geolike.ru

Свойства почвы

Химические (содержание макро и микроэлементов, рН)

Дерново-подзолистые почвы кислые; кислотность почв западных районов южно таежной подзоны европейской территории обусловливают катионы Н⁺ и Аl³⁺, а восточных — в основном Н⁺; в профиле наиболее кислыми являются иллювиальные горизонты.

Сумма обменных оснований дернового слоя суглинистых почв снижается от слабоподзолистых видов к сильноподзолистым (от 20—25 до 10 мг·экв и ниже). В подзолистом горизонте сумма обменных оснований наименьшая, а в иллювиальном — более высокая, чем в дерновом слое. Степень насыщенности основаниями дерново-подзолистых почв в целом выше, чем у подтипов подзолистых почв; однако встречается немало дерново-сильноподзолистых слабо гумусных почв, у которых степень насыщенности основаниями ниже 50 % [Ковриго].

Таблица 2. Валовой химический состав почвы [Лыков]

Физические

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 [Кауричев].

Подзолистые почвы характеризуются низкой емкостью катионного обмена (ЕКО), которая определяется в основном гранулометрическим составом. В подзолистом горизонте песчаных и супесчаных почв ЕКО — 2-3 мг-экв, в суглинистых — 10-12 мг-экв на 100 г почвы. В иллювиальном горизонте ЕКО повышается в связи с более высоким содержанием ила.

В составе поглощенных катионов в ППК содержатся катионы Са²⁺, Mg²⁺, H⁺ и Аl³⁺. Степень насыщенности ППК основаниями составляет 30-50%, поэтому реакция среды кислая — рН_КС1 3,5-4,5, рН_{Н2 O} 4-5. С глубиной в профиле кислотность несколько снижается [Ганжара].

Пористость (или скважность). Пористостью называют общий объем всех пор в почве, выраженный в процентах к общему объему почвы. Различают пористость общую, внутри агрегатную (или капиллярную) и межагрегатную (некапилляркую). Величина как общей пористости, так и ее видов в разных почвах неодинакова (табл. 3) и зависит от структуры почвы, ее гранулометрического состава и содержания в ней гумуса [Лыков].

Таблица 3. Пористость почвы, % (по Н. А. Качинскому)

Биологические

Под биологическим фактором почвообразования понимается многообразное участие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в почвообразовательном процессе [Мамонтов].

Европейскую и западносибирскую части зоны по климатическим условиям, растительности и почвенному покрову подразделяют с севера на юг на три подзоны: подзону северной тайги; подзону средней тайги и подзону южной тайги. В этих подзонах господствуют темнохвойные леса, где основными лесообразующими породами являются ель, сосна, пихта, кедр.

Подзона северной тайги занята изреженными еловыми лесами с примесью березы, осины, лиственницы. В западных районах и на породах легкого механического состава преобладают сосновые леса. Под пологом леса северной тайги развит ярус субарктических болотных кустарников, мхов и лишайников; травянистая растительность не развивается.

Почвенный покров образует подзону глееподзолистых и подзолисто-иллювиально-гумусовых почв.

Подзона средней тайги представлена темнохвойными еловыми лесами. Под пологом леса развивается сплошной моховый покров с почти полным отсутствием травянистой растительности. На месте вырубок и пожарищ произрастают вторичные леса из сосны, березы, осины. На песчаных породах развиты сосновые боры-беломошники.

Почвенный покров образует подзону подзолистых почв.

Подзона южной тайги в европейской части России представлена темнохвойными лесами с примесью широколиственных пород (дуб, ясень, клен, липа) и смешанными широколиственно-темнохвойными лесами, в Западной Сибири — лиственными лесами (береза, осина). Под пологом этих лесов хорошо развит травянистый покров.

Почвенный покров образует подзону дерново-подзолистых почв.

На восток от р. Енисей господствуют светлохвойные леса, главным образом лиственничные. На Дальнем Востоке встречаются светлохвойные, темнохвойные, хвойно-широколиственные и широколиственные леса.

Условия почвообразования и почвенный покров зоны изменяются при движении как с севера на юг, так и с запада на восток. Эти изменения учитывают при выделении подзон и фаций. В таежно-лесной зоне выделяют следующие фации: теплую (западно- и южно-европейскую); умеренную (восточноевропейскую); холодную (западно- и среднесибирскую); длительномерзлотную (восточносибирскую и дальневосточную); холодную влажную (тихоокеанскую)—Камчатка, Сахалин.

Разнообразие природных условий таежно-лесной зоны обусловливает развитие ряда процессов почвообразования, в результате формируются почвы с различными признаками и свойствами.

