Pochvovedenie_Kovda_chast_2

ференцированные кислые сиаллитные почвы с глубокой гумусированностью и ореховатой структурой верхней части профиля.

Перечисленные профильно-дифференцированные почвы разли­

6.2. Подзолы

Термин «подзол» был взят В. В. Докучаевым из народного лек­ сикона Смоленской губернии и введен в научный обиход для на­ звания почв, имеющих в верхней части профиля осветленный бес­ структурный горизонт, цвет которого напоминает цвет печной зо­ лы. Впоследствии термин в различном контексте терминообразования претерпел длительную эволюцию и в разных учебниках и научных трудах можно найти его разнообразное толкование.

Внастоящее время под подзолом понимается кислая сиаллитная почва с профилем типа E-Bh, f, al, формирующаяся в условиях резко выраженного промывного режима и дефицита оснований. Конкретный профиль подзола может быть либо O-E-Bh, f, al-C, либо O-A-E-Bh, f, al-C, а в условиях нарушенных человеком эко­ систем — A-E-Bh, f, al-C, E-Bh, f, al-C, Ap-E-Bh, f, al-C, Ap-Bh, f, al-C.

Такие почвы формируются на бедных кварцевых песках либо щебнистых хорошо дренированных породах в условиях гумидного климата под вечнозелеными хвойными (в бореальном и суббореальном поясах) или лиственными (в субтропическом и тропиче­ ском поясах) лесами. Наиболее типичными для формирования подзолов геоморфологическими элементами служат песчаные древнеаллювиальные террасы с относительно глубоким стоянием грун­ товых вод. Часты подзолы на флювиогляциальных и дюнных пес­ ках. Вторым характерным ландшафтом подзолов служат хорошо дренированные облесенные склоны гор, сложенные щебнистым элювием кислых плотных пород (граниты, кварциты, гнейсы и т. п.).

Всеверных районах подзолы, как правило, маломощные, иногда карликовые, хотя горизонт В может быть и растянутым, состоящим из ряда прослоев. В тропиках профиль подзолов, как правило, очень мощный, с горизонтом Е 50—100 см и горизонтом В 100—200 см, что дает общую элювиально-иллювиальную толщу до 2—3 м. У це­ линных подзолов в девственных лесах на поверхности почвы всегда присутствует мощная (5—15 см), часто торфянистая, грубогумусная лесная подстилка — горизонт О, в нижней части часто образую­ щая переходный горизонт ОА. Подстилка богата грибной микро­ флорой и бедна бактериальной.

Для профиля подзолов (рис. 22) характерно четкое разделение на элювиальную (Е) и иллювиальную (Bh, f, al) части. В зависимос­ ти от специфики условий почвообразования (условия увлажнения,

78

Рис. 22. Профильная характеристика подзола (песчаный иллювиально-гумусово- железистый подзол под елово-сосновым чернично-долгомошным лесом II—IV бо­ нитета на озерно-ледниковой песчаной террасе Ленинградской обл.) по данным В. В. Пономаревой и А. П. Сотниковой (1972)

литология) подзолы могут быть иллювиально-гумусовыми, иллюви- ально-железистыми, иллювиально-гумусово-железистыми, иллюви- ально-железисто-гумусовыми. Горизонт В может быть сплошным (как правило, у наиболее влажных иллювиально-гумусовых подзо­ лов) либо состоять из ряда разрозненных прослоек — псевдофибро­ вый, ортзандовый; ортзанд может быть выражен в форме цементиро­ ванной железом плиты.

Для подзолов характерны следующие свойства:

—низкая общая гумусированность при резкой дифференциации содержания гумуса по профилю: максимум непосредственно под подстилкой, резко сменяющийся минимумом в горизонте Е; второй максимум, более растянутый по вертикали, в горизонте В;

—резко выраженный фульватный состав гумуса (Сг к :Сф к < 1,0);

—сильная кислотность всего профиля, максимальная в под­

стилке и постепенно уменьшающаяся с глубиной; рН( К С 1 ) верхних го­ ризонтов не превышает 3—3,5, а рН(Н2 О) 4,0—4,5;

—крайне низкая емкость катионного обмена (5—10 мг-экв/ 100 г) при резко выраженной ненасыщенности основаниями; осо­ бенно высокая гидролитическая кислотность по отношению к об­ менным основаниям;

—четко выраженное в профиле элювиально-иллювиальное распределение полуторных оксидов;

—высокая водопроницаемость и малая влагоемкость;

—низкая обеспеченность элементами питания растений.

