Почвенный покров. Типы почв

Подзолистые почвы — тип кислых почв.

Формируется в результате процесса подзолообразования, при трансформации материнской породы под влиянием кислотного гидролиза, выносе ила, двух- и трёхвалентных металлов из верхних элювиальных горизонтов почвенного профиля в иллювиальные (вследствие миграции органоминеральных соединений и лессиважа) и относительном накоплении в них кремнезёма (рис. 2).

Почвенный профиль — подзолистая почва

Рис. 2. Почвенный профиль — подзолистая почва [19]

По современным представлениям, генезис подзолистых почв связан со следующими биоклиматическими и биогеохимическими условиями:

 ·   обедненность растительного опада азотом и зольными элементами;

 ·   пониженные температуры и промывной водный режим;

 ·   замедленность микробной деятельности, преобладание грибного кислотообразующего разложения;

 ·   консервация лесного опада в виде подстилки, образование в ней и вымывание вниз по профилю водорастворимых фульвокислот и простых органических кислот [12].

Подзолообразование протекает на породах любого гранулометрического (механического) состава в том случае, если поверхностные почвенные горизонты периодически избыточно увлажняются, имеют кислую реакцию и промывной водный режим. Подзолы впервые были описаны В. В. Докучаевым (1879) в Смоленской губернии. Характеризуются кислой реакцией, дифференцированным почвенным профилем, обеднением верхних горизонтов илом и трёхвалентными металлами, относительным обогащением их кремнезёмом; малой мощностью элювиально-гумусового горизонта или даже его отсутствием (в составе гумуса фульвокислоты преобладают над гуминовыми). В профиле подзолистых почв выделяют горизонты: А0 (лесная подстилка) — мощность 1–10 см; А1(элювиально-гумусовый) — 1–20 см, серого цвета, порошковидной структуры, рыхлого сложения, содержит 1–6% гумуса; A2 (подзолистый) — 2–20 см (иногда больше), светло-серого (почти белёсого) цвета, листоватой структуры, рыхлого сложения, суглинистые и глинистые подзолистые почвы содержат орштейновые зёрна; В (иллювиальный) — 10–50 см, плотный и более тяжёлый по механическому составу, чем верхние горизонты, бурого цвета, с крупномногогранной, реже призматической структурой; С (материнская порода) (рис 2) [16].

В лесной зоне (Северная Европа, Сибирь, Дальний Восток, Центральная и Южная Канада, северо-восток. США) подзолистые почвы представлены подтипами: глееподзолистые, подзолистые, дерново-подзолистые и дерново-палево-подзолистые. Возможны межзональные вкрапления этих подтипов, связанные с локальными особенностями почвообразования.

Неокультуренные подзолистые почвы малоплодородны, так как содержат 1–2% фульватного гумуса в горизонте А1 и часто лишь его следы в горизонте А2. Они имеют кислую реакцию (рНКСl 4,0–4,5), низкую ёмкость поглощения (от 2,4 до 12–17 мг-экв/100 г почвы), степень насыщенности основаниями меньше 50%, низкую обеспеченность элементами питания растений, неблагоприятные физические свойства [11].

В лесных зонах к подзолистым почвам приурочены основные площади земель сельскохозяйственного и лесохозяйственного использования. Территории с суглинистыми и глинистыми подзолами относительно обеспечены влагой, наиболее глубокий дефицит влаги наблюдается в почвах лёгкого гранулометрического состава и в засуху.

Для вовлечения подзолистых почв в сельскохозяйственное использование необходимо известкование, внесение больших доз органических и минеральных удобрений, регулирование водного режима, создание мощного пахотного слоя. Эти мероприятия сопровождаются коренными изменениями всех почвенных режимов, а также и морфологических признаков, результатом чего становятся культурные подзолистые почвы. Эти почвы эффективно используются в лесохозяйственных целях, для возделывания сельскохозяйственных культур [10].

Дерново-подзолистые почвы — подтип подзолистых почв.

Они формируются под совместным или поочередным воздействием дернового и подзолистого процессов почвообразования. Они широко распространены в южной части бореальной зоны под пологом смешанных лесов с травянистым и травянисто-моховым покровом, на суходольных лугах, где дерновый процесс может сменить подзолистый в результате сведения леса и появления луговой растительности, а также на используемых в сельскохозяйственном производстве угодьях (под пашней, сенокосом, выгоном) [1].

