Основные почвообразовательные процессы и классификация основных типов почв

Дерново-подзолистые почвы развиваются под воздействием подзолистого и дернового процессов. В верхней части профиля они имеют гумусово-элювиальный (дерновый) горизонт, образовавшийся в результате дернового процесса, ниже — подзолистый горизонт, сформировавшийся в результате подзолистого процесса. Эти почвы характеризуются небольшой мощностью дернового горизонта, низким содержанием гумуса и питательных веществ, кислой реакцией и наличием малоплодородного подзолистого горизонта.

Характеристика подзолистого процесса: Подзолистый процесс протекает под влиянием деревянистой растительной формации и связан с определенной группой специфических органических кислот (креновых, или фульвокислот по современной терминологии), вызывающих разложение почвенных минералов. Передвижение продуктов разложения минералов осуществляется преимущественно в форме органо-минеральных соединений (В.В. Вильямс, цит. по Дьякову В. П., 1989).

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

В наиболее чистом виде подзолистый процесс протекает под пологом хвойного таежного леса с бедной травяной растительностью или без нее. Отмирающие части древесной и мохово-лишайниковой растительности накапливаются в основном на поверхности почвы. Эти остатки содержат мало кальция, азота и много трудно растворимых соединений, таких, как лигнин, воска, 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, наибольшее значение 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 перемешаются 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 псевдокремниевой кислоты Si (OH)₄; сера в виде сульфатов. Фосфор образует главным образом трудно растворимые фосфаты кальция, железа и алюминия и практически вымывается слабо.

Железо и алюминий при оподзоливании мигрируют в основном в форме органо-минеральных 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 аддентами в широком интервале рН.

Железо — и алюмоорганические комплексы могут иметь отрицательный (преимущественно) и положительный заряд, т. е. Представлены как высокомолекулярные, и низкомолекулярных соединения. Все это свидетельствует о том, что органо-минеральные комплексы железа и алюминия, в почвенных растворах подзолистых почв весьма разнообразны в их образовании участвуют различные водорастворимые органические соединения.

В результате подзолистого процесса под лесной подстилкой обособляется подзолистый горизонт, обладающий следующими основными признаками и свойствами: вследствие выноса железа и марганца и накопления остаточного кремнезема цвет горизонта, из красно-бурого или желто-бурого становится светло-серым или белесым, напоминающим цвет печной золы; горизонт обеднен элементами питания, полуторными окислами и илистыми частицами; горизонт имеет, кислую реакцию и сильную ненасыщенность основаниями; в суглинистых и глинистых разновидностях он приобретает пластинчато-листоватую структуру или 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 пойменно-грунтовых вод и, перемещаясь вместе с ними, выходит за пределы почвенного профиля.

В иллювиальном горизонте благодаря вмытым соединениям могут образоваться вторичные минералы типа монтмориллонита, гидроокиси железа и алюминия и др. Иллювиальный горизонт приобретает заметную уплотненность, иногда некоторую цементированностъ. Гидроокиси железа и марганца в отдельных случаях накапливаются в профиле почвы в виде железомарганцевых конкреции. В легких почвах они приурочены чаше к иллювиальному горизонту, а в тяжелых — к. подзолистому, Образование этих конкреций, очевидно, связано с жизнедеятельностью специфической бактериальной микрофлоры.

На однородных по гранулометрическому составу породах, например на покровных суглинках, иллювиальный горизонт обычно формируется в виде темно-бурых или коричневых налетов (лакировки) органно-минеральных соединений на гранях структурных отдельностей, по стенкам трещин. На легких породах этот горизонт выражен, а 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 называются подзолистыми иллювиально-гумусовыми.

Таким образом, подзолистый процесс сопровождается разрушением минеральной части ночвы и выносом некоторых продуктов разрушения за пределы почвенного профиля. Часть продуктов закрепляется в иллювиальном горизонте, образуя новые минералы. Однако элювиальному процессу, 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 на 1 га с содержанием от 0,5 до 3,5% зольных веществ. Некоторая часть синтезированного органического вещества ежегодно возвращаются, 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 и 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. 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 опади. Кроме того, в разложении стада 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 древесных пород. В одних и тех же условиях местообитания, оподзоливание под лиственными и, в частности, под широколиственными лесами (дуб, липа и др.), происходит слабее, чем под хвойными. Оподзоливание под пологом леса усиливают кукушкин лен и сфагновые мхи.