Воснове оподзоливания лежит кислотный гидролиз первичных

79

и вторичных, включая глинистые, минералов с образованием водо­ растворимых продуктов, которые нисходящим током воды выно­ сятся из элювиальной части профиля, частично осаждаясь в его иллювиальной части, а частично уходя из ландшафта в гидрогра­ фическую сеть. В наибольшей степени выносу подвергаются щело­ чи, щелочно-земельные элементы и кремний (относительно накап­ ливается лишь кварц) — выносятся за пределы профиля; значи­ тельная часть освобождающихся соединений железа и алюминия осаждается в иллювиальном горизонте, обычно вместе с гуму­ сом.

Что касается механизмов этого процесса, у ученых нет единого мнения. К. К. Гедройц (1920) полагал, что главным агентом оподзоливания служит водородный ион, который появляется либо в ре­ зультате диссоциации воды, либо при диссоциации угольной кисло­ ты при насыщении диоксидом углерода воды, просачивающейся через почву. Воздействуя на кристаллическую решетку минералов, водородный ион постепенно разрушает ее, переводя в раствор со­ ответствующие ионы. При этом образуются коллоидные золи SiО2, А12О3, Fe2 О3 , гуматов, пептизируемые водородным ионом и выноси­ мые вниз по профилю. Ниже по профилю реакция почвы становит­ ся менее кислой и золи коагулируют, давая начало иллювиальному горизонту.

Слабым местом гипотезы Гедройца является, во-первых, источ­ ник свободного иона водорода — ни чистая вода, ни вода, насы­ щенная СО2 при обычных условиях, не дают столь высокой кон­ центрации водородного иона, которая необходима для гидролиза минералов и поддержания низкого рН среды; во вторых, пептизирующая роль иона водорода — как правило, он коагулирует колло­ иды, а не наоборот.

А. А. Роде (1937) выдвинул гипотезу о том, что свободный ион водорода может появляться в среде в больших количествах в ре­ зультате выделения корнями растений при обменном поглощении катионов в процессе минерального питания. Но и эта гипотеза не нашла экспериментального подтверждения, тем более, что в наибо­ лее оподзоленном горизонте всегда наблюдается минимум корней.

Н. П. Ремезов (1940) выдвинул гипотезу о соответствующей роли иона аммония, освобождающегося якобы в больших количе­ ствах в почве в процессе аммонификации и являющегося пептизирующим агентом в отношении коллоидных золей. Однако если ион аммония и пептизирует коллоиды, то, во-первых, его нет в услови­ ях сильнокислой среды подзолистых почв (он быстро уходит в процессе денитрификации либо поглощается обменным комплек­ сом), а во-вторых, он не способен гидролизовать минералы.

Оригинальную концепцию подзолообразования предложил В. Р. Вильямс (1940), который считал, что оподзоливание —это результат биохимических процессов. Согласно Вильямсу, в лесной подстилке идет грибной аэробный процесс разложения, продуктом которого является «креновая кислота», которая, воздействуя на минералы почвы при просачивании зодных растворов, разрушает

80

их и образует «кренаты» металлов. Продвигаясь вниз, «кренаты» постепенно встречают анаэробную зону и восстанавливаются в «апокренаты», которые нерастворимы и выпадают в осадок, давая иллювиальный горизонт. Эта гипотеза хотя и не была подтвержде­ на экспериментально и содержит много противоречий (в частнос­ ти, о соотношении аэробных и анаэробных зон в профиле, о нали­ чии специфической «креновой» кислоты, переходящей в «апокреновую»), все же привлекла внимание ученых к самой роли органи­ ческих продуктов микробных процессов в подзолообразовании. Наиболее полно этот подход был развит позднее В. В. Пономаревой.

В. В. Пономарева, развивая подход В. Р. Вильямса и основыва­ ясь на работах И. В. Тюрина по характеристике гумусовых ве­ ществ, в течение 30 лет (1949—1980) опубликовала большую се­ рию работ по биохимии подзолообразования, включая две капи­ тальные монографии (1964, 1980). Согласно Пономаревой, глав­ ным фактором оподзоливания служит бедность лесного опада зольными элементами и азотом, что вместе с преобладанием гриб­ ного кислотообразующего разложения растительных остатков при­ водит к консервации опада в виде подстилки и продуцированию в подстилке и усиленному вымыванию из нее простых органических кислот и специфических фульвокислот; образование гуминовых кислот при этом слабо выражено. Агрессивные органические кис­ лоты разлагают первичные и вторичные минералы, попадая из под­ стилки в почву, взаимодействуют с освобождающимися полутор­ ными оксидами, образуют с ними подвижные комплексные соеди­ нения. Передвигаясь вниз, растворы все более обогащаются R2 Oa , что приводит к осаждению комплексов в иллювиальном го­ ризонте. Осаждение органоминеральных комплексов в горизонте В обусловлено увеличением отношения R2 O3 :Сф к при повышении об­ щей концентрации растворов и незначительном росте рН. Такой ход процесса иллюстрируется данными табл. 7.