Дерново-подзолистые почвы под природной растительностью имеют следующее строение:

А0 — лесная подстилка, или дернина (Аd), мощность 3–5 см;

A1 — гумусово-элювиальный (дерновый) горизонт светло-серого цвета, с непрочной комковатой структурой, мощность больше 5 см (до 15–20 см);

А2 — подзолистый, или элювиальный, горизонт белесый, бесструктурный или пластинчатой структуры;

А2В — переходный горизонт буровато-белесый, встречаются языки горизонта А2, непрочной комковато-мелкоореховатой структуры, мощность 10–20 см;

В — иллювиальный горизонт бурый или коричневато-бурый, плотный, глыбистой или ореховатой структуры. Он постепенно переходит в материнскую породу — горизонт С. Строение почвенного профиля изображено на рисунке 3

Почвенный профиль — дерново-подзолистая почва

Рис. 3. Почвенный профиль — дерново-подзолистая почва [19]

Таким образом, для дерново-подзолистых почв характерны резкое расчленение профиля на генетические горизонты, наличие в верхней части гумусо-элювиального горизонта (образовавшегося в результате дернового процесса) и нижерасположенного подзолистого горизонта (сформировавшегося под влиянием подзолообразовательного процесса).

Дерново-подзолистые почвы характеризуются малой мощностью дернового горизонта, обедненностью верхней части профиля (горизонты А1 и А2) полуторными окислами и относительным обогащением кремнеземом, уплотненностью иллювиального горизонта, кислой и сильнокислой реакцией (рН солевой вытяжки 3,3–5,5). В составе поглощенных катионов имеются Са, Mg, Н и А1, причем на долю Н и А1 приходится значительная часть, поэтому верхние горизонты не насыщены основаниями (насыщенность основаниями редко превышает 50%). Обменные основания представлены в основном кальцием, меньше магнием. Эти почвы бедны азотом и фосфором. Но по сравнению с подзолистыми почвами верхний слой богаче гумусом, обладает большей влагоемкостью, нередко хорошо выраженной структурой. При распашке и введении в культуру они более плодородны, чем подзолистые почвы [11].

Торфяно-болотные почвы

Торфяно-болотные почвы почти полностью состоят из полуразложившегося органического вещества, а не минеральных частиц, как дерново-подзолистые. Торфяные почвы подразделяют на низинные, верховые и переходные. Низинные торфяно-болотные почвы образуются в низинах и вокруг озер, в долинах рек. Водами поверхностного стока и грунтовыми в эти места наносится большое количество минеральных веществ, извести. Поэтому низинные торфяники богаты питательными веществами и имеют нейтральную или слабокислую реакцию почвенного раствора. При систематическом внесении фосфорно-калийных удобрений такие почвы можно быстро и хорошо освоить и использовать под любые овощные, цветочные культуры и даже под сад. На рисунке 4 отражен почвенный профиль торфяно-болотной почвы.

Почвенный профиль — торфяно-болотная почва

Рис. 4. Почвенный профиль — торфяно-болотная почва [19]

Исходя из этого рисунка, почвенный профиль имеет следующее строение:

Т — торфяной горизонт мощностью 20–100 см и более, бурый, буровато-темно-серый, темно-бурый или коричнево-бурый; в верхней части густо переплетен корнями растений; степень разложения невысокая, ниже увеличивается, и горизонт приобретает черты перегнойно-торфяного; горизонт делится на несколько подгоризонтов в зависимости от степени разложения растительных остатков; торф нижних горизонтов, как правило слаборазложившийся, светло-желтый или желто-бурый, быстро темнеет на воздухе;

А1 — гумусовый оглеенный горизонт, грязно-серый или сизовато-темно-серый, насыщен водой, по ходам корней много ржавых полос, пятен и примазок;

G — минеральный глеевый горизонт, сизый, голубовато-сизо-серый, мокрый, вязкий [20].

Торфяные болотные низинные почвы имеют слабокислую или нейтральную реакцию среды (pHKCl 5,0–6,5), высокую зольность (более 10%). При высоком содержании валового азота (1,6–3,8%) бедны его подвижными формами, а также бедны подвижными формами калия и фосфора. Почвы слабо насыщены основаниями при довольно высокой емкости обмена, достигающей 100–200 мг-экв на 100 г почвы.