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

Классификация дерново-подзолистых почв: Дерново-подзолистые почвы являются подтипом в типе подзолистых почв, но по своим свойствам и развитию дернового процесса могут рассматриваться как самостоятельный тип. Среди подтипов подзолистых почв они имеют более высокое плодородие.

Среди дерново-подзолистых почв выделяют следующие роды:

для развитых на глинистых и суглинистых материнских породах: обычные (в название почв не включают), остаточно-карбонатные, пестроцветные, остаточно-дерновые, со вторым гумусовым горизонтом;

для развитых на песчаных и супесчаных материнских породах: обычные, псевдофибровые, слабодифференцированные, контактно-глубокоглееватые.

Разделение целинных дерново-подзолистых почв всех родов на виды проводят по следующим признакам:

по мощности гумусового горизонта на слабодерновые (А₁ < 10 см), среднедерновые (а₁ 10—15см) и глубокодерновые (а₁ > 15см);

по глубине нижней границы подзолистого горизонта (от нижней границы лесной подстилки) на поверхностно-подзолистые (А₂ < 10см), мелкоподзолистые (А₂ 10—20см), неглубокоподзолистые (А₂ 20—30 см) и глубокоподзолистые (А₂ > 30 см);

по степени выраженности поверхностного оглеения на неоглеенные (в название почв не включается) и поверхностно-глееватые, с конкрециями и отдельными сизоватыми и ржавыми пятнами в элювиальной части профиля.

Разделение дерново-подзолистых почв, используемых в земле, на виды основывается на мощности подзолистого и гумусового горизонтов (А_п + а₁). По мощности подзолистого горизонта выделяют следующие виды дерново-подзолистых суглинистых почв (почвы без признаков плоскостной водной эрозии):

дерново-слабоподзолистые — горизонт А₂ отсутствует, оподзоленность подгумусового слоя А₂В₁ выражена в виде белесых пятен, обильной кремнеземистой присыпки и т. д.;

дерново-среднеподзолистые (или дерново-мелкоподзолистые) — горизонт А₂ сплошной, мощностью до 10 см;

дерново-сильноподзолистые (или дерново-неглубокоподзолстые) — мощность сплошного подзолистого горизонта от 10 до 20 см;

дерново-глубокоподзолистые — сплошной горизонт А₂ мощностью более 20 см.

Виды почв по мощности гумусового горизонта (А_п + А₁): мелкопахотные (до 20см), среднепахотные (20—30см) и глубокопахотные (более 30 см).

По степени развития плоскостной водной эрозии (по степени смытости) дерново-подзолистые пахотные почвы подразделяют на виды: слабо-, среднеи сильносмытые.

Выделяют также виды почв по степени окультуренности: слабо-, среднеи сильноокультуренные по мощности пахотного слоя и изменению его свойств.

Характеристика дернового процесса: Помимо подзолообразования для Пермского края характерен дерновый процесс почвообразования. По Г. А. Маландину (1936), цит. по Дьякову В. П., 1989), дерновый процесс характеризуется накоплением в горизонте, А активных веществ. Протекает он в том случае, когда в поверхностных горизонтах почвы имеются скопления двухзначных катионов (особенно кальция), которые противодействуют подзолообразовательному процессу, придают устойчивость активным веществам, способствуют накоплению их в поверхностных горизонтах.

Как пишет Дьяков В. П., В. Р. Вильямс (1951) дает представление о качественно ином, дерновом процессе, который развивается под «луговой растительной формацией» не совмещается во времени с подзолообразовательным процессом, а чередуется с ним в своем воздействии на почву.

Интенсивное проявление дернового процесса определяется количеством и качеством синтезируемого органического вещества, величиной ежегодного опада и комплексом условий, от которых зависит образование и накопление гумуса.

При дерновом процессе в аккумулятивном горизонте накапливаются органические вещества и зольные элементы, дающие устойчивые соединения, а также увеличение содержания илистой фракции верхней части профиля (А.А.Завалишин, Б. В. Надеждин, 1957).

А.А.Александрова, А. А. Коротков (1958), цит. по Дьякову В. П., указывают на то, что характерной чертой дернового процесса является совокупность процессов синтеза и аккумуляции органических, органо-минеральных и минеральных коллоидов и элементов зольного питания растений в почвах под воздействием травянистой растительности.

В результате разложения органического вещества, образуются гуминовые и фульвокислоты. Гуминовые кислоты, коагулируют под действием железа, алюминия, кальция и магния, образующихся в результате распада лесной подстилки, и выпадают в осадок сразу же под горизонтом А₀, образуя А₁.