Основные процессы, под воздействием которых возникает почвенный покров зоны, — подзолистый, дерновый и болотный; они могут протекать каждый самостоятельно (в более или менее чистом виде) или в сочетании.

В Восточно-Сибирской области почвы образуются под большим влиянием мерзлотных процессов.

Таким образом, в зависимости от проявления указанных процессов, их сочетаний и производственной деятельности человека формируется все многообразие почв зоны.

Ниже рассматриваются главные почвы зоны: подзолистые, дерновые, болотные, дерново-подзолистые, болотно-подзолистые и мерзлотно-таежные [Кауричев].

В результате разложения лесных подстилок появляются новые органические соединения — фульвокислоты, гумусовые кислоты, низкомолекулярные кислоты (муравьиная, уксусная, лимонная и др., табл. 4). Кроме этого, в почве образуются кислые продукты жизнедеятельности корней, микоризы, микроорганизмов.

Таблица 4. Химический состав органического вещества лесных подстилок, % на высушенное при 70—75 °С обеззоленное вещество

Значительная часть, особенно фульвокислот, проникает в минеральную часть почв. Причем часть гуминовых кислот, нейтрализованных кальцием и магнием, закрепляется непосредственно под лесной подстилкой в форме гуматов серого или темно-серого цвета. Фульвокислоты передвигаются вниз по почвенному профилю, часть их вступает в реакцию с минеральной частью почв, образуя фульваты, которые, однако, растворимы в воде.

На первой стадии из лесной подстилки верхней минеральной части почвы выносятся основания, например кальций или магний, комплексные соли железа и алюминия становятся подвижными. Почвенный раствор подкисляется, обусловливая обменные реакции между почвенным поглощающим комплексом и кислотами почвенного раствора. Кальций, магний, калий замещаются на ионы водорода, и почвенный поглощающий комплекс становится не насыщенным основаниями. Образующиеся соли Са²⁺ и Mg²⁺ с гуминовой кислотой нерастворимы в воде и остаются в верхнем слое почвы. Соединения Са²⁺, Mg²⁺, K⁺ и других катионов с фульвокислотами растворимы в воде и перемещаются вниз по профилю почвы, т. е. происходит выщелачивание оснований. В верхнем слое минеральной части почвы под гумусовым горизонтом уменьшается количество щелочно-земельных элементов и ухудшается способность почв образовывать структуру.

Дальнейшее поступление кислот приводит к разрушению минералов, образованию более простых соединений К, Са, Mg, Fe и Al, а также соединений железа и алюминия с фульвокислотами. В результате образуются органоминеральные соединения железа и алюминия, в том числе фульваты, они в условиях промывного режима при большом количестве осадков вымываются в нижние горизонты почв. Верхние минеральные горизонты почв, из которых вымыты органоминеральные и большая часть минеральных соединений, приобретают светло-серый или белесый цвет из-за присутствия SiO₂, которая в условиях кислой среды теряет подвижность, не перемещается по профилю почвы и накапливается в верхней части почвенного профиля непосредственно под гумусовым горизонтом.

Этот горизонт почвы по внешнему виду напоминает золу и назван поэтому подзолистым. Горизонт обозначается индексом А₂. Обычно его называют горизонтом вымывания, или элювиальным. Одновременно происходит формирование нижнего горизонта — горизонта вмывания, или иллювиального, за счет накопления солей, органических, органоминеральных и минеральных соединений, поступающих из верхних горизонтов почвы. В этом горизонте образуются вторичные глинистые минералы, здесь же задерживаются илистые частички, вымытые водой. Очень часто образуется глинистый и плотный горизонт В. По сравнению с материнской почвообразующей породой в нем содержится больше глинистых частиц, повышена емкость поглощения катионов, больше калия. Фосфор чаще всего находится в соединении с железом, образуя фосфаты железа. Постепенно иллювиальный горизонт переходит в материнскую породу С. Часть соединений вымывается за пределы почвенного профиля [Зеликов].

Тепловой режим

Температурный режим пахотных почв благоприятнее, чем почв под лесом. На пашне каждый генетический горизонт почв в летнее время года прогревается лучше и имеет температуру, как правило, на 4—7°C выше, что создает лучшие условия для биологических, химических и других процессов в пахотных почвах [Ковриго].

Тепловой режим почвы — это совокупность и последовательность явлений поступления, переноса, аккумуляции и отдачи тепла. Он характеризуется температурой на разных глубинах почвенного профиля, которая имеет суточный и годовой ход.

