Свойства агрогенных почв и подходы к их классификации

Почвы гумидных территорий

Пахотным почвам таежно-лесной зоны — дерново-подзолистым и подзолистым посвящена обширная литература, на их примере разработаны многие концепции «агропедогенеза», «окультуривания» и другие, упоминавшиеся в главе 1. Роль постоянного объекта агрогенетических построений (как роль дрозофилы в генетике и собаки в физиологии) подзолистые суглинистые почвы выполняли по следующим причинам.

Во-первых, смена естественной лесной растительности культурной более контрастна, чем смена ценозов в степи или на лугу, и ее последствия для существования биоты, биологического круговорота, гумусообразования и почвенного климата особенно очевидны;

во-вторых, контрастный почвенный профиль суглинистых таежных почв предоставляет прекрасные возможности изучения трансформации отдельных его горизонтов;

в-третьих, естественные эволюционные тренды элювиально-иллювиального типа противоположны антропогенным — аккумулятивно-гумусового типа, и такой «конфликт интересов» стимулирует как прикладные, так и теоретические исследования.

Наконец, известную роль играет многообразие вариантов использования почв, поскольку степень распаханности в разных частях весьма обширного их ареала достаточно велика, хотя и непостоянна: она колебалась от 1 до 70% в течение последних 200 лет, т. е. одни и те же участки находились попеременно под лесом, выгоном, пашней.

Показатели почвенного климата агро-подзол истых почв изучались путем сравнения данных многолетних наблюдений температур и влажности соответствующих «пар почв» на стационарах Коми республики и Кировской области, полученных А. В. Кононенко, Н. А. Ногиной, М. К. Кузнецовым.

Анализ материалов по суглинистым подзолистым и дерново-подзолистым почвам выявил существенно более высокую теплообеспеченность пахотных почв, как во всем профиле, так и в пахотном горизонте, в особенности (Караваева и др., 1998). Так,.

• • глубина проникновения активных температур (t >10°С) в пахотной почве в период наблюдений составляла 2,5 м, в лесной — 1,2 м;
• • по показателю длительности существования активных температур в профилях почв на разной глубине пахотные почвы также оказалась теплее лесных: t > 10 °C держалась на 20 дней дольше в пахотном слое и на 2,5 месяца — в средней части профиля;
• • в пахотном горизонте дерново-подзолистой агро-почвы появляются температуры более высокого уровня — выше 15 °C, при почти полном отсутствии их в естественной почве.

Однако, одновременно с повышенной теплообеспеченностыо пахотных почв во время вегетационного периода, сильно увеличилась глубина промерзания и сократилась длительность безморозного периода т. е. почвенный климат стал более континентальным.

Резкое изменение эвапотранспирации в связи с заменой лесной растительности культурной вызывает переувлажнение профиля всех суглинистых агро-почв таежно-лесной зоны, в особенности их пахотных горизонтов, что обычно обусловливает обилие железистых новообразований в пахотном горизонте.

?? ?

Профили подзолистой и дерново-подзолистой почв существенно преобразуются в результате распашки (рис. 4.6). Набор и мощности горизонтов исходных почв различаются, поэтому свойства пахотных почв варьируют, что осложняет диагностику и объясняет наличие разных подходов к систематике почв.

Однако во всех пахотных подзолистых почвах выделяется светлогумусовый пахотный горизонт (агро-светлогумусовый PY), подстилаемый «остатками» элювиального (EL) или переходного (ELB) горизонтов.

Подобное строение профиля, как следует из рисунка 4.6, определяется соотношениями мощностей исходных почвенных горизонтов с традиционной глубиной вспашки — 20−22 см. Данные об исходных мощностях горизонтов известны из литературы и статистически достоверны.

Рис. 4.6. Формирование профиля агродерново-подзолистой почвы из подзолистой и дерново-подзолистой.

Агросветпогумусовый горизонт отличается серовато-бурым цветом, непрочной комковатой структурой, наличием железистых конкреций, особенно в плужной подошве. Его строение зависит от характера агротехники и типов севооборотов, а также от доли участия в нем исходных горизонтов. Так, при недавнем освоении, на залежных землях, или при ведении низкозатратного хозяйства в пахотном светлогумусовом горизонте отчетливо выделяются 3 подгоризонта (микрогоризонта). Они были определены морфологически и генетически в работах Н. А. Караваевой (1986, 1990) и С. Н. Жарикова (1993).