Верховые торфяники формируются на повышенных местах в основном за счет разложения сфагновых мхов, которые не требовательны к минеральному питанию.

Такая растительность разлагается слабо. Поэтому зольность таких торфяников низкая (2–4%), запас в них питательных элементов незначительный. Верховой торф является только хорошим компонентом для почвенного грунта теплиц или других приспособлений защищенного грунта.

Эту почву надо тщательно перекапывать, удобрять перегноем, навозом и другими органическими и минеральными удобрениями, известковать.

Торфяно-болотные почвы переходного типа являются промежуточными между низинными и верховыми. Возвышенные части их покрыты той же растительностью, что и верховых торфяников (сфагновыми мхами), а пониженные — растительностью, типичной для низинных болот. Освоение переходных торфяников, выравнивание их плодородия, так же как и верховых, требует много усилий и времени.

Торфяно-болотные почвы в отличие от дерново-подзолистых состоят в основном из органического вещества. Они содержат много азота, но он часто находится в малодоступной для растений форме. Чтобы способствовать переводу азота в усвояемые формы, необходимо усилить жизнедеятельность микроорганизмов, внося в почву навоз, навозную жижу, микробиологические препараты АМБ. Торфяники бедны калием и фосфором, поэтому дозы этих удобрений должны быть выше, чем на минеральных почвах. Однако встречается такая их разновидность, как торфовивианитовые почвы. В них содержание фосфора, напротив, велико, но он находится в составе соединений, недоступных для растений. Торфяно-болотные почвы также характеризуются хорошей воздухо- и водопроницаемостью, но зачастую излишним содержанием влаги. Торфянистые почвы медленно прогреваются, так как торф плохо проводит тепло. Поскольку структурно торфяные почвы представляют собой некое подобие губки, легко впитывающей, но и легко отдающей воду, следует улучшать их структурный состав, повышая содержание твердых частиц [22].

Бурые лесные почвы

Бурые лесные почвы распространены в Закарпатской провинции, Западной буро-земно-лесной области и Уссурийско-Ханкайской и Зейско-Бурейнской провинциях Восточной буро-земно-лесной области. Бурые лесные почвы вместе с бурыми лесными оподзоленными почвами и луговыми темными черноземовидными почвами амурских «прерий» занимают площадь около 45 млн. га.

Бурые лесные почвы в Закарпатской провинции формируются на красноцветных и пестроцветных суглинисто-щебнистых аллювиальных, аллювиально-делювиальных и пролювиальных отложениях полого-увалистых предгорных равнин под широколиственными лесами — буково-дубовыми, буково-грабовыми, дубовыми и дубово-ясеневыми [15].

Бурые лесные почвы Восточной буро-земно-лесной области распространены на обширных межгорных и предгорных слаборасчлененных равнинах, преимущественно на суглинистых и глинистых аллювиальных, элювиально-делювиальных и аллювиальных отложениях, под хвойно-широколиственными лесами, состоящими из саянской ели, пихты, кедра, дуба, клена, липы [6].

Специфические гидротермические условия определяют характерные процессы почвообразования бурых лесных почв. Одним из основных процессов буроземообразования является процесс оглинения почвенного профиля, т. е. процесс образования и накопления вторичных глинистых минералов, представленных алюмо- и ферросиликатами и свободными гидратами окислов железа. Вторичные глинистые минералы формируются на месте из первичных минералов в результате биохимических и химических реакций, а также в результате вторичного синтеза из продуктов минерализации растительных остатков.

Кроме того, в процессе формирования бурых лесных почв происходит вынос из почвенного профиля легкоподвижных продуктов выветривания и почвообразования в виде органических, органо-минеральных и минеральных соединений. Большое значение для образования бурых лесных почв имеет богатый зольными элементами опад, ежегодно в больших количествах поступающий на поверхность почвы и возвращающий в почву в процессе разложения большое количество зольных элементов, в том числе различных оснований [9].

