможность широкого формирования в почвах комплексных (в том числе и хелатных) органо-минеральных соединений. При этом могут образовываться коллоидные, молекулярно- и ионорастворимые органо-минеральные комплексы железа и алюминия с различными компонентами водорастворимых органических веществ.

Такие соединения характеризуются высокой прочностью связи ионов металла с органическими аддептами в широком интервале рН.

В результате подзолистого процесса под лесной подстилкой обособляется подзолистый горизонт, обладающий следующими основными признаками и свойствами: вследствии выноса железа и марганца и накопления остаточного кремнезема цвет горизонта из красно-бурого или желто-буром становится светло-серым или белесым, напоминающим цвет печной золы; горизонт обеднен элементами питания, полуторными окислами и илистыми частицами; имеет кислую реакцию и сильную ненасыщенность основаниями; в суглинистых и глинистых разновидностях он приобретает пластинчато-листоватую структуру пли становится бесструктурным.

Часть веществ, вынесенных из лесной подстилки и подзолистого горизонта, закрепляется ниже подзолистого горизонта. Образуется горизонт вмывания, или иллювиальный горизонт, обогащенный илистыми частицами, полуторными окислами железа и алюминия и рядом других соединений. Другая часть вымываемых веществ с нисходящим током воды достигает почвенно-грунтовых вод и, перемещаясь вместе с ними, выходит за пределы почвенного профиля.

В иллювиальном горизонте благодаря вмытым соединениям могут образоваться вторичные минералы типа монтмориллонита, гидроокисей железа и алюминия и др. Иллювиальный горизонт приобретает заметную уплотненность, иногда некоторую цементированность. Гидроокиси железа И марганца в отдельных случаях накапливаются в профиле почвы в виде железомарганцевых конкреций. В легких почвах они приурочены чаще к иллювиальному горизонту, а в тяжелых -- к подзолистому. Образование этих конкреций, очевидно, связано с жизнедеятельностью специфической бактериальной микрофлоры (Т.В. Аристовская).

На однородных по механическому составу породах, например на покровных суглинках, иллювиальный горизонт обычно формируется в виде темно-бурых или коричневых налетов (лакировки) органо-минеральных соединений на гранях структурных отдельностей, по стенкам трещин. На легких породах этот горизонт выражен в виде оранжево-бурых или красно-бурых ортзандовых прослоек или выделяется коричнево-бурым оттенком.

В некоторых случаях в иллювиальном горизонте песчаных подзолистых почв накапливается значительное количество гумусовых веществ. Такие почвы называют подзолистыми иллювиально-гумусовыми.

Таким образом, подзолистый процесс сопровождается разрушением минеральной части почвы и выносом некоторых продуктов разрушения за пределы почвенного профиля. Часть продуктов закрепляется в иллювиальном горизонте, образуя новые минералы. Однако элювиальному процессу, развивающемуся при оподзоливании, противостоит другой, противоположный по своей сущности процесс, связанный с биологической аккумуляцией веществ.

Древесная растительность, поглощая из почвы элементы питания, создает и накапливает в процессе фотосинтеза огромную массу органического вещества, достигающую в спелых еловых насаждениях 200--250 т/га с содержанием от 0,5 до 3,5 % зольных веществ. Некоторая часть синтезированного органического вещества ежегодно возвращается с лесным спадом на поверхность почвы (2--7 т/га). Высвобождающиеся при его разложении элементы зольного и азотного питания вновь используются лесной растительностью и вовлекаются в биологический круговорот.

Некоторое количество органических и минеральных веществ, образующихся при распаде лесной подстилки, может закрепляться в верхнем слое почвы. Но так как при разложении и гумификации лесной подстилки возникают преимущественно подвижные гумусовые вещества, а также вследствие небольшого содержания кальция, способствующего закреплению гумусовых веществ, гумуса обычно накапливается мало.

Интенсивность подзолистого процесса зависит от сочетания факторов почвообразования. Одно из условий его проявления -- нисходящий ток воды: чем меньше промачивается почва, тем слабее протекает этот процесс.

