Вальков - Почвоведение

214 П о ч в о в е д е н и е

Со слитогенезом связано явление педотурбации. Педотурбация — это механический процесс внутреннего профильного перемешивания почвенной массы, вследствие которого происходит перемещение ве­ ществ в почве. В слитых почвах к концу сухого сезона возникают глубокие трещины. Мелкозернистая масса поверхности почвы, обра­ зованная 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 по­ чвы. Могут происходить и горизонтальные смещения. Как правило, при увлажнении блоки поднимаются выше, чем места трещин. Это одна из причин формирования в естественных условиях микрорелье­ фа типа гильгай.

Как результат педотурбации профиль слитой почвы слабо диф­ ференцирован на горизонты. Происходит гомогенизация почвенной массы, замедляющая горизонтацию.

Оглеение. Под глеевым процессом понимается процесс образо­ вания глинистых материалов, содержащих закисное железо, а также простых закисных солей железа и марганца. Наиболее распростра­ ненные — сидерит FeC03 и вивианит Рез(Р04)2и8Н20 . При гидро­ лизе сидерита образуется весьма мобильный бикарбонат железа Fe- (Н С 03)2. Эти вещества окрашивают зоны оглеения в зеленоватые, зеленовато-голубые и черно-голубые тона.

В почвах, содержащих сульфаты, закисное железо находится в виде гидротроилита FeSunH20 , небольшие количества которого окра­ шивают почву в интенсивно черный цвет. Гидротроилит, подвергаясь кристаллизации, переходит в пирит — FeS2.

Сущность глеевого процесса состоит в следующем: под воздействи­ ем неспецифических гетеротрофных анаэробных организмов железо свободных окисных соединений, а также железо, извлекаемое из ча­ стично распадающихся силикатов и алюмосиликатов, восстанавлива­ ется до закисного двухвалентного, вступает в комплексные связи с органическими соединениями и алюмосиликатами. В закисные фор­ мы вместе с железом переходят и другие элементы.

Глеевый процесс, проявляясь в различных почвенных типах, уве­ личивает разнообразие почвенного покрова Земли. Глеевые процессы возникают при переувлажении. В условиях застойно-промывного во­ дного режима морфохроматические признаки оглеения в виде холод­

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 варьиро­ вать в различных почвах и климатических зонах. Но все эти микро­ организмы гетеротрофны, т. е. наличие в почвах органического веще­ ства — обязательное условие глеевого процесса. Наибольшее коли­ чество 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 материала, а в глубо­ ких горизонтах оглеение лимитируется низким содержанием гумуса. При глееобразовании может иметь место масляно-кислое брожение сахаров и крахмала, а также брожение клетчатки. Однако определя­ ющим является сбраживание протеинов и гумусовых веществ. При этом происходит усреднение кислой реакции почв. В легко подвиж­ ную форму превращаются гумусные кислоты, связанные с трехва­ лентным железом.

Оглеение развивается в переувлажненных почвах. Однако вода не является его непосредственной причиной. Избыток влаги ограничива­ ет процесс обмена воздуха между почвой и атмосферой, что приводит к недостатку кислорода — необходимому условию развития анаэроб­ ных микроорганизмов.

При переменном гидроморфизме, когда процессы переувлажнения сменяются окислительным режимом, типична следующая реакция:

4Fe(HC03)2, + 0 2+ 2НгО = 4Fe(OH)3 + 8СОг.

Гидроокись железа Fe(OH)3 и ее производные придают профилю ярко-оранжевые и ржавые тона, которые распределяются в виде пя­ тен и примазок. Они сочетаются с пятнами ярко сизо-зеленого цвета истинного оглеения. Образуется мраморовидная пятнистая окраска, как результат периодичности (сезонности) в избыточном увлажне­ нии, т. е. периодичности в господстве восстановительных и окис­ лительных условий. С переменным гидроморфизмом также связа­ но наличие конкреций и марганцево-железистых пленок (мелкие и

216 П о ч в о в е д е н и е

крупные ортштейны, трубчатые корневые конкреции, примазки, пят­ на Fe(OH)3 и Мп20 7).

В глеевых засоленных почвах закисные формы железа окисляют­ ся с образованием серной кислоты, и почвы в отсутствие карбонатов приобретают сильно кислую реакцию среды. Схема образования сер­ ной кислоты может быть представлена следующим образом:

FeS2 + 70 + Н20 = H2S04 + FeS04,

FeS + 4 0 + 2Н20 = H2S 04 + Fe(OH)2.

Таким образом, глееобразование, или глеевый почвообразователь­ ный процесс, протекает в анаэробных условиях при обязательном уча­ стии гетеротрофной микрофлоры и наличии органического вещества в условиях постоянного или периодического обводнения отдельных горизонтов или всего профиля. Глееобразование сопровождается пе­ реходом окисных соединений в закисные.

Аллит изация (ф ерраллит изация) — совокупность явлений почвообразования и выветривания, результатом которых является накопление в почвах окисных минералов железа и алюминия (гетит, гидрогетит, лимонит, гидрогелит, гиббсит), а также вторичного алю­ мосиликата каолинита. Происходит также потеря кремнезема и всех остальных окислов. Аллитизация (ферраллитизация) совершается в тропических и субтропических странах в условиях достаточной влаж­ ности и хорошего естественного дренажа. Образующиеся свойства аллитности (ферраллитности) включают: красную и желтую окраску, прочную железистую микроструктуру, низкую поглотительную спо­ собность, слабую связанность, пластичность и набухаемость.

Аллитными почвами и корами выветривания считаются те, у ко­ торых молекулярные отношения Si02: R20 3 в илистой фракции ме­ нее 2.

Аллитизация (ферраллитизация) — процесс, охватывающий не только почвенные горизонты, но и преобразующий всю кору выветри­ вания на большую глубину, что отличает его от ряда других почвоо­ бразовательных 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»).

Латеритизация — почвенно-гидрогеологический процесс фор­ мирования железистых и железисто-кварцевых каменных конкреций, слоев (панцирей) в мелкоземистой толще почв под воздействием при­ тока соединений железа и алюминия с кислыми водами, чаще всего горизонтального и реже вертикального направления. Латеритизация обусловливает вывод из круговорота значительных количеств соеди­ нений железа. Наиболее широко латеритизация проявляется в усло­ виях сезонно-влажных тропиков.

При латеритообразовании значительную роль играют малопрони­ цаемые подпочвы, являющиеся своеобразным водоупором, под кото­ рым во влажные периоды года возникают текущие по уклону мест­ ности почвенные воды типа верховодки. Этому может способствовать различный литологический состав наносов, например глинистые по­ роды, перекрытые легкими отложениями.

Выпадение соединений железа в осадок, образование конкреций, цементация конкреций из окружающего их силикатного материала в железистые панцири происходит при смене реакции среды на ней­ тральную или щелочную, что возможно при контакте кислых желе­ зистых вод с грунтовыми водами иного, не почвенно-поверхностно­ го происхождения. Большое значение в образовании латеритов при­ надлежит периодическому высыханию почвенных растворов и слоев. Особенно крупные скопления латеритов встречаются в замкнутых депрессиях рельефа. В зависимости от условий образования и стадий развития процесса встречаются пизолитовые (гороховидные), камени­ сто-гравелистые и альвеолярные (ячеистые) крупноблочные, камени сто-плитообразные. Эти латериты имеют поверхносгно-гидроморфное происхождение и связаны с дополнительным притоком воды, насы­ щенной растворимыми соединениями железа.

На Северном Кавказе процесс латеритообразования можно наблю­ дать в субтропических подзолисто-желтоземных почвах на выровнен­ ных морских и речных террасах Черноморского побережья, в райо­ нах Туапсе — Сочи — Адлер. Большие площади этих почв сосредо­ точены в долинах рек Мзымты и Псоу. Их конкреционный горизонт

Вимеет латеритную природу.

Впочвах сезонно влажных тропических стран типично образова­ ние латеритных конкреций из ферраллитной глинистой массы вслед­ ствие ее цементации.

Присутствие в почвах латеритов резко снижает их плодородие, а эрозионные процессы делают эти почвы совершенно бесплодными вследствие выхода на поверхность каменистой массы.

2 .2 .4 . Преобразование и миграция почвенной массы

Выщ елачивание• Под выщелачиванием понимается процесс вы­ носа (вымывания) за пределы почвы и коры выветривания простых солей щелочных и щелочноземельных металлов. Обычно это мигра­ ция солей Na, К, Са, Mg, которые или содержались в материнской породе, или неизбежно возникали при почвообразовании и выветри-, вании. Эти явления могут происходить вместе с лессивированием, оподзоливанием, осолонцеванием и др. Однако весьма часто удале­ ние из почвы простых солей не обязательно сопровождается ука­ занными процессами, а носит индивидуальный характер. Поэтому выщелачивание целесообразно понимать как самостоятельный по­ чвообразовательный процесс, включающий явления вымывания из почвы солей без развития свойств солонцеватости, оподзоленности, лессиважа и др.

Из всех солей, включающихся в процесс выщелачивания, карбо-' нат кальция (СаСОэ) — наиболее труднодоступная соль. Миграция карбонатов возможна только после их превращения в бикарбонаты,' что происходит в водных растворах в присутствии углекислоты:

СаС03 + Н20 + С 02 <=> Са(НСОэ)2. г

Бикарбонат кальция — Са(НСОэ)2 существует только в водно-> растворимом состоянии. При высыхании почвы он обратимо превра-* щается в СаСОэ, образуя иллювиально-дессуктивные карбонатные*

и коры выветривания происходит при промывном водном режиме. . При этом создаются условия для возникновения кислой реакции по- ? чвенной среды. Выщелачивание и миграция солей при непромывном f водном режиме являются условиями формирования иллювиальных горизонтов гипса и легкорастворимых солей. Почвы, не обнаружива­ ющие элювиально-иллювиальных явлений в отношении сиаллитной части, становятся таковыми и для простых солей — это черноземы, i каштановые, коричневые почвы и др.

Солончаковый процесс в классическом виде — это накопление легкорастворимых в воде солей в верхней части профиля почвы. Он проявляется в гумидно-аридных условиях с коэффициентом увлаж­ нения менее 1,0. Характерным для солончакового процесса являйН^ ся выпотной водный режим, когда количество выпадающих осадков меньше способности почвы и растений расходовать влагу. Избыток влаги возникает за счет близкого уровня грунтовых вод, капилляр­ ная кайма которых, испаряя влагу, приводит к формированию засо­ ленных почв. Обычно уровень грунтовых вод располагается на глу­ бине 0,5—3,0 м.

М ергеле накопление — одно из проявлений болотного почво­ образования. При подтоке гидрокарбонатно-кальциевых подзем­ ных вод на заболоченные массивы возможны условия выпадения СаС03 и M gC03 в осадок в виде тонкомучнистой массы. Этому способствует расход воды на испарение, изменение температуры давления растворенной угольной кислоты. Карбонатная масса мо­ жет иметь тенденцию к самостоятельному накоплению, образуя слои на поверхности или ниже торфяного горизонта. Содержание СаС03 и M gC03 в таких аккумуляциях достигает 90%. Мергеленакопление проявляется также в пропитывании карбонатами верх­ них горизонтов заболоченной почвы при выпотном водном режи­ ме. Здесь мергеленакопление сходно по сущности с солончаковым процессом, а образующиеся почвы — не что иное как карбонат­ ные солончаки.

Мергелистые слои и горизонты не содержат, как правило, повы­ шенных концентраций легкорастворимых солей. Эти соли удаляются во влажные периоды года избыточным количеством воды, когда го­ сподствует промывной режим и подавлены выпотные явления. Трудно растворимые карбонаты кальция и магния отмываются от подвижных хлоридов и сульфатов.

Солонцовый процесс (осолонцевание) связан с внедрением в почвенный поглощающий комплекс обменного натрия:

почва — Са2+ + 2Na+ почва 2Na+ + Са2+.

При насыщении поглощающего комплекса натрием почва приоб­ ретает щелочную реакцию:

почва — Na+ + Н20 = почва — Н+ + NaOH.

почва — 2Na+ + Н2СОэ = почва — 2Н+ + Na2C 03,

почва — 2Na+ + Са(НС03)2 = почва — Са2+ + 2NaHC03.

Высокая щелочность и присутствие соды приводят к диспергации коллоидно-илистой части почвы, коллоиды из геля переходят в золь, перемещаются из верхних горизонтов вниз, образуя уплотненный кол­ лоидно-илистыми частицами иллювиальный солонцеватый горизонт.

Содержащийся в солонцах и солонцеватых почвах обменный на­ трий определяет многие химические и водно-физические свойства почв, которые называют свойствами солонцеватости.

О солодение (щелочной гидролиз) происходит в степных де­ прессиях (западинах) в условиях лесостепи, степи и сухой степи при близком стоянии слабоминерализованных грунтовых вод или при пе­ риодическом передвижении растворов водами поверхностного стока. При осолодении происходит разрушение минеральной части почвы под воздействием слабо конденсированных дисперсных фульвокислот. Реакция растворов —слабощелочная, поэтому и распад минера­ лов определяется как щелочной гидролиз.

Подзолистый процесс (оподзолиеание) наиболее ярко проте­ кает под пологом хвойного леса в континентальных условиях бореального пояса. На поверхности почвы аккумулируется грубая лесная подстилка — горизонт Ао мор. Малозольные растительные остатки этого горизонта с преобладанием целлюлозы, лигнина, гемицеллюло­ зы, а также в присутствии ингибиторов (воски, смолы, дубильные со­ единения) медленно разлагаются под воздействием преимущественно грибной микрофлоры. При этом среди образующихся органических соединений значительна роль неусредненных фульвокислот и низко­ молекулярных уксусной, муравьиной и других кислот, т. е. веществ, обладающих агрессивностью в отношении большинства минералов по­ чвы. Фильтрующиеся из лесной подстилки органические кислоты в кислой среде разрушают первичные и вторичные минералы. В связи с этим подзолистый процесс часто называют кислотным гидролизом- Продукты разрушения могут частично накапливаться в нижележа­ щей иллювиальной толще, формируя иллювиальный горизонт Bj, а также вымываться вертикальными токами воды или горизонтальной

внутрипочвенной верховодкой. Промывной водный режим является важнейшим условием развития подзолистого процесса.

Элементарный подзолистый процесс необходимо отличать от под­ золистого общего почвообразовательного процесса, формирующего тип подзолистых почв. В генезисе подзолов подзолистый процесс — ведущий, но не единственный в общем комплексе явлений почвоо­ бразования. Со времен В.В. Докучаева, утвердившего понятие «под­ зол» в научной терминологии, формирование подзолистых почв рас­ сматривалось по-разному. В то же время теоретические положения различных авторов дополняли друг друга, с большей достоверностью раскрывали возможные пути становления этих почв.

Лессиеаж (иллимеризация) — почвообразовательный процесс перемещения глинистых частиц без их разрушения под действием нисходящих вертикальных и боковых токов влаги.

Вклассическом виде лессиваж — сбалансированный элювиально­ иллювиальный процесс: вынос ила из элювиальной толщи соответ­ ствует его накоплению в иллювиальных горизонтах. В этих горизон­ тах фиксируется ориентированная глина, под которой понимаются глинистые частички, расположенные по направлению вертикальных ходов, пор, трещин.

Врезультате лессиважа в горизонтах на поверхности почвенных отдельностей появляется кремезимистая присыпка. Рыхлое структур­ ное сложение профиля и вертикальность почвенных токов влаги спо­ собствуют глубокому обезыливанию почв.

Важный признак лессивирования —однородность валового соста­ ва илистой фракции по профилю почвы: молекулярные отношения характеризуются близкими величинами в элювиальных горизонтах и

вматеринской породе.

Для лесных почв отмечается более легкий гранулометрический со­ став верхних горизонтов Аи А^Ад в сравнении с горизонтом В4и ма­ теринской породой. Это связано с выносом илистых частиц из верх­ ней элювиальной толщи.

Псевдооподзоливание. Под псевдооподзоливанием следует по­ нимать сложный, преимущественно элювиальный процесс, сочетаю­ щий сезонное переулажнение и лессивирование. При псевдооподзоливании происходит дифференциация профиля, морфологически напо­ минающая оподзоливание. Сезонное переувлажнение и возникающее при этом оглеение вызывают мобилизацию Fe вследствие перевода его

в закисные формы. Fe отделяется от глин и мигрирует независимо от них. Частично его соединения вымываются, частично сегрегируют­ ся на месте при высыхании почвы в различные по величине и форме новообразования. Минеральная дифференциация интенсифицируется обезыливанием верхних горизонтов.

Таким образом, почвообразовательный процесс представляет собой совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энер­ гии, формирующих самостоятельное биокосное тело в поверхностном слое земной коры, — почву. Различают простейшие микропроцессы, не оставляющие видимых морфологических следов в почвах. Под элементарными почвообразовательными процессами понимается со­ четание взаимосвязанных биологических, химических и физических явлений, приводящих к образованию того или иного признака почвы. Общие (тотальные) почвообразовательные макропроцессы (подзоло­ образование, черноземообразование, буроземообразование и т. д.) формируют конкретные почвенные индивидуумы.

Часть 111

КЛАССИФИКАЦИЯ, ГЕОГРАФИЯ, СВОЙСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВