Подзолистые почвы

Весьма широко в пределах бореальных и суббореальных лесных областей распространены подзолистые почвы. Эти почвы, так же как и иллювиально-гумусовые подзолы, отличаются ярко выражен­ной элювиально-иллювиальной дифференциацией профиля, но в отличие от последних приурочены к породам более тяжелого гра­нулометрического состава — суглинкам, реже — легким глинам. Образование в их профиле горизонтов А2 и В связано не только с оподзоливанием, как в иллювиально-гумусовых подзолах, но и с не­которыми другими почвенными процессами.

Эти почвы развиваются преимущественно в условиях холодного и умеренно холодного климата, при котором лишь часть осадков испаряется, а основная их масса просачивается в почву. Общее коли­чество осадков — от 400 до 600 мм в год. Ранней весной и осенью, когда имеет место минимальная десукция влаги из почвы, происхо­дит сквозное промачивание почвенного профиля и смыкание нис­ходящего тока с грунтовыми водами.

Суглинистые отложения, на которых формируются подзолистые почвы, имеют различный генезис. Это могут быть моренные, флювиогляциальные или делювиальные отложения. Значительные мас­сивы подзолистых почв приурочены к покровным суглинкам. Об­щими чертами пород, которые служат материнскими для подзолис­тых почв, являются их относительная бедность основаниями, бескарбонатность, кислая или близкая к ней реакция среды, умеренная водопроницаемость.

Рельеф районов распространения подзолистых почв весьма раз­нообразен. Очень характерна для них приуроченность к моренным равнинам с чередованием гряд, увалов и выровненных поверхностей. Подзолистые почвы могут встречаться и на низменных пространствах в случае их достаточной дренированности, а также в горных районах гумидных лесных областей. Наиболее типичные высоты над уровнем моря, где распространены подзолистые почвы, — 200—500 м.

Подзолистые почвы образуются под хвойными и смешанными лесами, в которых древесные породы представлены различными сочетаниями ели, сосны, лиственницы, пихты, березы, клена, дуба, липы и др. В напочвенном покрове участвуют мхи, лишайники, осо­ки, хвощи, кислица, черника, брусника и др. Обычно выражен кус­тарниковый ярус.

Указанный комплекс условий образования подзолистых почв складывается в подзонах северной, средней и южной тайги на Рус­ской и Западно-Сибирской равнинах, в некоторых районах Сред­ней и Восточной Сибири, в центральной лесной относительно бо­лее континентальной части Западной Европы и в пределах таежной зоны Северной Америки.

Генетический профиль целинных подзолистых почв включает следующие горизонты:

А0 — лесная подстилка; состоит из опада хвои, листьев, обломков веток, ши­шек, остатков мхов и трав; нижние слои обычно характеризуются большей степенью разложенное™, усилением темно-серых тонов, землистым сложением; мощность варьирует от 1—2 до 10—15 см;

A1_hf — гумусово-аккумулятивный, серый или светло-серый; имеет мелкокомковатую непрочную структуру, рыхлое сложение; в горизонте сосредоточена основная масса корней древесной и травянистой растительности; мощность от нескольких до 10—15 см; часто замещен горизонт А\А2, отличающимся более светлой окраской и признаками пластинчатой структуры;

А2 — подзолистый, наиболее светлоокрашенный в профиле горизонт — серо­вато-палевый или серовато-белесый; имеет слоеватую или плитчатую структуру, иногда бесструктурный; мощность от 1 до 20 см и более; более легкий по грануло­метрическому составу, чем нижележащий горизонт, слабоуплотненный; нередко в горизонте содержатся рудяковые зерна черного цвета диаметром до нескольких миллиметров; нижняя граница неровная, часто языковатая;

