Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Плодородие почв экологические, социальные и почвенно-генетические особенности. Монография
.pdf
91
телами природного ландшафта и развивающееся в его единой целостной
системе. Поэтому коэффициенты накопления ила и оглинивания показывают лишь, насколько интенсивнее процесс протекает в почве, чем в материнской породе в данный исторически краткий промежуток времени,
учитывая особенности генезиса почвообразующей массы.
Таким образом, оглинивание – биосферное глобальное явление, возникшее в широком масштабе с возникновением жизни на суше. Глинистые
минералы – это продукты комплекса явлений, протекающих в почвах и корах выветривания, следы почвообразования былых биосфер и, конечно,
почв. Однако, конкретное проявление явлений оглинивания в тех или иных
почвах врядли приводит к заметным
явление текстурных оглиненных горизонтов с более грубой оструктуренностью, чем у первоначальной почвенной массы, как правило, компенсируется разрыхляющей деятельностью корневых систем, особенно при дерновом процессе почвообразования.
изменениям уровня плодородия. По-
2.6. СЛИТОГЕНЕЗ
Слитые почвы и слитогенез наибольшее распространение имеют в
субтропическом и тропическом биоклиматических поясах с гумидноаридными условиями климата. В условиях России слитогенетические явления проявляются в основном в регионе Южного Федерального округа, а
как природное зонально-ландшафтное почвообразование — в Краснодарском и Ставропольском краях.
В обобщающей монографии «Элементарные почвообразовательные
процессы» (1992) дается следующее определение: «... слитогенез уничтожение исходной структуры почвы или породы глинистого состава
обычно (но не обязательно) с преобладанием смектита под действием галлоидизации и последующего уплотнения дезагрегированной массы с обра-
92
зованием слитных массивных горизонтов». Под термином галлоидизация
здесь понимается перемещение почвенной массы в профиль за счет засыпания, смывания или сбрасывания материала верхних горизонтов в трещины и последующего выдавливания части материала нижних горизонтов к
поверхности почвы. Все это из явлений, носящих обобщенное название педотурбация профиля почв.
Н.Б. Хитров (2003), обобщая обширный материал по слитогненезу и
слитым почвам указывает: «Слитогенез - процесс развития и/или последующего воспроизведения обратимых или необратимых разнонаправленных локальных боковых деформаций (смещений) одних блоков почвы относительно других за счет возникновения внутренних напряжений в почвенной массе в условиях, когда жидкая
фаза почвы незамерзает». Далее автор отмечает: «Наиболее важным механизмом возникновения локальных
внутренних напряжений в почвах, вызывающих сдвиговые смещения блоков почвы относительно друг друга, очевидно, является пространственновременная неоднородность увлажнения и иссушения
нею неравномерность набухания и усадки».
почвы и связанная с
Таким образом, слитогенез – это образование слитых горизонтов в
почвах. Слитыми почвами называют плотные образования, которые в су-
хом состоянии обладают очень высокой твердостью, а во влажном со-
стоянии – низкой твердостью и высокой пластичностью. Например, сли-
тые черноземы Кубани имеют в зависимости от влажности объемную
массу от 1,93-2,00 (сухие) до 1,40-1,42 (влажные) и
соответственно – по-
розность от 26% до 48%. Характерная особенность слитых почв – их
склонность к сильному растрескиванию при высыхании. Объемная усадка
составляет около 30%. К свойствам слитости относятся также вяз-
кость и липкость глинистой массы, бесструктурность, «сплошность» во
влажном состоянии и глубокая крупноглыбистая трещиноватость в су-
93
хом. Слитые почвы обладают способностью к самомульчированию, т.е.
при высыхании поверхностного слоя образуют рыхлый мелкочешуйчатый,
не обладающий капиллярностью горизонт.
Слитые почвы или вертисоли могут встречаться в суббореальном,
субтропическом и тропическом термических поясах в гумидно-аридных
условиях. Их номенклатура очень разнообразна: слитоземы, смольницы,
регуры, грумосоли, тирсы, слитые черноземы и т.д. Формированию слитости способствуют тяжелые по составу материнские породы, равнинный характер рельефа и периодическая переувлажненность, сменяющаяся иссушеннием. Свойства слитости формируются под воздействием переменной
дегидратации и гидратации набухающего материала.
