Болотные почвы условия почвообразования

Болотный процесс почвообразования

Основными условиями проявления болотного процесса является переувлажнение почвы за счет застоя поверхностных вод или близкого залегания подгрунтовых вод и наличие болотной растительности.

Сутью болотного почвообразовательного процесса является особенная трансформация в аэробных условиях растительных органических остатков (торфообразования) и минеральной части почвы (оглеенния).

Торфообразование — это процесс накопления на поверхности почвы неразложившихся или полуразложившихся решеток болотной (гигрофитной) растительности в результате слабой их минерализации и гумификации в анаэробных условиях избыточного увлажнения. В торфообразовании принимают участие сфагновые мхи, кукушкин лен, осоки, камыш, рогоз, клюква, багульник, из деревьев и кустарников — ива, ольха, береза, осина, сосна и др.

Образование торфа — это сложный биохимический процесс консервирования решеток болотной растительности органическими кислотами, которые выделяют анаэробные микроорганизмы во время брожения. Сопровождается этот процесс образованиям недоокисленных токсичных газов: метан, аммиак, фосфин, сероводород и тому подобное.

В состав торфа входят решетки растений, которые сохранили клеточное строения, разные промежуточные органические продукты распада, небольшое количество гумусоподобнных, и минеральных веществ, которые попадают в растения из подгрунтовых вод. Глубина торфа увеличивается очень медленно (1,5— 2,0 мм за год). За длительное время слой торфа может достигать больше 10 м. В этом случае нижние слои торфа превращаются в органогенную горную породу.

При образовании торфа биологический круговорот биофильних веществ сужается. Зольные элементы и азот на длительное время остается в форме органических соединений и постепенно выходит из процесса почвообразования.

Оглеенние — это сложный биохимический восстановительный процесс, который происходит в анаэробных условиях при наличии органических веществ и при участии анаэробных микроорганизмов.

Органические кислоты и сероводород, которые образовались в результате анаэробной трансформации остатков болотной растительности, разрушают минеральную часть почвы. В первую очередь разрушаются кристаллические решетки алюмине-ферумсиликатов. При этом накапливается токсичный подвижной алюминей, который вызывает подкисление почвы. Освобожденные из силикатов катионы образуют коллоидные и ионные растворы гидрооксидов железа, алюминия, кремневую кислоту и другие соединения. Из этих веществ в почве образуются вторичные глинистые минералы. Благодаря дисперсии этих минералов и накоплению кремневой кислоты переувлажненная оглеенная почва приобретает липкость, пластичность, вязкость, и теряет пористость.

Освобожденые из минералов и органических соединений элементы с непостоянной валентностью (Fe, Mn, P, S, N, C) в анаэробных условиях переходят в форму закиси. В процессе возобновления этих элементе принимают участие анаэробные микроорганизмы, которые используют химически связанный кислород из окислительных соединений для дыхания. Процессы возобновления также осуществляются химическим путем благодаря продуктам жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов (H2s, H2).

Самой характерной особенностью глинистого процесса является возобновление окислительного железа к токсичной закиси. При длительном переувлажнении защитное железо реагирует с гидрооксидами кремния и алюминия, в результате чего образуются вторичные алюмине-ферумсиликаты. Накопление их в почве обусловливает формирование глинистых горизонтов.

В результате взаимодействия защитного железа с фосфатами в оглееных горизонтах также образуется вивианит Fe3(PО4) 2 · 8Н2О. Этот минерал вместе со вторичными алюмине-ферумсиликатами предоставляет глинистым горизонтам сизый, зеленоватый и голубой оттенок. При взаимодействии железа с углекислым газом в анаэробных условиях образуется двууглекислое железо Fe(HСО3) 2.

В условиях периодического переувлажнения почвы соединения железа могут находиться то в закиси, то в окислительной, формах. При изменении анаэробных условий на аэробные соединения закисей железа окисляются с образованием минералов группы лимониту Fe2О3 · NН2О. В местах аэрации оглееных горизонтов эти минералы обусловливают наличие ржаво-охровых пятен, пунктаций, прослоек, конкреций, в виде бобовой руды.

В переувлажненной почве при участии анаэробных микроорганизмов нитраты возобновляются к аммиаку, или в почве происходят процессы денитрификации. Эти процессы ведут к потере азота почвой. В анаэробных условиях сульфаты возобновляются к H2S, фосфаты — к PН3, образуются токсичные подвижные соединения. В целом оглеенние значительно ухудшает агрономический свойства почв за счет создания неблагоприятных водно-воздушного и питательного режимов, накопление токсичных веществ и повышение кислотности.

За болотным процессом почвообразования формируются интразональные почвы: болотные, торфово-болотные и лучно-болотные.

Источник

Болотные почвы: условия образования, морфологический облик, свойства, классификация, с/х использование.