B_tFe — иллювиальный, бурый, темно-бурый или красно-бурый, плотнее и тяже­лее по гранулометрическому составу, чем /12; характеризуется ореховатой структурой книзу — призматической или глыбистой; на гранях структурных агрегатов — темные (коричневые) пленки; нередко поверхность агрегатов покрыта белесой присыпкой и черными точками марганцовистого состава; горизонт имеет вертикальную протяженностью 100—150 см и обычно подразделяется на подгоризонты В1, В2, В3;

С — материнская порода, неизмененная почвообразованием, сиаллитного состава, чаше — бескарбонатная, вскрывается на глубине 200—250 см

Типичные подзолистые почвы содержат малое количество органического вещества (рис. 16.4). Только в горизонте АО, где накапливаются грубые растительные остатки, оно достигает 20—30%, в гумусово-элювиальном горизонте резко падает до 2—3 % и ниже по профилю не превышает 0,5 %. Лишь в тех случаях, когда в профиле подзолистых почв выделяется собственно гумусово-аккумулятивный горизонт, в нем может содержаться до 6—8 % органического вещества. В подзолистых почвах в отличие от песчаных подзолов не формируется отчетливо выраженный второй максимум гумуса в иллювиальной части профиля.

В составе гумуса подзолистых почв преобладают фульвокислоты. Отношение С_г/С_ф последовательно изменяется по профилю сверху вниз от 0,6—0,8 до 0,2—0,3.

Для подзолистых почв характерна кислая реакция среды — от сильнокислой в верхних горизонтах до слабо - или умереннокислой в нижних. Степень ненасыщенности почв основаниями соответствует, как правило, изменениям кислотности. В горизонтах А1 и А2 ненасыщенность может достигать 50—70 %, в горизонте В и ниже уменьшается до 20—30%. В составе почвенного поглощающего комплекса присутствуют водород, алюминий, кальций и магний. Содержание двух последних катионов увеличивается с глубиной.

Почвы характеризуются малой емкостью поглощения, которая коррелирует по профилю с содержанием органических и минеральных тонкодисперсных частиц. Минимальная емкость поглощения (как правило, менее 10 мг - экв на 100 г почвы) отмечается в подзолистом горизонте. В гумусовом и иллювиальном горизонтах она существенно возрастает, нередко в несколько раз.

По валовому химическому составу профиль подзолистых почв, так же как и песчаных подзолов, резко дифференцирован. В горизонте А2 обнаруживается максимум содержания кремнезема и минимум полуторных оксидов, щелочных и щелочноземельных оснований. Ниже по профилю — в иллювиальных горизонтах — отмечается увеличение содержания железа и алюминия, причем оно, как правило, более высокое, чем в почвообразующей породе. Напротив, количество валового SiO2 в горизонте В относительно падает. В самых верхних, обогащенных органическим веществом горизонтах наблюдается некоторое повышение содержания кальция, магния, ка­лия, фосфора и других биофильных элементов.

Количество несиликатных полуторных оксидов железа и алю­миния (в вытяжках Тамма и Мера—Джексона) также имеет элювиально-иллювиальное распределение в профиле подзолистых почв.

Основная особенность подзолистых почв, связанная с грануло­метрическим составом, заключается в том, что их верхние горизон­ты (А1А2, но главным образом А2) более легкие, а горизонт В более тяжелый. Это различие наиболее отчетливо выражено в распределе­нии илистой фракции. В иллювиальном горизонте ее содержание может быть в 2—3 раза больше, чем в подзолистом. Если в приповер­хностной части подзолистых почв присутствуют заметные аккумуля­ции гумуса и соответственно происходит накопление органических коллоидов, то здесь несколько увеличивается количество илистых ча­стиц. По сравнению с почвообразующей породой, как правило, на­блюдается обеднение илистой фракцией всех почвенных горизон­тов, но описаны случаи, когда в горизонте В ее содержится больше, чем в породе.

Таким образом, наиболее характерными признаками подзолис­тых суглинистых почв являются: элювиально-иллювиальная диф­ференциация профиля по содержанию железа, алюминия, илистых частиц; обеднение почвенной толщи кальцием, магнием, натрием, калием; кислая реакция среды, высокая ненасыщенность почв ос­нованиями; преобладание фульвокислот в составе гумуса при его невысоком содержании; малая емкость поглощения.