Контрастный водный режим, резкие колебания от переувлажнения к
иссушению ведут к перестройке минеральной части, изменению структуры,
появлению высокой способности к набуханию и сжатию. Этому способствует обогащенность слитых почв и слитомагнезиальной коры выветривания монтмориллонитовыми минералами, а монтмориллонитовое оглинивание - одна из важнейших сторон слитогенеза. При слитогенезе обычно образуется черная масса за счет прочного комплексирования гуматов с монтмориллонитовыми минералами.
Оригинально складывается водный режим слитых почв, способствующий застою воды на поверхности. Проникновение дождевых вод непосредственно в глубокие слои почвы возможно лишь после иссушения профиля до глубины 150 см, когда он будет пронизан трещинами. В этом случае только влага обильных дождей может достигнуть по трещинам глубоких
слоев, и проникновение будет происходить до тех пор, пока в результате набухания средние и верхние слои почвы не превратятся в водоупор.
Фильтрация слитого слоя составляет всего 0,1-0,4 мм/ч. При таких величинах фильтрации слитые почвы практически не имеют промывного режима,
94
какое бы количество осадков ни выпадало. Круговорот веществ происходит
в пределах почвенного профиля, т.е. в слое 0-170 см, а материнская порода
оказывается изолированной от гравитационного тока влаги набухшей глинистой массой. Избыток атмосферной нефильтрующейся влаги застаивается на поверхности в микрорельефных понижениях, вызывая переувлажненность пахотного слоя.
Со слитогенезом связано явление
педотурбации. Педотурбация – это
механический процесс внутреннего профильного перемешивания почвенной массы, вследствие которого происходит перемещение веществ в почве.
В слитых почвах к концу сухого сезона возникают глубокие трещины.
Мелкозернистая масса поверхности почвы, образованная в результате самомульчирования, проваливается в трещины под воздействием силы тяжести, воды и ветра, обработки и
др.
При увлажнении и набухании почвы педотурбация происходит снизу
вверх из-за развивающегося в трещинах давления на блоки почвы. Могут
происходить и горизонтальные смещения. Как правило, при увлажнении
блоки поднимаются выше, чем места трещин. Это одна из причин формирования в естественных условиях микрорельефа типа гильгай. Как результат педотурбации
профиль слитой почвы слабо дифференцирован на горизонты. Происходит гомогенизация почвенной массы, замедляющая дифференциацию почвенного профиля на горизонты.
Слитые почвы устойчиво сохраняют ранее приобретенные свойства
слитости, несмотря на изменившейся условия. Монтмориллонитовый состав глинистой массы, замедленный обмен веществ между почвой и другими компонентами ландшафта (грунтовыми водами, материнской породой и
пр.) способствуют длительной консервации слитости и поддерживают ее
существование. Менее устойчивы к изменению внешней среды поверхностные активные горизонты. Именно от поверхностных горизонтов начина-
95
ется "атака" на слитную толщу, а слитые горизонты часто сочетаются с
осолоделыми (луговые осолоделые слитые почвы степных западин), псевдоподзолистыми (серые и светло-серые слитые почвы лесостепи), солонцовыми, глеевыми (лугово-болотные слитые почвы), дерновыми (луговые и
лугово-черноземные слитые почвы).
Слитые почвы связаны только с тяжелым гранулометрическим составом и особенно с высоким содержанием илистых частиц. Анализируя свойства слитых черноземов Молдавии, В.П. Подымов вводит понятие гранулометрического барьера (содержание в почвах 62% физической глины и
39% ила). При меньшем количестве указанных частиц развитие слитогенеза
маловероятно.
Явления слитогенеза необходимо отличать от солонцового процесса,
который по конечному результату в формировании водно-физических
свойств похож на слитогенез. Часто солонцеватые почвы, сформированные
на третичных засоленных глинах, необоснованно называют слитыми. Это
относится к черноземам Ставрополя и Молдавии. Основное генетическое
отличие слитых почв от солонцеватых состоит в том, что почвенный поглощающий комплекс в явлениях слитогенеза не диспергируется, а резко
меняет свой объем при разной влажности, что обусловлено обилием минералов монтмориллонитовой группы.
Экологическая сущность слитогенеза — ухудшение физических условий почвенной массы как биологической среды. Многолетние растения
своими корнями не могут осваивать слитую массу из-за ее постоянной объемной
прогрессивно развивается в очень короткие сроки, вмещающие в
отдельные звенья севооборота в орошаемых условиях. Во-вторых, слитогенетические свойства возникнув, проявляют удивительную устойчивость и консервативность, настолько прочную, что до настоящего вре-
96
мени нет эффективных приемов по устранению последствий слитогенеза.