Для таежно-лесной зоны, в которой расположены подзолистые почвы, характерен сезоннопромерзающий тип теплового режима почв. Глубина промерзания не более 2 м, длительность — от нескольких дней до 5 мес [Ганжара].

Воздушный режим

Почвенный воздух играет большую роль в жизни почвы, растений и микроорганизмов. Это источник углекислого газа, необходимого растениям для фотосинтеза, кислорода для корневой системы растений, микроорганизмов и обитающих в почве животных. Недостаток воздуха или кислорода в почве ухудшает жизнедеятельность аэробных микроорганизмов, что тормозит разложение органических остатков, освобождение элементов питания и ухудшает питательный режим почвы. При недостатке воздуха и избытке влаги в почве образуются закисные минеральные соединения (например, FeO), которые губительно действуют на корневую систему растений. При плохом газообмене почвенного воздуха с атмосферным в почве накапливаются восстановленные продукты (например, H₂ S, CH₄ ), которые подавляют развитие растений. При длительном переувлажнении создаются анаэробные условия, происходят замедленное разложение органических остатков и образование заболоченных или болотных почв. Поэтому обновление почвенного воздуха, обогащение его кислородом необходимы для жизнедеятельности организмов.

Рост и развитие растений идут хорошо, если в почве достаточно питательных элементов, воды и воздуха. Соотношение между жидкой и газообразной фазами определяет ее водно-воздушный режим. Он может быть разным в зависимости от сочетания воды и воздуха. При избытке влаги и недостатке воздуха создаются анаэробные условия и происходит заболачивание. При недостатке влаги и избытке воздуха происходят иссушение почв и затухание всех биологических процессов.

Наиболее благоприятный водно-воздушный режим складывается в структурных почвах, где вода и воздух не мешают друг другу: вода заполняет поры внутри структурных агрегатов, а воздух — крупные поры между ними. Если почва бесструктурна, улучшить водно-воздушный режим можно с помощью более частой обработки, при которой почва приобретает строение с благоприятным соотношением твердой, жидкой и газообразной фаз.

Меры регулирования водно-воздушного режима в разных почвах неодинаковы: на севере — это борьба с избыточным увлажнением путем гидромелиорации, в южных районах — борьба за накопление и сохранение влаги с помощью снегозадержания, лесонасаждений и т. д. [Лыков]

Водный режим

Водный режим подзолистых почв промывной. В весенний и раннелетний периоды верхняя часть профиля переувлажняется и вызывает поверхностное оглеение, особенно в северо-таежной подзоне. По температурному режиму почвы холодные; в суглинистых разновидностях под ельниками-зеленомошниками температура верхнего горизонта летом обычно не превышает 10—12°C. Почвы более легкие по гранулометрическому составу, на вырубках прогреваются лучше. Биологическая активность подзолистых и глеево-подзолистых почв низкая.

При распашке подзолистых почв их тепловой режим несколько улучшается, повышается биологическая активность. Для земледелия желательно использовать территории менее переувлажняемые, почвы песчаные и супесчаные как более теплые, а также южные склоны со слабоподзолистыми видами. Очень важны мероприятия по борьбе с водной эрозией почв. Вследствие низкого содержания в почвах гумуса и элементов питания для растений, повышенной кислотности они должны подвергаться воздействию целого комплекса активных окультуривающих приемов (внесение органических удобрений в повышенных дозах, химическая мелиорация и т. д.). Особое значение имеет подбор скороспелых сортов сельскохозяйственных культур. Для улучшения прогревания и уменьшения влажности пахотного горизонта целесообразны грядовый и гребневой способы возделывания овощных, пропашных и некоторых кормовых культур [Ковриго].

 Питательный режим

Рассматривая режим гумуса, необходимо отметить, что при распашке целинных лесных почв и их использовании в земледелии можно довольно быстро повлиять на изменение процентного содержания гумуса в результате внесения повышенных доз органических удобрений, но качественный состав гумуса (соотношение Сг / Сф) изменяется в лучшую сторону медленно.

В целинных почвах процесс нитрификации и активность свободноживущих бактерий — азотфиксаторов подавлены. Они заметно активизируются при освоении почв под пашню и окультуривании. Тем не менее в дерново-подзолистых почвах продолжает преобладать аммонийная форма азота.

При освоении почв под пашню и окультуривании в них по сравнению с лесными почвами возрастает содержание фосфатов I и II групп по Чирикову, количество обменного калия и подвижного фосфора — по Кирсанову, а степень подвижности фосфора — по Карпинскому — Замятиной.