Верхний подгоризонт, мощностью 10−12 см, отличается более высокой структурностью за счет концентрации в нем корней, поступления удобрений и относительно частого рыхления не только при основной вспашке, но и при культивации, бороновании и других операциях, связанных с уходом за культурами севооборота. Средний подгоризонт испытывает более редкие механические воздействия, характеризуется угловатой или мелкоглыбистой структурой, признаками повышенного увлажнения. Нижний подгоризонт — плужная подошва, характеризуется уплотнением, плитчатым сложением, насыщенностью гумусово-железистыми конкрециями в результате поверхностного оглеения.

Противоположностью такому трехчленному пахотному горизонту служит темный однородный горизонте зернисто-комковатой структурой, образующийся при внесении больших доз органических удобрений, известковании, щадящей агротехнике.

Рис. 4.7. Разрушающийся бурый агрегат иллювиального горизонта с глинистыми кутанами в осветленной бесструктурной массе пахотного горизонта.

В верхней части — отдельные фрагменты глинистых кутан.

При значительном содержании в составе пахотного горизонта материала текстурного горизонта (ВТ), пахотный горизонт приобретает бурую окраску, относительно тяжелый механический состав, повышенную вязкость, склонность к переувлажнению и заплыванию, глыбистую плохо выраженную структуру — крайне неблагоприятные свойства для растений. Доля участия в нем фрагментов иллювиального горизонта (рис. 4.7) прямо пропорциональна степени эродированности почвы.

Рассмотренные особенности морфологии агро-почв и, прежде всего, пахотных горизонтов объясняют значительное варьирование их химических и физико-химических свойств.

В первые годы освоения почв происходит резкое падение запасов гумуса, после чего наступает относительная стабилизация содержания гумуса на уровне около 2%. Наибольшими считаются потери гумуса в супесчаных почвах, затем следуют легкои среднесуглинистые; почвы тяжелого механического состава более устойчивы в этом отношении. Абсолютные потери гумуса в почвах подзолистого ряда, как и в других почвах, связаны с малым поступлением органических остатков и ускоренной минерализацией органического вещества в новых гидротермических условиях пахотного горизонта, а также с эрозией. <9/и- носительные потери происходят за счет перераспределения гумусовых веществ в пахотном слое при механическом перемешивании природного гумусового горизонта мощностью около 10 см (дерново-подзолистых почв) с большим по объему почти «безгумусовым» материалом элювиальных и переходных горизонтов.

Таблица 4.2.

Разделение подзолистых и дерново-подзолистых почв по степени окультуренности (Классификация и диагностика почв СССР, 1977).

Внесение минеральных удобрений ускоряет потери гумуса. Органические удобрения в виде навоза или зеленых удобрений (сидератов) единственный способ компенсации потерь и главный фактор улучшения свойств почв. При содержании гумуса в агро-почвах таежной зоны, равном 4−5%, их пахотный горизонт приобретает комковато-зернистую водопрочную структуру, характеризуется хорошей аэрацией и другими благоприятными для земледелия свойствами, а почвы называются окультуренными. Они занимают очень малые площади и встречаются в основном под садами и огородами, на старых монастырских землях. Разделение почв по степени окультурснности основывается на комплексе морфологических и химических свойств главным образом пахотного горизонта.

Принцип противопоставления антропогенного окультуривания естественному подзолообразованию (глава 1) долго служил основой понимания и классификационного разделения пахотных почв подзолистого типа. Большая часть агро-подзолистых почв по свойствам пахотного горизонта относилась к слабо окультуренным или освоенным, а при наличии деградационных явлений — к выпаханным (Г.И. Григорьев, Ю. А. Ливеровский и др., 1964). Между ними выделяют переходные виды, отражающие разные стадии агрогенной эволюции.

?? ?

Верхние горизонты агродерново-подзолистых почв отличаются от своих естественных аналогов рядом лабильных свойств, средние значения и амплитуды колебаний которых зависят от интенсивности агрогенного воздействия.

Различия между срединными и нижними горизонтами в «парах» почв выражены значительно слабее. Тем не менее, в иллювиальных горизонтах некоторых пахотных почв выделяются белесовато-серые языки, заполнения которых, называемые агрикутанами, аналогичны материалу пахотного горизонта. Они свидетельствуют об активных перемещениях гумусированного мелкозема, в том числе пылеватых частиц (лессиваж) и растворов гумусовых веществ. «Агролессиважу» способствует деградация структуры в пахотном горизонте, контрастный агропедоклимат и подкисление. Агрикутаны длительное время сохраняются в почвенном профиле.

Рядом исследователей отмечается усиление собственно поверхностного и внутрипрофильного оглеения в пахотных почвах, которое выражается в наличии марганцево-железистых и органо-железистых стяжений, в сизоватых холодных тонах окраски отдельных участков, особенно светлых языков и агрику ган в верхней части горизонта ВТ. Усиление оглссния является прямым следствием резкого антропогенного изменения факторов «климат» и «растительность».

В химических свойствах подпахотных горизонтов агро-почв нередко отмечают смещение значений pH в кислую сторону, называемое «опусканием кислотности» и рассматривавшееся раньше как «усиление оподзоливания» (Завалишин и др., 1965). Оно проявляется в отношении гидролитической, иногда обменной кислотности, величины которых заметно увеличиваются на глубинах 40−60 см, т.с. в верхней части горизонта ВТ. Причины этого явления до конца не ясны, ими может быть замкнутый биологический цикл оснований, ограниченный пахотным горизонтом, а также внесение физиологически кислых удобрений.

?? ?

Эволюционно-генетический ряд пахотных почв таежно-лесной зоны был бы неполным, если бы мы не упомянули о постагрогенной эволюции, или реградации почв. Она заключается в восстановлении естественной растительности на заброшенной пашне, с соответствующей трансформацией свойств почв, и широко распространена в Центральной России в связи с социально-экономическими условиями. Зарастание заброшенной пашни лугом и кустарниками, а если достаточно времени, то и вторичным лесом, приводит к «обратной» эволюции постпахотной почвы.

В однородном бывшем пахотном горизонте в соответствии с потенциалом природных факторов почвообразования происходит дифференциация на генетические горизонты. Формируются аккумулятивно-гумусовый, грубогумусовый, или торфяный, и слаборазвитый элювиальный горизонты. Нижняя граница пахотного горизонта, проходившая на глубине около 20 см, под лесом постепенно исчезает, и верхняя часть постпахотного профиля состоит из аккумулятивно-гумусового и переходного к элювиальному горизонтов (традиционные А1 и А1А2).

Исследования постпахотных почв с известной историей землепользования подтвердили длительное существование остаточных пахотных признаков в суглинистых почвах — до 120 лет (Баранова и др., 1989').

Формирование тех или иных генетических горизонтов в ходе реградации предопределяется природными факторами почвообразования. В почвах на легких породах в Новгородской области, названных Н. А. Караваевой с соавторами (1986) буроземами, под сосновым лесом 40-летнего возраста отмечено формирование признаков альфегумусового профиля в теле пахотного горизонта. Это явление было определено авторами как «микроподзол, вложенный в старопахотный горизонт». Близкие результаты были получены А. В. Гедыминым (1980), изучавшим химические свойства дсрново-палсво-подзолистых почв на двучленных отложениях Валдайской возвышенности в ряду: коренной лес — пашня 400 лет — молодой 100-летний лес. Объекты были выбраны на основе анализа исторических карт. Показатели кислотности и содержание гумуса пока-^[1]

зали закономерный тренд «возвращения лесных свойств» в почве под молодым лесом. Следовательно, явление реградации подтверждает представление об известной обратимости почвообразования в лесных почвах после снятия антропогенной нагрузки.

В итоге можно оценить агрогенные воздействия на лесные почвы как многообразные по интенсивности, продолжительные и природоподобные. Интенсивное воздействие, или окультуривание, приводит к формированию темных структурных пахотных горизонтов, не свойственных зональным почвам и потому неустойчивых. При воздействиях средней интенсивности (традиционном земледелии) агрогенные признаки также исчезают при снятии нагрузки, хотя это происходит в течение многих десятилетий.

Принцип окультуривания, как противодействие природным процессам, долгое время служил основой разделения пахотных почв. В субстантивно-генетической Классификации почв России 1997 г. типовое разделение базируется на соотношении агросветлогумусового (пахотного) горизонта с нижележащими; причем отмечается конвергенция природных подзолистых и дерново-подзолистых почв, превращающихся в агродсрново-подзолистыс.

• [1] Баранова 0.10, Номеров Г. Б, Строганова М. Н. Изменения свойств пахотных лерново-под-золистых почв при зарастании их лесом. Сб. «Почвообразование в лесных биогеоценозах». М.: Наука, 1989, с. 60−79.