Таким образом, слитогенез проявляется в условиях резкой контрастности водного режима почв, т.е. чередования периодов переувлажнения и
иссушения, на обязательно глинистых материнских породах. Слитогенез
всегда связан с травянистой растительностью и гумусовоаккумулятивными процессами. В разных условиях использование слитых
почв не одназначно. Но типично общее правило: слитоземы не эффективны
для
многолетних насаждений в связи с физической динамичностью нижней
части возможной корнеобитаемой толщи. Нет на слитых почвах посадок
плодовых насаждений, винограда, сахарного тростника и т.д. Резко снижают урожайность озимые культуры из-за зинего переувлажнения почв. Но
хорошие урожаи дает кукуруза. Эффективны многолетние травы. В Индии
– это хорошие хлопковые почвы,
а на Кубе слитоземы – пастбищные земли.
Слитоземы – типично равнинные почвы. На склонах в условиях СевероЗападного Кавказа возможно развитие лесных биоценозов и генезис верхних горизонтов слитоземов по серолесному типу почвообразования с образованием оригинальных серых лесостепных почв со вторым гумусовым, но
обязательно реликтово слитым горизонтом.
2.7. ГЛЕЕВЫЙ ПРОЦЕСС
Под глеевым процессом (оглеением) понимается процесс образования глинистых материалов, содержащих закисное железо, а также простых
закисных солей железа и марганца. Наиболее распространенные – сидерит
FеСО
весьма мобильный бикарбонат железа Fе(НСО
и вивианит Fе3(РО4)2·8Н2О. При гидролизе сидерита образуется
3
. Эти вещества окрашива-
3)2
ют зоны оглеения в зеленоватые, зеленовато-голубые и черно-голубые тона.
97
В почвах, содержащих сульфаты, закисное железо находится в виде
гидротроилита FеS·nН
О, небольшие количества которого окрашивают
2
почву в интенсивно черный цвет. Гидротроилит, подвергаясь кристаллизации, переходит в пирит – FeS
.
2
Сущность глеевого процесса состоит в следующем: под воздействием
неспецифических гетеротрофных анаэробных организмов железо свобод-
ных окисных соединений, а также железо, извлекаемое из частично распа-
дающихся силикатов и алюмосиликатов, восстанавливается до закисного
двухвалентного, вступает в комплексные связи с органическими соедине-
ниями и алюмосиликатами. В закисные формы вместе с железом перехо-
дят
и другие элементы.
Глеевый процесс, проявляясь в различных почвенных типах, увеличивает разнообразие почвенного покрова Земли. Глеевые процессы возникают при переувлажении. В условиях застойно-промывного водного режима морфохроматические признаки оглеения в виде холодного цвета – синего, сизого, голубого и голубовато-зеленого и др. не проявляются. Эти признаки характерны
для почв болотного ряда, т.е. они возникают под влиянием глееобразования при постоянном переувлажнении без условий промывного водного режима.
Глеевый процесс имеет биохимическую природу. Специфические
группы микроорганизмов не установлены. Их состав может варьировать в
различных почвах и климатических зонах. Но все эти микроорганизмы гетеротрофны, т.е. наличие
в почвах органического вещества – обязательное
условие глеевого процесса. Наибольшее количество микроорганизмов, вызывающих редукцию железа, находится в верхних почвенных горизонтах,
богатых органическим веществом. Растительные остатки и почвенный гумус используются бактериями как энергетический материал. Зоны оглеения
наиболее интенсивно развиваются вокруг скопления органического мате-
98
риала, а в глубоких горизонтах оглеение лимитируется низким содержанием гумуса. При глееобразовании может иметь место масляно-кислое брожение сахаров и крахмала, а также брожение клетчатки. Однако определяющим является сбраживание протеинов и гумусовых веществ. При этом
происходит усреднение кислой реакции почв. В легко подвижную форму
превращаются гумусные кислоты, связанные
с трехвалентным железом
(Зайдельман, 1998).
Оглеение развивается в переувлажненных почвах. Однако вода не является его непосредственной причиной. Избыток влаги ограничивает процесс обмена воздуха между почвой и атмосферой, что приводит к недостатку кислорода – необходимому условию развития анаэробных микроорганизмов.
При переменном гидроморфизме, когда процессы переувлажнения
сменяются окислительным режимом, типична
4Fе(НСО
Гидроокись железа Fе(ОН)
, + О2+ 2H2О = 4Fе(ОН)3 + 8СО2
3)2
и ее производные придают профилю яр-
3
следующая реакция:
ко-оранжевые и ржавые тона, которые распределяются в виде пятен и примазок. Они сочетаются с пятнами ярко сизо-зеленого цвета истинного оглеения. Образуется мраморовидная пятнистая окраска, как результат периодичности (сезонности) в избыточном увлажнении, т.е. периодичности в
господстве восстановительных и окислительных
условий. С переменным
гидроморфизмом также связано наличие конкреций и марганцевожелезистых пленок (мелкие и крупные ортштейны, трубчатые корневые
конкреции, примазки, пятна Fе(ОН)
и Мn2О7).
3
В глеевых засоленных почвах закисные формы железа окисляются с
образованием серной кислоты, и почвы в отсутствие карбонатов приобретают сильно кислую реакцию среды. Схема образования серной кислоты
может быть представлена следующим образом:
99
FеS2 + 7О + Н2О = Н2SО4 + FеSО4
FеS + 4О + 2Н
О = Н2SО4 + Fе(ОН)2
2
В дельте Кубани под плавневыми торфяниками наблюдаются случаи
повышения кислотности до pH 5-5,5.
2.8. АЛЛИТИЗАЦИЯ
Аллитизация (ферраллитизация) — совокупность явлений почвообразования и выветривания, результатом которых является накопление в
почвах окисных минералов железа и алюминия (гетит, гидрогетит, лимонит, гидрогелит, гиббсит), а также вторичного алюмосиликата каолинита.
Происходит также потеря кремнезема и всех остальных окислов. Аллитизация (ферраллитизация) совершается в тропических и субтропических
странах в условиях достаточной влажности и хорошего естественного дренажа. Образующиеся свойства аллитности (ферраллитности) включают:
красную и желтую окраску, прочную железистую микроструктуру, низкую
поглотительную способность, слабую связанность, пластичность и набухаемость.
Аллитными почвами и корами выветривания считаются те, у которых
молекулярные отношения 8Ю2: К2Оз в илистой фракции менее 2.
Аллитизация (ферраллитизация) — процесс, охватывающий не только почвенные горизонты, но и преобразующий всю кору выветривания на
большую глубину, что отличает его от ряда других почвообразовательных
процессов. Специфические генетические горизонты не формируются. В
толще аллитной коры выветривания различают верхний активный слой современного почвообразования и мягкую породу, потерявшую свою внешнюю структуру — зону литомаржа («гнилого камня»).
Процесс аллитизации С.В. Зонн (1974) подразделяет на аллитную,
ферраллитную, аллитфераллитную и феритную стадии (табл. 2.5).
100
2.5. Валовой состав ила аллитных кор выветривания, % на прокаленное ве-
ществе (по Зонну)
Типы (стадии) кор
Al2O3 Fe2O3 MgO SiO2
SiO
2
выветривания
Аллитные 43,3 43,3 9,0 0,3 1,8
Ферраллитные 36,5 42,1 15,7 0,4 1,4
Аллитферраллитные 35,9 17,6 41,1 0,7 1,3
Ферритные 24,6 9,7 57,6 5,4 0,8
Аллитная стадия кислая, наблюдается в условиях недостаточного
дренажа. Красные и желтые аллитные почвы этой стадии обогащены каолинитом, гиббситом и обеднены железом, которое часто переходит в агрегационные формы.
Ферраллитная стадия выражается в двух формах: кислой (желтые и
красные ферраллитные почвы) и нейтральной кальциевой (ферраллитнокальциевые почвы). В минеральном составе ферраллитной стадии преобладают каолинит и окристаллизованные формы железа и алюминия.
Феритизация — локальное рыхло-железистое корообразование, связанное с серпентинами и им подобными породами (красные и желтые феритные и аллитферитные почвы). Для почв и кор выветривания характерно
преобладание подвижных и окристаллизованных форм железа, следов каолинита.
Легкие по гранулометрическому составу почвы и коры выветривания, обогащенные инертным первичным кварцем, обычно называют кварцферраллитными, кварц-аллитными и кварц-феритными.
В России типичные аллитные коры выветривания и почвы не формируются. В гипергенных слоях, наряду с продуктами аллитизации, наблюдается и исходный материал — различные алюмосиликаты, как первичные,
так и вторичные, включая гидрослюды и монтмориллонит. Поэтому почвы
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]