При распашке лесных земель и их окультуривании изменяется режим физико-химических процессов, снижается кислотность почв, возрастают емкость поглощения катионов, сумма обменных оснований и степень насыщенности почв основаниями [Ковриго].

В результате развития плоскостной водной эрозии значительно изменяются состав и все свойства пахотного горизонта в связи с припахиванием нижележащих горизонтов с характерными для них свойствами. При любой степени смытости пахотный слой представляет собой смесь горизонтов с преобладанием массы основного распахиваемого горизонта, который, как правило, и определяет свойства обрабатываемого слоя [Ковриго].

Подзолистые почвы подвержены водной эрозии. Если на участках, покрытых естественной растительностью, степень эрозии незначительна, то на пашне большое количество воды не успевает фильтроваться через почву во время дождей и снеготаяния, стекает по склонам в виде делювиальных потоков, вызывая водную эрозию почв и пород.

Таежно-лесная зона имеет большие возможности для развития земледелия и животноводства. Она характеризуется благоприятным климатом, позволяющим возделывать сельскохозяйственные культуры ранних и среднеспелых сортов: зерновые (озимые и яровые), зерновые бобовые, Прядильные, корнеклубнеплоды (картофель, кормовые корнеплоды), овощные, многолетние и однолетние травы, а также разнообразные ягодные и плодовые культуры.

Наиболее освоены в земледельческом отношении южные и западные районы зоны) менее — северные, а в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке пахотные угодья составляют всего 0,6% территории.

Введение правильной системы земледелия, внесение органических и минеральных удобрений, известкование, культурная обработка и т. д. устраняют отмеченные отрицательные явления и приводят к созданию высокоплодородного пахотного слоя.

Применение органических и минеральных удобрений. Почвы таежно-лесной зоны бедны питательными веществами; но достаточно увлажнены, поэтому удобрения здесь высокоэффективны. На удобренных почвах урожай зерновых, овощных, плодовых и других культур увеличивается в 2—3 раза и более по сравнению с урожаями на не удобренных почвах. Кроме того, возделываемые культуры на удобренных почвах становятся более устойчивыми, менее страдают от плохих условий зимовки, болезней, вредителей.

При использовании удобрений необходимо учитывать не только показатели, характеризующие питательный режим почв (валовой запас элементов питания, содержание их подвижных форм), но оценивать весь комплекс почвенных условий как среды для роста и развития растений: физические, водно-физические и физико-химические свойства, водно-воздушный, температурный, микробиологический и окислительно-восстановительный режимы.

На почвах с неблагоприятными свойствами и режимами (кислые, избыточно увлажненные, смытые, каменистые и т. п.) удобрения оказывают наилучший эффект лишь в Комплексе с другими приемами окультуривания почв (известкование, ликвидация избыточного увлажнения, углубление пахотного слоя, борьба с эрозией и т. д.).

Наибольшую потребность на подзолистых и дерново-подзолистых почвах растения испытывают в азотных и фосфорных удобрениях, а затем ив калийных. На некоторых почвах под отдельные культуры следует вносить марганцовые, молибденовые, медные, борные и другие микроудобрения.

Борьба с избыточным увлажнением. В таежно-лесной зоне наряду с огромными массивами длительно или постоянно избыточно влажных почв (болотных, болотно-подзолистых) большие площади занимают пахотные почвы, испытывающие кратковременное (15— 30 суток) избыточное увлажнение, которое наблюдается обычно весной и осенью, а на Дальнем Востоке — летом из-за обильного выпадения в это время осадков.

Избыточная влажность накладывает существенный отпечаток на агрономические свойства почв и характер земледелия. На таких почвах задерживаются весенне-полевые сельскохозяйственные работы, частично или полностью гибнут (вымокают) озимые хлеба, летом и осенью затрудняется уборка урожая и т. д.

Развитие временных восстановительных процессов в период переувлажнения почв отрицательно сказывается на их фосфатном и азотном режимах.

Застаивание воды на пашне со слабым уклоном поверхности часто связано с неровностями микрорельефа пахотного слоя, обусловленного глыбистой вспашкой, огрехами, разъемными бороздами поперек возможного стока воды и т. д. Значительно улучшить использование пахотных почв временного избыточного увлажнения можно, помимо повышения качества обработки почв, применением несложных агромелиоративных приемов, таких, как узкозагонная вспашка, бороздование, рыхление подпахотного слоя. Профилирование поверхности, посев на гребнях и др. В некоторых случаях эти приемы могут оказываться достаточными и без проведения дорогостоящих гидромелиоративных работ [Кауричев].