Приведенные в табл. 7 данные, как и другие материалы, позво­ лили В. В. Пономаревой заключить, что процесс разложения мине­ ралов под воздействием гумусовых кислот идет не только в под­ золистом горизонте, но и во всем профиле в целом, что было так­ же подтверждено А. А. Роде, причем главным остаточным продук­ том разложения минералов служит глинозем, а кремнезем, основа­ ния и частично железо уходят за пределы профиля.

Как правило, подзолы не образуют сплошных крупных почвен­ ных ареалов, будучи больше сопутствующими почвами, связанны­ ми со спецификой литологии поверхностных пород. Особенно час­ то они образуют ассоциации с различными болотными почвами, что характерно для больших зандровых полей (полесья перигляциальной области). На горных склонах они сочетаются обычно с буроземами.

Подзолы как на песках, так и на щебнистом элюво-делювии горных склонов, — это типично лесные почвы и никакое иное зем­ лепользование на них не является экологически целесообразным.

Введение песчаных подзолов в земледельческое пользование

81

Песчаный иллювиально-гумусовый подзол Ленинградской обл.

возможно, но они мало плодородны для сельскохозяйственных культур. Для получения на них высоких и устойчивых урожаев требуется периодическое внесение высоких доз органических удоб­ рений (навоз, торф, компосты, зеленые удобрения). Необходимо периодическое известкование, но оно эффективно лишь при за­ правке почв органикой. Естественно, постоянно нужны минераль­ ные удобрения, эффективность которых также зависит от заправки органикой, а также от известкования. Часто оказываются необхо­ димы и микроудобрения. Окультуривание песчаных подзолов — сложный, длительный и дорогостоящий процесс.

6.3. Подзолистые почвы

Под термином «подзолистые почвы» в советском почвоведении в настоящее время понимается большая группа кислых сиаллитных элювиально-иллювиально-дифференцированных почв с профи­ лем типа E-Bt, f, al (E-Bt, h, f, al), формирующихся в условиях промывного водного режима при сезонном промораживании. Кон­ кретный профиль подзолистых почв может быть O-E-Bt, f, al-C, O-A-E-Bt, f, al-C, а в условиях нарушенных человеком экосис­ тем — A-E-Bt, f, al-C, Ap-E-Bt, f, al-C, Ap-Bt, f, al-C.

82

Эти почвы формируются под хвойными, хвойно-лиственными или вторичными лиственными лесами бореального и суббореального поясов, преимущественно на голоценовых суглинистых и гли­ нистых, часто двучленных, гляциальных, флювиогляциальных и древнеаллювиальных отложениях, реже на плотных коренных по­ родах. Для условий формирования этих почв характерно периоди­ ческое переувлажнение верхней части профиля: весной при снего­ таянии и осенью перед установкой снежного покрова.

В указанном понимании группа подзолистых почв включает все перечисленные выше (см. рис. 21) типы строения почвенного про­ филя, за исключением подзолов, отбеленных и серых лесных почв, т. е. собственно подзолистые, обезыленные, глее-подзолистые, глее-обезыленные, подзолистые и обезыленные контактно-оглеен- ные, двучленные контактно-оглеенные.

Для такого широкого объединения разных по генезису почв в единой группе есть свои аргументы: 1) сходная морфология и тип строения профиля; 2) трудность диагностирования генетических различий почв в полевых условиях без достаточных аналитических характеристик; 3) близкое потенциальное плодородие как в естест­ венных условиях, так и при земледельческом освоении; 4) общий характер основных агромелиоративных мероприятий, направлен­ ных на повышение и поддержание плодородия почв. С другой сто­ роны, процессы почвообразования в разных почвах этой группы существенно различны: оподзоливание, обезыливание, псевдооглеение. Соответственно различна и природа элювиального и иллюви­ ального горизонтов, что требует разделения почв на типовом уров­ не. Указанное противоречие пока остается в почвоведении нераз­ решенным, вызывающим острые научные дискуссии. До настояще­ го времени конкурируют четыре точки зрения:

1) традиционная точка зрения, согласно которой все рассмат­ риваемые почвы составляют единый тип подзолистых почв, обра­ зующихся под хвойными лесами бореального пояса путем оподзоливания, т. е. кислотного гидролиза первичных и вторичных мине­ ралов в элювиальном (подзолистом) горизонте с выносом продук­ тов гидролиза в иллювиальный горизонт; в типе подзолистых почв выделяются три «зональные» подтипа: глее-подзолистые в север­ ной тайге, подзолистые в средней тайге и дерново-подзолистые в южной тайге, причем в любой из этих подзон тайги все распахан­ ные почвы относятся к дерново-подзолистым;

2)точка зрения западно-европейских почвоведов, согласно ко­ торой эта группа включает два самостоятельных типа почв — лессивированные и псевдоглеевые; никаких самостоятельных «подзо­ листых» почв при этом не выделяется, хотя оподзоленность может иметь место в ряде типов почв, например в буроземах, а лессивированная почва может эволюционировать в псевдоглей;

3)точка зрения почвоведов США, согласно которой существует единый порядок текстурно-дифференцированных почв — альфисолей, сформированных преимущественно процессом обезыливания (лессиважа);

83

4) точка зрения некоторой части советских почвоведов, соглас­ но которой рассматриваемая группа включает несколько самостоя­ тельных типов почв: а) подзолистые, образующиеся при сочетании оподзоливания и обезыливания; б) первичные псевдоглеи, форми­ рующиеся на двучленных породах; в) вторичные псевдоглеи, обра­ зующиеся в результате элювиально-иллювиальной дифференциа­ ции профиля; г) обезыленные (псевдоподзолистые, лессивированные), возникающие при лессиваже; существование самостоятель­ ного типа обезыленных почв не всеми признается доказанным; не все признают и самостоятельность псевдоглеев, относя их либо к подзолистым, либо к обезыленным поверхностно оглеенным почвам.

Большая многолетняя дискуссия имела место по поводу разде­ ления подзолистых (О-Е-В-С) и дерново-подзолистых (О-А-Е-В-С) почв, особенно в связи с тем, что оба типа (подтипа) дают при рас­ пашке единый профиль Ар-Е-В-С или даже Ар-В-С при малой мощности горизонта Е в целинной почве.

Считалось, что подзолистые почвы характерны для более север­ ных лесов, а дерново-подзолистые — для более южных. Далее пред­ полагалось, что подзолистые почвы (О-Е-В-С) свойственны мертвопокровным хвойным лесам, а дерново-подзолистые (О-А-Е-В-С) — хвойно-лиственным или лиственным лесам с травяным напочвенным покровом. В связи с выделением самостоятельного типа описанных выше подзолов такое противопоставление теряет смысл. Подзолис­ тых почв, т. е. почв с профилем типа E-Bt, f, al без гумусового гори­ зонта, развитого хоть в какой-то форме (А, ОА или АЕ), вероятно, не существует. Если под горизонтом О в почвенном профиле нет го­ ризонта А, а сразу лежит горизонт Е, то в такой почве обычен иллю­ виальный горизонт Bh, f, al, а не Bt, f, al и, соответственно, такая поч­ ва должна классифицироваться как подзол, а не как подзолистая почва. Разделение подзолистых и дерново-подзолистых почв может быть аргументировано в определенной степени лишь разной мощ­ ностью гумусо-аккумулятивного горизонта, но и то условно.

В связи с сезонным переувлажнением все подзолистые почвы в верхней части профиля слабо оглеены, особенно в пределах элюви­ ального горизонта Е над уплотненным иллювиальным горизонтом В, поскольку весной и осенью здесь имеет место застой воды и даже об­ разование горизонта верховодки. С. П. Ярков, И. С. Кауричев, Ф. Р. Зайдельман показали, что периодическое сезонное переувлаж­ нение и слабая поверхностная глееватость всегда сопровождает оподзоливание или является его условием. Переменный окислитель­ но-восстановительный режим приводит к чередованию мобилизации и иммобилизации свободных соединений железа и марганца, часто в виде органоминеральных соединений, их сегрегации в форме неболь­ ших ортштейнов, сгустков, точечных скоплений. Особенно много их

внижней части подзолистого горизонта Е. Однако конкреционность

вподзолистых почвах никогда не достигает столь больших размеров, как в псевдоглеях и подбелах.

Поскольку процесс оподзоливания развивается вниз от поверх-

84

ности, затрагивая все большую толщу почвообразующей породы при просачивании агрессивных растворов, характерны языковатость, потечность нижней границы подзолистого горизонта и формирова­ ние переходного горизонта ЕВ или Е/В. Подзолистый горизонт от­ личается и своеобразной плитчатой или листоватой структурой, фор­ мирующейся при чередовании зимнего промораживания и весеннего оттаивания насыщенного водой слоя.

Подзолистый горизонт самый светлый в профиле, имеющий беле­ сую окраску разных тонов (белого, серого, палевого, буроватого), разнообразие которой определяется, вероятно, составом исходных почвообразующих пород и в наибольшей степени условиями увлаж­ нения. Осветленность горизонта связана с относительно повышен­ ным по сравнению с другими горизонтами содержанием кремнезема, преимущественно отмытых от оксидных пленок кварцевых зерен.

Считалось, что гумусовый и подзолистый горизонты подзолистых почв разновозрастны: сначала под хвойным лесом образуется оподзоленный профиль O-E-Bt, f, al-C, а затем при поселении травянис­ той растительности в верхней части подзолистого горизонта об­ разуется гумусовый горизонт и формируется профиль O-A-E-Bt, f, al-C дерново-подзолистой почвы, т. е. идет наложение дернового процесса на профиль ранее сформированной подзолистой почвы. Исследования В. В. Пономаревой показали, что это не так. Оба про­ цесса — гумусообразование и оподзоливание — идут одновременно, а гумусовый горизонт в верхней части профиля образуется сразу под лесной подстилкой.

Согласно исследованиям В. В. Пономаревой (1964, 1980), гене­ зис подзолистых почв можно представить следующим образом. Фор­ мирование подзолистых почв под хвойными лесами связано с особы­ ми биоклиматическими и биогеохимическими условиями почвообра­ зования, среди которых важнейшую роль играют: а) бедность расти­ тельного опада зольными элементами питания и азотом; б) пони­ женные температуры и промывной водный режим; в) особенность биохимических превращений растительных остатков; замедление микробной деятельности, преобладание грибного кислотообразую­ щего разложения, консервация лесного опада в виде подстилки, продуцирование в подстилке и усиленное вымывание из нее в почву водорастворимых гумусовых кислот и простых органических кислот.

Продуцируемые в подстилке органические кислоты, попадая с просачивающимся раствором в лежащую под ней минеральную толщу, реагирует с составляющими ее первичными и вторичными минералами. При этом, во-первых, происходит разрушение, кис­ лотный гидролиз минералов и мобилизация имеющихся в породе свободных полуторных оксидов, а во-вторых, имеет место осажде­ ние сразу под подстилкой крупномолекулярных фракций гуму­ совых кислот, прежде всего бурых гуминовых кислот, связанных с полуторными оксидами, и в очень малой степени серых гумино­ вых кислот, связанных с кальцием. Формируется гумусовый го­ ризонт ОА, А или АЕ. Более низкомолекулярные фракции орга­ нических кислот, включая ненасыщенные фульвокислоты, просачи-

85

* Общее содержание органического вещества.

Рис. 23. Профильная характеристика подзолистой (дерново-подзолистой) почвы под лесом (по данным В. В. Пономаревой)

ваются ниже и формируют элювиальный (подзолистый) горизонт Е . Продукты разрушения минералов горизонтов А и Е выносятся вниз и осаждаются вместе с выносимыми сюда же в неразрушен­ ном состоянии илистыми и пылеватыми частицами, формируя иллювиальный горизонт Bt, f, al. Весь почвенный профиль пред­ ставляет собой своеобразную хроматографическую колонку, в ко­ торой органические, органоминеральные и минеральные компонен­ ты фракционируются в соответствии со своей подвижностью, в ос­ нове которой лежат различная подвижность и агрессивность гумусовых кислот. При этом профиль почвы формируется сразу как единое целое во всей совокупности генетических горизонтов О, А, Е и В. Это находит свое отражение в свойствах подзолис­ тых почв, иллюстрируемых данными табл. 8.

Описанный механизм образования подзолистых (дерново-подзо­ листых) почв характерен для однородных суглинистых почв. На бедных песках в этих условиях образуется подзол, а на дву­ членных породах процесс идет более сложно, сочетаясь с псевдооглеением. На богатых полевыми шпатами и другими минералами песках часто также образуются подзолистые почвы с характер­

А, поскольку при разложении опада травянистых растений форми­ руется больше гуминовых кислот, в частности закрепляемых

87