Большая часть болотных почв сосредоточена в таежно-лесной и тундровой зонах. В европейской части России болота широко распространены в Карелии, республике Коми, а также на территории Мурманской, Ленинградской, Архангельской, Вологодской областей. В азиатской части болота занимают огромные территории в Западной Сибири и на Дальнем Востоке. Условия образования болотных почв и болот различны, но всегда связаны с поверхностным или грунтовым переувлажнением, которое может возникать при близком залегании грунтовых вод, накоплении воды на поверхности бессточных понижений, зарастании растительностью прудов и озер.

По характеру водного питания и обеспеченности элементами минерального питания болота делятся на верховые (олиготрофные), переходные (мезотрофные) и низинные (эутрофные).Верховые болота образуются на водоразделах и верхних террасах речных долин, имеют в основном атмосферный режим увлажнения. Характеризуются бедностью элементов минерального питания растений, кислой реакцией среды, преимущественным развитием сфагновых мхов.Переходные болота образуются путем смешанного заболачивания и имеют атмосферно-грунтовый тип питания. Растительный покров таких болот характеризуется сочетанием “низинных” и “верховых” растений.Низинные болота располагаются чаще всего в долинах и поймах рек, озерных котловинах и др. Их питают грунтовые и поверхностные воды, содержащие много питательных элементов, поэтому такие болота обладают высоким потенциальным плодородием. Растительность низинных болот более богата. Среди травянистых растений встречаются различные осоки, тростник обыкновенный, вахта трехлистная, вейники, хвощовые, мытник, аир и др. Древесная растительность представлена ольхой черной, березой пушистой, елью, сосной и др. Из кустарников встречаются ивы, черемуха, рябина, а из мхов – в основном зеленые гипновые, реже – некоторые сфагновые.

Для болотообразования и формирования болотных почв характерны два сопряженных процесса – торфообразование и оглеение (глеевыйпроцесс). Различают два основных типа заболачивания, или болотообразования: 1.заболачивание суши, 2.заболачивание и заторфовывание водоемов. Заболачивание суши. Заболачивание суши происходит несколькими путями, всегда при застойном гидроморфном водном режиме, который создается атмосферными водами на территориях, сложенных тяжелыми слабоводопроницаемыми породами; при подъеме пресных (мягких) грунтовых вод на бескарбонатных, чаще легких породах, подстилаемых тяжёлыми моренными, покровными или озерными отложениями; при подъеме жестких (минерализированных) грунтовых вод.

На первых стадиях формируется оторфованнаялесная подстилка, а в нижних горизонтах появляются признаки оглеения. Далее при заболачивании атмосферными осадками и мягкими, грунтовыми водами развиваются перегнойно-подзолистые, поверхностно-глееватые почвы, которые при дальнейшем оторфовываниистановятся:торфянисто- и торфяно-подзолисто-глеевыми глеевыми, торфяно-глеевыми и торфяными почвами верховых болот.

При заболачивании жесткими грунтовыми водами создается более благоприятный питательный режим для растений, т.к. они содержат различные минеральные соединения. При таких условиях развивается разнообразная влаголюбивая травянистая растительность (осоки, злаки, тростники), из древесных и кустарниковых пород преобладают ольха черная, ивы, береза пушистая, смородина черная и др. • Из-за присутствия бикарбоната кальция создается близкая к нейтральной или слабощелочная реакция среды. В этих условиях формируются дерново-глеевые почвы, которые при длительном переувлажнении превращаются в болотные низинные торфяные почвы.

Процессы заболачивания почв могут возникать после вырубки леса в связи с резким уменьшением десукции. Избыток воды способствует расселению сначала травянистых болотных растений и образованию травяных торфов, а затем поселению на них сфагновых мхов с образованием болот верхового типа.

Заболачивание и заторфовывание водоемов. Значительная часть болот лесной зоны образовалась в результате заторфовывания водоемов. Сначала на дне озера накапливается озерный ил, преимущественно состоящий из минеральных частиц. После отмирания водорослей, животных и микроскопических организмов на дне озера образуется смесь минеральных и органических частиц – озерный сапропель. Одновременно берега озер зарастают различными растениями (осоки, камыш плавающие растения (водяные лилии, рдест) и др.)Отмирая, они образуют на дне значительный слой полуразложившегося торфа. При его накоплении замедляется, а затем приостанавливается течение воды, ухудшается разложение донных органических остатков. В образовании торфяной массы участвуют и плавающие растения (трифоль, сабельник, талорез и др.). Эти растения могут образовывать довольно мощный плотный ковер-сплавину, состоящую из отмерших и живых растений. Так постепенно происходит заторфовывание водоема сверху и снизу. На поверхности торфяной толщи поселяется различная болотная растительность. При заторфовывании водоемов мощность торфяников достигает 15–20 метров и более.