Происхождение указанных свойств суглинистых подзолистых почв обусловлено следующими факторами и процессами почвооб­разования. Вследствие относительно невысокой микробиологичес­кой активности почвы и поступления на ее поверхность бедного основаниями опада (в значительной степени хвойного) в подстилке продуцируются главным образом подвижные агрессивные фульвокислоты и неспецифические кислоты. Доля образующихся гуминовых кислот относительно невелика. В условиях промывного режима кислые гумусовые вещества интенсивно выносятся из подстилки и мигрируют вниз по профилю. В верхней подподстилочной части почвы они активно взаимодействуют с минеральными компонента­ми. Под действием нисходящих органических соединений происхо­дит растворение гидроксидов железа и алюминия и кислотно-гидролизное разложение первичных и вторичных кристаллических мине­ралов.

Разложению и дезинтеграции подвергаются в первую очередь относительно легко разрушаемые первичные минералы (слюды,

пироксены, основные полевые шпаты), а также некоторые глинистые минералы, в основном унаследованные от материнской поро­ды. На фоне их исчезновения в верхних горизонтах относителыно накапливаются более устойчивый кварц и кислые полевые шпаты Переходящие в раствор и освобождающиеся из кристаллических решеток натрий, кальций, калий и магний вымываются из верхних горизонтов в ионной форме, кремний — в ионной и коллоидной формах. Железо и алюминий выносятся в форме растворимых органо-минеральных комплексов и коллоидных соединений.

Таким образом, почвенная масса, обедненная темноцветными кристаллическими минералами и гидроксидами железа, пленки ко­торых ранее покрывали отдельные минеральные зерна, приобретает белесоватый, похожий на золу оттенок — формируется элювиаль­ный подзолистый горизонт А2. Нижняя граница этого горизонта — неровная, языковатая, что связано с миграцией оподзоливающих растворов в нижележащую толщу почвы главным образом по круп­ным вертикальным трещинам, ходам корней и землероев.

Судьба переходящих в жидкую фазу продуктов оподзоливания различна. Щелочные и щелочноземельные основания и кремний частично перехватываются корневыми системами растений, но в основном выносятся за пределы почвенного профиля вплоть до фун­товых вод. Соединения железа и алюминия в значительной мере теряют подвижность уже в средней части почвы. Они накапливают­ся здесь в рассеянном виде, придавая красно-бурый оттенок по­чвенной массе, а также образуя натечные пленки на гранях струк­турных отдельностей. Развивается иллювиальный горизонт В. Осаж­дение алюмо-железо-гумусовых комплексов обусловлено тем, что по мере их движения вниз из-за десукции и испарения влаги возра­стает концентрация растворов и происходит их нейтрализация при взаимодействии с минералами.

Процесс оподзоливания вызывается также воздействием на мине­ральную часть почвы прижизненных выделений корней растений и микроорганизмов, однако основной оподзоливающий эффект, как было описано выше, связан с агрессивностью органических кислот, образующихся при отмирании и трансформации растительных ос­татков.

Кроме оподзоливания в элювиально-иллювиальной дифференци­ации профиля подзолистых почв на суглинках участвует еще один процесс, причем некоторые исследователи даже ставят его по значи­мости на первое место. Речь идет о процессе лессиважа, т. е. о сус­пензионном переносе с нисходящим током влаги тонких частиц по­чвы в неразрушенном виде. В первую очередь это касается илистых и коллоидных частиц и в меньшей степени — частиц более крупных pH акций. Протеканию лессиважа в подзолистых суглинистых почвах пособствуют промывной режим почв и недостаточная оструктуренность верхних горизонтов почвы, при которой значительная часть ила оказывается не вовлеченной в структурные агрегаты, а находится в диспергированном состоянии и легко увлекается вниз просачиваю­щейся влагой. Основной зоной аккумуляции вмываемых илистых частиц является средняя часть почвенного профиля.