Временное избыточное увлажнение почвы под лесом усиливает подзолистый процесс. В этих условиях образуются закисные легкорастворимые соединения железа и марганца и подвижные формы алюминия, что способствует их выносу из верхних горизонтов почвы (С.П. Ярков). Кроме того, возникает большое количество низкомолекулярных кислот и фульвокислот. Изменения режима увлажнения почвы, происходящие под влиянием рельефа, также будут усиливать или ослаблять развитие подзолистого процесса.

Течение подзолистого процесса в большой степени зависит от материнской породы, в частности от ее химического состава. На карбонатных породах этот процесс значительно ослабевает, что обусловлено нейтрализацией кислых продуктов свободным углекислым кальцием породы и кальцием опада. Кроме того, и разложении опада возрастает роль бактерий, а это приводит к образованию менее кислых продуктов, чем при грибном разложении. Далее катионы кальция и магния, высвобождающиеся из лесной подстилки и содержащиеся в почве, коагулируют многие органические соединения, гидроокиси железа, алюминия и марганца и предохраняют их от выноса из верхних горизонтов почвы.

На выраженность подзолистого процесса большое влияние оказывает также состав и древесных пород. В одних и тех же условиях местообитания оподзоливание под лиственными, в частности под широколиственными лесами (дуб, липа и др.), происходит слабее, чем под хвойными. Оподзоливание под пологом леса усиливают кукушкин леи и сфагновые мхи.

Хотя развитие подзолистого процесса и связано с лесной растительностью, однако даже в таежно-лесной зоне не всегда под лесом формируются подзолистые почвы. Так, па карбонатных породах подзолистый процесс проявляется только в том случае, когда свободные карбонаты выщелочены из верхних горизонтов почвы на некоторую глубину. В Восточной Сибири под лесами подзолообразовательный процесс выражен слабо, что определяется совокупностью причин, обусловленных особенностью биоклиматических условий этой области.

Наряду с оподзоливанием генезис подзолистых почв связан с лессиважем. Теория лессиважа (лессивирования) берет свое начало во взглядах К.Д. Глинки (1924), который полагал, что при подзолообразовании из верхних горизонтов почвы выносятся илистые частицы без их химического разрушения.

В последующем Чернеску, Дюшафур, Кубиена, И.П. Герасимов, В.М. Фридланд, С.В. Зонн предложили различать 2 самостоятельных процесса -- подзолистый и лессивирования (лессиве, иллимиризации). Согласно этим представлениям, подзолистый процесс протекает под хвойными лесами и сопровождается разрушением илистых частиц с выносом продуктов разрушения из верхних горизонтов в нижние. Процесс лессивирования протекает под лиственными лесами при участии менее кислого гумуса и сопровождается передвижением из верхних горизонтов в нижние илистых частиц без их химического разрушения. Считается также, что лессивирование предшествует оподзоливанию, а при определенных условиях оба эти процесса могут идти одновременно.

Лессиваж -- сложный процесс, включающий механическое проиливание, комплекс физико-химических явлений, вызывающих диспергирование глинистых частиц и перемещение их с нисходящим током под защитой подвижных органических веществ, комплексирование и вынос железа (Мельникова, Ковеня, 1974).

Слабокислая и близкая к нейтральной реакция почвенного раствора и подвижные органические вещества (фульвокислоты, таниды) усиливают развитие лессиважа.

Образование большого количества устойчивых растворимых соединений, аккумулирующихся и полимеризующихся в горизонте В после миграции Растворимые соединения очень кислые, оказываются агрессивными по отношению к минеральным коллоидам, которые они разрушают, освобождая SiO2 и А12Оз. Окиси железа закомплексованы и вынесены

Основными признаками для разделения подзолистых и лессивированных почв ряд исследователей считают составила по профилю (отношение SiO2 : R2О3) и наличие «ориентированной глины», т. е. пластинок глины определенной ориентации, позволяющей судить о их передвижении с нисходящим током воды. По мнению этих ученых, в лессивированных почвах состав ила по профилю постоянен, в оподзоленных -- различен в подзолистом и иллювиальном горизонтах; в лессивированных почвах в иллювиальном горизонте присутствует заметное количество «ориентированной глины», свидетельствующей о перемещении ила без разрушения.

Однако эти критерии разделения почв на подзолистые и лессивированные остаются дискуссионными. Передвижение ила без разрушения по трещинам и крупным порам наблюдается во многих почвах, и лессиваж нельзя считать специфическим процессом для формирования профиля только подзолистых почв.