Состав и свойства болотных почв Особенности состава и свойств болотных торфяных почв определяются, прежде всего, составом и свойствами торфяных горизонтов. • Состав глеевых горизонтов в значительной степени зависит от состава пород: они обычно уплотнены, имеют неблагоприятные физические свойства, содержат подвижные формы закиси железа. •Генетическая и агрономическая оценка торфа проводится по степени его разложения, ботаническому составу, составу органических веществ, содержанию азота, зольности, реакции среды и физическим свойствам. • Степень разложения связана главным образом с интенсивностью биохимического распада растительных тканей в верхнем слое залежи. В полевых условиях степень разложения торфа можно определить глазомерно. Органическое вещество торфа составляет основную его часть. В торфе верховых болот в основном содержится целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и воскосмолы, он слабогумусирован, содержание гумусовых веществ – 10–15% к массе торфа, преобладают фульвокислоты. • Торф низинных болот хорошо гумифицирован, в нем содержится 40–50% гумусовых веществ, преобладают гуминовые кислоты. • Торф болотных почв богат азотом, но азот содержится в малорастворимых формах. • Фосфор в торфе содержится в основном в органической форме и в небольших количествах. Все торфа бедны калием. • Болотные почвы характеризуются низкой плотностью (верховые – 0,03–0,10 г /см3, низинные – 0,1–0,2 г /см3); высокой влагоемкостью (верховые 700–1500%, иногда до 3000%, низинные – 360–900%); слабой водопроницаемостью и низкой теплопроводностью.

Торфяные болотные верховые почвы. Распространены преимущественно в северной и средней тайге таежно-лесной зоны европейской части России, а также на севере Западной Сибири, на Камчатке и Сахалине. Образуются главным образом на водоразделах в условиях увлажнения пресными (мягкими) атмосферными водами. Наиболее характерной растительностью верховых болотных почв являются сфагновые мхи; из полукустарников встречаются голубика, багульник, морошка и др.; древесная растительность представлена сильно угнетенными сосной, елью, березой.Классификация торфяных болотных верховых почв. По степени развития процесса почвообразования различают два подтипа болотных верховых почв – болотные верховые торфяно-глеевые и болотные верховые торфяныепочвы.Болотные верховые торфяно-глеевые почвы.Формируются в пониженных частях водоразделов, по окраинам верховых болот, на боровых песчаных террасах и зандровых равнинах. Мощность торфяных горизонтов менее 50 см.Болотные верховые торфяные почвы. Мощность торфяных горизонтов более 50 см. Занимают центральные части верховых торфяных болот на водораздельных равнинах и песчаных террасах таежно-лесной зоны под специфической олиготрофной растительностью (сфагновые мхи, угнетенная сосна, пушица, полукустарники). Профиль болотных верховых торфяных почв слабо дифференцирован на горизонты.

Торфяные болотные низинные почвы. Торфяные болотные низинные почвы формируются в глубоких понижениях рельефа на водоразделах, в понижениях речных террас, и на склонах в таежно-лесной и лесостепной зонах при избыточном увлажнении минерализованными грунтовыми водами. Наиболее характерной растительностью низинных болотных почв являются осоки, тростники, гипновые мхи, ольха, ива, береза и др.

Использование.Лесорастительные свойства болотных почв обычно очень низки из-за избыточного увлажнения, недостатка кислорода и малого количества элементов питания. Насаждения на болотных почвах часто имеют угнетенный вид и отличаются небольшой высотой и сильной изреженностью. Наиболее эффективный способ повышения лесорастительных условий торфяников – осушение. При осушении торфяников прирост деревьев увеличивается в 2–4 раза. • В настоящее время осушение болот производят на огромных площадях. На бедных торфах перед посадкой леса вносят минеральные удобрения и микроэлементы. •Торф низинных болот широко используется как органическое удобрение на подзолистых и дерново-подзолистых почвах. • После разработки его тщательно проветривают для устранения избыточной влажности, усиления микробиологических процессов и окисления вредных закисных соединений.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 1868 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Болотные почвы

Болотные почвы относятся к интразональным и встречаются во многих зонах. Основные их площади (около 70 млн га) находятся в тундровой и таежно-лесной зонах России.

В более южных зонах они распространены значительно меньше, где приурочены в основном к поймам рек и отличаются зональными особенностями.

Генезис

Образование и развитие болотных почв связано с избыточным увлажнением, возникающим под воздействием поверхностных или грунтовых вод.

Причинами поверхностного переувлажнения может быть застаивание воды в понижениях рельефа (западины, котловины) при ее накоплении за счет поверхностного стока с окружающих повышенных участков.

Вода может застаиваться и на равнинных территориях при отсутствии или слабом проявлении поверхностного стока и наличии водоупорных горизонтов в толще почвы или почвообразующей породе. Например, в случае развития почв на двучленных отложениях с песчано-супесчаной верхней толщей и подстиланием тяжелыми покровными или моренными слабоводопроницаемыми породами.

