Развитие почв

С течением времени в ходе почвообразования меняются различные почвенные характеристики; для одних характерна цикличность, другие меняются необратимо. Одним из важнейших свойств почвы является ее поглотительная способность. Развитие во времени почвенной поглотительной способности отличает непрерывность, длительность и закономерность.

Почвенный поглощающий комплекс (ППК) является результатом “механического, химического и биологического выветривания материнской породы и почвы и тех химических и физико-химических реакций, которые происходят между продуктами распада сложных соединений почвы, протекающих при выветривании” (Гедройц, 1955, стр.328). Формирование почвенного поглощающего комплекса происходит как под воздействием всех экологических факторов, так и “под влиянием только одного времени” (Полынов, 1956б, с.45) в ходе почвообразования и эволюции почв.

“Эволюция почв это их изменение во времени в процессе взаимодействия факторов почвообразования, направленное на достижение равновесного состояния с существующей физико-географической обстановкой” (Самойлова, Толчельников, 1991, с.21)¹. В ходе эволюции формируется почва, которая находится в равновесии или квазиравновесном состоянии по отношению к климату и растительности, - так называемая, климаксная почва. “Климаксная почва - это полностью сформированная почва, находящаяся в равновесии с климатом и растительностью при условии, что сама растительность является климаксной (коренной), т.е. соответствует существующим климатическим условиям и не изменена человеком” (Самойлова, Толчельников, 1991, с.38). Теоретически мыслимую способность данного стабильного сочетания климата и биоты через процессы выветривания и почвообразования максимально полно и глубоко преобразовать данную материнскую породу (в определенных условиях рельефа) в климаксное почвенное тело за неограниченное время действия В.О.Таргульян (1982) предложил назвать почвообразующим потенциалом климата и биоты.

Существует две формы развития почв. Во-первых, развитие почв в условиях, когда факторы почвообразования, прежде всего, климат и рельеф, остаются неизменными. Во-вторых, эволюция почв с изменением внешних условий, т.е. почвообразующих факторов. Первую форму развития принято называть саморазвитием, ауто-, или автоэволюцией почв, а вторую - эволюция, аллоэволюция, подчиненное развитие (Коссович, 1911; Роде, 1947; Соколов, 1981, 1984; Самойлова, Толчельников, 1991; Таргульян, 1982 и др.)². Наиболее удачны, на наш взгляд, термины “саморазвитие”³ и “эволюция”.

Период времени, необходимый для формирования зрелого профиля, происходящего при неизменных внешних условиях, называют периодом или возрастом саморазвития почвы. Индивидуальные свойства почв требуют различного времени для достижения равновесного состояния с факторами почвообразования. А.Д.Арманд и В.О.Таргульян (1974 - цит. по Соколову, Таргульяну, 1976) предложили называть это время характерным. Различают конкретный, или относительный возраст почв, который означает время почвообразования в условиях стабильных факторов, и суммарный, или абсолютный возраст почв, включающий все время с момента выхода материнской породы на дневную поверхность (Герасимов, 1969; Таргульян, 1979).

Рассмотрим некоторые особенности, характеризующие развитие почвы при неизменных внешних условиях, т.е., согласно А.А.Роде (1947), саморазвитие, или образование “зрелого” почвенного профиля из материнской породы при стабильном состоянии климата и рельефа. При этом необходимо учитывать, что зрелость почвы может быть полной и динамичной (Таргульян, 1979; Самойлова, Толчельников, 1991). Полная зрелость почвы может иметь место в случае отсутствия эрозии или привноса материала. Понятно, что в природе такие условия если и наблюдаются, то довольно редко. Формирование динамически зрелой почвы более обычно, оно происходит в том случае, когда скорость почвообразования обгоняет скорость эрозии, аккумуляции и тому подобных процессов.

В почвоведении существуют различные представления о саморазвитии почв. Их можно свести к двум конкурирующим концепциям (Соколов, 1984).

Первая - так называемая концепция моноклимакса. По мнению сторонников этой теории, в процессе саморазвития почвы достигают климаксного зрелого состояния, приходят в равновесное или квазиравновесное состояние с факторами почвообразования, и в дальнейшем их саморазвитие прекращается или резко замедляется. Эта концепция изложена в работах Г.Иенни (1948), Ф.Дюшофура (1970), И.А.Соколова и В.О.Таргульяна (1976) и др.