Дерново-бурые почвы Н. Я. Коротаев выделял на уровне подтипа в типе дерновокарбонатных почв. В настоящее время принято считать настоящим типом. Встречаются небольшими массивами зональных дерново-подзолистых почв, на возвышенности при такой же растительности. Материнской породой является элювий пермских красноцветных глин. Почвообразующие процессы: дерновый, ослабленный подзолистый и лессиваж. Классифицируются по содержанию гумуса на: дерново-бурые (до 3,5% гумуса), коричнево-бурые (от 3,6 до 5%), темно-коричневые (от 5%).

Аллювиально-дерновые почвы. Особенностью почвообразования на территории пойм, определяющего многие черты генезиса, состава и свойств аллювиальных почв, является развитие пойменных и аллювиальных процессов.

Характеристика пойменного процесса: Пойменные процессы — периодическое затопление территории поймы полыми водами. Разливы рек имеют сезонный характер и связаны с весенним снеготаянием, весенне-летним таянием ледников, выпадением ливневых муссонных дождей. Полые воды могут затоплять пойму от нескольких часов до нескольких недель. Это своеобразное природное орошение пойменной территории. Оно оказывает большое разностороннее влияние на почвообразование: создает иной, чем на внепойменных почвах, водный режим, влияет на уровень и состав грунтовых вод, смягчает почвенный климат, способствует активизации микробиологических процессов. Все это сказывается на продуктивности природной растительности, солевом, биохимическом и ОВ-режимах почв и почвенно-грунтовых вод.

Характеристика аллювиального процесса: Аллювиальные процессы — привнос в пойму с талыми водами взмученного материала оседание его на поверхности в виде аллювия.

Аллювиальные отложения — минеральная основа, из которых формируются аллювиальные почвы, а именно их состав, свойства, мощность, часто имеет решающее значение для генезиса почв. На характер аллювиальных процессов оказывает влияние положение отдельных частей поймы по отношению к руслу реки. Части поймы различаются по составу аллювиальных отложений, рельефу, глубине грунтовых вод. Это влияет на растительность, почвенный покров.

Состав аллювиальных отложений зависит:

• — от состава почв и пород водосборного бассейна реки.
• — от степени распаханности территорий.
• — от проявления эрозионности на внепойменных почвах.

Состав аллювия дифференцируется в зависимости от рельефа пойм.

Классификация аллювиально-дерновых почв. Почвы этого типа формируются главным образом под лугами, местами остепненными, кустарниками и прирусловыми лесами, в условиях кратковременного затопления либо быстротекущими паводковыми водами, отлагающими большое количество аллювия, преимущественно легкого механического состава, либо светлыми водами, практически не отлагающими наилков (на высокой пойме). Во внепаводковый период верхняя граница капиллярной каймы опускается за пределы почвенного профиля. Почвы не переувлажнены, следы оглеения отсутствуют.

В типе выделяют четыре подтипа: аллювиально-дерновые кислые слоистые примитивные, аллювиально-дерновые кислые слоистые, собственно аллювиально-дерновые кислые, аллювиально-дерновые кислые оподзоленные.

Аллювиальные дерновые кислые слоистые примитивные — это наиболее молодые почвы. Приурочены к прирусловым валам, грядам и островам; развиваются под сильно изреженной травянистой растительностью. Поверхность, на которой развиваются эти почвы, возвышается на 3−10 м над уровнем воды в межень. Морфологические признаки почвообразования в профиле выражены слабо — в виде серо-бурой или серой прокраски гумусом отдельных слоев аллювия, преимущественно в верхней части профиля. Следы оглеения, как правило, отсутствуют.

Количество гумуса в верхней части профиля не превышает 1−2%. Почвы бедны питательными веществами, мелкопродуктивны. Используются обычно под выгоны.

В.В. Докучаев и Н. М. Сибирцев, подчеркивая особенности пойменных почв, выделяли их в классификационных схемах в группы аномальных, или азональных почв. Последующие исследования подтвердили особое место пойменных почв в классификационных схемах в связи с важной ролью в их генезисе аллювиального процесса и специфики их геоморфологического положения и гидрологического режима. Вме…

Рассмотрим некоторые почвы с морфологической точки зрения.

Разрез 01 (Коротаев Н.Я., 1962). Совхоз «Ленинский путь оханского района Пермской области. Пологий склон пашня. Пашня — озимая рожь. Почва дерново-мелкоподзолистая на покровных лессовидных глинах.

Гор. А_п 0−28 см. Сухой, серый, тяжелосуглинистый, плотный, встречаются корни растений, комковатой структуры, переходит в нижележащий горизонт резко по линии вспашки.

Гор. А₂ 28−36 см. Сухой, белесый, тяжелосуглинистый, плотный, встречаются корни, бесструктурный, переход в нижний горизонт четкий, граница извилистая.

Гор. В₁ 36−73 см. Влажный, темно-коричневый, глинистый, мелкоореховатый, плотный, встречаются корни, переход в нижележащий горизонт постепенный волнистый.

Гор. В₂ 73−97 см. Влажный, красного цвета, глинистый, крупноореховатый, плотный, встречаются единичные корни, постепенно переходят в почвообразующую породу.

С 97−106 и ниже. Влажный, бурого цвета, глинистый, бесструктурный, плотный, бескарбонатный.

В разрезе присутствует подзолистый горизонт А₂, что говорит о подзолистом типе почвообразования. Недостатками данного разреза является плотное сложение пахотного горизонта. Отсутствие гумусового горизонта. Все это отрицательно сказывается на плодородии почвы.

Так как данные почвы имеют тяжелый механический состав и высокую плотность сложения, то они плохо поддаются механизированной обработке. При вспашке расход горючего бывает больше, чем на других почвах.

Разрез 119. (Коротаев, 1962) Уинский район, окрестности с. Аспы. Середина плато. Почва дерново-бурая глинистая, сформировавшаяся на элювии пермской глины. Глубина разреза 167 см, вскипание с глубины 125 см.

Гор. Ап 0−24 см — Пахотный, глинистый, серовато-бурый, пылевато-комковатой структуры, плотноватый.

Гор. В₁ 24 — 53 см — Переходный, плотный, глинистый, мелкоореховатой структуры, коричнево-бурый в середине структурных агрегатов, а на поверхности их с обильной белесой кремнеземной присыпкой и содержит довольно много корней, постепенно, но заметно переходит в нижележащий горизонт.

Гор. В₂ 53 — 83 см — Иллювиальный, плотный, крупноореховатый, коричневой окраски, на поверхности структурных агрегатов видна темно-коричневая лакировка, глинистый, переход в нижележащий горизонт постепенный.

Гор. ВС 83 — 125 см — Плотный, коричневый, глинистый, неясно-ореховатый в верхней части горизонта и бесструктурный к его границе.

Гор. Ск 125 — 167 см и глубже — Почвообразующая порода; коричнево-вишневого цвета глина, вскипает с соляной кислотой, структура плитчатая.

Почвы несколько оподзолены. Верхний горизонт обеднен полуторными окислами и относительно обогащен кремнекислотой. В иллювиальном горизонте имеет место увеличение количества полуторных окислов на 27,6% по сравнению с верхним горизонтом. Недостатки: тяжелый гранулометрический состав и физиологическая сухость почвы.

Разрез 12. Заложен на большом плоском плато в 0,5 км от русла Камы близ г. Перми. Разнотравно-злаковый лег. Почва аллювиально-дерновая глинистая (Коротаев Н.Я., 1962).

А₁— 0−28 см. Темно-бурый, глинистый, сильно задернован, зернистой структуры, постепенно переходит в нижележащий горизонт.

В₁— 28−50 см. Несколько светлее вышележащего горизонта, мелкозернистый, глинистый.

В₂— 50−80 см. Плотный, глинистый, бурый, крупнозернистый, сильно увлажнен.

ВССтруктура не ясно оформлена, мелкоореховатая, вязкий, тяжелосуглинистый, бурый.

С- 118−142 см. Бесструктурный, чем отличается от вышележащего горизонта, бурый, тяжелосуглинистый, сильно увлажнен, с соляной кислотой не вскипает.

Положительной морфологической чертой этих почв является то, что горизонт А₁ имеет довольно мощный слой, а также темно-бурую окраску, что говорит о хорошей гумусированности этого слоя. Положительной чертой является зернистая структура.

Отличительной чертой представленных почв является наличие гумусово-элювиального горизонта А₁ у дерново-карбонатных и аллювиально-дерновых почв, что говорит о преобладании дернового процесса, и отсутствие этого горизонта у дерново-подзолистых почв, так как у них наблюдается преобладание подзолистого процесса над дерновым.