Переувлажнение почв возникает также при близком залегании к поверхности грунтовых вод. При насыщении почвенных горизонтов до полной влагоемкости создаются условия для появления и развития приспособленной к переувлажнению болотной растительности и образования болотных почв.

Болотные почвы формируются при развитии двух процессов – торфообразования и оглеения. Их часто объединяют под названием «болотный процесс».

В зависимости от проявления процесса торфообразования среди болотных почв выделяют болотные торфяные и болотные минеральные почвы. К последним относятся перегнойно-глеевые и иловато-глеевые.

Основные площади болотных почв представлены болотными торфяными почвами.

Торфообразование

Накопление на поверхности почвы полуразложившихся растительных остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации в условиях избыточного увлажнения.

На начальных стадиях заболачивания переувлажнение почв вызывает смену растительности: поселяются влаголюбивые автотрофные растения, которые затем могут сменяться зелеными мхами, кукушкиным льном и наконец сфагнумом.

Возникающие при избыточном увлажнении анаэробные условия резко затормаживают процессы минерализации и гумификации отмирающей растительности. На поверхности почвы начинают накапливаться полуразложившиеся органические остатки, формируя постепенно слой торфа.

Превращение органических веществ при торфообразовании представляет собой сложный биохимический процесс, в котором участвуют различные группы микроорганизмов.

Наибольшее изменение торфяной массы происходит в поверхностном 5-10-сантиметровом слое, где возникает кратковременная аэрация. При этом часть растительных остатков гумифицируется.

Нижележащие слои торфяной массы, находясь в условиях постоянного устойчивого анаэробиозиса, почти не изменяются.

Поэтому в составе органического вещества торфа присутствуют растительные остатки, в разной степени затронутые разложением, частично продукты их гумификации (гумусовые вещества) и промежуточные продукты распада органических веществ отмерших растений.

Прирост торфа в таежной зоне в год составляет 0,27-0,67 см. Степень изменения растительных остатков при торфообразовании в значительной мере зависит от их химического состава (содержания азота, оснований), реакции среды.

Растения

Наиболее распространенными растениями-торфообразователями являются:

Среди полукустарников и древесных —

• багульник,
• клюква,
• вереск,
• ива,
• береза,
• ольха черная и серая,
• сосна обыкновенная,
• ель,
• лиственница и т. д.

Особенно важную роль в торфообразовании играют мхи: гипновые, кукушкин лен и белые сфагновые.

Состав болотной растительности, смена одних группировок другими в большой степени зависят от состава и свойств заболачивающихся почв и переувлажняющих их вод.

При устойчивом переувлажнении богатых почв (дерново-глеевых, луговых и др.) развиваются болотная травянистая растительность, некоторые виды кустарниковых и древесных растений, требовательных к условиям питательного режима.

Такая же по составу болотная растительность развивается и при переувлажнении почв водами, содержащими повышенное количество различных минеральных соединений (бикарбонатов кальция, растворимых форм элементов питания).

На таких участках торфяные горизонты образуются при близкой к нейтральной или слабощелочной реакции, при которой активнее идут процессы гумификации и разложения растительных остатков.

Образующийся при этом торф характеризуется повышенной степенью разложения, большим содержанием в составе органического вещества торфа гумусовых соединений.

Подобные условия обычно создаются в понижениях рельефа (шлейфы склонов, притеррасные поймы и т.д.). В связи с отмеченными особенностями развития болотного процесса такие болота и соответствующие им торфяные болотные почвы получили название низинных.

На водораздельных участках переувлажнение обычно создается за счет застаивания на поверхности или водоупоре в толще почв или породы бедных минеральными веществами вод атмосферных осадков.

В этих условиях устойчиво развиваются малотребовательные растения-торфообразователи — сфагновые мхи, угнетенные формы сосны, березы, багульник, клюква и др.

Бедные зольными элементами и азотом остатки такой болотной растительности формируют слаборазложившийся торф с невысокой долей участия его в составе органического вещества гумусовых соединений. Болота и болотные торфяные почвы, развивающиеся в этих условиях, получили название верховых.

Заторфовывание водоемов

Основной путь образования болотных почв связан с описанными явлениями заболачивания суши под влиянием устойчивого избыточного увлажнения, поселения болотной растительности и формирования торфяных горизонтов.

Образование торфяных болотных почв происходит также при заторфовывании водоемов (озер, заводей рек, стариц и т.д.). При отмирании планктона (водоросли, моллюски и др.) его масса смешивается на дне с минеральным илом, образуя сапропель (гниющий ил).

По мере нарастания толщи сапропеля на нем, начиная с мелководья, у берегов поселяются земноводные растения — камыш, тростник и др. При их отмирании на сапропеле постелено образуется торфяная масса, заполняющая мелководье.

Процесс нарастания торфа усиливается за счет отмирающих остатков плавающих растений — сабельника, телореза и др. При заторфовывании водоемов могут образовываться наиболее мощные торфяники (до 15 ми более).

Оглеение

Постоянное переувлажнение при заболачивании минеральных горизонтов приводит к развитию в них процесса оглеения.

Оглеение (преобразование) — это сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий в анаэробных условиях при переувлажнении почв при непременном наличии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов.

Важнейшие явления, протекающие при оглеении, — восстановление элементов переменной валентности (Fe, Mn, S, N и др.), разрушение алюмосиликатов, образование вторичных алюмофер-рисиликатов.

Взаимодействие подвижных продуктов минеральных соединений с активными формами водорастворимых органических веществ и образование подвижных органо-минеральных соединений.

Наиболее характерная черта глееобразования — восстановление окисного железа в закисное. Оно может происходить, по-видимому, как в результате ферментативной деятельности микроорганизмов.

Так и воздействия продуктов жизнедеятельности анаэробной микрофлоры (Н₂, H₂S, масляная кислота и др.) и гумусовых кислот.

При восстановлении окисного железа происходит растворение (снятие) железистых пленок на поверхности почвенных минералов. В результате этого почвенная масса приобретает осветленную сизоватую окраску, свойственную исходным минералам.

Такая окраска усиливается и за счет образования вторичных алюмофер-рисиликатов, в состав которых входит закисное железо. Поэтому горизонты, где развиваются устойчивые процессы оглеения, имеют сизоватую, грязно-зеленоватую или голубоватую окраску. Такие горизонты называют глеевыми.

Если оглеение носит периодический характер и сменяется развитием окислительных процессов или не достигает высокой интенсивности, то обычно сплошного глеевого горизонта не образуется, а формируется горизонт с отдельными сизовато-зеленоватыми и ржаво-охристыми пятнами.

Такие горизонты называют глееватыми. Процессы оглеения развиты не только в собственно болотных почвах, но и во многих типах почв, относящихся к полу-гидроморфным (луговые, глеево-подзолистые, дерново-глеевые, солоди и др.).

При оглеении Мп восстанавливается до Мn 2+ . Повышенные его количества токсичны для растений. При устойчивом оглеении сера восстанавливается до HiS, FeS.

Значительным превращениям при оглеении подвергаются соединения азота и фосфора. При оглеении развивается процесс денитрификации, что может вызвать значительные потери азота почвы и вносимых удобрений.

Изменение фосфатного режима обусловлено образованием в оглеенных горизонтах фосфатов закиси железа типа вивианита, а при периодической смене восстановительных процессов окислительными — накоплением труднодоступных растениям фосфатов окисного железа.

Оглеение вызывает дезагрегацию почвенной массы. Глеевые горизонты характеризуются высокой плотностью. Таким образом, оглеение существенно ухудшает условия питательного режима и физические свойства почв. Для их улучшения требуется коренное изменение водно-воздушного режима.

Если оглеение возникает в верхних горизонтах в случаях поверхностного их переувлажнения и носит временный характер, то такое его проявление приводит к развитию элювиально-глеевого процесса.

Элювиально-глеевый процесс, развиваясь в условиях контрастного водного режима, характеризуется:

1. контрастным проявлением окислительно-восстановительных процессов в верхних горизонтах профиля — резким снижением ОВ-потенциала в период временного переувлажнения с последующим повышением потенциала при просыхании почвы и нарастании аэрации;
2. превращением органических веществ с образованием большого количества подвижных и агрессивных форм — фульвокислот, низкомолекулярных кислот, полифенолов;
3. образованием подвижных восстановленных форм железа и марганца, а в условиях кислой реакции и подвижных соединений алюминия;
4. активным взаимодействием агрессивных органических веществ с компонентами минеральной части почвы с образованием водорастворимых комплексных органо-минеральных соединений и их миграцией с нисходящим или боковым током воды.

Указанные особенности элювиально-глеевого процесса определяют широкое его участие в образовании осветленных элювиальных горизонтов в почвах с явлениями временного поверхностного избыточного увлажнения (подзолистых, болотно-подзолис-тых, солодях, серых лесных, глеевых и др.).

Строение профиля и классификация

Профиль болотных торфяных почв подразделяют на следующие генетические горизонты:

• А₀ или Оч — слой лесной подстилки, или очес — не затронутый разложением поверхностный слой моховой растительности;
• Т —торфяный горизонт, подразделяемый на подгоризонты Т₁, T₂ и другие в зависимости от ботанического состава растений, составляющих торф, и от степени его разложения.

Торф торфяного горизонта может быть слаборазложившимся (торфяный — Т Т ), среднеразложившимся (перегнойно-торфяный —Т пт ) и сильноразложившимся (перегнойный — Т п ).

В торфяном горизонте возможно видимое значительное накопление оксидов железа (охристый горизонт), вивианита (вивианитовый горизонт), луговой извести, водорастворимых солей (солончаковый горизонт) и других веществ.

Ниже торфяного слоя расположен глеевый горизонт Г (G), который обычно в верхней части окрашен в серые тона натечным органическим веществом из торфяного слоя.

Болотные торфяные почвы подразделяют на два типа: болотные торфяные верховые и болотные торфяные низинные почвы.

Болотные торфяные верховые почвы расположены преимущественно в тундровой зоне и в подзонах северной и средней тайги. Образуются чаще всего на водоразделах в условиях застойного увлажнения атмосферными водами.

Основная растительность — сфагновые мхи, полукустарнички (морошка, клюква, багульник, голубика и др.), а также угнетенные древесные породы (ель, сосна, береза).

Тип этих почв подразделяют на два подтипа:

• болотные верховые торфяно-глеевые,
• болотные верховые торфяные.

Болотные верховые торфяно-глеевые почвы имеют мощность торфяного слоя от 20 до 50 см, развиваются на периферии верховых болот или в относительно небольших бессточных понижениях водоразделов.

Болотные верховые торфяные почвы отличаются более мощным торфяным слоем (> 50 см), занимают основную часть верховых болот.

Выделяют три рода верховых торфяных почв:

1. обычные — торфяный слой состоит из сфагнового или кустарниково-пушициевого торфа;
2. переходные остаточно-низинные засфагненные характеризуются более разложившимся торфом нижней его части;
3. гумусово-железистые развиваются на песках и имеют под слоем торфа сильно ожелезненный коричневый или ржаво-коричневый гумусово-железистый горизонт.

На виды делятся: по мощности торфяного слоя — на торфянисто-глеевые (Т от 20 до 30 см), торфяно-глеевые (Т 30-50 см), торфяные на мелких торфах (Т 50-100 см).

Торфяные на средних торфах (Т 100-200 см) и торфяные на глубоких торфах (Т > 200 см); по степени разложения торфа (верхние 30-50 см) — на торфяные — степень разложения

Состав и свойства

Особенности состава и свойств болотных торфяных почв определяют показателями состава и свойств торфяных горизонтов.

Состав глеевых горизонтов разнообразен и в значительной степени зависит от гранулометрического, минералогического и химического составов пород и почв, на которых сформировались торфяные почвы.

Общими их особенностями являются неблагоприятные физические свойства (дезагрегированность и уплотненность) и наличие закисных форм железа.

Генетическую и агрономическую оценку торфяных почв проводят по мощности торфяного слоя и следующим показателям торфа: степени разложения, ботаническому составу, составу органического вещества, содержанию азота, зольности и составу зольных элементов, реакции и физическим свойствам.

Степень разложения — важную характеристику торфа — определяют по относительному содержанию (в %) продуктов распада тканей, утративших клеточное строение.

Ее устанавливают специальными анализами торфа, изучением строения растительных остатков под микроскопом. В полевых условиях степень разложения можно определить глазомерно (табл. 40).

Чем выше степень разложения торфа, тем ценнее агрономические качества торфяных почв как объекта возможного земледельческого освоения.

Торф верховых болотных почв имеет слабую или среднюю степень разложения, а низинных — чаще всего высокую.

40. Признаки различной степени разложения торфа

Органическое вещество

Оно составляет основную часть (в среднем 85-95 %) торфа. В верховых болотных почвах оно представлено преимущественно целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином и воскосмолами. Торф этих почв слабо гумифицирован; гумусовые вещества составляют 10-15 % общего С, в их составе преобладают ФК.

Торф низинных болотных почв хорошо гумифицирован, в нем до 40-50 % гумусовых веществ, в составе которых преобладают гуминовые кислоты.

Содержание азота

Торф болотных почв богат азотом (от 0,5-2,0 % в верховых и до 3-4 % в низинных почвах), но он содержится в трудномобилизуемых формах.

В торфе верховых болотных почв азот представлен в различных азотсодержащих соединениях исходных растительных остатков, в торфе низинных почв — в значительной части и азотом гумусовых веществ.

По запасам и формам соединений азота низинные болотные почвы более ценны по сравнению с верховыми как объект освоения и использования торфа для приготовления удобрений.

Реакция торфа верховых болотных почв кислая, а низинных колеблется от слабокислой до слабощелочной (в низинных карбонатных почвах). Лишь сульфатные низинные торфяные почвы имеют крайне кислую реакцию (рН«а 1,1—3,0).

Все виды торфа имеют высокую емкость поглощения катионов (от 80—90 до 130—200 мг • экв), но различаются по гидролитической кислотности и насыщенности основаниями. У верховых почв V= 10-30 %, а у низинных — 70-100 %.

Зольность торфов

Имеет важное агрономическое значение, так как в составе золы присутствуют зольные элементы питания (Р, К, Са, Mg и др.). В то же время повышенное содержание оксидов железа, водорастворимых солей в составе золы торфа резко снижает его качество.

Зольность торфов верховых болотных почв наиболее низкая (2-5 %), низинных — составляет от 5-10 % у обедненных (переходных) до 30-50 % у высокозольных.

В верховых болотных почвах состав и содержание зольных элементов определяются зольностью исходных растительных остатков, а в низинных в большой мере зависит от гидрогенной аккумуляции веществ и степени заиления торфа.

Наиболее важными компонентами золы являются фосфор, калий, кальций. Фосфор в торфе содержится в основном в органической форме и в небольших количествах (0,1-0,4 %), за исключением некоторых травянистых и ольшаниковых болот, в торфе которых фосфор может накапливаться в виде вивианита до 2-8 % на сухое вещество торфа.

Все виды торфа бедны калием. Содержание кальция в торфе верховых болот невелико, а в торфе низинных почв — в среднем 2-4 %, достигая в карбонатных родах 30 % и выше.

В торфе определенных видов содержится значительное количество железа (5-20 % и более в пересчете на Fe₂0₃); в засоленных торфяных почвах содержится до 2 % водорастворимых солей.

Торфяные горизонты болотных почв имеют специфические физические свойства: низкие показатели плотности, высокую влагоемкость, слабую водопроницаемость и теплопроводность. Влагоем-кость низинного торфа колеблется от 400 до 900 %, верхового — от 1000 до 1200%.

Режимы

Целинные торфяные почвы имеют болотный застойный или грунтово-болотный слабопромывной водный режим. В естественном состоянии торф насыщен водой и пористость аэрации наблюдается кратковременно в самом верхнем 5-10-сантиметровом слое в период летней подсушки торфяника.

В таких условиях резко ухудшается воздушный режим: снижается газообмен между почвенным и атмосферным воздухом, в составе почвенного воздуха возрастает содержание СО₂ (до 3-6 %) и падает содержание кислорода (до 13-17 %).

Для целинных почв характерен окислительно-восстановительный режим с господством восстановительных процессов по всему профилю.

Тепловой режим определяется основными тепловыми свойствами торфяных почв и зависит от их широтного местоположения.

Высокая теплоемкость и низкая теплопроводность торфа определяют недостаточную теплообеспеченность торфяных почв. Значительное содержание в них воды требует большого количества тепла на их нагревание по сравнению с минеральными почвами.

Поэтому торфяные почвы относятся к холодным почвам. Зимой они позже промерзают, а летом позже оттаивают.

Отмеченные особенности гидротермического и ОВ-режимов торфяных почв характеризуют эти почвы в естественном состоянии как биологически малоактивные.

Повышенная биологическая активность наблюдается только в самом поверхностном слое в отдельные короткие периоды улучшения его аэрации. Продолжительность таких периодов и интенсивность биохимических процессов нарастают от северной тайги к лесостепи и далее на юг.

Сельскохозяйственное использование

Рассмотренная выше сравнительная характеристика состава и свойств торфа верховых и низинных болотных почв раскрывает их агрономические особенности.

Наиболее ценными в сельскохозяйственном отношении являются болотные низинные почвы. Торф этих почв имеет высокую зольность, значительную гумифицированность, большое содержание азота и более благоприятную реакцию.

Использование болотных торфяных почв в сельском хозяйстве может идти в двух направлениях: как источника органических удобрений и как объекта для освоения и превращения их в культурные высокопродуктивные угодья.

Существует два способа использования торфа для приготовления органических удобрений: для приготовления подстилочного навоза и приготовления компостов. В качестве подстилки для скота используют малоразложившийся моховой торф.

Он хорошо впитывает навозную жижу и газы, устраняя тем самым потери самого ценного компонента удобрений — азота. Торфяной навоз по своим удобрительным качествам превосходит соломенный.

При компостировании к торфу добавляют известь, фосфоритную муку, растворимые минеральные удобрения или биологически активные вещества (фекалии, навоз и др.).

Для непосредственного удобрения используют только хорошо разложившийся торф. Особо ценны вивианитовые и карбонатные торфы (для кислых почв).

После осушения, культуртехнических и агротехнических мероприятий болотные торфяные почвы могут быть превращены в ценные сельскохозяйственные угодья.

Так, на окультуренных низинных торфяных почвах Яхромской поймы (Московская обл.) получают сена до 9,0-12,0 т/га при 2-3 укосах, кормовых корнеплодов до 70,0-90,0 т/га, картофеля 20,0-27,0 т/га, высокие урожаи овощных и других культур.