Процессы оподзоливания и лессиважа обычно усиливают друг друга. Растворение органическими кислотами и вынос из верхних горизонтов гидроксидов железа, являющихся клеящим веществом, приводит к распаду структурных отдельностей и повышает степень диспергации ила. С другой стороны, элювиирование илистых час­тиц, обычно характеризующихся повышенным содержанием железа и алюминия, уменьшает в верхних горизонтах запас минеральных компонентов, нейтрализующих гумусовые кислоты.

Совместное действие оподзоливания и лессиважа в некоторых подзолистых почвах ведет к образованию весьма контрастных по гранулометрическому составу горизонтов — облегченному А2 и утя­желенному _tFe, что в свою очередь становится причиной возникно­вения ряда явлений почвообразования. На контакте этих горизон­тов в периоды повышенного увлажнения почвы застаивается влага и создаются восстановительные условия. В анаэробной обстановке резко возрастает растворимость соединений железа и марганца, пе­реходящих в двухвалентную форму, в повышенном количестве об­разуются подвижные органо-минеральные соединения. Формирую­щиеся растворы просачиваются вниз по профилю, усиливая элюви­ально-иллювиальную дифференциацию почвы. По мере просыхания горизонтов, особенно летом, железо и марганец вновь окисляются и выпадают в осадок в форме гидроксидов. При этом образуются различного рода стяжения, конкреции, рудяковые зерна, рассеян­ные в зоне периодически избыточного увлажнения.

В зависимости от характера растительности в подзолистых суг­линистых почвах в различной степени выражен гумусо-аккумулятив­ный процесс. Слабее всего он проявляется под хвойными лесами с мохово-лишайниковым напочвенным покровом (формируется лишь маломощный фульватный горизонт А1А2). Под смешанными леса­ми, особенно с участием широколиственных древесных пород и при развитом травяном покрове, обособляется горизонт А1, отличаю­щийся повышенным содержанием гуминовых кислот и менее кис­лой реакцией среды. По этому признаку почвы делятся на подзоли­стые и дерново-подзолистые.

Возраст подзолистых суглинистых почв в пределах бореальных и суббореальных лесных областей соизмерим с длительностью голо­цена. Породы, к которым приурочены эти почвы, стабилизирова­лись на поверхности 10—12 тыс. лет назад. Высказана гипотеза о том, что подзолистые суглинистые почвы в основном уже сформи­ровались в атлантический период голоцена (5 тыс. лет назад) и поз­же глубоких изменений не претерпели. Как показывает изучение почвообразования на относительно молодых датированных отложе­ниях, для развития текстурно-дифференцированного профиля этих почв требуется не менее 3 тыс. лет.

Подзолистые почвы таежно-лесных областей делятся на подти­пы: глеево-подзолистые, типичные подзолистые и дерново-подзолистые. В дерново-подзолистых почвах уменьшается или совсем исчезает го­ризонт подстилки АО, появляется гумусовый горизонт A1 светло-се­рого цвета, непрочной комковатой структуры. Ниже него распола­гается подзолистый горизонт А2. Глеево-подзолистые почвы — пе­реходный подтип к глеево-элювиальным. Они будут рассмотрены в одном из следующих разделов.

Подзолистые почвы по степени проявления и мощности подзо­листого горизонта делятся на виды: слабо-, средне- и сильноподзо­листые почвы.

Естественное плодородие подзолистых почв низкое. Это почвы с повышенной кислотностью. В них мало азота, фосфора, калия, они обеднены и рядом микроэлементов. Структура верхнего пахот­ного горизонта быстро разрушается, подпахотный иллювиальный горизонт плохо водо - и воздухопроницаем. Поэтому использование подзолистых почв в земледельческой культуре требует ряда мер по повышению их плодородия и охране: внесение минеральных и орга­нических удобрений, введение соответствующей системы обработ­ки и севооборотов.