Согласно второй концепции, процесс саморазвития почв бесконечен и продолжается не останавливаясь, пока остается стационарным состояние независимых от почв факторов почвообразования. Такой подход характерен для работ В.В.Докучаева (1949), П.С.Коссовича (1911), К.К.Гедройца (1926), Б.Б.Полынова (1956б), А.А.Роде (1947), В.А.Ковды (1973), И.А.Соколова (1981) и др.

И.А.Соколов (1984) отмечает, что, признание справедливости концепции моноклимакса означало бы отрицание роли времени как фактора почвообразования, и приходит к выводу, что правильнее рассматривать процесс саморазвития как процесс в принципе бесконечный. На территориях, сходных по условиям климата, пород и рельефа, не только возможно, но и теоретически закономерно существование нескольких типов климаксных (разновозрастных) почв, образующих несколько рядов саморазвития. Длительность прохождения почвой отдельных этапов саморазвития различна. Согласно А.А.Роде (1947), процесс почвообразования, при условии постоянства почвообразующих факторов, идет с постепенно убывающей скоростью, так что темпы эволюции почв могут сделаться соизмеримыми с темпами эволюции внешних факторов. В этих условиях весь биогеоценоз будет медленно эволюционировать. Таким образом, достижение почвой конечного или абсолютного климакса невозможно.

Несколько иные черты и особенности характерны для эволюции почв, т.е. для такого развития почв, которое происходит в процессе изменения внешней среды их формирования, изменения почвообразующих факторов, и представляет из себя, фактически, последовательную смену периодов саморазвития почв.

Почвообразование является одним из круговоротов, т.е. “спиралевидных” процессов, которых в природе существует великое множество. Для него характерны непрерывность и цикличность. Вместе с тем, естественным круговоротам свойственна поступательность. Так среди циклических явлений, слагающих процесс почвообразования, имеется “ряд не вполне замкнутых, не вполне обратимых” (Роде, 1947, стр. 53). Иначе говоря, система, участвующая в круговороте, в частности почва, подвержена, кроме циклического процесса, еще и некоторому прогрессивному процессу и никогда не возвратится “буквально в то самое состояние, из которого она некогда вышла” (Полынов, 1956б, стр.41).

В почвообразовании прогрессивный элемент, который сообщает почвенному круговороту поступательное движение, характеризует практически необратимо направленные, а не циклические изменения, вносят превращения минеральных элементов, изменения петрографо-минералогических признаков почв (Полынов, 1956б; Градусов, 1990; Градусов, Черняховский, б.г.).

Согласно В.И.Тюльпанову (1993), механизм преобразования минеральной основы почв на земной поверхности един по своей сути. Однако эволюционные формы его проявления различны и зависят от генезиса почвообразующей породы, а также факторов почвообразования, в том числе и времени с момента начала почвообразовательного процесса. Эволюция состава и свойств почв во времени определяется степенью выветривания косной материи в профиле или отдельных горизонтах почвенного тела. Все изменения в почве с момента начала почвообразования и до ее “естественной гибели” главным образом связаны с эволюцией ее минеральной основы, что сопровождается изменением морфологии и функциональных свойств почвы, а значит и ее плодородия.

Смена форм почвообразовательного процесса во времени связана с эволюционным изменением минеральной массы почвообразующей породы, которая протекает до стадии самых простых и самых устойчивых на земной поверхности минеральных соединений: оксидов железа, алюминия, титана, никеля, кобальта и некоторых других элементов. На этой стадии процесс почвообразования практически прекращается, поскольку растения не находят в минеральном субстрате необходимых питательных элементов. “Почва переходит в породу” (Тюльпанов, 1993, с.10). В зависимости от генезиса и минерального состава почвообразующей породы конечная форма почвообразовательного процесса может быть представлена латеритами, бокситами, каолинитовыми глинами. Однако, в большинстве случаев всевозможные геологические катаклизмы прерывают развитие почвы то на одной, то на другой стадии, и она в редких случаях достигает своей “естественной гибели”.

Б.П.Градусов (1990) указывает, что изменение показателей, связанных с петрографо-минералогическими и коллоидно-кристаллохимическими особенностями почв, является устойчивым и длительным. К этому можно добавить, что изменения эти происходят, по-видимому, закономерно. Во всяком случае, вполне закономерным и, следовательно, предсказуемым можно считать процесс формирования емкости катионного обмена почв.