Морфологические профили слабо дифференцированы и состоят из следующих генетических горизонтов:

А0 — лесная подстилка мощностью 0,5–5,0 см, состоящая из опада — листьев, хвои и древесных остатков (в распаханных почвах отсутствует);

A0A1 — грубогумусный перегнойный горизонт, темно-серый, рыхлый (в распаханных почвах отсутствует);

А1 — гумусовый горизонт мощностью 10–20 см, темновато-бурый или серовато-бурый, рыхло-комковатой или комковато-зернистой структуры, суглинистый, иногда содержит включения щебня (на пашне гумусовый горизонт выделяется как Апах);

Bt — переходный к породе метаморфический горизонт мощностью 25–50 см, бурый или коричнево-бурый, суглинистый, комковато-ореховатой или зернисто-ореховатой структуры, уплотненный, по граням структурных отдельностей отмечаются коллоидальные органоминеральные пленки, часто большое количество щебня и обломков породы, переход постепенный;

С — материнская порода представлена, как правило, суглинистым каменисто-щебнистым элювием и элюво-делювием плотных пород, реже мелкоземистыми осадочными породами.

Строение почвенного профиля бурых лесных почв отображено на рисунке 5


Почвенный профиль — бурая лесная почва

Рис. 5. Почвенный профиль — бурая лесная почва [19]

Состав и свойства почв значительно варьируются. Для них характерны: высокое содержание гумуса в верхней части профиля, доходящее до 10–16%; резкое преобладание в составе гумуса фульвокислот над гуминовыми (так, Сг: Сф < 0,5); слабокислая или кислая реакция; ненасыщенность основаниями. Для них также характерны оглинение, т. е. процесс образования вторичных глинистых минералов, по всему профилю почв; отсутствие выноса ила, небольшое обеднение верхних горизонтов почв илистой фракцией; отсутствие или слабая дифференциация почвенного профиля по валовому составу.

Бурые лесные почвы используются под лесные угодья; в сельском хозяйстве они пригодны под зерновые, овощные, технические, плодовые культуры [15].

Серые лесные почвы

На самом юге бореального пояса распространены серые лесные почвы.

Профиль целинных серых лесных почв хорошо дифференцирован на генетические горизонты:

А0 — лесная подстилка, или дернина (Ad), состоящая из лиственного опада и травянистого войлока, мощность до 3–5 см;

A1 — гумусовый горизонт светло-серой, серой или темно-серой окраски, комковатой структуры, мощность 20–30 см;

А1А2 — гумусово-элювиальный горизонт более светлоокрашенный, чем предыдущий с белесой обильной присыпкой SiO2 и полевых шпатов на гранях структурных отдельностей, комковатой структуры, мощность 10–20 см;

А2В — переходный горизонт серовато-бурой окраски, с ореховатой, плитчато-ореховатой структурой, с менее обильной присыпкой кварца и полевых шпатов;

В — иллювиальный горизонт коричнево-бурого цвета, ореховато-призматической структуры, плотный, вязкий; на гранях структурных отдельностей заметна белесая присыпка;

С — материнская порода, представленная обычно буровато-палевыми лёссами или лёссовидными суглинками. Вскипание от кислоты начинается с глубины 120–150 см. Почвенный профиль серых лесных почв изображен на рисунке 6.

Почвенный профиль — серая лесная почва

Рис. 6. Почвенный профиль — серая лесная почва [19]

Серые лесные почвы характеризуются разнообразным механическим составом, чаще всего встречаются пылевато-суглинистые и глинистые разновидности. Вследствие подзолообразовательного процесса происходит перераспределение продуктов почвообразования по профилю. Нижние горизонты имеют более тяжелый механический состав, чем верхние. Верхняя часть профиля обеднена фракцией ила, полуторными окислами и относительно обогащена кремнеземом. Средняя и нижняя части профиля (иллювиальный горизонт В) характеризуются некоторым накоплением ила и полуторных окислов железа; алюминия.

Содержание гумуса в гумусовом горизонте серых лесных почв колеблется от 1,5–2 до 6–12%, постепенно уменьшаясь от темно-серых к светло-серым лесным почвам, а также при движении с востока на запад. Содержание валового азота достигает 0,2–0,3%.

Емкость поглощения в зависимости от содержания гумуса и механического состава колеблется от 15 до 40 мг-экв на 100 г почвы; степень насыщенности основаниями от 70 до 90%. В составе поглощенных катионов преобладает кальций, но имеются также и магний, и незначительное количество ионов водорода. В связи с этим серые лесные почвы имеют слабокислую или близкую к нейтральной реакцию (рН водной вытяжки 5,5–6,5), которая повышается от темно-серых к светло-серым подтипам.

Физические свойства серых лесных почв вполне удовлетворительные для развития растений: общая скважность верхних горизонтов 50–55%, полевая влагоемкость 40–45%. Они хорошо пропускают воду, но структура у них слабоводопрочная, поэтому такие почвы заплывают после дождей или обильного полива и образуют корку [17].

Основными мероприятиями по повышению плодородия серых лесных почв являются: создание мощного пахотного горизонта за счет постепенного углубления нижерасположенного оподзоленного горизонта с одновременным внесением органических и минеральных удобрений, известкование кислых почв, создание почвозащитных севооборотов с многолетними травами, вспашка поперек склонов, задержание талых вод, строительство прудов и водоемов, снегозадержание, создание полезащитных и водорегулирующих лесных полос [14].

Мерзлотно-таежные почвы

В последние годы на обширных площадях Средней и Восточной Сибири выделена большая группа своеобразных мерзлотно-таежных почв. Почвы эти формируются в резко континентальном холодном климате, под лиственничной тайгой, в районах распространения вечной мерзлоты. Особенности условий почвообразования проявляются в отсутствие ясных признаков оподзоливания и в значительной ожелезненности профиля. Так же как и в европейской части таежной зоны, здесь выделяют соответствующие зональные подтипы почв:

       ·  глеево-мерзлотно-таежные (северная тайга),

       ·  мерзлотно-таежные (средняя тайга),

       ·  дерново-мерзлотно-таежные (южная тайга) [23].

Почвы последнего подтипа развиваются на богатых материнских породах: карбонатных или элювии основных магматических пород (долоритов) и характеризуются сравнительно высоким содержанием гумуса (3–9%).

Мерзлотные таежные глееватые почвы по строению почвенного профиля и химическому составу близки к глеевым тиксотропным, отличаются лишь меньшей оглеенностью, слабо выраженной или отсутствующей тиксотропностью. Они занимают относительно повышенные элементы микро- и мезорельефа, лучше прогреваемые. Верхняя половина профиля обычно суглинистая, а нижняя супесчаная или песчаная.

Мерзлотные таежные глеевые гумусово-перегнойные почвы содержат больше гумуса по всему профилю, гумус грубый, они более насыщены основаниями.

Мерзлотные северо-таежные оподзоленные почвы характеризуются наличием устойчивого переувлажнения и оглеения в сочетании с дифференциацией профиля на элювиальные и иллювиальные горизонты. Оподзоленность этих почв морфологически выражена нечетко, но ясно подтверждается аналитически, почвы обычно щебнистые. Они имеют кислую реакцию почвенной среды, рН верхних горизонтов колеблется от 4,4 до 5,4, реакция минеральных горизонтов значительно колеблется и изменяется вниз по профилю в сторону нейтрализации в зависимости от пород. В почвах на меловых породах реакция кислая и нейтральная (рН 4,9–7,0), на элювии сланцев и биотиловых гранитах — нейтральная (рН 5,5–7,2). С величинами рН хорошо коррелируют величины степени не насыщенности, гидролитической и обменной кислотности (все величины уменьшаются вниз по профилю). Верхние органические горизонты отличаются высоким содержанием грубых гумусовых веществ, минеральная толща содержит гумуса 1–3% с постепенным уменьшением вниз по профилю.

Мерзлотные подзолистые почвы в подзоне северной тайги встречаются небольшими массивами на Лено-Линденском междуречье, имеют легкий механический состав (песчаные), кислую реакцию среды (рН 3,8–5,2) и высокую гидролитическую кислотность а верхних горизонтах. Профиль этих почв морфологически четко дифференцирован на генетические горизонты. Почвы характеризуются незначительной емкостью поглощения (не более 3,0–1,5 мг -экв), сильной не насыщенностью (50–60%), слабой биогенной аккумуляцией зольных элементов и оглеением нижней части профиля. Почвы бедны питательными веществами для растений [21].

Обобщая, следует отметить, что почвенный покров бореального пояса очень разнообразен. Здесь наблюдаются плодородные типы почв. Однако, они нуждаются в охране, сохранении экологического баланса, а так же разработки мер оптимизации их использования.