Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Плодородие почв экологические, социальные и почвенно-генетические особенности. Монография
.pdf
121
химических элементов в биосфере до Мирового океана. Разная же подвижность компонентов элювиирования становится важнейшим фактором
гравитационной дифференциации вещества, которая во многом обуславливает вертикальное генетическое строение профиля почвы, т.е. разделение его на генетические горизонты.
При почвообразовании процессам гравитационного передвижения
веществ постоянно противостоят явления антигравитационного характера. Не без преувеличения можно сказать, что вся эволюция в биосфере
направлена на преодоление земного тяготения. Антигравитационные явления способствуют включению в биологический круговорот веществ и
энергии, участвуют в формировании генетических профилей почв и их
плодородия.
В сущности все почвообразваоние - это единство двух противоположно направленных явлений. Гравитационной миграции веществ за пределы почв и кор выветривания противостоят антигравитационные процессы закрепления в биомассе и в почвенной среде элементов плодородия, а также элювиально устойчивых веществ в генетических горизонтах
почвенного профиля. В почвенных массах всегда проявляются комплексы
явлений, препятствующие процессам гравитационного перемещения веществ, подавляющие элювиирование и способствующие формированию
устойчивых генетических профилей почв.
В биосферно-экологическом плане антигравитация проявляется в
глобальных процессах биологического накопления материи ее пространственного вертикального и горизонтального распределения в зонах,
ландшафтах, биогеоценозах, что в целом предопределено биологическим
круговоротом в его бесконечном разнообразии жизненных форм. Жизнь
на планете Земля - величайшее проявление антигравитации.
122
Важнейшим аспектом антигравитации типичного почвенного и
биогеоценотического характера является аккумуляция и удержание в
почвах и биоценозах веществ и энергии, определяющих плодородие земель в их биогеоценотической и агроценотической формах, что представляется главным объектом учения о плодородии почв.
Наконец, проявление антигравитации в почвенно-генетическом
плане, как формирование профильного строения конкретных почв с разнообразием эволюционно сформированных генетических горизонтов и
проявлением разнообразной и конкретной гаммы свойств и характеристик. Их почвенно-генетическая конкретика проявляется:
физически как абсорбция веществ, в силу молекулярного и
менискового напряжения воды и др.;
физико-химическая или обменная поглотительная способность
органических, органо-минеральных и минеральных комплек-
сов;
химически, как связывание и накопление биологически
необходимых элементов в труднорастворимых веществах и
последующего их включения в биологический круговорот.
Антигравитационная емкость почвенных горизонтов зависит в первую очередь от гранулометрического состава почвенной массы, его минерально-химических свойств и гумусового содержания.
Количественная емкость антигравитации в единицах массы для
биоценозов определяется биоклиматическими условиями и соответственно емкостью биологического круговорота веществ: если экваториальные
леса принять за 100, то леса субтропиков составляют 50, леса суббореальные
широколиственные 26, среднетаежные 10, суббореальные степи 26
(Исаченко, 2002). Поддерживают антигравитационные явления процессы го-
123
могенизации профиля почв, проявляющиеся в разной степени во всех компонентах почвенного покрова.
Таким образом, земное тяготение необходимо рассматривать как
всеобщее условие почвообразования, наряду с общепринятыми факторами и
условиями. Однако, может быть в силу общепланетарной однозначности парадигма земного тяготения чаще всего не упоминается при анализе почвообразовательных процессов.
2.18. ЭЛЮВИИРОВАНИЕ КАК ВСЕОБЩАЯ КАТЕГОРИЯ ГЕНЕЗИСА
И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ
Среди сложного комплекса почвообразовательных процессов различной направленности, комплексности и результативности явления выноса продуктов почвообразования или их элювиирование следует признать глобально типичными для всех автоморфных почв, которые в целом
определяют ландшафтные облики поверхности суши. Почвы в своем
большинстве подвержены воздействию нисходящих токов почвенной влаги в ее гравитационных формах, и для всех автоморфных и даже гидроморфных почв типичен вынос с фильтрующимися водами различных веществ из отдельных горизонтов или из почвенного профиля. Судьба продуктов элювиирования весьма неоднозначна, но общепризнано: почвенный покров, конкретные почвы - первоначальное звено миграции большинства химических элементов в биосфере. Это всеобщая биосферная закономерность, установленная В. И. Вернадским.