Большинство исследователей считают, что образование профиля подзолистых почв -- результат ряда процессов. Однако ведущая роль в формировании подзолистого горнзонта принадлежит оподзоливанию. На суглинистых породах оно обычно сочетасугся с лессиважем и поверхностным оглеением, которые также способствуют образованию элювиально-иллювиального профиля подзолистых почв.

Почвы, у которых осветленный элювиальный горизонт формируется благодаря лессиважу и поверхностному оглеению, И.П. Герасимов предложил называть псевдоподзолистыми, а совокупность этих процессов -- псевдооподзоливанием.

Подзолистые почвы в результате непрерывного биологического круговорота питательных веществ в системе почва -- лесная растительность -- подстилка -- почва в ряде случаев обеспечивают достаточно высокую биологическую продуктивность лесных угодий. При использовании же подзолистых почв в сельскохозяйственных целях требуются специальные мероприятия по повышению их плодородия.

Подзолистые почвы с поверхности имеют подстилку (А0) мощностью от 2--5 до 10 см. Ниже расположен слаборазвитый гумусовый горизонт, представленный слоем грубого гумуса в 1-3см (А0А1, или фульватный гумус вмыт из подстилки на глубину 3-5 см (А1А2). Под слаборазвитым гумусовым горизонтом залегает подзолистый (А2), затем иллювиальный (В), который подстилается породой (С). Между подзолистым и иллювиальным горизонтами выделяется переходный горизонт А2В, а между иллювиальным и породой -- ВС. По степени выраженности иллювия горизонт В может быть подразделен на несколько подгоризонтов -- В1, В 2 и т. д. Мощность профиля почвы достигает 100--120 см. Верхние горизонты сильнокислые рНксl 3,3-4). Формируются подзолистые почвы главным образом в среднетаежной подзоне.

Все подзолистые почвы объединяются в тип подзолистых почв. В почвах этого типа при наличии большого сходства имеются и значительные различия, обусловленные неоднородностью условий почвообразования внутри зоны.

В связи с этим подзолистые почвы разделяются па 2 подзональных подтипа: глееподзолистые и подзолистые. Последние, кроме того, по условиям температурного режима делятся на 2 фациальных подтипа: подзолистые умеренно холодные промерзающие и подзолистые холодные длительно промерзающие.

Глееподзолистые почвы имеют следующее строение профиля: АО--А2g--А2Вg--В--ВС--С. Наиболее характерно для них наличие оглеенности в горизонтах А2 и А2В в виде сизовато-серых тонов в окраске и буроватых пятен и присутствие мелких конкреций.

Профиль имеет сильнокислую реакцию (рНKClЗ,2-- 4,3), низкую насыщенность основаниями, повышенное количество подвижных форм железа, неблагоприятный водно-воздушный режим.

Наиболее распространены следующие роды подзолистых почв.

1. Обычные -- почвы на суглинистых породах с наиболее четко выраженными подтиповыми признаками. 2. Остаточно-карбонатные-- образуются на породах, содержащих углекислый кальций, вскипают от 10 %-ной НСl в горизонте В или С. 3. Контактно-глееватые -- формируются на двучленных породах. 4. Иллювиально-железистые -- развиваются на песчаных породах. Горизонт В ярко-охристый в связи с накоплением несиликатных форм железа. 5. Иллювиально-гумусовые -- образуются на песчаных породах. Верхняя часть иллювиального горизонта коричневатого или темно-коричненого, а иногда и черного цвета от находящихся в ней органо-минеральных соединений. Ниже идет иллювиальный горизонт полутораокисей, постепенно переходящий в породу. 6. Слабодифференцированные -- развиваются на сухих рыхлых песках со слабо проявленными типовыми признаками.

На виды подзолистые почвы делят: 1. По степени подзолистости: слабоподзолистые -- горизонт А2 выражен пятнами; среднеподзолистые-- горизонт А2 сплошном, плитчатой или плитчато-комковатой структуры; сильноподзолистые -- горизонт А2 сплошной, рассыпчато-листоватой или чешуйчатой структуры; подзолы -- горизонт А2 сплошной, мучнистый, белесый. 2. По глубине оподзоливания (от нижней границы А0): поверхностно-подзолистые -- до 5 см; мелкоподзолистые -- до 20 см; неглубокоподзолистые -- до 30 см; глубокоподзолистые -- более 30 см.

Состав и свойства подзолистых почв

Механический и минералогический состав. Профиль подзолистых, супесчаных и суглинистых почв отчетливо дифференцирован по содержанию ила: подзолистый горизонт обеднен, а иллювиальный по сравнению с ним заметно обогащен илистой фракцией. По отношению к породе вся толща верхних горизонтов часто имеет элювиальный характер. В почвах, развитых на песках, такой закономерности обычно нет.

Для минералогического состава рассматриваемых почв типично резкое преобладание первичных минералов (кварца, полевых шпатов, слюд и др.); из вторичных минералов присутствуют гидрослюды, вермикулит, минералы монтмориллонитовой группы, аморфные полуторные окислы и в небольших количествах каолинит, гидрогетит.

Химический состав. Валовой химический состав минеральной части подзолистых почв показывает обедненность подзолистого горизонта по сравнению с породой железом и алюминием и заметное его обогащение (остаточное) кремнеземом (табл. 47).

Отмеченная закономерность в распределении железа, алю миния и кремнезема, а также ила по профилю является важным показателем развития подзолистого процесса и наиболее существенным диагностическим признаком подзолистых почв.

Подзолистые почвы содержат мало гумуса (от 1,0-1,5 до 2-4 %), который сосредоточен в небольшом по мощности горизонте (2-3 см). В составе гумуса преобладают ФК. Гуминовые кислоты находятся в свободном состоянии или непрочно связаны с минеральной частью почвы. Эти почвы бедны азотом и фосфором, особенно формами, легкодоступными растениям.

Для подзолистых и особенно глееподзолистых почв типично повышенное содержание подвижного железа, алюминия и марганца, часто в количествах, токсичных для сельскохозяйственных растений.

Физико-химические свойства. Почвы подзолистого типа характеризуются невысокой емкостью обмена (от 2-4 м-экв. в песчаных почвах до 12-17 м-экв. в суглинистых), низкой насыщенностью основаниями (менее 50 %), кислой реакцией и.малой буферностью.

Низкая емкость обмена связана с небольшим содержанием гумуса, его фулыкжислотпым составом, с заметной обедненностью верхней части профиля илом. Наименьшей емкостью характеризуется подзолистый горизонт, наибольшей -- иллювиальный.

Подзолистые почвы имеют повышенную обменную кислотность, обусловленную водородом и алюминием.

Физические и водно-физические свойства подзолистых почв определяются механическим составом исходных пород, их сложением, выраженностью подзолистого процесса. Подзолистые почвы бесструктурные; их плотность заметно увеличивается при переходе от верхних горизонтов к нижним. Иллювиальный горизонт отличается повышенной плотностью и наименьшей пористостью. В суглинистых почвах из-за его слабой водопроницаемости в подзолистом горизонте может создаваться временная верховодка.

Почвенные режимы. Подзолистые почвы формируются при промывном типе водного режима. Сквозное промачивание происходит в основном весной и осенью. В весенний и раннелетний период в суглинистых почвах наблюдается избыточное сезонное увлажнение, с которым связано развитие поверхностного оглеения. Наиболее ярко оно развито в глееподзолистых почвах. Летнее просыхание верхних горизонтов в средние по увлажнению годы до влажности и пределах НВ -- ВРК обычно не превышает двух недель.

По температурному режиму глееподзолистые почвы выделяются как подтип холодных длительно промерзающих почв.

В подтипе подзолистых почв выделяют фанциальные подтипы -- подзолистые умеренно холодные промерзающие (европейская часть) и подзолистые умеренно холодные длительно промерзающие (азиатская часть зоны).

Глееподзолистые почвы характеризуются низкой биологической активностью, которая повышается и подтипе подзолистых почв.

При вовлечении подзолистых почв в пашню несколько, улучшается их тепловой режим и повышается биологическая активность.

При распашке суглинистых подзолистых почв бесструктурность, низкое содержание гумуса определяют большую склонность пахотного горизонта к заплыванию и образованию корки. Эти неблагоприятные свойства могут быть устранены интенсивным окультуриванием (внесением органических удобрений, посевом многолетних трав, известкованием и др.).

оподзоленная почва чернозем

Размещено на Allbest.ru