При освоении и последующем использовании болотных низинных торфяных почв первостепенное значение имеет создание оптимального водно-воздушного режима.

За счет правильно выбранной нормы осушения и поддержания уровня грунтовых вод на заданной глубине с учетом требований отдельных групп сельскохозяйственных культур.

Норма осушения

глубина зеркала грунтовых вод после проведения осушительных мелиорации. В среднем для зерновых культур она составляет за весь период вегетации 70—80 см, для овощных, силосных —80-100, для трав — 60-80 см.

Для торфяных почв характерен большой запас недоступной влаги (30-40 % ПВ). Нижний предел оптимального увлажнения составляет для большинства культур 55-60 % ПВ. При снижении влажности до этой величины необходимо дополнительное увлажнение (полив дождеванием или за счет регулирования уровня грунтовых вод).

При осушении водный режим торфяных почв изменяется от болотного в целинных почвах до промывного торфяного в северной тайге, периодически промывного в южной и периодически выпотного торфяного в лесостепи. В увлажнении пахотного слоя значительно возрастает роль атмосферных осадков и верховодки.

Под влиянием осушения изменяется тепловой режим торфяных почв: в целом он ухудшается, так как в верхних горизонтах осушенных почв возрастает объем пор, заполненных воздухом, который проводит тепло хуже, чем вода.

Осушение и обработка торфяной почвы (глубокая вспашка, фрезерование и другие приемы) существенно изменяют воздушный, окислительно-восстановительный и микробиологический режимы.

В пахотном слое возрастает аэрация, усиливаются окислительные процессы, повышается биологическая активность. Профиль мелиорируемой почвы расчленяется на два слоя:

• верхний — пахотный горизонт (иногда и часть подпахотного) высокой биологической активности, развития окислительных процессов и биохимического разложения органического вещества торфа;
• нижний — капиллярно-насыщенный влагой, сохраняющий в значительной мере свойства и режимы целинной торфяной почвы.

Оптимальная мощность зоны окисления (Eh > 400 мВ) составляет: для многолетних трав 20-40 см, для зерновых, силосных, кормовой свеклы 40-60, для сахарной свеклы, кормовой моркови 50-80 см.

В северной и средней тайге происходит более резкое ухудшение теплового режима; здесь длительно (в ряде случаев постоянно) сохраняются мерзлые, водонепроницаемые горизонты, значительно ослабляющие биохимические процессы.

Поэтому в северной тайге биологически активна только верхняя, часть пахотного слоя (до 10 см), а в средней тайге — слой мощностью 15-20 см.

В этих подзонах особое значение при освоении торфяных почв наряду с удалением избытка воды и регулированием верховодки приобретают тепловые мелиорации (пескование, глинование, регулирование снежного покрова и др.), повышение биологической активности торфа путем внесения удобрений и известкования.

В южной тайге и лесостепи биохимические процессы протекают активно, поэтому важной задачей здесь является регулирование запасов органического вещества торфа, темпов его минерализации путем двустороннего регулирования водно-воздушного режима и посева многолетних трав.

Главное богатство торфяных почв — слой торфа. Постоянная, хотя и медленная, сработка торфа таит в себе опасность вывода из слоя торфяных почв вследствие полного расхода торфа при его постепенной минерализации.

Поэтому регулирование процессов разрушения и накопления органического вещества является обязательным приемом правильного и длительного использования торфяных почв. Решения этой задачи достигают соблюдением норм осушения, чередованием культур в севообороте и обработкой почвы.

Исключительная роль многолетних трав в поддержании наиболее благоприятного баланса органического вещества в почвах определяет обязательное их включение в севооборот на осушенных торфяных почвах, где они должны занимать не менее 50 % севооборотной площади в травопольно-зерновых и овощных севооборотах и до 70-80 % в кормовых и лугово-пастбищных (Ефремов).

Мелкозалежные торфяники следует отводить под культурные сенокосы и пастбища.

При неправильном осуществлении осушительных и других мероприятий при освоении и использовании торфяных почв возможно развитие следующих негативных явлений:

• переосушка почв и возникновение ветровой эрозии,
• ухудшение водного режима прилегающих территорий,
• повышение концентрации химических веществ (в том числе нитратов) — компонентов удобрений и других химикатов в дренажных водах и загрязнение водоемов.

Естественные массивы болотных торфяных почв имеют большое природоохранное значение: в формировании водного режима сопредельных территорий, водных источников и рек, как ценные угодья для естественных ягодников и лекарственных растений и т. д. Поэтому часть болотных массивов должна быть сохранена в их природном состоянии.

Контрольные вопросы и задания

1. Какова сущность процессов оглеения и торфообразования?
2. Сопоставьте состав и свойства болотных верховых и низинных торфяных почв и дайте им агрономическую оценку.
3. Расскажите об особенностях использования болотных торфяных почв.

Источник