Элювиальность по своей экологической результативности весьма
противоречивое и парадоксальное явление. С одной стороны положительная жизненно необходимая ценотическая функция элювиирования заключается в удалении за пределы пространства экосистемы продуктов функционирования биоценозов, что является объективной экологической не-
124
обходимостью и выполняется в наземных экосистемах за счет почвенных
процессов. В тоже время элювиальность становится причиной удаления из
биоценотического пространства биофильных компонентов экосистемы в
виде конечных продуктов всех трофических связей, а именно, минеральных
веществ. Это характерно для всех почв, и в завершающей своей результативности наблюдается в почвах и корах выветривания экваториальных гилей.
Однако в природе эволюционно оформились два великих растительных сообщества: травянистое и лесное, с противоположно направленной антиэлювиальной адаптацией аккумулятивно сохранять биофильные вещества
в экосистемах. Биогеоценозы травянистой растительности аккумулируют
элементы плодородия в почвенной массе, в гумусовых компонентах этой
массы, а лесные сообщества - в биомассе самих биоценозов, как наиболее
надежном хранилище при интенсивно промываемых почвах атмосферными
осадками.
Продукты элювиирования весьма различны по своей природе. Все
мигрирующие вещества, образующиеся в процессах почвообразования и в
результате жизнедеятельности организмов, а также содержащиеся в исходной материнской породе, можно разделить, учитывая классические подходы
геохимии и генетического почвоведения, на следующие группы по разной
степени элювиальности или разной степени миграционной способности в
почвенно-грунтовых растворах (Вальков, 2005):
1. Частицы илистых фракций и коллоидные формы вторич-
ных глинистых минералов. Это самый низкий уровень элювиальной под-
вижности, ограничивающийся чаще всего пределами горизонтов почвенного
профиля. С гравитационными водами илистые частицы не покидают профиля почвы. Это единственный компонент элювиирования только
внутрипрофильной миграции. Генетический результат: обезиливание элю-
125
виальных горизонтов и формирование переходных глинисто-иллювиальных.
Такое явление наблюдается в подзолистых почвах, в бурых лесных почвах
разной степени оподзоленности и лессированности. Процесс известен как
лессиваж по Ф. Дюшофуру или как иллимеризация (обезиливание) по
В.М. Фридланду. Природные скопления глин, озерных или морских, не
связаны с почвенными процессами лессиважа.
2. Кремнезем (SiO2) в коллоидной форме. Элювиирование кремне-
зема за пределы почвы и коры выветривания типично для влажных условий при оптимальной аэрации и при температурах около 30°С, что характерно для тропических гелей (круглогодовой цикл) или для лесных биоценозов влажных субтропиков (летние сезонные циклы). Переход SiO2 в
почвенные растворы - важнейший результат ферраллитизации как почвенного ландшафтно-зонального преобразования минеральной массы почвенного профиля и коры выветривания. В тропиках этот процесс охватывает
громадные толщи почвы и подпочвенных слоев, в субтропиках же ограничивается только поверхностными почвенными горизонтами и корой выветривания до глубины, где температура в течение года всегда ниже 30°С. Почвенные и геохимические условия: свободная миграция почвенных растворов
и слабокислая реакция среды, близкая к нейтральной, определяющая
подвижное состояние коллоидов-золей кремнезема. Геохимический парадокс этого явления: в природе не pафиксированы вторичные скопления
постколлоидного кремнезема, несмотря на значительные объемы коллоидных кремнеземистых миграций, о чем можно судить по значительному
накоплению минералов окислов алюминия и железа в почвах и корах выветривания тропических стран, хотя сами явления аллитизации имеют историю во многие миллионы лет. В тоже время присутствие растворимого
кремнезема во всех природных водах обязательно, а его биологическое поглощение организмами повсеместно и бесспорно.
126
3. Растворы гумусовых и других органических веществ. Элювии-
руются фульвокислоты и сопутствующие им продукты гумификации. В
кислых почвах лесных биоценозов элювиирование ограничивается например, в результате подзолистого процесса, а также биохимической минерализацией, правда, далеко не в полной мере. Продукты минерализации - основной компонент корневого питания древесной растительности. Главнейший источник внебиоценотической миграции растворов органических
веществ - болотные экосистемы различного происхождения. Такая миграция
наблюдается в водах с кислородным дефицитом. В открытых водных источниках и водоемах происходит быстрая минерализация органических веществ
когда-то бывших элювиальными почвенными растворами.
4. Растворы соединений железа. Подвижные формы двухвалентного железа как результат развития процессов оглеения образуются в условиях застойно-промывного водного режима. Эти явления характерны
для всех биоклиматических поясов в условиях лесных и болотных биоценозов. Элювиальные продукты глеевых процессов осаждаются в окислительных условиях, формируя иллювиальный конкреционный материал в генетическом профиле различных почв от железисто-марганцевых пленок и ортштейнов до латеритообразных конкреций. Латеритизация особенно широко
проявляется в условиях сезонно-влажных тропиков. Наблюдаются эти явления и в лесах суббореального и субтропического пояса, например, на второй
террасе р. Мзымта, в районе Адлера, на надпойменных террасах рек в
Туапсинском районе. Это подзолисто-желтоземные и подзолисто-бурые
лесные почвы с мощным железисто-конкреационным иллювиальным горизонтом, сходным с латеритами тропических почв, особенно в их пизолитовой (мелкоконкреационной) форме. При элювиировании растворов соединений железа и латеритообразовании значительную роль играют малопроницаемые подпочвы, являющиеся своеобразным водоупором, над которым
127
во влажные периоды года возникают элювиальные почвенные растворы
типа верховодки, текущие по уклону местности и накапливающиеся на
равнинах террас или в западинах местности. Чем больше элювиальный
боковой склонный водосбор, тем интенсивнее латеритообразование на
прилегающих равнинах. Обширные площади приморских террас Западной Кубы образуют красно-бурые латеритные почвы с громадными
плитами конкреационного материала. Насыщенность подвижными соединениями железа почвенно-грунтовых вод -типичная черта лесных
ландшафтов. Кроме конкреционного почвенного материала, продукты
конечной элювиальной миграции могут фиксироваться как озерная руда, из
которой при Петре I даже выплавлялось железо.
5. Карбонаты щелочноземельных металлов, в основном СаСОз,
представляют, наряду с легкорастворимыми солями глобальную
всепочвенную компоненту элювиальных явлений. Интенсивность
элювиирования определяется увлажненностью ландшафтов,
фильтрационной способностью почв и грунтов и наличием самих
карбонатов в исходной почвообразующей породе. Последствия этого
элювиирования, которое известно в почвоведении как процесс
выщелачивания, повсеместно можно наблюдать в природе. Это
карбонатность почв, их отдельных горизонтов и подпочвенных слоев, а
также различные почвенные новообразования, скопления мергелей и
т.д. вплоть до простой жесткости окружающих нас пресных вод.
6. Легкорастворимые соли - самый легкий и простой компонент
элювиирования, конечный путь которого речные и морские воды.
Выпадающие на почву атмосферные осадки сразу же превращаются в почвенные растворы легкорастворимых солей разной концентрации и являются
главным источником водообеспеченности всех наземных экосистем. Иллювиальное накопление солей в особых горизонтах почвенного профиля
128
наблюдается только в условиях водного режима сухостепных и пустынных
ландшафтов.
При исследованиях генезиса почв и оценке результатов процессов
почвообразования часто гипертрофируются вертикальные нисходящие токи
почвенных растворов. Это справедливо для рыхлых почв с хорошей водопроницаемостью и равнинных мезорельефных территорий, но совершенно недопустимо для горных областей и рельефно-пересеченных ландшафтов. Здесь значительно участие в почвенных системах боковых элювиальных токов гравитационной воды. В связи с неоднозначной направленностью потоков почвенных растворов в природе возможно формирование
профилей почв с участием в их строении вещественных составляющих вне
местного происхождения, а являющихся результатом почвообразовательных процессов других территорий. Постулат же почвоведения, что материнская порода - это та горная порода, из которой образовалась почва,
нуждается в уточнении. Вещественный состав конкретного профиля
почвы может быть весьма далеким от состава субстрата, в котором генетически формировался этот профиль. При этом возможны два резко контрастных и противоположно направленных явления: элювиирование продуктов
почвообразования за пределы почвы и присущей ей коры выветривания и
иллювирование веществ в конкретную почвенную массу с сопредельных
территорий, а также эоловый привнос атмосферной пыли. Элювиирование
из профиля почвы обязательно предполагает процесс остаточного накопления в целом при сохранении плотности массы за счет притока веществ или
из материнской породы, или из других внешних систем ландшафта, окружающих конкретную почву. В наиболее завершенной форме элювиальность
всего профиля почв наблюдается в аллитных красных и желтых почвах
постоянно влажных тропических лесов, когда конечные продукты остаточ-
129
ной аккумуляции представлены вторичными минералами окислов алюминия
и железа, вторичным алюмосиликатом каолинитом.
Таким образом, элювиальные процессы в явлениях почвообразования,
наряду с экологической сущностью формирования плодородия экосистем
биогеоценотического характера, представляют главнейшую наиболее
общую черту биосферного развития почвенного покрова. Элювиирование
свойственно практически всем почвообразовательным процессам. Оно про-
является количественно, качественно и пространственно в весьма разнооб-
разных формах. Элювиальность почв определяет направленность изменений
в строении почвенных тел и неразрывно связана с иллювиальным накоплени-
ем продуктов элювиирования в конкретных почвах, в почвах сопредельных
территорий и, наконец, с глобальной биогеохимической миграцией ве-
ществ в биосфере.
2.19. ИЛЛЮВИАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ В ЯВЛЕНИЯХ ГЕНЕЗИСА И ЭКОЛОГИИ
ПОЧВ
Генетические и экологические аспекты иллювиирования постоянно, со
времен зарождения почвоведения как науки, привлекали внимание исследователей и практиков (Вальков, 2006). Прежде всего, обращал на себя
внимание морфолого-генетический результат иллювиирования, как отражение процесса во внешнем строении профиля, наблюдаемого в первые
моменты визуального изучения почв в полевых условиях.
Иллювиальные явления имели констатацию, отражающую контрастное строение профиля конкретной почвы, резкую ее дифференциацию по
генетическим горизонтам.
К.К. Гедройц уже в 1922 г. в основополагающем труде «Учение
о поглотительной способности почв» свободно оперировал понятиями «иллювиирование», «иллювиальные горизонты». С.А. Захаров (1928) впервые
130
предложил различить элювиально-иллювиальное строение профиля с выделением соответствующих горизонтов, подразумевая под иллювиальным
горизонтом нижнюю часть почвы, в которую вмываются соединения из
верхних слоев. После С.А. Захарова концепция об элювиальноиллювиальном строении профиля почв прочно вошло в генетическое почвоведение, правда, чаще и четко иллювиирование подчеркивалось в отношении почв, дифференцированных по содержанию ила и других коллоидов
(подзолы, солонцы и др.).
В современном почвоведении широко используется концепция
элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП), предложенная А.А.
Роде (1984), И.П. Герасимовым и М.А. Глазовской (1960) и расширенная и
интерпретированная Б.Г. Розановым (1988) и Л.О. Карпачевским (2005), а
также весьма многими авторами. Степень сложности и многозначности ЭПП
зависит от авторской трактовки. Однако генетической целенаправленности и
сущности явлений соответствует понимание, высказанное И.П. Герасимовым
и М.А. Глазовской, а именно - ЭПП определяет конкретный признак в почве
или соответствующий горизонт, а сумма определенных процессов идентифицирует конкретную почву. При этом первостепенно значимо положение триады: факторы почвообразования - процессы - почвы.
Б.Г. Розанов и Л.О. Карпачевский иллювиальные процессы называют иллювиально-аккумулятивными, причем Б.Г. Розанов подчеркивает: «каждому элювиальному процессу может соответствовать свой иллювиальный процесс, если элювиирование не идет за пределы почвенного профиля».
Как правило, элювиально-иллювиального сбалансированных почв в
природе не наблюдается. Элювиирование господствует над иллювиальным
накоплением веществ в почвенных горизонтах. Только при боковых
склоновых потоках почвенных растворов, как, например, при образовании
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]